一种激光雷达光路模块化结构制造技术

本发明专利技术提出一种激光雷达光路模块化结构，通过对激光雷达光路进行模块化设计，能够简化整个激光雷达光路的加工、装调过程，提高光路装调精度与装调效率，适用于激光雷达批量化生产。该激光雷达光路模块化结构包括：光路封装套筒、光源连接组件、准直镜A组件、准直镜B组件、胶合镜组件和调焦机构；调焦机构包括调焦镜组件和调焦驱动机构；光源连接组件用于连接激光光源，光源连接组件同轴安装在光路封装套筒轴向的一端；准直镜A组件、准直镜B组件、调焦镜组件和胶合镜组件依次同轴安装在光路封装套筒内部，其中准直镜A组件位于光源连接组件的连接端；调焦驱动机构用于驱动调焦镜组件沿光路封装套筒的轴线移动，以实现调焦。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达光路模块化结构
本专利技术属于机械设计领域，特别涉及一种激光雷达光路模块化结构及其加工方法。
技术介绍
激光雷达在大型装备、零件检测领域具有极其广泛的应用。在使用激光雷达对被测物进行测量的过程中，激光光源发射激光，激光依次通过准直镜A、准直镜B、调焦镜、胶合镜在反射镜表面反射，最终射到被测物表面，从而完成对被测物测量，激光雷达光路如图1所示。为了提高测量精度，需要在不同的测量距离处进行调焦操作，另外各个镜子安装时同轴精度要求较高，设计一套调焦精度高，并且装调方便、可靠的调焦结构至关重要。准直镜A、准直镜B用于实现对激光光源出射光束的准直，调焦镜实现在测量过程中，不同的测量距离对光束进行调焦，胶合镜实现对光束的汇聚，反射镜将光束进行折转，反射镜旋转可以调整出射光束的方向，增大测量范围。查阅相关专利，现有的专利中有相关的调焦机构，但是驱动方式都是采用旋转电机，通过皮带、涡轮蜗杆的传动方式实现，带传动中皮带具有弹性，并且容易出现打滑现象，涡轮蜗杆传动由于涡轮蜗杆有间隙，虽然合理的机械设计可以有效的减小间隙，但是不能去除，由于激光雷达调焦过程精度要求高，因此这些传动方式在激光雷达调焦结构设计中都不能适用。另外，激光雷达要求各个镜片同轴，紧靠加工精度保证难以实现，因此，在进行机械设计时，需要同时考虑结构装调，设计相应的调整结构，为了保证整体装调的可行性和高效性，调整结构需要调整方便，整体结构设计需要充分考虑各个部件的装调。因此，如何实现激光雷达整体结构设计、加工、装调的可行性与高效性，是一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种激光雷达光路模块化结构，通过对激光雷达光路进行模块化设计，能够简化整个激光雷达光路的加工、装调过程，提高光路装调精度与装调效率，适用于激光雷达批量化生产。本专利技术的技术方案是：一种激光雷达光路模块化结构，包括：光路封装套筒、光源连接组件、准直镜A组件、准直镜B组件、胶合镜组件和调焦机构；所述调焦机构包括调焦镜组件和调焦驱动机构；所述光源连接组件用于连接激光光源，所述光源连接组件同轴安装在所述光路封装套筒轴向的一端；所述准直镜A组件、准直镜B组件、调焦镜组件和胶合镜组件依次同轴安装在所述光路封装套筒内部，其中所述准直镜A组件位于所述光源连接组件的连接端；所述调焦驱动机构用于驱动所述调焦镜组件沿所述光路封装套筒的轴线移动，以实现调焦。作为本专利技术的一种优选方式：所述光路封装套筒的中心孔为具有两个台阶的阶梯孔，令其从孔径较大端到孔径较小端依次为轴段A、轴段B和轴段C；其中轴段A用于安装胶合镜组件，轴段B用于安装调焦镜组件，轴段C用于安装准直镜A组件和准直镜B组件；轴段A、轴段B和轴段C的内圆周面同轴。作为本专利技术的一种优选方式：所述调焦驱动机构为直线电机；所述调焦镜组件包括：调焦支架、调焦镜、调焦镜压紧螺母和调焦镜套筒；所述直线电机的动力输出端与所述调焦支架相连，用于带动所述调焦支架沿所述光路封装套筒的轴向运动；所述调焦支架作为所述调焦镜套筒的安装支架，从所述光路封装套筒外圆周的条形孔伸入光路封装套筒轴段B内部，所述条形孔为所述调焦镜组件的运动通道；所述调焦镜套筒与所述光路封装套筒轴段B的内圆周面同轴，所述调焦镜压紧螺母将所述调焦镜同轴压紧在所述调焦镜套筒中。作为本专利技术的一种优选方式：所述直线电机的动力输出端通过调焦镜调节片与所述调焦支架相连，通过调节所述调焦镜调节片的厚度调节所述调焦镜与所述准直镜A组件、准直镜B组件和胶合镜组件的同轴度。作为本专利技术的一种优选方式：所述光源连接组件包括：光源接头和光源支筒；所述光源接头用于固定激光光源，所述光源接头通过接头压紧螺母固定在所述光源支筒的一端，所述光源支筒的另一端与所述光路封装套筒同轴固接；通过修研所述光源支筒的端面保证激光光源与所述准直镜A组件之间的间距。作为本专利技术的一种优选方式：所述准直镜A组件A包括：准直镜A压紧螺母、准直镜A和准直镜A套筒；所述准直镜B组件包括：准直镜B压紧螺母、准直镜B和准直镜B套筒；所述准直镜套筒和准直镜B套筒同轴套装在光路封装套筒轴段C的中心孔内，其中所述准直镜A套筒的一端与准直镜B套筒同轴相对，另一端通过准直镜组件压紧螺母压紧；所述准直镜B套筒的另一端通过光路封装套筒轴段C内的轴肩进行轴向定位；所述准直镜A压紧螺母将准直镜A同轴压紧在所述准直镜A套筒中；所述准直镜B压紧螺母将准直镜B同轴压紧在所述准直镜B套筒。作为本专利技术的一种优选方式：所述胶合镜组件包括：胶合镜、胶合镜套筒和胶合镜压紧螺母；所述胶合镜套筒同轴套装在所述光路封装套筒轴段A的中心孔内，所述胶合镜套筒的一端通过所述胶合镜筒压紧螺母压紧，另一端通过轴段A内圆周面的轴肩进行轴向定位；所述胶合镜压紧螺母将所述胶合镜同轴压紧在所述胶合镜套筒中。作为本专利技术的一种优选方式：所述直线电机的电机座与所述光路封装套筒的外圆周面固接。有益效果：(1)将激光雷达光路中的各组件封装在一个套筒中，形成模块化结构，能够使得激光雷达光路装调方便、精度高，简化了整个激光雷达光路的加工、装调过程，提高了光路装调精度与装调效率，适用于激光雷达批量化生产。(2)调焦机构采用直线电机驱动，能够保证激光雷达调焦过程中的精度要求，同时简化结构。(3)在对激光雷达光路模块化结构进行加工时，关键零件采用定心车加工工艺，保证镜片与套筒的同轴度，且每个镜组设计相应的调整件，保证镜片之间的间距。附图说明图1为激光雷达光路示意图；图2为本专利技术的激光雷达管光路模块化结构的示意图；图3为图2的剖视图。其中：1-光源接头；2-接头压紧螺母；3-光源支筒；4-准直镜组件压紧螺母；5-准直镜A压紧螺母；6-准直镜A；7-准直镜A套筒；8-准直镜B套筒；9-准直镜B压紧螺母；10-准直镜B；11-调焦支架；12-调焦镜；13-调焦镜压紧螺母；14-调焦镜套筒；15-光路封装套筒；16-胶合镜；17-胶合镜套筒；18-胶合镜压紧螺母；19-胶合镜筒压紧螺母；20-调焦镜调节片；21-直线电机具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术做进一步的详细说明。本实施例提供一种加工简单、装调方便、装调精度高的激光雷达光路模块化结构。如图2和图3所示，该激光雷达光路模块化结构包括：光路封装套筒15、光源连接组件、准直镜A组件、准直镜B组件、胶合镜组件和调焦机构。光源连接组件安装在光路封装套筒15轴向的一端，准直镜A组件、准直镜B组件、调焦机构和胶合镜组件依次同轴安装在光路封装套筒15内部；调焦机构能够沿光路封装套筒15的轴线平移，以实现调焦。其中光源连接组件包括：光源接头1和光源支筒3；准直镜A组件包括：准直镜A压紧螺母5、准直镜A6和准直镜A套筒7；准直镜B组件包括：准直镜B压紧螺母9、准直镜B10和准直镜B套筒8；胶合镜组件包括：胶合镜16、胶合镜套筒17和胶合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达光路模块化结构，其特征在于：包括：光路封装套筒(15)、光源连接组件、准直镜A组件、准直镜B组件、胶合镜组件和调焦机构；所述调焦机构包括调焦镜组件和调焦驱动机构；/n所述光源连接组件用于连接激光光源，所述光源连接组件同轴安装在所述光路封装套筒(15)轴向的一端；所述准直镜A组件、准直镜B组件、调焦镜组件和胶合镜组件依次同轴安装在所述光路封装套筒(15)内部，其中所述准直镜A组件位于所述光源连接组件的连接端；所述调焦驱动机构用于驱动所述调焦镜组件沿所述光路封装套筒(15)的轴线移动，以实现调焦。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达光路模块化结构，其特征在于：包括：光路封装套筒(15)、光源连接组件、准直镜A组件、准直镜B组件、胶合镜组件和调焦机构；所述调焦机构包括调焦镜组件和调焦驱动机构；
所述光源连接组件用于连接激光光源，所述光源连接组件同轴安装在所述光路封装套筒(15)轴向的一端；所述准直镜A组件、准直镜B组件、调焦镜组件和胶合镜组件依次同轴安装在所述光路封装套筒(15)内部，其中所述准直镜A组件位于所述光源连接组件的连接端；所述调焦驱动机构用于驱动所述调焦镜组件沿所述光路封装套筒(15)的轴线移动，以实现调焦。


2.如权利要求1所述的激光雷达光路模块化结构，其特征在于：所述光路封装套筒(15)的中心孔为具有两个台阶的阶梯孔，令其从孔径较大端到孔径较小端依次为轴段A、轴段B和轴段C；其中轴段A用于安装胶合镜组件，轴段B用于安装调焦镜组件，轴段C用于安装准直镜A组件和准直镜B组件；轴段A、轴段B和轴段C的内圆周面同轴。


3.如权利要求2所述的激光雷达光路模块化结构，其特征在于：所述调焦驱动机构为直线电机(21)；所述调焦镜组件包括：调焦支架(11)、调焦镜(12)、调焦镜压紧螺母(13)和调焦镜套筒(14)；
所述直线电机(21)的动力输出端与所述调焦支架(11)相连，用于带动所述调焦支架(11)沿所述光路封装套筒(15)的轴向运动；所述调焦支架(11)作为所述调焦镜套筒(14)的安装支架，从所述光路封装套筒(15)外圆周的条形孔伸入光路封装套筒(15)轴段B内部，所述条形孔为所述调焦镜组件的运动通道；
所述调焦镜套筒(14)与所述光路封装套筒(15)轴段B的内圆周面同轴，所述调焦镜压紧螺母(13)将所述调焦镜(12)同轴压紧在所述调焦镜套筒(14)中。


4.如权利要求3所述的激光雷达光路模块化结构，其特征在于：所述直线电机(21)的动力输出端通过调焦镜调节片(20)与所述调焦支架(11)相连，通过调节所述调焦镜调节片(20)的厚度调节所述调焦镜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓光，刘柯，朱浩，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11