CN113075639A - 振镜固定结构及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光雷达的振镜固定结构及激光雷达，包括：振镜模组，包括设置有镜面的发射壁以及位于发射壁的两个相对的端部的两个侧壁，两个侧壁均分别设置有连接凸缘，两个连接凸缘均分别平行于发射壁；固定支架，包括安装部以及固定部，安装部与激光雷达的壳体连接，固定部分别与两个连接凸缘利用螺纹紧固件连接，且螺纹紧固件的轴线与发射壁倾斜。由于振镜模组的连接凸缘平行于其发射壁，故其面积可以做的更大，从而与固定部的接触面积可以做大，增强了固定部对振镜模组的约束效果，从而使得振镜固定得更可靠。

Description

振镜固定结构及激光雷达

技术领域

本申请涉及激光探测的技术领域，尤其涉及一种振镜固定结构及激光雷达。

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。

振镜是激光雷达中用于激光扫描的重要组成部件，当振镜固定不牢靠时，激光雷达的整体探测精度会受到一定影响。现有技术中的振镜固定结构过于简单，由于振镜频繁振动，故振镜常易发生连接失效的问题。

申请内容

本申请提供一种振镜固定结构及激光雷达，能够提高振镜的连接的稳定性，防止其连接失效。

根据本申请的一个方面，提供了一种激光雷达的振镜固定结构，包括：

振镜模组，包括设置有镜面的发射壁以及位于发射壁的两个相对的端部的两个侧壁，两个侧壁均分别设置有连接凸缘，两个连接凸缘均分别平行于发射壁；

固定支架，包括安装部以及固定部，安装部与激光雷达的壳体连接，固定部利用螺纹紧固件分别与两个连接凸缘连接，且螺纹紧固件的轴线与发射壁倾斜垂直。

根据一种实施例，固定部包括两个间隔设置的固定柱，两个固定柱关于对称轴对称布置，对称轴平行于发射壁，每个固定柱均分别与一个连接凸缘螺纹连接。

根据一种实施例，固定部还包括抵接部，抵接部设置于两个固定柱之间，且抵接部的两端分别对应与两个固定柱的同向的端部连接，抵接部包括面向振镜模组的抵接面，发射壁与抵接面抵接。

根据一种实施例，抵接部与两个固定柱之间限定出发射空间，镜面面向发射空间，且由镜面出射的光线可穿过发射空间。

根据一种实施例，振镜模组上还设置有定位销，固定部上还设置有定位孔，定位销与定位孔间隙配合。

根据一种实施例，两个连接凸缘的靠近固定部的表面均分别布置有一个定位销，两个固定柱的面向振镜模组的表面均分别设置有一个定位孔，两个定位销一一对应与两个定位孔间隙配合。

根据一种实施例，其中一个固定柱上的定位孔关于对称轴在另一个固定柱上形成对称区域，另一个固定柱上的定位孔设置于对称区域外。

根据一种实施例，固定部还包括抵接部，抵接部设置于两个固定柱之间，且抵接部的两端分别对应与两个固定柱的同向的端部连接，抵接部包括面向振镜模组的抵接面；

振镜模组还包括缓冲层，缓冲层中部设置有出射孔，镜面出射的光线可穿过发射孔，缓冲层设置与抵接部与发射壁之间，且缓冲层与抵接面抵接。

根据一种实施例，缓冲部位于两个固定柱之间，且缓冲层的两端分别对应抵接两个固定柱的彼此相对的壁面。

本申请的第二方面还提供了一种激光雷达，

包括上述任一项的振镜固定结构。

本申请提供的振镜固定结构中，由于振镜模组的连接凸缘平行于其发射壁，故其面积可以做得更大，从而与固定部的接触面积可以做大，增强了固定部对振镜模组的约束效果。同时，本申请中，连接振镜模组与固定部的螺纹紧固件的轴线与发射壁倾斜，从而使得即使螺纹紧固件产生了较小的松动(即螺纹紧固件沿自身轴线方向产生的较小的位移)，螺纹紧固件仍然能够较好的防止连接凸缘相对于固定部在沿发射壁的平面上的振动，而振镜模组的振动方向主要发生在平行于发射壁所在的平面，故本申请中的螺纹紧固件的松动方向与振镜模组的振动方向交叉，使得螺纹紧固件的松动程度受振镜模组的振动程度影响小，螺纹紧固件的固定效果更佳。

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为现有技术中振镜固定结构的爆炸示意图；

图2为本申请一种实施例中的激光雷达的立体示意图；

图3为本申请一种实施例中的激光雷达的爆炸示意图；

图4为本申请一种实施例中的振镜固定结构、反射模组以及收发模组的组合立体示意图；

图5为本申请一种实施例中的振镜固定结构、反射模组以及收发模组的组合俯视示意图；

图6为本申请一种实施例中的振镜固定结构的第一立体示意图；

图7为本申请一种实施例中的固定支架的立体示意图；

图8为本申请一种实施例中的振镜模组的立体示意图；

图9为本申请一种实施例中的振镜固定结构的第二立体示意图。

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。

振镜是激光雷达10中用于激光扫描的重要组成部件，当振镜固定不牢靠时，激光雷达10的整体探测精度可能会受到一定影响。如图1所示，现有技术中的振镜固定结构100包括振镜模组110以及固定支架120，振镜模组110的两端具有连接凸缘111，连接凸缘111与固定支架120通过螺栓连接。现有技术中，连接凸缘111设置于振镜模组110的端部，且其最大宽度也仅只能等于振镜模组110的厚度，而振镜的厚度有限，这导致连接凸缘111的尺寸难以做大，其连接可靠性低。并且，螺栓的轴线与振镜模组110的反射壁平行，使得螺栓只要产生较小的松动，振镜的振动就会使松动程度加剧，从而导致振镜的连接失效。

如图2至图9所示，为了解决上述问题，本实施例提供了一种激光雷达10的振镜固定结构100，该振镜固定结构100能够提高振镜的连接的稳定性，防止其连接失效。具体地，本实施例中的振镜固定结构100包括振镜模组110以及固定支架120。

振镜模组110包括发射壁113以及位于发射壁113的两个相对的端部的两个侧壁。发射壁113的中心位置(本实施例中为中心位置，在其他实施例中也可以位于偏心位置)设置有可反射激光的镜面112，镜面112的布置位置平行于发射壁113。振镜模组110两端的两个侧壁上均分别设置有连接凸缘111，两个连接凸缘111均分别平行于发射壁113。即本实施例中的连接凸缘111可以理解为与现有技术中的连接凸缘垂直，连接凸缘111不沿振镜模组110的厚度方向延伸，这使得连接凸缘111可以做大。需要注意的是，振镜的空间位置需视激光雷达10的工作位置而定，当激光雷达10的工作位置为如图3所示的方位时，设有连接凸缘111的两个侧壁可以为振镜模组110的沿水平方向的两个侧壁，也可以为沿竖直方向上的两个侧壁。而以如图3所示的方位中，本实施例中的振镜模组110的沿水平方向相对布置的两个侧壁上分别设置有连接凸缘111，且两个连接凸缘111对应设置于上述侧壁的中间位置。

固定支架120包括安装部122以及固定部121，安装部122与激光雷达10的壳体200连接。固定部121利用螺纹紧固件150而分别与两个连接凸缘111连接。固定部121与连接凸缘111连接后，振镜模组110与固定支架120的相对位置固定，安装部122与激光雷达10的壳体200连接后，振镜模组110则被固定安装于激光雷达10内。

本实施例中，螺纹紧固件150的轴线(例如当螺纹紧固件150为螺栓时，其轴线即为螺栓上螺纹的中心轴)与发射壁113倾斜(不平行)，具体地，螺纹紧固件150的轴线可以与发射壁113垂直设置。螺纹紧固件150具体可以为螺栓、螺钉等，其具体类型以及结构现有技术中已有公示，这里不做赘述。

连接凸缘111与固定部121螺纹连接时，可以在固定部121上开设螺纹孔，在连接凸缘111上开设通孔，利用螺栓穿过连接凸缘111上的通孔而与固定部121上的螺纹孔螺纹连接。而固定部121上的螺纹孔以及连接凸缘111上的通孔的数量视实际需求而定，如图7以及图8所示，本实施例中，每个连接凸缘111上设置了两个通孔，固定部121上设置了两组螺纹孔组，每组螺纹孔组内对应有两个螺纹孔。特别地，振镜模组110的重心在发射壁113两端的侧壁上的正投影位置为第一投影，每个连接凸缘111上的两个通孔在上述对应的侧壁的正投影为两个第二投影，第一投影可以位于两个第二投影之间。这使得振镜模组110无论朝那个方向振动时，各螺纹紧固件150相对于振镜组件的平均力矩不会过大，提升了连接强度。

由于本实施例中的螺纹紧固件150与反射壁倾斜设置，使得即使螺纹紧固件150产生了较小的松动(即螺纹紧固件150沿自身轴线方向产生的较小的位移)，螺纹紧固件150仍然能够较好的防止连接凸缘111相对于固定部121在沿发射壁113的平面上产生振动，而振镜模组110的振动方向主要发生在平行于发射壁113所在的平面，故本申请中的螺纹紧固件150的松动方向与振镜模组110的振动方向交叉，使得螺纹紧固件150的松动程度受振镜模组110的振动程度影响小。

固定支架120的结构形状可以为任意的，仅需要能够将镜头模组固定于激光雷达10的壳体200即可。具体地，如图7所示，固定部121可以包括两个间隔设置的固定柱，两个固定柱关于对称轴对称布置，对称轴平行于发射壁113，每个固定柱均分别与一个连接凸缘111螺纹连接。固定柱的垂直于上述对称轴的截面形状可以视具体情况而定，例如，其截面可以为圆形、三角形、四边形等规则形状，亦可以为其他不规则形状，仅需满足相应的刚度以及强度要求即可。

当固定部121具有两个固定柱分别对应连接两个连接凸缘111时，振镜模组110上的连接凸缘111的位置设置可以变得更加灵活。例如，若固定支架120仅为一块平板件时，为了使两个相对布置的连接凸缘111均与平板件连接，两个连接凸缘111需布置于振镜模组110的边缘部位从而使两者同时贴合于上述平板件。但当两个连接凸缘111分别连接两个固定柱时，连接凸缘111在振镜模组110上的位置布置可以随固定柱的位置布置来进行相应调整。特别地，两个定位柱1211的长度这里不做限制，故即使两个固定振镜模组110的部件长度较短，其也能被称为本申请中的定位柱1211。

如图6至图7所示，为了便于调整振镜模组110中镜面112对于光线的反射角度，定位柱1211可以倾斜设置，从而使振镜模组110倾斜，以便于调整由振镜模组110中的镜片反射的光线的出射方向。具体地，当固定支架120与激光雷达10的壳体200螺纹连接时，若该螺纹紧固件的轴线与壳体200的表面垂直，则定位柱1211倾斜设置的意思是定位柱1211的长度方向与上述螺纹紧固件的轴线不平行，从而使得定位柱1211的长度方向与上述壳体200的表面不垂直。

两个定位柱1211可以相互分离设置，即两者没有任何连接部分，此时，安装部122可以具有两个安装部122分，两个安装部122分一一对应将两个定位柱1211定位于激光雷达10的壳体200。两个定位柱1211也可以利用连接件连接，使得两个定位柱1211为一个整体上的两个部分。此时，安装部122仅需将上述组成的整体安装于激光雷达10的壳体200即可。本实施例中，两个定位柱1211彼此连接，且两个定位柱1211与安装部122一体成型，这样的结构能够便于固定支架120的制造。同时，当安装部122与两个定位柱1211一体成型时，安装部122亦可以具有两个安装部122分，两个安装部122分分别临近两个定位柱1211布置。这样的结构能够使得两个定位柱1211被固定得更加牢靠。

当两个定位柱1211彼此连接时，固定部121还可以包括抵接部1212，抵接部1212设置于两个固定柱之间，且抵接部1212的两端分别对应与两个固定柱的同向的端部连接。例如，当定位柱1211的长度方向竖向布置时，抵接部1212可以同时连接两个定位柱1211的上端部，也可以同时连接两个定位柱1211的下端部。抵接部1212包括面向振镜模组110的抵接面12121，发射壁113与抵接面12121抵接。当抵接部1212同时连接两个定位柱1211的上端部时，振镜模组110的发射壁113的上端与抵接面12121抵接。当抵接部1212同时连接两个定位柱1211的下端部时，振镜模组110的发射壁113的下端与抵接面12121抵接。

两个定位柱1211利用抵接部1212进行连接，抵接部1212一方面能够连接两个定位柱1211，另一方面还可以抵接振镜模组110，使得振镜模组110不仅受到两个连接凸缘111的约束，还受到抵接部1212的约束，从而让振镜模组110的定位更可靠。同时，抵接部1212还可以减少振镜模组110整体的振动效果，有效防止固定螺纹连接件产生松动。

当定位柱1211以及抵接部1212如上设置时，抵接部1212与两个固定柱之间限定出发射空间130，为了便于振镜模组110反射光线，可使镜面112面向发射空间130，且由镜面112出射的光线可穿过发射空间130。当然，另一种实施例中，镜面112还可以背对发射空间130，且振镜模组110的背离发射壁113的表面与抵接部1212抵接。

当振镜模组110抵接抵接部1212时，振镜模组110可以位于两个定位柱1211的一侧，也可以位于两个定位柱1211之间，亦可以一部分位于两个定位柱1211的一侧、一部分位于两个定位柱1211之间。当振镜模组110完全位于两个定位部的一侧时，抵接部1212的抵接面12121可以与定位柱1211的和连接凸缘111连接的侧壁重合。而当振镜模组110至少有一部分位于两个定位柱1211之间时，抵接部1212的抵接面12121可以位于两个定位柱1211之间，且分别垂直连接于两个定位柱1211的彼此相对的壁面。

振镜模组110上还设置有定位销115，固定部121上还设置有定位孔140，定位销115与定位孔140间隙配合。其中，0<单边间隙配合量≤0.05mm，从而在满足定位精度要求的同时满足安装需求。通过振镜模组110上的定位销115与振镜模组110上定位模组的配合，可以便于对振镜模组110进行安装。在安装振镜模组110时，可以先将定位销115与定位孔140间隙配合后，在使用螺纹紧固件150连接振镜模组110以及固定部121。振镜模组110上的定位销115可以设置于任何位置，定位部上的定位孔140亦可以设置于任何位置。本实施例中，如图6以及图7所示，振镜模组110上的定位销115可以设置于连接凸缘111上，定位部上的定位孔140可以设置与固定柱上。并且，两个连接凸缘111的靠近固定部121的表面均分别布置有一个定位销115，两个固定柱的面向振镜模组110的表面均分别设置有一个定位孔140，两个定位销115一一对应与两个定位孔140间隙配合。

为了增强定位精度，可以使其中一个固定柱上的定位孔140关于对称轴在另一个固定柱上形成对称区域，另一个固定柱上的定位孔140设置于对称区域外。换句话说，当两个定位孔140分别设置于两个定位柱1211上时，两个定位孔140不关于两个定位柱1211之间的对称轴对称。

如图8所示，为了缓解振镜模组110的振动，振镜模组110还可以包括缓冲层，缓冲层内部设置有出射孔，镜面112出射的光线可穿过发射孔，缓冲层设置与抵接部1212与发射壁113之间，且缓冲层与抵接面12121抵接。缓冲层可以吸收振镜模组110产生的振动效果，从而使得固定支架120以及激光雷达10的壳体200不会跟随振镜模组110而产生较大的振动。缓冲层的材质具体可以为树脂、硅像胶等。需要注意的是，当振镜模组110具有缓冲层时，缓冲层的面向固定部121的表壁则可以称为上述实施例中的发射壁113。如图9所示，当振镜模组110至少有一部分位于两个定位柱1211之间时，缓冲部114则亦至少位于两个固定柱之间，且缓冲层的两端可以分别对应抵接两个固定柱的彼此相对的壁面。

如图2至图5所示，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包括上述任一实施例中的振镜固定结构100。具体地，激光雷达10还包括壳体200以及分别位于振镜固定结构100两侧的激光收发装置300以及反射装置400，振镜固定结构100、激光收发装置300以及反射装置400均设置与壳体200内，激光收发装置300产生的光线由反射装置400反射至振镜模组110上的镜面112后传导出激光雷达10的壳体200。

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)

1.一种激光雷达的振镜固定结构，其特征在于，包括：

振镜模组，包括设置有镜面的发射壁以及位于所述发射壁的两个相对的端部的两个侧壁，两个所述侧壁均分别设置有连接凸缘，两个所述连接凸缘均分别平行于所述发射壁；

固定支架，包括安装部以及固定部，所述安装部与所述激光雷达的壳体连接，所述固定部利用螺纹紧固件分别与两个所述连接凸缘连接，且所述螺纹紧固件的轴线与所述发射壁倾斜。

2.如权利要求1所述的振镜固定结构，其特征在于，

所述固定部包括两个间隔设置的固定柱，两个所述固定柱关于对称轴对称布置，所述对称轴平行于所述发射壁，每个固定柱均分别与一个所述连接凸缘螺纹连接。

3.如权利要求2所述的振镜固定结构，其特征在于，

所述固定部还包括抵接部，所述抵接部设置于两个所述固定柱之间，且所述抵接部的两端分别对应与两个所述固定柱的同向的端部连接，所述抵接部包括面向所述振镜模组的抵接面，所述发射壁与所述抵接面抵接。

4.如权利要求3所述的振镜固定结构，其特征在于，

所述抵接部与两个所述固定柱之间限定出发射空间，所述镜面面向所述发射空间，且由所述镜面出射的光线可穿过所述发射空间。

5.如权利要求3所述的振镜固定结构，其特征在于，

所述振镜模组上还设置有定位销，所述固定部上还设置有定位孔，所述定位销与所述定位孔间隙配合。

6.如权利要求5所述的振镜固定结构，其特征在于，

两个所述连接凸缘的靠近所述固定部的表面均分别布置有一个所述定位销，两个所述固定柱的面向所述振镜模组的表面均分别设置有一个定位孔，两个所述定位销一一对应与两个所述定位孔间隙配合。

7.如权利要求6所述的振镜固定结构，其特征在于，

其中一个所述固定柱上的所述定位孔关于所述对称轴在另一个所述固定柱上形成对称区域，另一个所述固定柱上的所述定位孔设置于所述对称区域外。

8.如权利要求3所述的振镜固定结构，其特征在于，

所述固定部还包括抵接部，所述抵接部设置于两个所述固定柱之间，且所述抵接部的两端分别对应与两个所述固定柱的同向的端部连接，所述抵接部包括面向所述振镜模组的抵接面；

所述振镜模组还包括缓冲层，所述缓冲层内部设置有出射孔，所述镜面出射的光线可穿过所述发射孔，所述缓冲层设置与所述抵接部与所述发射壁之间，且所述缓冲层与所述抵接面抵接。

9.如权利要求8所述的振镜固定结构，其特征在于，

所述缓冲部位于两个所述固定柱之间，且所述缓冲层的两端分别对应抵接两个所述固定柱的彼此相对的壁面。

10.一种激光雷达，其特征在于，

包括权利要求1-9任一项所述的振镜固定结构。

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