CN105372669A - 一种激光测距装置 - Google Patents

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杨勇
高云峰
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    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Abstract

本发明揭示了一种激光测距装置，包括上盖、外壳、下盖、激光模块以及主动抬升件、被动抬升件、牙箱组件和导向装置；主动抬升件呈圆筒状，可旋转地固定在下盖上，设有第一升降机构和内齿轮；被动抬升件也呈圆筒状，设有第一升降机构配合的第二升降机构以及与导向装置配合的导向槽或导向孔；牙箱组件固定在下盖上，包括与所述内齿轮啮合的牙箱齿轮；导向装置相对上盖、下盖或外壳固定，并卡持在所述导向槽或导向孔内。本发明激光测距装置通过主动抬升件以驱动被动抬升件运动，进而使安装在被动抬升件上的激光模块在竖直方向上下运动，满足了现有移动机器人对激光测距装置的需求。

Description

一种激光测距装置
技术领域
本发明涉及激光测距装置，特别是激光模块在竖直方向上可升降的激光测距装置。
背景技术
激光测距(laserdistancemeasuring)可通过三角测距或TOF的方式测量某一物体到观测点的距离，目前广泛应用于移动机器人的导航及避障。由于激光测距装置的激光模块在使用时需要在360°范围内对周围环境进行扫描，因此需要将激光模块(至少是光发射单元和光接收单元)露出移动机器人。为了便于激光模块进行保护和减少体积便于包装等原因，激光测距装置的激光模块最优选择是在使用时伸出，在非使用状态时缩回；或为了检测处于不同高度的障碍，激光测距装置需通过一升降机构使其激光模块处于竖直方向的不同高度。出于以上原因，需要激光测距装置的激光模块能在竖直方向上下运动。
例如，中国专利申请号为201410044002.0的专利文献中揭示了一种采用激光测距的机器人清洁器，其利用位置传感器(发光单元和图像传感单元)对机器人清洁器工作区域内的障碍物进行识别，并且该位置传感器可旋转且竖直可移动地布置在机器人清洁器的主体中以检测不同高度的障碍，但该专利文献中未涉及升降机构的具体结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光模块可在竖直方向上升降的激光测距装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种激光测距装置(1)，包括上盖(11)、外壳(12)、下盖(13)和激光模块(14)，包括上盖(11)、外壳(12)、下盖(13)和激光模块(14)，所述上盖(11)中间形成供激光模块(14)伸出的空间，所述外壳(12)包覆在所述激光模块(14)周围，所述下盖(13)安装在外壳(12)底部，所述激光测距装置(1)还包括主动抬升件(16)、被动抬升件(15)、牙箱组件(17)和至少两个导向装置(18)；所述激光模块(14)安装在被动抬升件(15)上；所述主动抬升件(16)呈圆筒状，可旋转地固定在下盖(13)上，主动抬升件(16)设有第一升降机构(161)和内齿轮(164)；所述被动抬升件(15)也呈圆筒状，套接在主动抬升件(16)的内侧或外侧，被动抬升件(15)上设有第一升降机构(161)配合的第二升降机构(151)以及与导向装置(18)配合的导向限位装置(153)；所述牙箱组件(17)固定在所述下盖(13)上，包括与所述内齿轮(164)啮合的牙箱齿轮(171)；所述导向装置(18)相对上盖(11)、下盖(13)或外壳(12)固定，并卡持在所述导向限位装置(153)内。
进一步地，所述第一升降机构(161)、第二升降机构(151)为相互配合的升降槽和升降凸点。
进一步地，所述升降槽(161)呈倾斜设置，其上端部分设有凹点。
进一步地，所述主动抬升件(16)的下端向外弯折形成凸缘(162)，所述凸缘(162)卡在外壳(12)和下盖(13)之间。
进一步地，所述主动抬升件(16)的下端向内弯折形成凸缘(162)，所述凸缘(162)通过压片(20)可选择地固定在下盖(13)上。
进一步地，所述导向限位装置(153)为导向孔，所述导向装置(18)呈杆状，两端分别固定在上盖(11)和下盖(13)上，并穿过被动抬升件(15)上的导向孔；或者，
所述导向限位装置(153)为导向槽，所述导向装置(18)为外壳(12)内侧形成的肋状部，并卡持在被动抬升件(15)上的导向槽内。
进一步地，所述激光测距装置(1)还设有微动开关(19)和触发微动开关的挡片(163)。
进一步地，所述微动开关(19)安装在下盖(13)上，所述挡片(163)设置在主动抬升件(16)上。
进一步地，所述微动开关(19)为两个，所述挡片(163)位于两个微动开关(19)之间。
进一步地，所述激光测距装置(1)还包括缓冲装置。
本发明激光测距装置通过主动抬升件以驱动被动抬升件运动，进而使安装在被动抬升件上的激光模块在竖直方向上下运动，满足了现有移动机器人对激光测距装置的需求。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的激光测距装置的立体示意图；
图2是图1的正视图；
图3是图1的爆炸图；
图4a、4b分别是图3中的被动抬升件和主动抬升件的放大图；
图5a、5b分别是图3中的被动抬升件和主动抬升件的另一视觉图；
图6是图3中的下盖的放大图；
图7是图1去除上盖后的俯视图；
图8是本发明实施例2提供的激光测距装置的立体示意图；
图9是图8的爆炸图；
图10是图8去除上盖后的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
请参考图1至图7，为本发明的较佳实施例1。
如图1和2所示，本实施例中的激光测距装置1包括上盖11、外壳12、下盖13、激光模块14、被动抬升件15、主动抬升件16、牙箱组件17、导向装置18以及微动开关19。
请参阅图3，上盖11为空心结构，本实施例中大致呈空心的圆盘形，空心部分可供激光模块14伸出或缩回；外壳12为空心的圆柱形，其上端与上盖11固定连接，例如可通过在上盖11上设置螺纹柱，在外壳12上设置螺纹孔121，然后通过螺钉将上盖11和外壳固定在一起；或者是通过卡扣或铰接等方式将外壳12与上盖11进行连接；下盖13呈圆盘形，安装在外壳12的下端；激光模块14包括发光单元及光信号接收单元(图中均未标记)，激光模块14安装在被动抬升件15上。
请结合参阅图4a、4b、5a、5b，主动抬升件16大致呈圆筒状，与被动抬升件15的形状适配，其下端向外弯折形成凸缘162，凸缘162卡在外壳12和下盖13之间，以保证主动抬升件16不会再竖直方向上升降；主动抬升件16的外侧壁(或内侧壁)设有第一升降机构161，对应地，被动抬升件15的内侧壁(或外侧壁)设有多列第二升降机构151与所述第一升降机构161配合，使得所述激光模块14可以在所述外壳内升降。
在本实施例中，第一升降机构161为多列升降槽，每列包括1至2个升降槽，所述升降槽在外侧壁(或内侧壁)呈倾斜设置，升降槽的上部分设有凹点(存在一低点)，具体的为“V”型，第二升降机构为六列升降凸点，每列包括1至2个升降凸点，该升降凸点151与主动抬升件16上的升降槽161配合，当升降凸点151移动到升降槽161的上部分时，其会卡在“V”型部分的最低点(即图4b、图5b中的A点)，此时即使有一定外力压在激光模块14上，激光模块14也不会缩回至外壳12中；主动抬升件16内侧壁还设有触发微动开关19的挡片163和与牙箱组件17配合的内齿轮164。
被动抬升件15也大致呈圆筒状，位于外壳12内，该圆筒的直径与主动抬升件16的直径不等，因此可套在主动抬升件(16)的内侧或外侧，被动抬升件15上端向外弯折形成凸缘152，凸缘152上形成与导向装置18(本实施例中为杆状)配合的导向限位装置153,本实施例中所述导向限位装置153为导向孔；需要说明的是，在其他实施例中，被动抬升件15也可不设置凸缘152，而直接在被动抬升件15的内侧表面或外侧表面向下凹陷形成与导向装置18配合的导向槽。如图6所示，所述牙箱组件17包括电机(未标记)和牙箱齿轮171，牙箱马达171与主动抬升件16内侧壁的内齿轮164啮合。
导向装置18至少一个，通过所述导向装置18，可以保证被动抬升件15在上下方向上运动。为了防止在运动过程中会以唯一设置的导向装装18为中心在水平方位产生晃动，使得升降过程中的测距误差变大，甚至导致无法测距；或者长期水平晃动，磨损变大进而减少产品寿命。所以，本实施例中优选的为两个导向装置18。具体的，所述导向装置18为杆状，其一端固定在上盖11上，另一端固定在外壳12下端或下盖13上，并穿过被动抬升件15上的导向孔，以此限制被动抬升件15的水平方向的转动。
在其他实施例中，所述导向装置18也可以是环形结构，使得所述激光模块14在升降过程中的导向受力均匀。
本实施例的激光测距装置1由于牙箱齿轮171与内齿轮164啮合，电机旋转时，带动主动抬升件16产生旋转运动，同时由于所述被动抬升件15与所述主动抬升件16通过升降点限位于倾斜设置的升降槽内，且由于所述被动抬升件15被导向装置18在竖直方向上的限位，使得所述被动抬升件15只能在竖直方向上进行升降，并实现所述激光模块14的升降，最终达到对高低不同的障碍物的探测目的。
微动开关19包括两个，安装在下盖13上；当激光模块14完全位于外壳12内时，主动抬升件16内侧壁的挡片163位于其中一个微动开关19附近，当激光模块14完全露出外壳12时，主动抬升件16内侧壁的挡片163位于另一个微动开关19附近。在其他实施例中，微动开关19和挡片163位置可互换，即微动开关安装在主动抬升件16内侧壁，而挡片安装在下盖13上。
进一步地，所述激光测距装置1还包括缓冲装置(图未示)，用于对所述激光模块14的升降极限位置的限位及保护。
本发明激光模块14的上升过程如下：
如图4所示，当激光模块14完全位于外壳12内时，升降凸点卡在导向槽的B点；当牙箱组件17的电机开始转动后，由于牙箱齿轮171与内齿轮164啮合，会带动主动抬升件16水平旋转(由于主动抬升件16的凸缘162卡在外壳12和下盖13之间，主动抬升件16不会上升)，升降凸点151将从升降槽的B点相对滑动至A点，由于导向装置18限制了被动抬升件15在水平方向的运动，因此被动抬升件15将竖直向上运动，进而将使安装在被动抬升件15上的激光模块14向上运动；当升降凸点卡在升降槽的A点时(即激光模块4完全露出外壳12时)，主动抬升件16上的挡片163将触发其中一个微动开关19，通过触发控制信号停止牙箱组件17的电机旋转。
本发明激光激光模块的下降过程如下：
如图4所示，当激光模块14完全露出外壳12内时，升降凸点卡在导向槽的A点；当牙箱组件17的电机开始反向转动后，由于牙箱齿轮171与内齿轮164啮合，会带动主动抬升件16水平旋转(主动抬升件16的凸缘162卡在外壳12和下盖13之间，主动抬升件16不会向下移动)，升降凸点将从升降槽的A点相对滑动至B点，由于导向装置18限制了被动抬升件15在水平方向的运动，因此被动抬升件15将竖直向下运动，进而将使安装在被动抬升件15上的激光模块14向下运动；当升降凸点卡在升降槽的B点时(即激光模块4完全缩回外壳12时)，主动抬升件16上的挡片163将触发另一个微动开关19，通过触发控制信号停止牙箱组件17的电机旋转。
实施例2
如图8至图10所示，为本发明的另一实施例，本实施例与实施例1基本相同，不同的地方在于：a、本实施例中的外壳12和下盖13一体成型，激光模块14及压箱17从外壳12的上开口进行安装；b、主动抬升件16的第一升降机构161为设置在其内侧的导向凸点，被动抬升件15的第二升降机构151为设置在其外侧的导向槽；c、导向装置18为外壳12内侧形成的肋状部，被动抬升件15的外侧设有导向槽，导向装置18卡在导向槽内；d、主动抬升件16的下端向内弯折形成凸缘162，所述凸缘162通过压片20可旋转地固定在下盖13上。
以上是本发明的较佳实施例的详细说明，不认定本发明只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下所作出的等同替代或明显变形，且性能或用途相同，都应当视为本发明所提交的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光测距装置(1)，包括上盖(11)、外壳(12)、下盖(13)和激光模块(14)，所述上盖(11)中间形成供激光模块(14)伸出的空间，所述外壳(12)包覆在所述激光模块(14)周围，下盖(13)安装在外壳(12)底部，其特征在于：
还包括主动抬升件(16)、被动抬升件(15)、牙箱组件(17)和至少一个导向装置(18)；
所述激光模块(14)安装在被动抬升件(15)上；
所述主动抬升件(16)呈圆筒状，可旋转地固定在下盖(13)上，主动抬升件(16)设有第一升降机构(161)和内齿轮(164)；
所述被动抬升件(15)也呈圆筒状，套在主动抬升件(16)的内侧或外侧，被动抬升件(15)上设有第一升降机构(161)配合的第二升降机构(151)以及与导向装置(18)配合的导向限位装置(153)；
所述牙箱组件(17)固定在所述下盖(13)上，包括与所述内齿轮(164)啮合的牙箱齿轮(171)；
所述导向装置(18)相对上盖(11)、下盖(13)或外壳(12)固定，并卡持在所述导向限位装置(153)内。
2.如权利要求1所述的激光测距装置(1)，其特征在于：所述第一升降机构(161)、第二升降机构(151)为相互配合的升降槽和升降凸点。
3.如权利要求2所述的激光测距装置(1)，其特征在于：所述升降槽(161)呈倾斜设置，其上端部分设有凹点。
4.如权利要求1所述的激光测距装置(1)，其特征在于：所述主动抬升件(16)的下端向外弯折形成凸缘(162)，所述凸缘(162)卡在外壳(12)和下盖(13)之间。
5.如权利要求1所述的激光测距装置(1)，其特征在于：所述主动抬升件(16)的下端向内弯折形成凸缘(162)，所述凸缘(162)通过压片(20)可旋转地固定在下盖(13)上。
6.如权利要求1所述的激光测距装置(1)，其特征在于：
所述导向限位装置(153)为导向孔，所述导向装置(18)呈杆状，两端分别固定在上盖(11)和下盖(13)上，并穿过被动抬升件(15)上的导向孔；或者，
所述导向限位装置(153)为导向槽，所述导向装置(18)为外壳(12)内侧形成的肋状部，并卡持在被动抬升件(15)上的导向槽内。
7.如权利要求1至6之一所述的激光测距装置(1)，其特征在于：所述激光测距装置(1)还设有微动开关(19)和触发微动开关的挡片(163)。
8.如权利要求7所述的激光测距装置(1)，其特征在于：所述微动开关(19)安装在下盖(13)上，所述挡片(163)设置在主动抬升件(16)上。
9.如权利要求8所述的激光测距装置(1)，其特征在于：所述微动开关(19)为两个，所述挡片(163)位于两个微动开关(19)之间。
10.如权利要求1所述的激光测距装置(1)，其特征在于：所述导向装置(18)为两个。
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