随着激光测距技术的出现,激光雷达因其具有分辨率高、精度高、抗干扰能力强、体积小、质量轻等优点得到了广泛应用。车载三维成像激光雷达利用其车载平台的优势在城市三维建模、地形测绘、农林生态、军事目标的探测、无人驾驶以及机器人的避障和导航等领域有着广泛地应用。本文根据车载激光雷达的设计性能指标,在完成车载激光雷达的结构设计的基础上,对车载激光雷达的机械结构进行了动力学分析和热力学分析,并理论计算了振动环境和温度变化对车载激光雷达精度的影响,最终完成了车载三维成像激光雷达系统的装配和调试。主要研究内容包括:1.车载激光雷达的结构设计。根据车载三维成像激光雷达的工作原理,确定车载三维成像激光雷达系统的构成,并对车载激光雷达所需的模块进行选型。车载三维成像激光雷达采用了扫描反射镜转动式的结构形式,该结构形式具有占用空间小、可靠性高以及稳定性强的优点。车载三维成像激光雷达的结构设计依据优化空间布局、增强散热能力的原则进行各模块的排布,此外在结构上对车载三维成像激光雷达的转动部件进行动平衡的配平设计。2.车载激光雷达系统的动力学、热力学和精度分析。利用ANSYS Workbench对其进行了模态分析、谐响应分析、随机振动分析以及热分析。通过对车载激光雷达结构的模态分析和谐响应分析,得到了车载激光雷达的固有频率和振型,避开了系统的共振点,验证了车载激光雷达结构的合理性。通过对车载激光雷达结构的随机振动分析和热分析,得到了随机振动和温度变化对车载激光雷达结构变形的影响,并分析了光机结构的变形对激光出射角和光轴偏转的影响。在分析热变形对车载激光雷达精度影响的过程中,提出了光机结构的优化措施,通过对比优化前后光机结构的变形量验证了优化措施的可行性。由热仿真结果可知,优化后的光机结构设计满足车载激光雷达系统的激光出射角偏差为±0.1mrad的精度要求。3.车载三维成像激光雷达系统的装调。系统的装配和调试也是影响车载激光雷达测量精度的一个重要因素,尤其是光路结构的装调。本文设计了车载三维成像激光雷达的光路装调方案,并完成了车载三维成像激光雷达出射激光准直的调节、收发光路同轴的调节、电机转轴的调节以及扫描反射镜的调节。最后,在完成车载三维成像激光雷达的光调之后,对车载激光雷达进行了整机结构的装配。