CN110687551A - 具有清洁功能的三维扫描装置及激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有清洁功能的三维扫描装置及激光雷达，所述三维扫描装置包括底座、第一转动体和第二转动体；接触件，采用柔性材料的接触件与所述窗片的外侧面接触；支架，所述接触件设置在所述支架上；驱动单元，所述驱动单元驱动所述接触件在所述窗片的外侧面上转动或平移；所述驱动单元包括：马达，所述马达驱动连接件；连接件，所述连接件用于连接所述马达和支架。本发明具有检测精度高等优点。

Description

具有清洁功能的三维扫描装置及激光雷达
技术领域
本发明涉及大气分析，特别涉及具有清洁功能的三维扫描装置及激光雷达。
背景技术
目前，激光雷达是常见的监测大气质量的分析仪器，为了获得各个方向上的空气质量，还需配备扫描装置，使得出射的激光射向空中的各个方向。扫描装置通常具有二个旋转体，其中一个旋转体具有出射窗口，也即，配置窗片隔离扫描装置的内外。
由于出射窗口直接接触空气，树叶、尘土等会落在出射窗口，雨水、霜和雪也会附着在窗口上，严重影响了激光雷达的正常工作。
秋冬季节，昼夜温差大，特别是沿海地区，上述窗片的内侧出现凝露现象。明显地，凝露会影响激光雷达的出光，从而影响激光雷达的数据监测的准确性。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种防止窗片出现凝露、清洁窗片外侧面的具有清洁功能的三维扫描装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
具有清洁功能的三维扫描装置，所述具有清洁功能的三维扫描装置包括底座、第一转动体和第二转动体，窗片设置在所述第二转动体的光出射端；所述具有清洁功能的三维扫描装置进一步包括：
接触件，采用柔性材料的接触件与所述窗片的外侧面接触；
支架，所述接触件设置在所述支架上；
驱动单元，所述驱动单元驱动所述接触件在所述窗片的外侧面上转动或平移；所述驱动单元包括：
马达，所述马达驱动连接件；
连接件，所述连接件用于连接所述马达和支架。
本发明的目的还在于提供了一种准确性好、全天候工作的激光雷达，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
激光雷达，所述激光雷达包括激光器、探测器和扫描单元；所述扫描单元采用上述的具有清洁功能的三维扫描装置。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.检测精度高；
在窗片的外侧面设置可刮去霜、雪、水的接触件，当需工作时，马达通过连接件驱动接触件在窗片外侧面转动或平移，从而去除霜、雪、水以及尘土等影响检测准确性的外来物，进而提高了检测准确性，也实现了激光雷达的全天候工作；
经过加热的空气送至窗片的内侧，并吹扫窗片，使得窗片不会出现凝露，提高了激光雷达的检测准确性，也实现了激光雷达的全天候工作；
均匀设置的多个气体出口，使得经过加热后的空气均匀地吹扫窗片，更加有效地防止窗片出现凝露；
2.三维扫描装置与激光雷达配合使用，改变激光雷达的激光方向，实现了激光雷达的扫描探测，提高了环境适应性，使得激光雷达可以在温度低和湿度高的环境下正常运行。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的具有清洁功能的三维扫描装置的结构简图；
图2是根据本发明实施例的具有清洁功能的三维扫描装置的另一结构简图；
图3是根据本发明实施例的具有清洁功能的三维扫描装置的另一结构简图；
图4是根据本发明实施例的第一环形件的剖视图。
具体实施方式
图1-4和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
本发明实施例的激光雷达，所述激光雷达包括：
激光器、探测器和分析单元，这些都是本领域的现有技术，具体结构和工作方式在此不再赘述；
图1-3示意性地给出了本发明实施例的具有清洁功能的三维扫描装置的结构简图，如图1-3所示，所述具有清洁功能的三维扫描装置包括：
底座11、第一转动体21和第二转动体31，第一转动体21和第二转动体31内分别设置反射镜，窗片设置在所述第二转动体31的光出射端；这些均是本领域的现有技术，具体结构和工作方式在此不再赘述；
接触件51，采用柔性材料的接触件51与所述窗片41的外侧面接触；
支架52，所述接触件51设置在所述支架52上；
驱动单元，所述驱动单元驱动所述接触件在所述窗片的外侧面上转动或平移；所述驱动单元包括：
马达54，所述马达54驱动连接件53；
连接件53，所述连接件53用于连接所述马达54和支架52，所述连接件53相对所述支架52旋转；通过马达的正转和反转，使得接触件来回刮去附着在窗片外侧面的霜、雪和水等；
风扇61，所述风扇61设置在所述第一转动体21内；
加热件63，所述加热件63设置在所述第一转动体21内；
第一环形件64，所述第一环形件64设置在所述第一转动体21和第二转动体31的连接处；所述第一环形件64包括第一部和第二部；所述第一部固定在所述第一转动体上；所述第二部固定在所述第二转动体上，第二部和第一部发生相对转动，并围成环形封闭空间；
第一管道62，所述第一管道62的出口端与所述第一部固定连接，且内部连通；所述加热件63设置在所述第一管道62内，所述风扇61的出风口与所述第一管道62内部连通；
第二管道67，所述第二管道67的进口端与所述第二部固定连接，且内部连通；
气体出口，所述气体出口设置在所述窗片的内侧，且与所述第二管道连通。
为了将加热后的空气均匀地吹扫窗片，进一步地，所述三维扫描装置还包括：
第二环形件65，所述第二环形件65设置在所述窗片的内侧；气体出口66形成在空心结构的第二环形件65的内侧，如缝隙或通孔，或气体出口为独立的管状部件，设置在第二环形件的内侧，且内部连通；所述第二管道67与第二环形件65内部连通；所述气体出口66为至少三个，均匀地形成在所述第二环形件65的内侧。
为了在转动过程中，第一环形件形成封闭的空间，如图4所示，所述第一部包括：
第一径向部641，所述第一径向部641沿着垂直于所述第二部的转动轴方向延伸；所述第一管道的出口端与第一径向部固定连接；
第一周向部642，所述第一周向部642沿着平行于所述第二部的转动轴方向延伸；
所述第二部包括：
第二径向部644，所述第二径向部644沿着垂直于所述第二部的转动轴方向延伸；所述第一周向部642和第二径向部644在相对旋转中保持密封，所述第一径向部641和第二径向部644间的距离大于零；所述第二管道67的进口端与所述第二径向部644固定连接
第二周向部643，所述第二周向部643沿着平行于所述第二部的转动轴方向延伸；所述第一径向部641和第二周向部643在相对旋转中保持密封，所述第一周向部642和第二周向部643的半径不同。
实施例2：
根据本发明实施例的激光雷达，与实施例1不同的是：
1.无需第一环形件和第二管道，风扇和第一管道设置在第二转动体内，加热件设置在第一管道内，第一管道连通第二环形件。
2.支架的两端分别设置在导轨上，连接件连接支架的端部和马达，马达的转动转换为连接件的正向和反向的直线运动，从而带动接触件在窗片的外侧面上正向和反向运动，如马达的转动轴设置齿轮，连接件的一侧具有与所述齿轮匹配的齿，从而将马达的转动转换为连接件的直线运动。
实施例3：
根据本发明实施例1的激光雷达的应用例。
在该应用例中，风扇采用涡轮风扇；加热件采用电热丝；所述第一转动体内设置第一反射镜，所述第二转动体内设置第二反射镜；所述第一反射镜与第一转动体的转动轴间的夹角为45度，所述第二反射镜与第二转动体的转动轴间的夹角为45度；第二环形件的内侧具有均匀分布的管状气体出口，气体出口倾斜朝下，使得从气体出口排出的气体吹向窗片。
上述激光雷达的工作过程为：
激光器发出的测量光穿过底座，被第一反射镜反射后穿过第一转动体和第二转动体之间的第一环形件，之后被第二反射镜反射，最后从所述窗片穿过射向空中；通过第一转动体和第二转动体的旋转，使得出射的测量光射向空中的不同方向，也即实现了360度扫描；
在上述过程中，电热丝加热，涡轮风扇将加热后的空气通过第一管道送入第一环形件形成的封闭空间内，即使第一转动体和第二转动体相互旋转，第一环形件内仍然是封闭空间；排出第一环形件的加热空气通过第二管道送至第二环形件内；加热后的空气从第二环形件的内侧的多个出口排出，均匀地吹扫窗片，提高了窗片的温度，防止出现凝露；
同时，窗片外侧面的接触件根据需要去移动，从而去除附着在窗片上的霜、雪以及水等，从而实现了激光雷达的全天候工作。

Claims (10)

1.具有清洁功能的三维扫描装置，所述具有清洁功能的三维扫描装置包括底座、第一转动体和第二转动体，窗片设置在所述第二转动体的光出射端；其特征在于：所述具有清洁功能的三维扫描装置进一步包括：
接触件，采用柔性材料的接触件与所述窗片的外侧面接触；
支架，所述接触件设置在所述支架上；
驱动单元，所述驱动单元驱动所述接触件在所述窗片的外侧面上转动或平移；所述驱动单元包括：
马达，所述马达驱动连接件；
连接件，所述连接件用于连接所述马达和支架。
2.根据权利要求1所述的具有清洁功能的三维扫描装置，其特征在于：所述第一转动体内设置第一反射镜，所述第二转动体内设置第二反射镜；
所述第一反射镜与第一转动体的转动轴间的夹角为45度，所述第二反射镜与第二转动体的转动轴间的夹角为45度。
3.根据权利要求1所述的具有清洁功能的三维扫描装置，其特征在于：所述三维扫描装置进一步包括吹扫单元，所述吹扫单元包括：
风扇，所述风扇的出风口与所述第一管道内部连通；
加热件，所述加热件设置在所述第一管道内；
气体出口，所述气体出口设置在所述窗片的内侧，所述第一管道的出口连通所述气体出口。
4.根据权利要求3所述的具有清洁功能的三维扫描装置，其特征在于：所述风扇为涡轮风扇。
5.根据权利要求3所述的具有清洁功能的三维扫描装置，其特征在于：
所述风扇和第一管道设置在所述第一转动体内；所述吹扫单元进一步包括：
第一环形件，所述第一环形件设置在所述第一转动体和第二转动体的连接处；所述第一环形件包括第一部和第二部；所述第一部固定在所述第一转动体上；所述第二部固定在所述第二转动体上，第二部和第一部发生相对转动，并围成环形封闭空间；
第二管道，所述第二管道的进口端与所述第二部固定连接，且内部连通；第二管道的出口连通所述气体出口。
6.根据权利要求5所述的具有清洁功能的三维扫描装置，其特征在于：所述三维扫描装置进一步包括：
第二环形件，所述第二环形件设置在所述窗片的内侧；所述气体出口形成或设置在空心结构的第二环形件的内侧，所述第二管道与第二环形件内部连通。
7.根据权利要求3所述的具有清洁功能的三维扫描装置，其特征在于：所述气体出口为所述环形件的内侧的缝隙或通孔或管状的气体出口。
8.根据权利要求3所述的具有清洁功能的三维扫描装置，其特征在于：所述气体出口为至少三个，均匀地设置在所述第二环形件的内侧。
9.根据权利要求5所述的具有清洁功能的三维扫描装置，其特征在于：所述第一部包括：
第一径向部，所述第一径向部沿着垂直于所述第二部的转动轴方向延伸；
第一周向部，所述第一周向部沿着平行于所述第二部的转动轴方向延伸；
所述第二部包括：
第二径向部，所述第二径向部沿着垂直于所述第二部的转动轴方向延伸；所述第一周向部和第二径向部在相对旋转中保持密封，所述第一径向部和第二径向部间的距离大于零；
第二周向部，所述第二周向部沿着平行于所述第二部的转动轴方向延伸；所述第一径向部和第二周向部在相对旋转中保持密封，所述第一周向部和第二周向部的半径不同。
10.激光雷达，所述激光雷达包括激光器、探测器和扫描单元；其特征在于：所述扫描单元采用权利要求1-9任一所述的三维扫描装置。
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