超短焦激光雷达及制备方法技术

本发明专利技术提供超短焦激光雷达及制备方法，包括激光发射组件、mems微反射扫描组件和采集组件，激光发射组件、mems微反射扫描组件和采集组件设置在狭缝内，狭缝两侧的壁设有全反射界面，在狭缝两侧其中一个的壁上设有采集窗，采集窗的位置不形成全反射界面；激光发射组件照射mems微反射扫描组件，mems微反射扫描组件反射的扫描激光束通过全反射界面照射采集窗，从采集窗反射的光束经过多次反射后入射采集组件。制备时采用特制的模具进行多工序加工，本发明专利技术能够将激光雷达的厚度控制在1CM以下，从而能够几乎不扰动的实时检测各种液体内的气泡或者其他组分的分布情况，尤其适合用于检测气泡混凝土中的气泡分布情况，或者是用于检测某些狭窄位置的内部图像。某些狭窄位置的内部图像。某些狭窄位置的内部图像。

【技术实现步骤摘要】
超短焦激光雷达及制备方法


[0001]本专利技术涉及激光雷达领域，特别是一种超短焦激光雷达及制备方法。

技术介绍

[0002]MEMS激光雷达是一种以二维MEMS扫描振镜作为扫描机构，向探测目标发射激光光束，接收和处理探测目标反射的回波信号，得到探测目标的距离、位置和速度等特征信息的雷达系统，具有体积小、帧率高、功耗低、成本低的优点，通常用于自动驾驶、三维建模、地形测绘等领域。但是现有的激光雷达通常体积较大，在某些特殊的场合使用不便。例如在扫描加气混凝土中气泡均匀度的场合，现有的加气混凝土通常是初凝后以圆筒取样观测，该检测方法容易导致混凝土的强度损失。因此需要能够实时检测气泡均匀度的装置，而若气泡检测装置的体积过大同样会对加气混凝土的质量造成影响。CN 110488246 A记载了一种二维MEMS扫描激光雷达大视场信号接收系统，该方案能够在一定程度缩小激光雷达的体积，但是仍不足以用于加气混凝土的检测中。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超短焦激光雷达及制备方法，能够大幅缩小激光雷达的体积，能够在很近的距离准确检测加气混凝土中的均匀度。
[0004]本专利技术所要解决的另一技术问题在于，能够以简便的方法制备和较低的成本制备超短焦激光雷达。
[0005]为解决上述的技术问题，本专利技术的技术方案是：一种超短焦激光雷达，包括激光发射组件、mems微反射扫描组件和采集组件，激光发射组件、mems微反射扫描组件和采集组件设置在狭缝内，狭缝两侧的壁设有全反射界面，在狭缝两侧其中一个的壁上设有采集窗，采集窗的位置不形成全反射界面；激光发射组件照射mems微反射扫描组件，mems微反射扫描组件反射的扫描激光束通过全反射界面照射采集窗，从采集窗反射的光束经过多次反射后入射采集组件。
[0006]优选的方案中，激光光束的光路中，在采集窗之前激光光束至少经过一次反射，并使扫描的激光光束经过反射逐渐散开。
[0007]优选的方案中，在采集窗之后的光路中设有至少一个反射凹面，以使扫描的激光光束经过多次反射后逐渐收拢。
[0008]优选的方案中，所述的全反射界面由内填充层和外覆盖层组成，激光发射组件、mems微反射扫描组件和采集组件全部置于内填充层之内。
[0009]优选的方案中，所述的全反射界面由内填充层和外覆盖层组成，采集组件全部置于内填充层之内，激光发射组件和mems微反射扫描组件置于内填充层底部的组件空腔内。
[0010]优选的方案中，组件空腔的顶部靠近激光发射组件的位置设有遮光板，组件空腔的顶部靠近mems微反射扫描组件的位置设有减反涂层。
[0011]优选的方案中，所述的激光发射组件包括依次设置的激光光源和汇聚透镜；
所述的采集组件包括依次设置的光电组件和采集透镜组件。
[0012]一种上述的超短焦激光雷达的制备方法，包括以下步骤：S1、加工两块侧模板和边模板，将采集组件、mems微反射扫描组件和激光发射组件固定在侧模板上，将柔性排线电缆固定在侧模板上；侧模板上设有定位销孔，用于固定采集组件、mems微反射扫描组件和激光发射组件，至少在其中一块边模板上设有采集窗位，用于生成采集窗，至少在其中一块边模板上设有凹面位，用于生成反射凹面；固定安装底模板；合模；S2、从上口将形成内填充层的组分浇入到模具内，待凝固后脱模，整形；内填充层采用聚甲基丙烯酸甲酯、透明聚氨酯或透明环氧树脂；S3、在脱模后的成品外涂覆外覆盖层，加热或常温固化外覆盖层；外覆盖层为聚四氟乙烯；通过以上步骤实现超短焦激光雷达的制备。
[0013]优选的方案中，采集组件的光电组件、第二偏振镜和采集透镜组件集成为一个部件，在部件的外壁每一侧设有至少两个固定销，固定销插入到侧模板上预设的定位销孔中；激光发射组件的激光光源、第一偏振镜和汇聚透镜集成为一个部件，在部件的外壁一侧设有至少两个固定销，固定销插入到侧模板上预设的定位销孔中；mems微反射扫描组件的两侧设有固定销，与mems微反射扫描组件的固定销相对应的为安装槽，固定销滑入到安装槽内定位；侧模板上还设有空腔隔断槽，空腔隔断槽与水平面倾斜，用于插入空腔隔断板作为底模板，形成组件空腔的倾斜顶部。
[0014]优选的方案中，步骤s1中，还包括设置空腔隔断板的步骤，在空腔隔断板朝向采集组件的一侧设有遮光板，以将遮光板预埋在内填充层；空腔隔断板大致与mems微反射扫描组件反射的光束垂直；激光发射组件的光束发射角为40
°
~70
°
。
[0015]本专利技术提供的一种超短焦激光雷达及制备方法，能够将激光雷达的厚度控制在1CM以下，从而能够几乎不扰动的实时检测各种液体内的气泡或者其他组分的分布情况，尤其适合用于检测气泡混凝土中的气泡分布情况，或者是用于检测某些狭窄位置，例如某些内腔结构的内部图像。本专利技术以模具加工的方式能够以简单的方法制备超短焦激光雷达，大幅降低制备成本，而且也能够确保设备精度，提高制备效率。
附图说明
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术的主视图。
[0017]图2为本专利技术的侧模板的主视图。
[0018]图3为本专利技术的第一边模板的侧视图。
[0019]图4为本专利技术的第二边模板的侧视图。
[0020]图5为本专利技术的采集组件的示意图。
[0021]图中：外覆盖层1，内填充层2，柔性排线电缆3，采集组件4，光电组件41，第二偏振镜42，采集透镜组件43，全反射界面5，采集窗6，mems微反射扫描组件7，遮光板8，汇聚透镜9，第一偏振镜10，激光光源11，组件空腔12，侧模板13，定位销孔14，边模定位槽15，第一反射凹面16，第二反射凹面16'，安装槽17，空腔隔断槽18，激光发射组件100，第一边模板200，第一凹面位201，采集窗位202，第二边模板300，第二凹面位301。
具体实施方式
[0022]实施例1：如图1中，一种超短焦激光雷达，包括激光发射组件100、mems微反射扫描组件7和采集组件4，激光发射组件100、mems微反射扫描组件7和采集组件4设置在狭缝内，狭缝两侧的壁设有全反射界面5，在狭缝两侧其中一个的壁上设有采集窗6，采集窗6的位置不形成全反射界面5；即采集窗6的位置可以透出激光扫描光束，并进入反射光。如图1中所示的结构仅为示意图，实际上，图1中左右两侧的距离H为1cm，宽度为2~3cm，高度为70cm。激光发射组件100的光束发射角为40
°
~70
°
。即激光光束与水平面的夹角为40
°
~70
°
，优选为61
°
。mems微反射扫描组件7采购的武汉恩硕科技有限公司的产品，本申请采用的是400*300mems微反射镜阵列结构。
[0023]优选的方案如图1中，所述的激光发射组件100包括依次设置的激光光源11、第一偏振镜10和汇聚透镜9；激光光源11采用激光LED。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超短焦激光雷达，其特征是：包括激光发射组件（100）、mems微反射扫描组件（7）和采集组件（4），激光发射组件（100）、mems微反射扫描组件（7）和采集组件（4）设置在狭缝内，狭缝两侧的壁设有全反射界面（5），在狭缝两侧其中一个的壁上设有采集窗（6），采集窗（6）的位置不形成全反射界面（5）；激光发射组件（100）照射mems微反射扫描组件（7），mems微反射扫描组件（7）反射的扫描激光束通过全反射界面（5）照射采集窗（6），从采集窗（6）反射的光束经过多次反射后入射采集组件（4）。2.根据权利要求1所述的超短焦激光雷达，其特征是：激光光束的光路中，在采集窗（6）之前激光光束至少经过一次反射，并使扫描的激光光束经过反射逐渐散开。3.根据权利要求2所述的超短焦激光雷达，其特征是：在采集窗（6）之后的光路中设有至少一个反射凹面，以使扫描的激光光束经过多次反射后逐渐收拢。4.根据权利要求3所述的超短焦激光雷达，其特征是：所述的全反射界面（5）由内填充层（2）和外覆盖层（1）组成，激光发射组件（100）、mems微反射扫描组件（7）和采集组件（4）全部置于内填充层（2）之内。5.根据权利要求3所述的超短焦激光雷达，其特征是：所述的全反射界面（5）由内填充层（2）和外覆盖层（1）组成，采集组件（4）全部置于内填充层（2）之内，激光发射组件（100）和mems微反射扫描组件（7）置于内填充层（2）底部的组件空腔（12）内。6.根据权利要求5所述的超短焦激光雷达，其特征是：组件空腔（12）的顶部靠近激光发射组件（100）的位置设有遮光板（8），组件空腔（12）的顶部靠近mems微反射扫描组件（7）的位置设有减反涂层。7.根据权利要求4或5所述的超短焦激光雷达，其特征是：所述的激光发射组件（100）包括依次设置的激光光源（11）和汇聚透镜（9）；所述的采集组件（4）包括依次设置的光电组件（41）和采集透镜组件（43）。8.一种权利要求1~7任一项所述的超短焦激光雷达的制备方法，其特征是包括以下步骤：S1、加工两块侧模板（13）和边...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晶，陈海佳，翁国康，杨正，符运强，
申请(专利权)人：武汉海达数云技术有限公司，
类型：发明
国别省市：