CN109946679B - 激光雷达转子 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光雷达转子，属于激光雷达技术领域，包括旋转壳体、两个反射镜和一个透镜，旋转壳体一端设有底板，底板的内侧分别设有第一安装位和配重槽位，底板的外侧设有第二安装位，旋转壳体的侧壁设有透镜安装位；第一安装位、配重槽位、第二安装位和透镜安装位均以经过旋转壳体轴线的平面为对称平面，第一安装位设置于配重槽位和透镜安装位之间；两个反射镜分别安装于第一安装位和第二安装位；透镜安装于透镜安装位。本发明提供的激光雷达转子，由于各部件具有同一个对称平面，在动平衡调校过程中，能够快速有效的确定配重块的质量，提高调校的转子的精度，提高激光雷达系统的稳定性和使用寿命。

Description

激光雷达转子

技术领域

本发明属于激光雷达技术领域，更具体地说，是涉及一种激光雷达转子。

背景技术

激光雷达是一种利用激光光束进行探测的雷达系统，通过向目标发射激光光束、探测并处理由目标物体返回的光信号来得到物体位置、距离、速度、轮廓等信息。根据激光雷达结构形式分为机械旋转式激光雷达、MEMS半固态激光雷达、全固态激光雷达。机械旋转式激光雷达由于激光光源技术成熟、机械结构简单得到了快速发展。目前，主流机械旋转式激光雷达均采用电机直驱转子改变激光探测光路，为了增加激光雷达探测帧率，转子转速较高，转子加工装配误差造成的质量偏心会大大降低激光雷达高速旋转时的可靠性，并且激光雷达在旋转过程中的震动，会严重制约其应用到例如无人机等对震动要求较高的场景。

激光雷达在高速旋转时会产生动平衡问题，转子的动平衡调校时间长、调校难度高成为制约激光雷达生产组装速率的主要因素。如何快速、有效地确定转子配重位置是影响动平衡调校的关键问题，而配重位置的确定与转子形状和质量分布，动平衡调试方法等因素相关，使得难以快速、有效地确定转子配重位置，从而限制动平衡调校技术发展。另外，动平衡调校效果直接决定了激光雷达的使用寿命，为了实现更好的动平衡调校效果，转子优化设计成为关键因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光雷达转子，以解决现有技术中存在的转子动平衡不方便、调校效果差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种激光雷达转子，包括：旋转壳体、两个反射镜和一个透镜，旋转壳体一端设有底板，所述底板的内侧分别设有用于安装反射镜的第一安装位和用于添加配重块的配重槽位，所述底板的外侧设有用于安装反射镜的第二安装位，所述旋转壳体的侧壁设有用于安装透镜的透镜安装位；以经过所述旋转壳体轴线的平面为对称平面，所述第一安装位、所述配重槽位、所述第二安装位和所述透镜安装位均相对于所述对称平面对称；所述配重槽位偏离所述旋转壳体的中心，位于远离所述透镜安装位的一侧，所述第一安装位设置于所述配重槽位和所述透镜安装位之间；两个反射镜分别安装于所述第一安装位和所述第二安装位，且每个所述反射镜均相对于所述对称平面对称；透镜安装于所述透镜安装位，且相对于所述对称平面对称。

进一步地，所述旋转壳体的轴线穿过所述第一安装位和所述第二安装位。

进一步地，所述配重槽的质心与所述转子的旋转中心的距离为常数a。

进一步地，所述配重槽位包括两个第一挡板，对称分设于所述对称平面的两侧，且均与所述对称平面平行，其底部与所述底板固定，一侧面与所述旋转壳体的内壁固定。

进一步地，所述配重槽位还包括中间隔板，垂直固定于所述底板上，一侧面与所述旋转壳体的内壁固定连接，并位于两个所述第一挡板的中间。

进一步地，所述第一安装位和所述第二安装位均为三角形支架，且分别包括竖向支撑板、两个三角挡板和至少一个三角支撑板，竖向支撑板垂直固定于所述底板上，并与所述对称平面垂直；两个三角挡板垂直连接于所述竖向支撑板的两端；至少一个三角支撑板与所述竖向支撑板垂直连接，且位于两个所述三角挡板之间；所述三角挡板的高度高于所述三角支撑板的高度，所述反射镜插设于两个所述三角挡板之间，并支撑在所述三角支撑板上，所述底板的内侧面和外侧面上分别设有用于抵顶限位所述反射镜的凹槽；所述第一挡板和所述中间隔板的另一侧面均与所述旋转壳体内的所述竖向支撑板的相邻的侧面垂直连接。

进一步地，所述透镜安装位为设于所述旋转壳体侧壁的安装孔，沿所述安装孔的边沿设有向所述旋转壳体内部延伸的拱形架，所述透镜安装于所述拱形架上。

进一步地，所述底板的内侧面设有数量为偶数的第一加强筋，各所述第一加强筋沿所述旋转壳体的径向设置，且两两相对于所述对称平面对称。

进一步地，所述底板的外侧设有与所述竖向支撑板垂直连接的第二加强筋，所述第二加强筋设置在与所述三角支撑板相对的一侧面。

进一步地，所述旋转壳体为不透光的热塑性塑料PC、ABS、PBT中的一种。

本发明提供的激光雷达转子的有益效果在于：与现有技术相比，本发明激光雷达转子，设有用于添加配重块的配重槽位、用于安装相应透镜和反射镜的安装位，且配重槽位和各安装位均相对于同一对称平面对称，配重质心、反射镜质心、透镜质心和转子的重心均在同一条直径上，在动平衡调校过程中，能够快速有效的确定配重块的质量，配重块的位置无需通过计算确定位置，实现对转子的快速调校，同时由于各部件具有同一个对称平面，能够提高调校的转子的精度，提高激光雷达的系统的稳定性和使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的激光雷达转子的平面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的激光雷达转子的立体结构示意图一；

图3为本发明实施例提供的激光雷达转子的立体结构示意图二；

图4为本发明实施例提供的激光雷达转子的立体结构示意图三；

图5为本发明实施例提供的激光雷达转子的立体结构示意图四；

图6为本发明实施例提供的激光雷达转子安装反射镜和透镜的剖视图；

图7为本发明实施例提供的激光雷达转子配重前转子质心位置示意图；

图8为本发明实施例提供的激光雷达转子配重后转子质心位置示意图。

其中，图中标记：

1-旋转壳体；2-底板；3-配重槽位；31-第一挡板；32-中间隔板；4-第一加强筋；5-第一安装位；51-凹槽；52-三角支撑板；53-竖向支撑板；54-三角挡板；6-拱形架；7-第三加强筋；8-配重质心；9-透镜安装位；10-第二加强筋；11-第二安装位；12-透镜；13-反射镜；14-配重前转子质心；15-配重后转子质心；16-对称平面。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图6，现对本发明提供的激光雷达转子进行说明。所述激光雷达转子，包括旋转壳体1、两个反射镜13和一个透镜12，旋转壳体1一端设有底板2，底板2的内侧分别设有用于安装反射镜13的第一安装位5和用于添加配重块的配重槽位3，底板2的外侧设有用于安装反射镜13的第二安装位11，旋转壳体1的侧壁设有用于安装透镜12的透镜安装位9；以经过旋转壳体1轴线的平面为对称平面，第一安装位5、配重槽位3、第二安装位11和透镜安装位9均相对于所述对称平面对称；配重槽位3偏离旋转壳体1的中心，位于远离透镜安装位9的一侧，第一安装位5设置于配重槽位3和透镜安装位9之间；两个反射镜13分别安装于第一安装位5和第二安装位11，且每个反射镜13均相对于对称平面对称；透镜12安装于透镜安装位9，且相对于对称平面对称。

本发明提供的激光雷达转子，与现有技术相比，设有用于添加配重块的配重槽位3、用于安装相应透镜和反射镜13的安装位，且配重槽位3偏心设置，且配重槽位3和各安装位均相对于同一对称平面对称，配重质心8、反射镜13质心、透镜质心和转子的质心均在同一条直径上，也就是确定了配重块的角度和位置，同时，配重质心8距旋转中心的距离已知，在动平衡调校过程中，能够快速有效的确定配重块的质量，配重质心8即为配重槽位3的中心，配重块的位置则无需通过计算确定位置，能够实现对转子的快速调校，同时由于各部件具有同一个对称平面，能够提高调校的转子的精度，进而提高激光雷达的系统的稳定性和使用寿命。

为了更详细的表述本实施例的技术方案，这里进一步解释的是，本发明实施例中，配重槽位、透镜安装位、第一安装位和第二安装位的数量均为一个，对称平面过旋转壳体其中的一条直径，配重槽位、透镜安装位、第一安装位和第二安装位均为相对于同一条直径的轴对称结构。

另外，由于配重槽位3和各安装位均相对于同一对称平面对称，因此，安装了反射镜13、透镜12的转子依然相对于对称平面对称，即安装了反射镜13、透镜12的转子质心在对称平面内，并且由于透镜较重，安装了反射镜13、透镜的转子质心位于对称平面内转子中心和转子透镜槽中心之间，即转子动平衡旋转时，离心力由转子中心指向透镜安装位9中心，能够使转子快速达到稳定的测试转速。

其中，配重槽位3的形状为圆柱形、等腰三角形、方形等其他对称结构的多边形中的任一种。

请一并参阅图1及图5，作为本发明提供的激光雷达转子的一种具体实施方式，旋转壳体1的轴线穿过第一安装位5和第二安装位11。由于透镜12的重量较重，透镜12和配重块在转子中心的两侧，为了平衡转子整体的中心，第一安装位5和第二安装位11在转子的旋转中心位置，这样反光镜安装后，旋转中心也在反光镜的位置，当然，反光镜的中心不一定与旋转中心重合。

参见图7、图8，其中，所述配重槽的质心与所述转子的旋转中心的距离为常数a。配重质心8距旋转中心的距离已知，这样在动平衡调校过程中，能够快速有效的确定配重块的质量，配重质心8即为配重槽位3的中心，配重块的位置则无需通过计算确定位置，能够实现对转子的快速调校。

请参阅图1，作为本发明提供的激光雷达转子的一种具体实施方式，所述配重槽位3包括两个第一挡板31，对称分设于对称平面的两侧，且均与对称平面平行，其底部与底板2固定，一侧面与旋转壳体1的内壁固定。配重槽位3通过两个第一挡板31、旋转壳体1围成用于放置配重块的槽位。为了密封动平衡调校后添加的配重块，在配重槽位3设有密封块，用于对配重块限位。其中，配重槽位3的体积范围是0-0.22844ml，高度范围是0-6.22mm。

参阅图1，作为本发明提供的激光雷达转子的一种具体实施方式，配重槽位3还包括中间隔板32，垂直固定于底板2上，一侧面与旋转壳体1的内壁固定连接，并位于两个第一挡板31的中间。中间隔板32的中心设有中心孔，该中心孔的中心即为配重质心8。

请参阅图1及图4，作为本发明提供的激光雷达转子的一种具体实施方式，第一安装位5和第二安装位11均为三角形支架，且分别包括竖向支撑板53、两个三角挡板54和至少一个三角支撑板52，竖向支撑板53垂直固定于底板2上，并与对称平面垂直；两个三角挡板54垂直连接于竖向支撑板53的两端；至少一个三角支撑板52与竖向支撑板53垂直连接，且位于两个三角挡板54之间；三角挡板54的高度高于三角支撑板52的高度，反射镜13插设于两个三角挡板54之间，并支撑在三角支撑板52上，底板2的内侧面和外侧面上分别设有用于抵顶限位反射镜13的凹槽51；第一挡板31和中间隔板32的另一侧面均与旋转壳体1内的竖向支撑板53的相邻的侧面垂直连接。第一安装位5和第二安装位11的结构相同，尺寸大小可以不同，以安装不同大小的反射镜13。反射镜13字三角形支架的顶端沿三角挡板54之间插入，其下端进入凹槽51，反射镜13的底部支撑在三角支撑板52上，三角挡板54能防止反射镜13向两侧滑出，因此，安装后，反射镜13能够限位在第一安装位5，安装操作方便，且安装后反射镜13可靠稳定。

请参阅图2，作为本发明提供的激光雷达转子的一种具体实施方式，透镜安装位9为设于旋转壳体1侧壁的安装孔，沿安装孔的边沿设有向旋转壳体1内部延伸的拱形架6，透镜12安装于拱形架6上。透镜12安装在拱形架6上，且透镜12为向外凸起，拱形架6能够为透镜12起到可靠的支撑。

为了进一步提高拱形架6的强度，在拱形架6位于旋转壳体1内两侧设有第三加强筋7，第三加强筋7的结构也为三角板。

参阅图1，作为本发明提供的激光雷达转子的一种具体实施方式，底板2的内侧面设有数量为偶数的第一加强筋4，各第一加强筋4沿旋转壳体1的径向设置，且两两相对于所述对称平面对称。

请参阅图2，作为本发明提供的激光雷达转子的一种具体实施方式，所述第一加强筋4的结构为三角板。

请参阅图4及图5，作为本发明提供的激光雷达转子的一种具体实施方式，底板2的外侧设有与竖向支撑板53垂直连接的第二加强筋10，第二加强筋10设置在与三角支撑板52相对的一侧面。第二加强筋10对第二安装位11起到支撑加强的作用。第二加强筋10的结构为三角板。

本实施例中，配重槽位及添加的配重块的高度、第一安装位及对应的反射镜的高度、第一加强筋及第三加强筋的高度，均不超过旋转壳体的高度。

作为本发明提供的激光雷达转子的一种具体实施方式，所述旋转壳体1为不透光的热塑性塑料PC、ABS、PBT中的一种。通常，离心力大小受透镜和反射镜13的材质、形状以及安装位置的影响，测到转子动平衡量后,在配重槽位3内加装配重块，实现动平衡调校。本发明通过优化转子为对称结构，使得离心力方向必然与对称平面内的直径一致。透镜材料一般为玻璃，而转子材质为PC，使得透镜质量密度大于转子质量密度，旋转离心力由转子中心指向透镜安装方向。转子动平衡调校前后质心位置如图7、图8所示，其中箭头指向为离心力的方向，图中标号14为动平衡前转子质心位置，标号15为动平衡后转子质心位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.激光雷达转子，其特征在于，包括：

旋转壳体，一端设有底板，所述底板的内侧分别设有用于安装反射镜的第一安装位和用于添加配重块的配重槽位，所述底板的外侧设有用于安装反射镜的第二安装位，所述旋转壳体的侧壁设有用于安装透镜的透镜安装位；以经过所述旋转壳体轴线的平面为对称平面，所述第一安装位、所述配重槽位、所述第二安装位和所述透镜安装位均相对于所述对称平面对称，所述配重槽位偏离所述旋转壳体的中心，位于远离透镜安装位的一侧，所述第一安装位设置于所述配重槽位和所述透镜安装位之间；

两个反射镜，分别安装于所述第一安装位和所述第二安装位，且每个所述反射镜均相对于所述对称平面对称；

一个透镜，安装于所述透镜安装位，且相对于所述对称平面对称。

2.如权利要求1所述的激光雷达转子，其特征在于，所述旋转壳体的轴线穿过所述第一安装位和所述第二安装位。

3.如权利要求1所述的激光雷达转子，其特征在于，所述配重槽的质心与所述转子的旋转中心的距离为常数a。

4.如权利要求1所述的激光雷达转子，其特征在于，所述配重槽位包括：

两个第一挡板，对称分设于所述对称平面的两侧，且均与所述对称平面平行，其底部与所述底板固定，一侧面与所述旋转壳体的内壁固定。

5.如权利要求4所述的激光雷达转子，其特征在于，所述配重槽位还包括：

中间隔板，垂直固定于所述底板上，一侧面与所述旋转壳体的内壁固定连接，并位于两个所述第一挡板的中间。

6.如权利要求5所述的激光雷达转子，其特征在于，所述第一安装位和所述第二安装位均为三角形支架，且分别包括：

竖向支撑板，垂直固定于所述底板上，并与所述对称平面垂直；

两个三角挡板，垂直连接于所述竖向支撑板的两端；

至少一个三角支撑板，与所述竖向支撑板垂直连接，且位于两个所述三角挡板之间；

所述三角挡板的高度高于所述三角支撑板的高度，所述反射镜插设于两个所述三角挡板之间，并支撑在所述三角支撑板上，所述底板的内侧面和外侧面上分别设有用于抵顶限位所述反射镜的凹槽；

所述第一挡板和所述中间隔板的另一侧面均与所述旋转壳体内所述竖向支撑板的相邻侧面垂直连接。

7.如权利要求1所述的激光雷达转子，其特征在于，所述透镜安装位为设于所述旋转壳体侧壁的安装孔，沿所述安装孔的边沿设有向所述旋转壳体内部延伸的拱形架，所述透镜安装于所述拱形架上。

8.如权利要求1所述的激光雷达转子，其特征在于，所述底板的内侧面设有数量为偶数的第一加强筋，各所述第一加强筋沿所述旋转壳体的径向设置，且两两相对于所述对称平面对称。

9.如权利要求6所述的激光雷达转子，其特征在于，所述底板的外侧设有与所述竖向支撑板垂直连接的第二加强筋，所述第二加强筋设置在与所述三角支撑板相对的一侧面。

10.如权利要求1所述的激光雷达转子，其特征在于，所述旋转壳体为不透光的热塑性塑料PC、ABS、PBT中的一种。