CN111976612B - 一种自适应免标定支架总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车安装支架领域，更具体的说，涉及一种自适应免标定支架总成。本发明的自适应免标定支架总成，包括基座固定支架和自适应免标定支架：基座固定支架，为自适应免标定支架提供安装位置，一端固定在基座上；自适应免标定支架，包括至少2个球壳组件和第二圆柱体，球壳组件的一端为球面，所有球壳组件的球面相对设置；第二圆柱体的一端设有圆球，圆球安装在相对设置的球面内部，圆球与球面相匹配，第二圆柱体在重力作用下与水平面相垂直。本发明利用重心自由下垂原理，提供一个相对于水平面完全竖直的支架结构，可以根据激光雷达、车型、车身安装位置灵活设计，免去后期重新安装激光雷达后反复标定等工作，减少后期车辆拆装的次数。

Description

一种自适应免标定支架总成

技术领域

本发明涉及汽车安装支架领域，更具体的说，涉及一种自适应免标定支架总成。

背景技术

在自动驾驶技术发展的领域中，总少不了激光雷达的身影，激光雷达从一开始的机械式旋转雷达到混合式固态雷达再到如今的固态式雷达，从一开始的体积庞大到现在的质量轻便，易于安装。

目前，无人驾驶技术一直是处于预研阶段，只有L2级别的自动驾驶可以安全的在路上行驶，想要L3、L4甚者L5级别的自动驾驶实现量产，就要保证安全性，而激光雷达的应用可以很大程度的提高自动驾驶汽车的安全性。

为了保障安全性就要求激光雷达安装规范，使用前做好标定工作，但由于激光雷达在安装时需要将扫描面外露，而激光雷达整体体积偏大，势必会有一部分伸进外饰里面。

图1揭示了现有技术的激光雷达在车辆周边的安装位置示意图，激光雷达安装在车辆的周边位置如图1所示：

激光雷达107和激光雷达102可以安装在车头正中间和车尾正中间的位置；

激光雷达106和激光雷达108可以安装在车头左边和右边的位置；

激光雷达101、激光雷达103和激光雷达105、激光雷达109可以安装在车辆四角的位置；

激光雷达104和激光雷达110可以安装在车辆两边翼子板的位置。

激光雷达安装在如图1所示的这些位置上，采用常规的安装方法是利用焊接或者打孔固定将支架与车身连接，再安装激光雷达。

通过常规方法安装的激光雷达无法保证在安装时可以一次性将激光雷达安装到位，也就是保证雷达发射面与水平面平行。

所以采用常规的安装方法时都需要在装好激光雷达后手动调节支架或者雷达，这样不仅安装效率低下，也没有办法保证通过手动调节可以达到激光雷达安装要求，如果安装误差太大，也很影响后期的标定工作。

激光雷达在前期安装时如果存在偏差，而这种偏差在后期的标定过程中没有办法解决的话，势必会影响到激光雷达的正常工作。

后期为了保证激光雷达正常工作就得反复拆车去调整角度，不仅会损坏车身零件也会增加很多工作量。

图2揭示了现有技术的普通激光雷达支架的示意图，如图2所示的普通激光雷达支架，其安装方式如下：

步骤S101：安装车身固定支架204，在安装时通过螺栓与车身连接，并且在安装时就需与车身直接紧固；

步骤S102：组合第一中间连接支架201与第二中间连接支架202，组合好后再安装激光雷达；

步骤S103：将组合好的第一中间连接支架201与第二中间连接支架202及激光雷达，与车身固定支架204安装；

步骤S104：通过调整第二中间连接支架202上的扇形孔调节支架203与激光雷达的整体角度，使激光雷达的发射面尽量与水平面平行；

步骤S105：在激光雷达调节水平后，固定所有支架之后，安装车身外饰零件。

上述激光雷达与车身连接的支架在固定死后，只有通过手动调节支架才能实现激光雷达发射面与水平面平行，这种调节方式的范围较小，而且也无法保证一次调整到位，后期标定时如果不符合要求，还需要重新拆掉车外饰再调整激光雷达支架，并且上述激光雷达支架只能对应安装一种型号的激光雷达，没有通用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应免标定支架总成，解决现有技术的普通激光雷达支架通用性低，拆装时需要反复标定的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种自适应免标定支架总成，包括基座固定支架和自适应免标定支架：

所述基座固定支架，为自适应免标定支架提供安装位置，一端固定在基座上；

所述自适应免标定支架，包括至少2个球壳组件和第二圆柱体，

球壳组件的一端为球面，所有球壳组件的球面相对设置；

第二圆柱体的一端设有圆球，所述圆球安装在相对设置的球面内部，圆球与球面相匹配，第二圆柱体在重力作用下与水平面相垂直。

在一实施例中，所述球壳组件，包括外半球、内半球、滚动体和第一圆柱体；

所述第一圆柱体连接外半球，与基座固定架安装；

所述滚动体，设置在外半球和内半球之间；

所述内半球，与第二圆柱体的圆球贴合。

在一实施例中，所述基座固定支架，内部开有螺纹通孔；

所述第一圆柱体为螺纹柱，连接外半球的外壳顶端；

球壳组件从螺纹通孔中穿过进行螺纹安装。

在一实施例中，所述基座固定支架，开有圆台型孔，从螺纹通孔的中间，沿着螺纹通孔的中心线的垂直方向开设，第二圆柱体从中穿过进行安装；

所述圆球直径，小于与圆台型孔的上底直径。

在一实施例中，所述基座固定支架的基座安装面，与基座的形状相匹配，根据在基座的安装位置确定。

在一实施例中，所述基座固定支架，与基座的安装方式为焊接方式。

在一实施例中，所述内半球与第二圆柱体的圆球相匹配，内半球的直径不小于第二圆柱体的圆球的直径，圆球的球心在螺纹通孔的中心线上。

在一实施例中，所述第二圆柱体的直径小于圆球的直径，圆球的球心和第二圆柱体的中心线在一条线上。

在一实施例中，所述第一圆柱体，直径大于外半球的直径。

在一实施例中，所述基座固定支架和自适应免标定支架的材料为铁，表面做喷漆保护。

本发明提出的一种竖直方向自适应免标定支架总成，与现有技术相比，具体具有以下有益效果：

1)可以根据所用到的激光雷达、车型、车身安装位置灵活设计；

2)利用重心自由下垂的简单原理，为后期激光雷达的安装提供了一个相对于水平面完全竖直的支架结构，免去后期重新安装激光雷达后反复标定等工作，减少后期车辆拆装的次数；

3)只有一个车身固定支架和一个竖直方向的自适应免标定支架，在后期拆卸过程中，只要拆除车身零件、激光雷达和自适应免标定支架总成即可，支架数量少，安装稳固；

4)减少了车身零件的拆装次数，降低了车身零件的损坏率，从根本上减少了工作量，不管是人力、物力、财力还是时间都大大得到了降低，同时也提高了工作效率。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了现有技术的激光雷达在车辆周边的安装位置示意图；

图2揭示了现有技术的普通激光雷达支架的示意图；

图3揭示了根据本发明一实施例的自适应免标定支架总成的爆炸图；

图4a揭示了根据本发明一实施例的自适应免标定支架的示意图；

图4b揭示了根据本发明一实施例的车身固定支架的示意图；

图5a揭示了现有技术的普通激光雷达的设计流程图；

图5b揭示了根据本发明一实施例的自适应免标定支架总成的设计流程图；

图6揭示了根据本发明一实施例的自适应免标定支架总成的安装流程图；

图7揭示了根据本发明一实施例的车身固定支架的截面示意图。

图中各附图标记的含义如下：

101激光雷达；

102激光雷达；

103激光雷达；

104激光雷达；

105激光雷达；

106激光雷达；

107激光雷达；

108激光雷达；

109激光雷达；

110激光雷达；

201第一中间连接支架；

202第二中间连接支架；

203扇形孔调节支架；

204车身固定支架；

300自适应免标定支架；

310球壳组件；

311外半球；

312内半球；

313滚动体；

314螺纹柱；

320圆柱体；

321圆球；

400车身固定支架；

401螺纹通孔；

402圆台型孔；

403车身安装面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、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用以解释发明，并不用于限定发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连同。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了克服以上问题，本发明提出一种在自动驾驶汽车上的装载激光雷达的竖直方向自适应免标定支架总成，提高激光雷达支架安装效率，也让激光雷达在安装的过程中就完成标定工作，从而省去后期测试过程中在标定激光雷达时需要拆除车身零件的步骤。

本发明提出的一种新型自适应免标定支架总成，也可以应用在机器人、VR/AR、智慧交通、海洋探索和渔业资源监测、3D打印等技术领域。

本发明提出的一种自适应免标定支架总成，包括基座固定支架和自适应免标定支架：

所述基座固定支架，为自适应免标定支架提供安装位置，一端固定在基座上；

所述自适应免标定支架，包括至少2个球壳组件和第二圆柱体，

球壳组件的一端为球面，所有球壳组件的球面相对设置；

第二圆柱体的一端设有圆球，所述圆球安装在相对设置的球面内部，圆球与球面相匹配，第二圆柱体在重力作用下与水平面相垂直。

在以下实施例中，基座为车身，第一圆柱体为螺纹柱314，第二圆柱体为圆柱体320，说明车载使用的自适应免标定支架总成。

图3揭示了根据本发明一实施例的自适应免标定支架总成的爆炸图，如图3所示，本发明提出的一种竖直方向的自适应免标定支架总成，主要由车身固定支架400和自适应免标定支架300组成。

车身固定支架400，为自适应免标定支架300提供安装位置，一端固定在车身上；

自适应免标定支架300，为竖直方向的自适应免标定。

自适应免标定支架300，要求能够承受激光雷达重量，紧固时不变形，材料可选用金属铁，为防氧化会为支架做喷漆保护。

车身固定支架400，考虑到后期最终与车身固定时存在需要焊接，材料可选用金属铁，为防氧化会为支架做喷漆保护。

图4a揭示了根据本发明一实施例的自适应免标定支架的示意图，如图4a所示，自适应免标定支架300，主要组成部分为圆柱体320和两个球壳组件310。

所述圆柱体320的一端带有圆球321。

所述球壳组件310，与圆球321相匹配。

所述球壳组件310，包括外半球311、内半球312、滚动体313，以及螺纹柱314。

所述球壳组件310的外半球311，外壳顶端与螺纹柱314连接。

所述球壳组件310的内半球312，与圆球321匹配。

内半球312的直径，不小于圆柱体320的圆球321的直径。

所述球壳组件310的滚动体313，设置在外半球311和内半球312之间，由保持架连接。

所述球壳组件310的螺纹柱314，直径大于外半球311的直径。

所述圆柱体320的圆球321，与车身固定支架400安装，与内半球312的球面相匹配。

圆球321的直径，小于车身固定支架400的圆台型孔402的上底直径。

圆球321的球心，和圆柱体320的中心线始终都是在一条线上的。

圆柱体320的直径，小于圆球321的直径。

在其他实施例中，球壳组件的数量可以多于2个，只要其相对设置的所有的球面组合形成的完整球面，能与圆球321相匹配，并不影响本发明的实现。

图4b揭示了根据本发明一实施例的车身固定支架的示意图，如图4b所示，车身固定支架400的主要作用是，为自适应免标定支架300在车身上提供一个安装渠道。

车身固定支架400，设有车身安装所用的安装孔或定位孔，用于固定自适应免标定支架300。

安装孔或定位孔的数量和孔径，由车身固定支架400的自身重量、激光雷达重量和自适应免标定支架总成在车身的安装位置决定。

车身固定支架400，设置螺纹通孔401和圆台型孔402，用于固定自适应免标定支架300。

车身固定支架400，内部设有螺纹通孔401，球壳310从中穿过进行安装。

车身固定支架400，内部开有圆台型孔402，与螺纹通孔401连接，从螺纹通孔401的中间，沿着车身往下的方向开设，一端带有圆球321的圆柱体320从中穿过进行螺纹安装。

螺纹通孔401的直径和圆台型孔402的上下底直径，由自适应免标定支架总成的自身重量、激光雷达重量和自适应免标定支架总成在车身的安装位置决定。

车身固定支架400，一端与车身固定安装，与车身固定安装所用的车身安装面403，其形状根据激光雷达在车身的安装位置来确定。激光雷达在车身对应的安装位置的车身面形状，与车身固定支架400对应的与车身安装面403形状相匹配，方便后期安装。

考虑到自身重量过大，车身固定支架400，与车身的安装方式可采用焊接。

由于车身固定支架400的车身安装面403，存在与水平面有一个角度，而且安装时也会存在误差，所以螺纹通孔401的中心线不一定会与水平面平行，圆台型孔402的中心线也不一定会与水平面垂直。

如果圆柱体320，从圆台型孔402下方往上安装时，采用其他结构固定，无法保证圆柱体320与水平面垂直。

而本实施例中，采用两个球壳组件310的结构，不仅可以给圆柱体320提供支撑，而且由于球壳组件310的结构包括外半球311、内半球312、滚动体313，与圆柱体320结合后，圆柱体320可以借助内外壳之间的滚动体313并在重力作用下实现垂直于水平面，实现竖直方向的自适应免标定，从而为后期在设计、安装固定激光雷达和支架时提供与水平面相垂直的参考面。

普通激光雷达支架包括车身固定支架、中间连接支架，其中，中间连接支架需要有可以调节激光雷达水平相对位置的功能。因此，中间连接支架数量较多，安装不够平稳。

图5a揭示了现有技术的普通激光雷达的设计流程图，如图5a所示，普通激光雷达在设计过程如下：

根据车身安装位置和激光雷达，设计车身固定支架；

根据激光雷达，设计中间连接支架；

根据激光雷达，设计激光雷达安装支架；

更换激光雷达型号；

根据车身安装位置和激光雷达，重新设计车身固定支架；

根据激光雷达，重新设计中间连接支架；

根据激光雷达，重新设计激光雷达安装支架。

在后期使用过程中，如果激光雷达出现故障或软硬件升级等需要拆卸激光雷达，利用普通支架安装的激光雷达在拆卸时不仅需要拆车身自身的零件、激光雷达，还会因为中间连接调节支架的数量过多、出现不稳固而拆除过多支架。

因此，再重新安装激光雷达的时候就需要重新组装一遍支架，重新再标定激光雷达，工作反复进行没有效率。

本发明中竖直方向自适应免标定支架总成只有一个车身固定支架和一个竖直方向自适应免标定支架，支架数量少，安装稳固。

图5b揭示了根据本发明一实施例的自适应免标定支架总成的设计流程图，如图5b所示：

根据车身安装位置，设计车身固定支架；

设计自适应免标定支架；

根据激光雷达，设计激光雷达安装支架；

更换激光雷达型号；

根据激光雷达，重新设计激光雷达安装支架。

自适应免标定支架为后期激光雷达的安装提供了一个相对于水平面完全竖直的支架结构，在设计激光雷达安装支架便可设计出与水平面平行的安装面，免去了后期标定，减少后期车辆拆装的次数。

图6揭示了根据本发明一实施例的自适应免标定支架总成的安装流程图，如图6所示：

步骤S201、安装车身固定支架400并固定；

步骤S202、安装自适应免标定支架300；

步骤S203、安装连接激光雷达固定支架；

步骤S204、安装激光雷达；

步骤S205、给激光雷达上电观察是否能正常工作；

步骤S206、如果上电不正常，则检查激光雷达的充电问题；

步骤S207、如果上电正常，则使用激光雷达。

上述步骤S201和S202免去了后面步骤的标定工作。

更进一步的，本发明提出的一种竖直方向的自适应免标定支架总成，对应于往车身安装的上述步骤S201和S202，具体步骤如下所示：

步骤S201：安装车身固定支架400并固定。

车身固定支架400的车身安装面403，与车身面的形状相匹配。

车身固定支架400上有大直径的螺纹通孔401和圆台型孔402，考虑其自身重量，与车身的安装方式可采用焊接方式。

步骤S202：安装自适应免标定支架300。

步骤S202进一步包括以下步骤：

步骤S301：安装一端带有圆球321的圆柱体320。

图7揭示了根据本发明一实施例的车身固定支架的截面示意图，如图7所示，圆柱体320从圆台型孔402的下方往上安装，直至圆球321的球心在螺纹通孔401的中心线上。

步骤S302：安装两个球壳组件310。

两个球壳组件310的螺纹柱314，安装在外半球311的弧面顶端，其直径大于外半球311的球壳直径。

两个球壳组件310，从螺纹通孔401的两端朝向内部拧入，直至球壳组件310的内半球面与圆柱体320的圆球321贴合为止。

自适应免标定支架300，保证圆柱体320在重力作用下自然下垂，后期在设计、安装固定激光雷达和支架时，便可保证激光雷达的发射面是与水平面平行，实现支架的有效安装，减少工作量。

本发明提出的一种竖直方向自适应免标定支架总成，与现有技术相比，具体具有以下有益效果：

1)可以根据所用到的激光雷达、车型、车身安装位置灵活设计；

2)利用重心自由下垂的简单原理，为后期激光雷达的安装提供了一个相对于水平面完全竖直的支架结构，免去后期重新安装激光雷达后反复标定等工作，减少后期车辆拆装的次数；

3)只有一个车身固定支架和一个竖直方向的自适应免标定支架，在后期拆卸过程中，只要拆除车身零件、激光雷达和自适应免标定支架总成即可，支架数量少，安装稳固；

4)减少了车身零件的拆装次数，降低了车身零件的损坏率，从根本上减少了工作量，不管是人力、物力、财力还是时间都大大得到了降低，同时也提高了工作效率。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (8)

1.一种自适应免标定支架总成，其特征在于，包括基座固定支架和自适应免标定支架：

所述基座固定支架，为自适应免标定支架提供安装位置，一端固定在基座上，内部开有螺纹通孔；

所述自适应免标定支架，包括至少2个球壳组件和第二圆柱体，

所述球壳组件，包括外半球、内半球、滚动体和第一圆柱体；

所述第一圆柱体为螺纹柱，连接外半球的外壳顶端，球壳组件从基座固定支架的螺纹通孔中穿过进行螺纹安装；

所述滚动体，设置在外半球和内半球之间，所述内半球与第二圆柱体的圆球贴合；

球壳组件的一端为球面，所有球壳组件的球面相对设置；第二圆柱体的一端设有圆球，所述圆球安装在相对设置的球面内部，圆球与球面相匹配，第二圆柱体在重力作用下与水平面相垂直。

2.根据权利要求1所述的自适应免标定支架总成，其特征在于，所述基座固定支架，开有圆台型孔，从螺纹通孔的中间，沿着螺纹通孔的中心线的垂直方向开设，第二圆柱体从中穿过进行安装；

所述圆球直径，小于与圆台型孔的上底直径。

3.根据权利要求1所述的自适应免标定支架总成，其特征在于，所述基座固定支架的基座安装面，与基座的形状相匹配，根据在基座的安装位置确定。

4.根据权利要求3所述的自适应免标定支架总成，其特征在于，所述基座固定支架，与基座的安装方式为焊接方式。

5.根据权利要求1所述的自适应免标定支架总成，其特征在于，所述内半球与第二圆柱体的圆球相匹配，内半球的直径不小于第二圆柱体的圆球的直径，圆球的球心安装在螺纹通孔的中心线上。

6.根据权利要求1所述的自适应免标定支架总成，其特征在于，所述第二圆柱体的直径小于圆球的直径，圆球的球心和第二圆柱体的中心线在一条线上。

7.根据权利要求1所述的自适应免标定支架总成，其特征在于，所述第一圆柱体，直径大于外半球的直径。

8.根据权利要求1所述的自适应免标定支架总成，其特征在于，所述基座固定支架和自适应免标定支架的材料为铁，表面做喷漆保护。

Images