CN113093210A - 一种旋转激光雷达的码盘装置 - Google Patents

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陈海清
黄劲
张大海
范益群
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Abstract

本发明公开了一种旋转激光雷达的码盘装置，包括旋转机芯组件和光学外罩；环形反射式码盘固定在光学外罩的内顶壁上；环形反射式码盘的下表面环向均匀形成有多个齿纹，且具有起始标识；反射式读码器板固定在旋转机芯组件顶部，且具有朝向齿纹的读码器；测距主板固定在旋转机芯组件的侧面，且与读码器电性连接。本发明将环形反射式码盘固定于光学外罩上，合理利用了空间，而光学外罩是固定不动的，相对环形反射式码盘位置对应的角度是固定的，将读码器设置在旋转机芯组件顶部与激光一起旋转，通过将读码器检测到环形反射式码盘的角度位置信息来同步激光的发射时刻，可有效避免由于电机转速不稳定导致角度不稳定的问题。

Description

一种旋转激光雷达的码盘装置
技术领域
本发明涉及激光传感器技术领域，更具体的说是涉及一种旋转激光雷达的码盘装置。
背景技术
本申请人于2018年4月20日申请了专利号为201820568815.3，名称为光学外罩及激光雷达传感器的实用新型专利，通过在旋转机芯上下设置两个同轴的定位轴承，保证了旋转机芯的稳定性，提高了其测距的精度，寿命长；激光测距模块的各部分合理的固定于旋转机芯上，整合后减少了零件数量，加工、装配简单化，成本低，降低了产品体积；光学外罩可有效的减小杂光干扰。
但是，由于目前的码盘置于旋转机芯上，但是读码器置于不旋转的部分，电机在旋转过程中由于电压的变化，或振动影响，转速都会存在一些误差和变动，而旋转部分的激光发射频率是固定的，当转速发生一定变化时，激光发射与角度计算存在误差，导致角度不稳定，影响激光雷达的角度精度。如果读码器放置在旋转机芯的下部分，码盘放置在下固定壳上，不利于产品结构小型化的设计。
因此，如何克服上述技术缺陷，提供一种避免由于电机转速不稳定导致角度不稳定问题、且结构布局合理的装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种旋转激光雷达的码盘装置，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旋转激光雷达的码盘装置，包括旋转机芯组件和光学外罩；包括：
环形反射式码盘；所述环形反射式码盘固定在所述光学外罩的内顶壁上，且与所述旋转机芯组件的旋转轴顶端套设的轴承同心布置；所述环形反射式码盘的下表面环向均匀形成有多个齿纹，且具有起始标识；
反射式读码器板；所述反射式读码器板固定在所述旋转机芯组件顶部，且具有朝向所述环形反射式码盘齿纹的读码器；
测距主板；所述测距主板固定在所述旋转机芯组件的侧面，且与所述读码器电性连接。
通过上述技术方案，本发明将环形反射式码盘固定于光学外罩上，合理利用了空间，而光学外罩是固定不动的，相对环形反射式码盘位置对应的角度是固定的，将读码器设置在旋转机芯组件顶部与激光一起旋转，通过将读码器检测到环形反射式码盘的角度位置信息来同步激光的发射时刻，可有效避免由于电机转速不稳定导致角度不稳定的问题。
优选的，在上述一种旋转激光雷达的码盘装置中，所述反射式读码器板通过定位孔与所述旋转机芯组件连接，并粘结固定。连接简单，结构稳定。
优选的，在上述一种旋转激光雷达的码盘装置中，所述环形反射式码盘通过定位孔与所述光学外罩连接，并通过热压工艺固定。连接简单，结构稳定。
优选的，在上述一种旋转激光雷达的码盘装置中，所述光学外罩通过螺丝与所述旋转机芯组件底部连接，并通过装饰片打胶固定在所述光学外罩外侧。连接简单，结构稳定，外形美观。
优选的，在上述一种旋转激光雷达的码盘装置中，所述齿纹的数量为300个。环形反射式码盘可以设置更多的齿纹，来提高角度分辩率，同时也可以使用软件插值的方法，在每个码盘脉冲之前发送时间等分的倍数的脉冲提高角度分辩率做进一步的拓展开发。
优选的，在上述一种旋转激光雷达的码盘装置中，所述起始标识处的所述齿纹间距大于其他所述齿纹的间距，且其他所述齿纹的间距均相等。易于加工制造，且方便识别。
优选的，在上述一种旋转激光雷达的码盘装置中，所述读码器为安华高科技AEDR-8300反射式光电编码盘。能够满足使用需求。
优选的，在上述一种旋转激光雷达的码盘装置中，所述旋转机芯组件侧壁通过加胶工艺粘结有发射透镜和接收透镜。连接简单，结构稳定。
优选的，在上述一种旋转激光雷达的码盘装置中，所述光学外罩为中空结构且其侧壁为台阶状，相邻两级台阶间为弧形面，其内部设有固定凸台，固定凸台用于固定所述轴承。能够满足结构连接需求。
优选的，在上述一种旋转激光雷达的码盘装置中，所述环形反射式码盘为金属材质。金属码盘精度相比注塑码盘要高，读取角度数据会更准确。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种旋转激光雷达的码盘装置，具有以下有益效果：
1、本发明将环形反射式码盘固定于光学外罩上，合理利用了空间，而光学外罩是固定不动的，相对环形反射式码盘位置对应的角度是固定的，将读码器设置在旋转机芯组件顶部与激光一起旋转，通过将读码器检测到环形反射式码盘的角度位置信息来同步激光的发射时刻，可有效避免由于电机转速不稳定导致角度不稳定的问题。
2、金属码盘精度相比注塑码盘要高，读取角度数据会更准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的旋转激光雷达的码盘装置的结构剖视图；
图2附图为本发明提供的旋转激光雷达的码盘装置去掉光学外罩的结构示意图；
图3附图为本发明提供的光学外罩的结构示意图；
图4附图为本发明提供的环形反射式码盘的结构示意图；
图5附图为本发明提供的旋转激光雷达的码盘装置的爆炸图；
图6附图为本发明提供的码盘器和主控板连接的电路图；
图7附图为本发明提供的脉冲示意图。
其中：
1-旋转机芯组件；
11-旋转轴；12-轴承；13-发射透镜；14-接收透镜；
2-光学外罩；
21-螺丝；22-装饰片；
3-环形反射式码盘；
31-齿纹；32-起始标识；
4-反射式读码器板；
41-读码器；
5-测距主板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1至附图5，本发明实施例公开了一种旋转激光雷达的码盘装置，包括旋转机芯组件1和光学外罩2；包括：
环形反射式码盘3；环形反射式码盘3固定在光学外罩2的内顶壁上，且与旋转机芯组件1的旋转轴11顶端套设的轴承12同心布置；环形反射式码盘3的下表面环向均匀形成有多个齿纹31，且具有起始标识32；
反射式读码器板4；反射式读码器板4固定在旋转机芯组件1顶部，且具有朝向齿纹31的读码器41；
测距主板5；测距主板5固定在旋转机芯组件1的侧面，且与读码器41电性连接。
为了进一步优化上述技术方案，反射式读码器板4通过定位孔与旋转机芯组件1连接，并粘结固定。
为了进一步优化上述技术方案，环形反射式码盘3通过定位孔与光学外罩2连接，并通过热压工艺固定。
为了进一步优化上述技术方案，光学外罩2通过螺丝21与旋转机芯组件1底部连接，并通过装饰片22打胶固定在光学外罩2外侧。
为了进一步优化上述技术方案，齿纹31的数量为300个。
为了进一步优化上述技术方案，起始标识处32的齿纹31间距大于其他齿纹31的间距，且其他齿纹31的间距均相等。
为了进一步优化上述技术方案，读码器41为安华高科技AEDR-8300反射式光电编码盘。
为了进一步优化上述技术方案，旋转机芯组件1侧壁通过加胶工艺粘结有发射透镜13和接收透镜14。
为了进一步优化上述技术方案，光学外罩2为中空结构且其侧壁为台阶状，相邻两级台阶间为弧形面，其内部设有固定凸台，固定凸台用于固定轴承12。
为了进一步优化上述技术方案，环形反射式码盘3为金属材质。
环形反射式码盘3表面均分300齿，环形反射式码盘3与轴承12同轴，固定在光学外罩2上，读码器41通过反射式读码器板4设置在旋转机芯组件1上，电机带动旋转机芯组件1旋转时，读码器41与电机同速旋转，经读码器电路组件输出若干脉冲信号。
图6为读码器电路组件，本实施例中需要提供一个与其电性连接的主控板，本实施例的读码器主要由安华高科技AEDR-8300反射式光电编码盘读取环形反射式码盘3的信息，输出一系列的脉冲图，如图7。
主控板读取读码器41输出的脉冲，通过脉冲边沿同步激光发射脉冲，确保激光脉冲的发射与环形反射式码盘3所对应的角度位置固定，确保激光雷达测距的角度精度和稳定性。
环形反射式码盘3可以设置更多的线数，来提高角度分辩率，同时也可以使用软件插值的方法，在每个环形反射式码盘3脉冲之前发送时间等分的倍数的脉冲，提高角度分辩率做进一步的拓展开发。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种旋转激光雷达的码盘装置，包括旋转机芯组件(1)和光学外罩(2)；其特征在于，包括：
环形反射式码盘(3)；所述环形反射式码盘(3)固定在所述光学外罩(2)的内顶壁上，且与所述旋转机芯组件(1)的旋转轴(11)顶端套设的轴承(12)同心布置；所述环形反射式码盘(3)的下表面环向形成有多个齿纹(31)，且具有起始标识(32)；
反射式读码器板(4)；所述反射式读码器板(4)固定在所述旋转机芯组件(1)顶部，且具有朝向所述齿纹(31)的读码器(41)；
测距主板(5)；所述测距主板(5)固定在所述旋转机芯组件(1)的侧面，且与所述读码器(41)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种旋转激光雷达的码盘装置，其特征在于，所述反射式读码器板(4)通过定位孔与所述旋转机芯组件(1)连接，并粘结固定。
3.根据权利要求1所述的一种旋转激光雷达的码盘装置，其特征在于，所述环形反射式码盘(3)通过定位孔与所述光学外罩(2)连接，并通过热压工艺固定。
4.根据权利要求1所述的一种旋转激光雷达的码盘装置，其特征在于，所述光学外罩(2)通过螺丝(21)与所述旋转机芯组件(1)底部连接，并通过装饰片(22)打胶固定在所述光学外罩(2)外侧。
5.根据权利要求1所述的一种旋转激光雷达的码盘装置，其特征在于，所述齿纹(31)的数量为300个。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种旋转激光雷达的码盘装置，其特征在于，所述起始标识处(32)的所述齿纹(31)间距大于其他所述齿纹(31)的间距，且其他所述齿纹(31)的间距均相等。
7.根据权利要求1所述的一种旋转激光雷达的码盘装置，其特征在于，所述读码器(41)为安华高科技AEDR-8300反射式光电编码盘。
8.根据权利要求1所述的一种旋转激光雷达的码盘装置，其特征在于，所述旋转机芯组件(1)侧壁通过加胶工艺粘结有发射透镜(13)和接收透镜(14)。
9.根据权利要求1所述的一种旋转激光雷达的码盘装置，其特征在于，所述光学外罩(2)为中空结构且其侧壁为台阶状，相邻两级台阶间为弧形面，其内部设有固定凸台，固定凸台用于固定所述轴承(12)。
10.根据权利要求1所述的一种旋转激光雷达的码盘装置，其特征在于，所述环形反射式码盘(3)为金属材质。
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