CN207408591U - 一种阵列apd分时复用的三维激光测距装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种阵列APD分时复用的三维激光测距装置，所述三维激光测距装置包括：激光发射模块，阵列开关模块，APD阵列模块，放大模块，时刻鉴别模块，计时模块以及主控模块、电机模块，其特征在于APD阵列模块的多个信号端与阵列开关模块连接，APD阵列模块的公共端与单个放大模块连接；本实用新型利用阵列APD分时复用的方式，只采用单路放大模块、时刻鉴别模块及计时模块，不但能够避免阵列APD之间互相干扰的问题，还能够节省放大模块、时刻鉴别模块等资源，提升测距精度，减少测距成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光检测领域，特别涉及一种阵列APD分时复用的三维激光测距装置。
背景技术
随着激光检测技术的不断发展，三维激光雷达技术也得到了飞速的发展。激光雷达技术正逐渐的从军事领域向民用领域转化，在机载、无人驾驶、车辆检测、港口防撞、隧道检测、生产制造等行业得到了广泛的应用。激光雷达技术以脉冲式和相位式测量方式为主，而脉冲式测量方式具有测量距离远、抗干扰性强、不需要合作目标等优势，在厘米级精度要求的检测领域得到了广泛的应用。
目前三维激光雷达为了达到三维测距的目的，一般会采用阵列APD(线阵或面阵)或者多个单管APD，用于接收不同角度的激光回波能量；集成式的阵列APD一般为共阳极，N个阴极；在使用时，需要将阵列APD的公共阳极端连接负高压，当阵列APD接收到激光信号时，阵列APD的一个或多个阴极就会产生微弱的电流信号，将多个电信号放大、甄别，即可得到不同角度的被测物距离信息；但是，由于阵列APD的N个光敏面结构紧凑，而激光发射透镜的发散角和APD接收的视场角很难完全重合，一一对应，因此当多个激光同时发光时，其对应的APD单元不但能接收到对应的激光管的能量，还能接收到其他激光的能量，而光的干扰又会导致电的串扰，影响信号的质量以及测距的准确性；若多个激光分时发光，光干扰依然存在，因此APD阵列模块必须有N个对应的放大电路，避免不同APD单元产生的电信号之间互相影响；
本实用新型中提供了一种阵列APD分时复用的三维激光测距装置，将阵列APD的多个信号端作为高压控制端，单个公共端作为光信号输出端；根据发射激光的角度，控制对应角度的APD的高压开关，公共端分时输出电信号；不仅能够避免阵列APD之间的光干扰以及电干扰，实现精准的测距；同时还能够节省大量的放大模块、时刻鉴别模块以及计时模块，轻松实现小型化、低成本的三维激光扫描测距。
实用新型内容
为保证三维激光测距的小型化与低成本，节省测距资源，本实用新型提供了：
1、一种阵列APD分时复用的三维激光测距装置，其特征在于，所述
装置包括：
激光发射模块：包括N(N≥2)个激光发射单元，用于分时向被测物发射不同角度的激光信号；
APD阵列模块：包括N个光电转换单元，用于接收不同角度激光的回波能量，并将光能量转换为电信号；
阵列开关模块：包括N个开关单元，用于控制N个光电转换单元的开启与关闭；
放大模块：用于分时将接收到的N路电信号进行放大，并将放大信号发送至时刻鉴别模块；
时刻鉴别模块：分时对N路放大信号进行时刻鉴别处理；得到时间信息相对不变的数字信号，并将处理后的数字信号发送至计时模块；
计时模块：用于分时采集N个激光发射单元发射的脉冲起始时间信息及对应的数字信号的时间信息。
2、根据权利要求1所述的一种阵列APD分时复用的三维激光测距装置，其特征在于，所述APD阵列模块为共阳极或共阴极的APD。
3、根据权利要求1所述的一种阵列APD分时复用的三维激光测距装置，其特征在于，所述APD阵列模块的N个信号端与N个开关单元连接；所述APD阵列模块的公共端与单个放大模块连接。
4、进一步的，所述一种阵列APD分时复用的三维激光测距装置，还包括电机模块，所述电机模块在垂直于激光信号发射的方向以恒定的转速进行旋转，并将角度信息实时发送给激光发射模块；
所述激光模块在接收到电机模块的角度信息后，N个激光单元依次循环发射激光起始信号；
5、进一步的，所述一种阵列APD分时复用的三维激光测距装置，还包括主控模块，所述主控模块用于控制电机模块、阵列开关模块，并获取计时模块采集的计时信息，得到被测物的距离；
本实用新型利用阵列APD共阳或者共阴极的特性，反其道而用之，采用分时控制的方式，不但避免了不同APD之间的干扰；还节省了放大模块、时刻鉴别模块以及计时模块的资源，可以轻松实现三维激光扫描测距。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例的4线APD分时复用的三维激光测距装置的结构示意图；
图2是本实用新型一种实施例的4线APD分时复用的三维激光发光的脉冲信息示意图；
图3是本实用新型一种实施例的4线APD分时复用的三维激光的光斑示意图；
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1示出了本实用新型一种实施例的4阵列APD分时复用的三维激光测距装置的结构示意图，如图2所示，本实施例的三维激光测距装置，包括：激光发射模块101、APD阵列模块102、阵列开关模块103、放大模块104、时刻鉴别模块105、计时模块106；
激光发射模块101：包括4个激光发射单元，用于分时向被测物发射4个角度的激光信号；
APD阵列模块102：为共阳极的4阵列APD，包括4个光电转换单元，用于接收4个角度激光的回波能量，并将光能量转换为电信号；
阵列开关模块103：包括4个开关单元，4个开关单元和4个光电转换单元的阴极连接，用于控制4个光电转换单元的开启与关闭；
放大模块104：和4个光电转换单元的共阳极连接，用于分时将接收到的4路电信号进行放大，并将放大信号发送至时刻鉴别模块；
时刻鉴别模块105：分时对4路放大信号进行时刻鉴别处理；得到时间信息相对不变的数字信号，并将处理后的数字信号发送至计时模块；
计时模块106：用于分时采集4个激光阵列单元发射的脉冲起始时间信息及对应的数字信号的时间信息；并将计时信息发送至主控模块；
还包括电机模块107，电机模块在垂直于激光信号发射的方向以恒定的转速进行旋转，并将角度信息实时发送给激光发射模块；
还包括主控模块108，主控模块用于控制电机模块、阵列模块，并获取计时模块采集的计时信息，得到被测物的距离；
如图2所示为4阵列APD分时复用的三维激光测距装置发光的脉冲信息示意图，图2中：
200为电机在扫描区域内的角度信息，假设电机的扫描区域为360°，分辨率最小为0.5°，则角度依次为分别为0.5°，1°，1.5°……360°；
201为所述激光发射模块101的第一激光发射单元的发光信息，分别对应电机角度的0.5°、2.5°、4.5°……358.5°；
202为所述激光发射模块101的第二激光发射单元的发光信息，分别对应电机角度的1°、3°、5°……359°；
203为所述激光发射模块101的第三激光发射单元的发光信息，分别对应电机角度的1.5°、3.5°、5.5°……359.5°；
204为所述激光发射模块101的第四激光发射单元的发光信息，分别对应电机角度的2°、4°、6°……360°(0°)；
205为所述APD阵列模块输出的电信号，根据分时启用阵列APD模块的方式，将4个激光发射单元的回波能量通过一个公共端口输出到所述的放大模块；
图3中301为4阵列APD分时复用的三维激光测距装置发光的光斑示意图，从图中可以看到，激光发射模块的101的4个激光发射单元在垂直于电机扫描的方向的角度分时、循环发射激光脉冲，从而形成4条扫描曲线，实现了三维扫描。
最后应说明的是：以上各实施例仅用共阳极的4阵列APD作为实施例说明了一种APD分时复用的三维激光测距装置的组成以及如何分时发光、如何实现阵列APD分时复用，但该实施方式仅用来说明本实用新型的技术方案，并非对其进行限制；本实施例可采用N≥2的任意阵列APD，无论是共阳极或是共阴极，因此本实施例采用的方式可用在N≥2的任意多线三维扫描激光设备上，尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型权利要求所限定的范围。
Claims (3)
1.一种阵列APD分时复用的三维激光的测距装置，其特征在于，所述装置包括：
激光发射模块：包括N(N≥2)个激光发射单元，用于分时向被测物发射不同角度的激光信号；
APD阵列模块：包括N个光电转换单元，用于接收不同角度激光的回波能量，并将光能量转换为电信号；
阵列开关模块：包括N个开关单元，用于控制N个光电转换单元的开启与关闭；
放大模块：用于分时将接收到的N路电信号进行放大，并将放大信号发送至时刻鉴别模块；
时刻鉴别模块：分时对N路放大信号进行时刻鉴别处理；得到时间信息相对不变的数字信号，并将处理后的数字信号发送至计时模块；
计时模块：用于分时采集N个激光发射单元发射的脉冲起始时间信息及对应的数字信号的时间信息。
2.根据权利要求1所述的一种阵列APD分时复用的三维激光的测距装置，其特征在于，所述APD阵列模块为共阳极或共阴极的APD。
3.根据权利要求1所述的一种阵列APD分时复用的三维激光的测距装置，其特征在于，所述APD阵列模块的N个信号端与N个开关单元连接；所述APD阵列模块的公共端与单个放大模块连接。
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