激光测距系统、激光发射和接收模组以及双线激光雷达的制作方法

本发明属于测距，尤其涉及一种激光测距系统、激光发射和接收模组以及双线激光雷达。

背景技术：

1、在现有的扫地机器人的技术领域，通常会采用单线激光雷达对外界环境进行扫描，以获取外界障碍物的距离和方位信息。但由于单线激光雷达只有一个扫描平面，对于不在其扫描平面上的障碍物，单线激光雷达无法进行扫描，从而使扫地机器人容易出现碰撞等问题。为提升扫地机器人的避障能力，可以采用多线激光雷达以获得不同垂直平面上的障碍物信息。然而，常规的多线激光雷达通常需要设置多组激光发射器和激光接收器，这无疑会增加激光雷达的成本。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供激光测距系统、激光发射和接收模组以及双线激光雷达，以解决现有技术的双线激光雷达通常要设置两组激光发射器和激光接收器，从而导致的成本较高的问题。

2、本发明其中一个实施例提供了一种激光测距系统，包括：

3、光源模组，用于产生发射光；

4、第一光学元件，用于将所述发射光转换为第一发射光和第二发射光，所述第一发射光和所述第二发射光的夹角为钝角；

5、第一接收模块，用于接收第一发射光被探测物反射后形成的第一接收光；

6、第二接收模块，用于接收第二发射光被探测物反射后形成的第二接收光；

7、其中，所述第一发射光和所述第一接收光组成第一平面，所述第二发射光和所述第二接收光组成第二平面，所述第一平面倾斜于所述第二平面设置。

8、在其中一个实施例中，所述发射光平行于水平面设置；

9、所述第一发射光和所述第一接收光倾斜于水平面设置；

10、所述第二发射光和所述第二接收光平行于水平面设置。

11、在其中一个实施例中，所述第一接收模块包括第一光接收口，所述第一接收光从所述第一光接收口入射至所述第一接收模块；

12、所述第二接收模块包括第二光接收口，所述第二接收光从所述第二光接收口入射至所述第二接收模块；

13、其中，所述第一光接收口的设置位置高于所述第二光接收口的设置位置；和/或，所述第一接收光在所述第一光接收口的入射位置高于所述第二接收光在所述第二光接收口的入射位置。

14、在其中一个实施例中，所述第一光学元件包括第一镜片和第二镜片：

15、所述第一镜片靠近所述光源模组设置，部分所述发射光被所述第一镜片反射形成所述第一发射光，部分所述发射光穿过所述第一镜片入射至所述第二镜片；

16、所述第二镜片远离所述光源模组设置，穿过所述第一镜片的发射光被所述第二镜片反射形成所述第二发射光。

17、在其中一个实施例中，所述第一镜片倾斜于水平面设置，且倾斜于穿过所述入射光的垂直面设置；所述第二镜片垂直于水平面设置，且倾斜于穿过所述入射光的垂直面设置。

18、在其中一个实施例中，所述第一镜片与穿过所述入射光的垂直面的夹角为第一夹角，所述第二镜片与穿过所述入射光的垂直面的夹角为第二夹角，所述第一夹角和所述第二夹角之和为180度；

19、和/或，所述第一镜片与水平面的夹角为第三夹角，所述第三夹角的范围为80度至87度之间。

20、在其中一个实施例中，所述第一镜片的入光面设置有半透射半反射膜，部分所述发射光被所述半透射半反射膜反射形成所述第一发射光，部分所述发射光穿过所述半透射半反射膜入射至所述第二镜片；

21、所述第二镜片的入光面设置有第一全反射膜，穿过所述半透射半反射膜的发射光被所述第一全反射膜反射形成所述第二发射光。

22、在其中一个实施例中，所述第一镜片垂直于水平面设置，且倾斜于穿过所述入射光的垂直面设置；所述第二镜片倾斜于水平面设置，且倾斜于穿过所述入射光的垂直面设置；

23、或者，所述第一镜片倾斜于水平面设置，且倾斜于穿过所述入射光的垂直面设置；所述第二镜片倾斜于水平面设置，且倾斜于穿过所述入射光的垂直面设置。

24、在其中一个实施例中，所述光源模组包括：

25、光源，所述光源的光轴与水平面垂直设置；

26、第一反射镜，所述第一反射镜倾斜于水平面设置，用于将所述光源所发出的光线反射为水平光。

27、在其中一个实施例中，所述光源模组还包括第一透镜，所述第一透镜为非球面透镜，且所述第一透镜的光轴与水平面平行设置，所述第一透镜的光轴与所述光源的光轴相交于所述第一反射镜的同一交点上，所述第一反射镜所反射的光线穿过所述第一透镜后形成所述发射光。

28、在其中一个实施例中，所述第一接收模块包括：

29、第二透镜，设置在第一光接收口上，所述第一接收光经过所述第二透镜入射至所述第一接收模块内；

30、第二反射镜，倾斜于水平面设置，用于将经过所述第二透镜的所述第一接收光反射向下；以及

31、第一接收端，设置在所述第二反射镜下方，用于接收所述第二反射镜反射的所述第一接收光。

32、在其中一个实施例中，所述第二接收模块包括：

33、第三透镜，设置在第二光接收口上，所述第二接收光经过所述第三透镜入射至所述第二接收模块内；

34、第三反射镜，倾斜于水平面设置，用于将经过所述第三透镜的所述第二接收光反射向下；以及

35、第二接收端，设置在所述第三反射镜下方，用于接收所述第三反射镜反射的所述第二接收光。

36、在其中一个实施例中，所述第二透镜的光轴的设置高度大于所述第三透镜的设置高度；

37、和/或，所述第二反射镜的中心点的设置高度大于所述第三反射镜的设置高度。

38、本发明其中一个实施例还提供了一种激光发射和接收模组，包括：

39、第一电路板，所述第一电路板沿水平方向设置；以及

40、如以上任意一项实施例所述的激光测距系统，所述激光测距系统设置在所述第一电路板上。

41、在其中一个实施例中，所述激光发射和接收模组还包括：

42、第一安装座，用于设置所述光源模组和所述第一光学元件；

43、第二安装座，用于设置所述第一接收模块；

44、第三安装座，用于设置所述第二接收模块；

45、所述第一安装座、所述第二安装座以及所述第三安装座设置在所述第一电路板上。

46、在其中一个实施例中，所述第一安装座包括：

47、底板，具有第一端和第二端；

48、所述第一底板的第一端的下表面设置有第一容置孔，用于设置光源；

49、所述第一底板的第一端的顶部设置有第一凸台，所述第一凸台的朝向所述第二端的表面设置有第二容置孔，用于设置第一透镜；所述第一凸台的远离所述第二端的表面设置有倾斜的安装侧壁，用于设置第一反射镜；

50、所述第一底板的第二端的上表面设置有第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽靠近所述第一凸台设置，所述第二安装槽远离所述第一凸台设置，所述第一安装槽用于设置第一镜片，所述第二安装槽用于设置第二镜片。

51、在其中一个实施例中，所述第一安装槽的底面倾斜于所述第一底板的第二端的上表面设置，所述第一安装槽的底面包括第一端点、第二端点、第三端点和第四端点，所述第一端点和所述第二端点相邻设置且设置在靠近所述第一凸台的一侧，所述第三端点和所述第四端点相邻设置且设置在远离所述第一凸台的一侧，所述第一端点与所述第一底板的第二端的上表面的距离小于所述第二端点与所述第一底板的第二端的上表面的距离，所述第三端点与所述第一底板的第二端的上表面的距离小于所述第四端点与所述第一底板的第二端的上表面的距离。

52、在其中一个实施例中，所述第二安装座包括第二底板以及第二凸台，所述第二凸台设置在所述第二底板之上；

53、所述第二凸台的朝向所述第一电路板的外侧的表面设置有第三容置孔，用于设置第二透镜，所述第二凸台的朝向所述第三安装座的表面设置有倾斜设置的第二安装侧壁，用于设置第二反射镜；

54、所述第二底板位于所述第二反射镜下方的区域设置有第一出光槽，所述第一出光槽为长条形状且延伸方向平行于所述发射光的传播方向。

55、在其中一个实施例中，所述第三安装座包括第三底板以及第三凸台，所述第三凸台设置在所述第三底板之上；

56、所述第三凸台的朝向所述第一电路板的外侧的表面设置有第四容置孔，用于设置第三透镜，所述第三凸台的朝向所述第二安装座的表面设置有倾斜设置的第三安装侧壁，用于设置第三反射镜；

57、所述第三底板位于所述第三反射镜下方的区域设置有第二出光槽，所述第二出光槽为长条形状且延伸方向平行于所述发射光的传播方向，所述第一出光槽的宽度大于所述第二出光槽的宽度。

58、在其中一个实施例中，所述第一电路板具有沿竖直方向设置的旋转中心轴线，所述第一电路板可以环绕所述旋转中心轴线旋转，所述第一电路板设置有激光发射电路和激光接收电路；

59、和/或，所述第一电路板的中心位置设置有安装孔，所述安装孔用于将所述第一电路板安装在外部的旋转轴上。

60、在其中一个实施例中，所述激光发射和接收模组还包括：

61、第二电路板，沿水平方向设置，所述第二电路板具有沿竖直方向设置的旋转中心轴线，所述第二电路板可以围绕所述旋转中心轴线旋转，所述第一电路板和所述第二电路板的旋转中心轴线重合设置；

62、所述第一电路板位于所述第二电路板之上且间隔设置；

63、所述第二电路板设置有光通讯接收电路、无线电源发射电路、转速及位置测量电路、接收光信号处理电路中的一种或多种。

64、在其中一个实施例中，所述第一接收模块设置在穿过所述发射光的垂直平面的其中一侧；

65、所述第二接收模块设置在穿过所述发射光的垂直平面的另外一侧；

66、所述第一接收模块的光接收口的位置与所述第二接收模块的光接收口的位置在竖直方向上间隔设置。

67、在其中一个实施例中，所述第一反射镜的中心点位于所述第一透镜的光轴上；

68、所述第二反射镜的中心点位于所述第二透镜的光轴上；

69、所述第三反射镜的中心点位于所述第三透镜的光轴上；

70、所述第一反射镜的中心点、所述第二反射镜的中心点和所述第三反射镜的中心点共同组成第一三角形结构，所述第一三角形结构环绕所述第一电路板的旋转中心轴设置；

71、所述第一透镜的中心点、所述第二透镜的中心点和所述第三透镜的中心点共同组成第二三角形结构，所述第二三角形结构环绕所述第一三角形结构设置。

72、本发明其中一个实施例还提供了一种激光测距系统。所述激光测距系统包括：

73、光源模组，用于沿水平方向发射光；

74、第一镜片，所述第一镜片上镀有半反射半透过膜；

75、第二镜片，所述第二镜片上镀有全反射膜；

76、所述发射光的一部分被所述半反射半透过膜反射并得到具有第一偏转角度的第一发射光，所述发射光的另一部分穿过所述半反射半透过膜并射向所述第二镜片；

77、所述全反射膜用于将穿过所述第一镜片的所述发射光的另一部分全部反射并得到具有第二偏转角度的第二发射光，所述第一发射光与所述第二发射光的夹角为钝角；所述第二发射光与所述第一发射光不在同一平面上；

78、第一接收模块，用于接收第一发射光被探测物反射后的第一部分接收光，并输出第一测量数据；以及

79、第二接收模块，用于接收第二发射光被探测物反射后的第二部分接收光，并输出第二测量数据。

80、本发明其中一个实施例还提供了一种双线激光雷达，包括如以上任意一项所述的激光发射和接收模组。

81、本发明以上实施例所提供的激光测距系统、激光发射和接收模组以及双线激光雷达具有以下有益效果：

82、1、在本发明实施例提供的激光测距系统中，通过第一光学元件将发射光转换为第一发射光和第二发射光，并使第一发射光和第一接收光共同组成第一平面，以及使第二发射光和第二接收光共同组成第二平面。由于第一平面倾斜于第二平面设置，所述激光测距系统可以实现在垂直方向上的两个不同平面的障碍物扫描，从而实现双线激光扫描的效果。此外，由于第一发射光和第二发射光是通过第一光学元件转换而成，其仅需要一个光源模组即可实现双线激光扫描的效果，从而有效节省的激光测距系统的成本。

83、2、在其中一个实施例中，所述发射光平行于水平面设置；所述第一发射光和所述第一接收光倾斜于水平面设置；所述第二发射光和所述第二接收光平行于水平面设置。由于第二发射光和第二接收光平行于水平面设置，其可实现对发射光所在的水平面进行障碍物扫描的功能；由于第一发射光和第一接收光倾斜于水平面设置，其可实现在对与发射光不同的平面进行障碍物扫描的功能。一方面，所述第一发射光和第一接收光、所述第二发射光和第二接收光的设置方式可以实现双线激光扫描的效果。另一方面，传统的双线激光雷达都是通过设置多组激光发射器和激光接收器，以实现多个不同垂直高度的水平面的扫描。但对于水平放置的薄片状物体，传统的双线激光雷达可能无法扫描到。而在本发明实施例提供的激光测距系统中，由于第一发射光和第一接收光倾斜于水平面设置，其对水平放置的薄片状物体仍然具有很好的检测效果，从而提高了激光测距系统的测量准确性。

84、3、在其中一个实施例中，所述第一光学元件包括第一镜片和第二镜片，光源模组所发射的部分发射光被第一镜片反射形成第一发射光，光源模组所发射的部分发射光穿过第一镜片入射至第二镜片，然后被第二镜片反射形成第二发射光。通过第一镜片和第二镜片将光源模组所发射的发射光转换为第一发射光和第二发射光，从而简单地实现分光的效果。一方面，由于镜片的制备较为简单，从而简化了第一光学元件的制造过程。另一方面，当第一发射光或者第二发射光的偏转角度需要进行调整时，只需要对镜片的放置角度进行偏转即可实现对第一发射光或者第二发射光的偏转角度进行调整，而无需对第一镜片或者第二镜片进行重新设计和制造。

85、4、在其中一个实施例中，所述第一光学元件包括具有第一反射面和第二反射面的棱镜。光源模组所发射的发射光被第一反射面反射后形成第一发射光；光源模组所发射的发射光被第二反射面反射后形成第二发射光。通过在棱镜上设置第一反射面和第二反射面，同样可以实现将光源模组的发射光转换为第一发射光和第二发射光的效果。并且，由于第一反射面和第二反射面是对光源模组的发射光的两个不同的部分进行反射，所得到的第一发射光和第二发射光相互不会影响，两者之间的独立性更强。

86、5、在其中一个实施例中，第一接收模块包括第一光接收口，第二接收模块包括第二光接收口，所述第一光接收口的设置位置高于所述第二光接收口的设置位置；和/或，所述第一接收光在所述第一光接收口的入射位置高于所述第二接收光在所述第二光接收口的入射位置。由于第一光接收口用于接收第一接收光，第二光接收口用于接收第二接收光。因此，将第一光接收口的设置位置高于第二光接收口的设置位置，可以使第一光接收口和第二光接收口更有效地实现对第一接收光和第二接收光的接收。

87、6、在其中一个实施例中，光源模组和第一光学元件设置在第一安装座中，第一接收模块设置在第二安装座中，第二接收模块设置在第三安装座中。通过第一安装座、第二安装座和第三安装座的设置，所述光源模组和第一光学元件、所述第一接收模块以及所述第二接收模块可以分别设计和制造，从而使激光发射和接收模组的设计和制造过程更加标准化和模块化。

88、7、在其中一个实施例中，所述第二安装座包括第二底板以及第二凸台，所述第二底板位于所述第二反射镜下方的区域设置有第一出光槽，所述第一出光槽为长条形状且延伸方向平行于所述发射光的传播方向；所述第三安装座包括第三底板以及第三凸台，所述第三底板位于所述第三反射镜下方的区域设置有第二出光槽，所述第二出光槽为长条形状且延伸方向平行于所述发射光的传播方向。所述第二出光槽的宽度大于所述第一出光槽的宽度。在本实施例中，由于第一接收光倾斜入射至第一接收模块的第一光接收口，因此，需要将第二出光槽的宽度设置成大于第一出光槽的宽度，才能使得第一接收模块能够更有效地对第一接收光进行接收。