[发明专利]一种超广角激光扫描系统

说明书

本发明公开一种超广角激光扫描系统，所述激光扫描系统包括激光发射和接收单元，平面反射单元，和曲面反射单元三个部分。其中，所述激光发射和接收单元出射准直激光束，激光束由平面反射单元与曲面反射单元两次反射后出射，经被测物反射的回波激光束沿原路返回至激光发射和接收单元。所述曲面反射单元以线性运动方式在竖直向运动，以使入射激光束在所述曲面反射单元的不同位置上产生不同的入射角，进而以0‑180°的出射角出射；所述平面反射单元以线性运动方式在水平向运动，以使曲面反射单元的入射激光束在横向平移；进而实现二维超广角激光扫描。本发明提供了一种结构简单、应用广泛的超广角激光扫描系统。

技术领域

本发明涉及激光扫描技术领域，具体涉及一种结构简单、应用广泛的超广角激光扫描系统。

背景技术

近年来随着激光扫描测量的不断发展，诞生了例如激光雷达、激光扫描仪等非接触测量仪器，广泛应用于三维建模、测绘、安防、自动驾驶等领域。激光扫描测量系统根据不同的应用需求可以实现不同的测量范围和测量精度。

激光扫描组件是激光扫描测量系统中的重要组成部分，现在常用的扫描器件有旋转多边形棱镜、微机电系统（MEMS）振镜等。其中，旋转多边形棱镜可以改变激光的出射方向实现大角度扫描，但其尺寸大、成本高和功耗高。MEMS振镜具有体积小、重量低、功耗小等优点，在激光扫描系统中得到广泛的应用和发展，典型的MEMS振镜为1维和2维谐振型振镜。然而以2维谐振型振镜为基础的激光扫描技术，其成本较高，且扫描视场有限，大部分的谐振型振镜的光学转角难以超过30°，难以实现大的扫描视场。现有基于MEMS振镜的混合固态激光雷达多采用设置多个发射和接收模块或多镜组的光学扩束系统实现超广角的激光扫描，但是这些都会增加了系统加工和调试的难度，提高了成本。

发明内容

本发明是为避免上述现有激光扫描技术所存在的不足之处，提供一种结构简单、低成本的一种超广角激光扫描系统设计方案。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种超广角激光扫描系统，所述激光扫描系统通过曲面反射镜的线性运动实现0-180°范围的扫描视场角。该系统包括激光发射和接收单元，平面反射单元和曲面反射单元三个部分。所述激光发射和接收单元用于出射准直激光束并接收回波激光束；所述平面反射单元用于将发射单元出射的准直激光束水平反射至曲面反射单元；所述曲面反射镜通过线性运动使平面反射单元射入的水平激光束以0-180°的角度范围反射至外界。

所述超广角激光扫描系统的曲面反射单元以线性运动方式在竖直向往复运动，以使入射激光束与所述曲面反射单元的相对位置发生变化，从而以不同的入射角入射，并以0-180°范围内的偏转角出射，实现超广角的激光扫描。

所述超广角激光扫描系统的平面反射单元以线性运动方式在水平向往复运动，以使入射到曲面反射单元的激光束在水平方向的位置产生变化。

所述超广角激光扫描系统可以通过控制器控制平面反射单元和曲面反射单元在各自的驱动器驱动下分别进行线性运动，x向扫描通过曲面反射单元的线性运动实现，y向扫描则通过平面反射单元的线性运动实现，进而实现逐行的二维超广角激光扫描。

所述超广角激光扫描系统可通过选择不同驱动速度和精度的驱动器和控制器，实现不同的扫描范围和扫描精度，可应用于例如激光雷达和激光扫描仪等类似的应用场景。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1. 通过曲面反射镜的线性运动使入射激光束和反射激光束之间的偏转角在0-180°范围内变化，无需复杂的光学扩束系统；

2. 通过平面反射单元的线性运动使曲面反射单元的入射激光束在横向平移，平面反射单元和曲面反射单元配合线性运动，实现二维超广角激光扫描；

3. 通过选择不同驱动速度和精度的驱动器和控制器，实现不同的扫描范围和扫描精度。

附图说明