CN110609265A - 一种用于激光雷达的轴承安装结构及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于激光雷达的轴承安装结构及激光雷达，包括：旋转体，包括驱动体以及与驱动体连接的轴体，轴体的直径小于驱动体的直径，轴体用于传递扭矩至外部元件；第一壳体，限定出内部腔室，旋转体设置于内部腔室，第一壳体包括设置于内部腔室内的固定结构；轴承，包括内圈体以及环绕于内圈体外的外圈体，内圈体套设于驱动体的外周壁，外圈体与固定结构连接，以使得旋转体可以对固定结构转动的同时由固定结构进行承载。相对于将轴承与旋转体的轴体连接的结构而言，能够减小轴体的长度，从而减小激光雷达整体的长度尺寸。同时，由于轴体的长度减小，使得轴体在承受弯矩时的挠度减小，提升了其结构的稳定性。

Description

一种用于激光雷达的轴承安装结构及激光雷达

技术领域

本申请涉及激光探测的技术领域，尤其涉及一种用于激光雷达的轴承安装结构及激光雷达。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束来探测物体的位置、速度等特征量的雷达系统，其工作原理是发射系统先向探测区域发射用于探测的出射激光，然后接收系统接收从探测区域内物体反射回来的反射激光，将反射激光与出射激光进行比较，处理后可获得物体的有关信息，如距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

目前的激光雷达包括旋转体激光收发系统，激光收发系统用于发射和结构激光。旋转体用于驱动激光收发系统转动，进而改变发射的激光的路径。旋转体包括与激光收发系统连接的轴体以及与轴体连接的驱动体，驱动体用于获取旋转的驱动力，轴体用于将扭矩传递至激光收发系统。为了方便连接，轴体的直径相对较小，现有技术中均将轴承套设于轴体上，这使得轴体的长度尺寸较大，从而使得轴体的长度尺寸较大、激光雷达整体的长度尺寸较大。

申请内容

本申请提供一种用于激光雷达的轴承安装结构及激光雷达，通过本申请中的轴承安装结构的布置，可以使得激光雷达整体长度尺寸减小。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于激光雷达的轴承安装结构，包括：

旋转体，包括驱动体以及与所述驱动体连接的轴体，所述轴体的直径小于所述驱动体的直径，所述轴体用于传递扭矩至外部元件；

第一壳体，限定出内部腔室，所述旋转体设置于所述内部腔室，所述第一壳体包括设置于所述内部腔室内的固定结构；

轴承，包括内圈体以及环绕于所述内圈体外的外圈体，所述内圈体套设于所述驱动体的外周壁，所述外圈体与所述固定结构连接，以使得所述旋转体可以对所述固定结构转动的同时由所述固定结构进行承载。

进一步地，所述固定结构限定出两端贯通的容纳腔室，所述旋转体穿过所述容纳腔室，所述外圈体设置于所述容纳腔室内且连接于所述容纳腔室的内周壁。

进一步地，所述固定结构还包括沿所述容纳腔室的内周壁朝所述容纳腔室的中心延伸的抵接凸缘，所述外圈体抵接于所述抵接凸缘的面向所述容纳腔室外的表面。

进一步地，所述抵接凸缘呈环形。

进一步地，所述抵接凸缘包括内孔，所述内孔的孔径小于所述外圈体的内径。

进一步地，所述驱动体限定出开口背离所述轴体的旋转腔，所述旋转腔用于容纳所述激光雷达的驱动电机。

进一步地，包括两个所述轴承，两个所述轴承的所述内圈体均分别套设于所述驱动体的外周壁，且两个所述轴承分别分布于所述驱动体的两端。

进一步地，所述固定结构包括两个所述抵接凸缘，两个所述抵接凸缘均分别临近所述容纳腔室的两端布置；

其中一个所述轴承抵接其中一个所述抵接凸缘的面向所述容纳腔室外的表面，另一个所述轴承抵接另一个所述抵接凸缘的面向所述容纳腔室外的表面。

本申请的第二方面还提供了一种激光雷达，包括：

激光收发系统，用于发射出射激光以及接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光被探测区域内物体反射返回的激光；

旋转系统，设置于所述激光收发系统的一侧，并与所述激光收发系统可拆卸式连接，所述旋转系统配置成可驱动所述激光收发系统转动，以改变所述出射激光以及所述反射激光的路径；

上述任一项所述的轴承安装结构。

进一步地，所述激光收发系统设置于所述旋转系统的上方，所述旋转体竖向布置，且绕竖向轴线转动；

所述轴承同时承载所述旋转体以及所述激光收发系统。

本申请提供一种轴承安装结构，该轴承安装结构包括旋转体，旋转体包括驱动体以及与驱动体连接的轴体，轴体与激光雷达的激光收发系统连接，并用于将扭矩传递至激光雷达。本申请中，将轴承的内圈体与旋转体的驱动体的外周壁连接，相对于将轴承与旋转体的轴体连接的结构而言，能够减小轴体的长度，从而减小激光雷达整体的长度尺寸。同时，由于轴体的长度减小，使得轴体在承受弯矩时的挠度减小，提升了其结构的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请一种实施例提供的激光雷达的全剖视图的爆炸示意图；

图2为图1A处的局部放大示意图；

图3为本申请一种实施例提供的激光雷达的第一全剖示意图；

图4为本申请一种实施例提供的激光雷达的第二全剖示意图；

图5为本申请一种实施例提供的激光雷达的爆炸示意图；

图6为本申请一种实施例提供的旋转体、底座、第一壳体以及第二壳体的全剖示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

现有技术中的激光雷达10的轴体112包括旋转体110，旋转体110包括与激光收发系统200连接的轴体112以及与轴体112连接的驱动体111，驱动体111用于获取旋转的驱动力，轴体112用于将扭矩传递至激光收发系统200。为了方便连接，轴体112的直径相对较小，现有技术中均将轴承120套设于轴体112上，这使得轴体112的长度尺寸较大，从而使得轴体112的长度尺寸较大、激光雷达10整体的长度尺寸较大。

如图1-6所示，本实施例提供了一种用于激光雷达10的轴承安装结构及激光雷达10，该激光雷达10的轴承安装结构包括旋转体110、第一壳体300以及轴承120。

旋转体110包括与激光收发系统200连接的轴体112以及与轴体112连接的驱动体111，驱动体111用于获取旋转的驱动力，轴体112用于将扭矩传递至激光收发系统200。本实施例中的驱动体111与激光雷达10的驱动装置连接，用于获取驱动装置的驱动力。为了方便与激光收发系统200连接而传递驱动力，轴体112的直径小于驱动体111的直径。

第一壳体300限定出内部腔室320，旋转体110设置于第一壳体300的内部腔室320内，第一壳体300的内部腔室320内还设置有固定结构310。

本实施例中的轴承120包括内圈体以及环绕于内圈体外的外圈体，轴承120的内圈体套设于驱动体111的外周壁上，且轴承120的外圈体与第一壳体300的固定结构310连接，以使得所述旋转体110可以对所述固定结构310转动的同时由所述固定结构310进行承载。轴承120的外圈体以及内圈体之间可以设置滚珠或滚柱，具体轴承120的结构视实际需求而定。

由于将轴承120的内圈体与驱动体111的外周壁连接，相对于将轴承120与旋转体110的轴体112连接的结构而言，能够减小轴体112的长度，并且轴承120与驱动体111的外周壁连接并不需要增加驱动体111的长度尺寸，故本实施例中的结构能够减小激光雷达10整体的长度尺寸。同时，由于轴体112的长度减小，使得轴体112在承受弯矩时的挠度减小，提升了其结构的稳定性。并且，由于驱动体111的直径更大，故轴承120的尺寸可以做大，使得其传动的稳定性更强。

本实施例中，固定结构310仅需能够固定轴承120的外圈体即可，但为了使对于轴承120的连接更加稳固，固定结构310可以限定出两端贯通的容纳腔室311，驱动体111位于容纳腔室311内且轴承120的外圈体与容纳腔室311的内周壁连接，以使得外圈体的周向各处均能够被固定，提升了连接的稳定性。

当轴承120连接于内部腔室320的内周壁后，轴承120易朝内周壁的轴向滑动(即内部腔室320上下贯通时，轴承120易向上下滑动)，为了避免上述问题，本实施例中，固定结构310的内部腔室320内还可以设置抵接凸缘312，抵接凸缘312沿内部腔室320的内周壁朝内部腔室320的中心延伸。轴承120抵接于抵接凸缘312的面向内部腔室320外的表面，以限制轴承120的沿内部腔室320的轴向滑动的自由度。需要注意的是，上述的“抵接凸缘312的面向内部腔室320外的表面”有两个，但本实施例中特指两个中的靠近内部腔室320的端口的表面。例如，当内部腔室320上下贯通时，抵接凸缘312若靠近内部腔室320的上端口，则前述表面指抵接凸缘312的上表面。若抵接凸缘312靠近内部腔室320的下端口时，则前述表面指抵接凸缘312的下表面。

抵接凸缘312可以为任意的形状，其仅需要能够限制轴承120的滑动即可，但为了抵接凸缘312能够承受来自轴承120的较大的推力，本实施例中，抵接凸缘312可以呈环形，且抵接凸缘312包括内孔，抵接凸缘312的1内孔比轴承120的外圈体的内径大，以使得轴承120的外圈体便于拆卸。

旋转体110可以仅与一个轴承120连接，但与一个轴承120连接时，旋转体110容易发生偏转。如图1所示，本实施例中，轴承安装结构包括了两个轴承120，两个轴承120的所述内圈体均分别套设于驱动体111的外周壁，且两个轴承120分别分布于所述驱动体111的两端。进一步地，当具有两个轴承120时，固定结构310包括两个抵接凸缘312，两个抵接凸缘312均分别临近容纳腔室311的两端布置。其中一个轴承120抵接其中一个抵接凸缘312的面向容纳腔室311外的表面，另一个轴承120抵接另一个抵接凸缘312的面向容纳腔室311外的表面。

本申请的第二方面还提供了一种激光雷达10，该激光雷达10包括激光收发系统200以及旋转系统100。且该激光雷达10采用上述任一实施例中的轴承120结构。

具体地，本实施例中的激光收发系统200包括发射装置以及接收装置。发射装置用于发射出射激光，接收装置用于接收反射激光，其中，反射激光为出射激光被探测区域内物体反射返回的激光。发射装置发射出射激光后，出射激光碰到探测区域内的探测物并反射回激光收发系统200，反射回的反射激光被接收装置接收。通过对比发射装置发射的激光以及接收装置接收的激光之间的相关参数变化，获得被探测物体的有关信息，如距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

旋转系统100设置于激光收发系统200的一侧，并与激光收发系统200可拆卸式连接，旋转系统100配置成可驱动激光收发系统200转动，以改变出射激光以及反射激光的路径。通过改变出射激光的路径，进而改变反射激光的路径。通过改变出射激光以及反射激光的路径则可以改变激光雷达10的扫描区域，丰富了激光雷达10的适用场景。

旋转系统100具体可以设置在激光收发系统200的任意方位，两者的相对位置视实际需求而定。但为了方便描述，以下以旋转系统100设置于激光收发系统200的下方为例进行举例说明，应当注意的是，在其它实施例中，旋转系统100还可以设置于激光收发系统200的上方、左方或右方等其它方位。

当旋转系统100设置于激光收发系统200的下方后，旋转系统100的上端与激光收发系统200的下端可拆卸式连接。具体地，两者可以进行螺纹连接、卡接、磁力吸合等方式连接。为了得到稳定的驱动力，旋转系统100的旋转部件可以与激光收发系统200进行螺纹连接。

本实施例中的激光收发系统200中的发射装置发射的激光以及接收装置接收的激光由于不用避让旋转部件，故其光路简单，不需要设置光学元件来调整激光的路径，这使得激光雷达10整体的成本得到降低。并且，由于激光收发系统200采用可拆卸的方式与旋转系统100进行连接，两者未连接时相对独立，故两者的制造过程独立，两者可以同时进行模块化生产，极大的提高了生产激光雷达10的效率。

一种实施例中，旋转系统100可以包括前述的旋转体110，旋转体110绕自身的中心轴线旋转。当旋转系统100设置于激光收发系统200的下方时，旋转体110的中心轴线竖向布置。旋转体110的靠近激光收发系统200的端部与激光收发系统200螺纹连接，以驱动激光收发系统200绕中心轴线转动。当旋转体110绕自身中心轴线转动时，激光收发系统200整体亦绕旋转体110的中心轴线转动，此时激光收发系统200的发射装置发射出的出射激光的路径则进行相应的改变。

旋转体110与激光收发系统200螺纹连接方式中，可以让旋转体110上具有螺纹孔，设置于激光收发系统200的螺钉或螺栓由激光收发系统200伸入旋转体110内的螺纹孔中而与螺纹孔螺纹连接。当然，还可以直接在旋转体110的端部设置外螺纹，在激光收发系统200上设置连接孔，并在连接孔的内表壁设置内螺纹，让旋转体110上的外螺纹与连接孔内的内螺纹配合而实现旋转体110与激光收发系统200的螺纹连接。旋转体110与激光收发系统200的螺纹连接方式不限于上述情形，这里不做赘述。

当旋转体110设置于激光收发系统200的下方后，旋转体110与激光收发系统200还可以仅进行轴孔配合。例如，在旋转体110上端设置连接轴，在激光收发系统200的下端设置连接孔，连接轴伸入连接孔中即完成旋转体110与激光收发系统200的可拆卸式连接，连接轴与连接孔的横向截面可以均不呈圆形，以使得旋转体110可驱动激光收发系统200转动。当然，在别的实施例中，还可以在激光收发系统200上设置上述的连接轴，在旋转体110上设置上述的连接孔。

本实施例中，旋转系统100还包括基座500。基座500包括沿平行于旋转体110的中心轴线的方向延伸的定位柱510。旋转体110具有开口背离激光收发系统200的旋转腔113(即旋转腔113的开口朝下设置)，定位柱510从下至上伸入旋转腔113中。定位柱510伸入旋转腔113内后其位于旋转腔113的中心位置。

旋转系统100还包括驱动电机，驱动电机定位于基座500的定位柱510，并驱动旋转体110绕定位柱510转动。具体地，驱动电机可以包括定子和转子，驱动电机的定子套设于定位柱510、转子连接于旋转体110的旋转腔113的内周壁。驱动电机工作时，其转子绕定子转动，故旋转体110被转子带动而绕基座500的定位柱510转动，进而激光收发系统200被旋转体110带动而相对于基座500转动，最终实现改变激光收发系统200的出射激光的路径的目的。

激光雷达10还可以包括第一壳体300。第一壳体300限定出内部腔室320，旋转系统100设置于内部腔室320，以使第一壳体300对旋转系统100进行良好的保护。第一壳体300可以具有位于上端的旋转端口321以及位于下端的固定端口322，旋转端口321以及固定端口322均与第一壳体300的内部腔室320贯通。旋转系统100具体设置于内部腔室320的靠近固定端口322处。第一壳体300的固定端口322与基座500固定连接，激光收发系统200在第一壳体300的旋转端口321处产生旋转运动。

激光雷达10还可以包括第二壳体400。第二壳体400连接于第一壳体300的靠近激光收发系统200的一端，激光发射系统完全位于第二壳体400与第一壳体300围合的空腔内。具体地，第二壳体400呈球壳状，并且还可以由透光材质制成，以使得发射装置产生的出射激光可以射出第二壳体400；接收装置接收的反射激光能够射入第二壳体400。

一种实施例中，旋转体110可以用来承载激光收发系统200，即旋转体110给予激光收发系统200竖直向上的推力。此时，旋转体110与第一壳体300之间的轴承120承受旋转体110与激光收发系统200两者共同的重力。当然，其它实施例中，也可以在第一壳体300上设置其它结构，并让上述结构与激光收发系统200之间连接轴承120，以使得第一壳体300能够承载激光收发系统200的重力的同时还能与激光收发系统200之间产生相对转动。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

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

Claims (10)

1.一种用于激光雷达的轴承安装结构，其特征在于，包括：

旋转体，包括驱动体以及与所述驱动体连接的轴体，所述轴体的直径小于所述驱动体的直径，所述驱动体用于获取驱动力，所述轴体用于传递扭矩至外部元件；

第一壳体，限定出内部腔室，所述旋转体设置于所述内部腔室，所述第一壳体包括设置于所述内部腔室内的固定结构；

轴承，包括内圈体以及环绕于所述内圈体外的外圈体，所述内圈体套设于所述驱动体的外周壁，所述外圈体与所述固定结构连接，以使得所述旋转体可以对所述固定结构转动的同时由所述固定结构进行承载。

2.如权利要求1所述轴承安装结构，其特征在于，

所述固定结构限定出两端贯通的容纳腔室，所述旋转体穿过所述容纳腔室，所述外圈体设置于所述容纳腔室内且连接于所述容纳腔室的内周壁。

3.如权利要求2所述的轴承安装结构，其特征在于，

所述固定结构还包括沿所述容纳腔室的内周壁朝所述容纳腔室的中心延伸的抵接凸缘，所述外圈体抵接于所述抵接凸缘的面向所述容纳腔室外的表面。

4.如权利要求3所述的轴承安装结构，其特征在于，

所述抵接凸缘呈环形。

5.如权利要求4所述的轴承安装结构，其特征在于，

所述抵接凸缘包括内孔，所述内孔的孔径小于所述外圈体的内径。

6.如权利要求5所述的轴承安装结构，其特征在于，

包括两个所述轴承，两个所述轴承的所述内圈体均分别套设于所述驱动体的外周壁，且两个所述轴承分别分布于所述驱动体的两端。

7.如权利要求6所述的轴承安装结构，其特征在于，

所述固定结构包括两个所述抵接凸缘，两个所述抵接凸缘均分别临近所述容纳腔室的两端布置；

其中一个所述轴承抵接其中一个所述抵接凸缘的面向所述容纳腔室外的表面，另一个所述轴承抵接另一个所述抵接凸缘的面向所述容纳腔室外的表面。

8.如权利要求1所述的轴承安装结构，其特征在于，

所述驱动体限定出开口背离所述轴体的旋转腔，所述旋转腔用于容纳所述激光雷达的驱动电机。

9.一种激光雷达，其特征在于，包括：

激光收发系统，用于发射出射激光以及接收反射激光，所述反射激光为所述出射激光被探测区域内物体反射返回的激光；

旋转系统，设置于所述激光收发系统的一侧，并与所述激光收发系统可拆卸式连接，所述旋转系统配置成可驱动所述激光收发系统转动，以改变所述出射激光以及所述反射激光的路径；

权利要求1-8任一项所述的轴承安装结构。

10.如权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，

所述激光收发系统设置于所述旋转系统的上方，所述旋转体竖向布置，且绕竖向轴线转动；

所述轴承同时承载所述旋转体以及所述激光收发系统。