CN113391292A

CN113391292A - 激光雷达用反射镜的安装机构及激光雷达的旋转机构

Info

Publication number: CN113391292A
Application number: CN202110642506.2A
Authority: CN
Inventors: 李志�
Original assignee: Ningbo Onsight Co ltd
Current assignee: Ningbo Onsight Co ltd
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2021-09-14

Abstract

本申请公开了一种激光雷达用反射镜的安装机构及激光雷达的旋转机构，该安装机构包括：固定架，包括承载部和自所述承载部的相对设置的两侧分别延伸的第一延伸部和第二延伸部；其中，所述承载部用于承载所述反射镜，且所述承载部为环形；底座、第一轴承和第二轴承，所述第一延伸部和所述第二延伸部分别通过所述第一轴承和所述第二轴承与所述底座枢接，且所述第一轴承和所述第二轴承同轴设置；电机，与所述第一延伸部连接，用于驱动所述第一延伸部旋转进而带动所述反射镜旋转。本申请公开的激光雷达用反射镜的安装机构及激光雷达的旋转机构，在负载较大时能降低振动。

Description

激光雷达用反射镜的安装机构及激光雷达的旋转机构

技术领域

本申请涉及激光雷达扫描系统技术领域，特别是涉及一种激光雷达用反射镜的安装机构及激光雷达的旋转机构。

背景技术

激光雷达系统利用激光器发射一束激光，经过准直系统将光束准直成平行光出射，与目标物作用后被接收系统接收，最后经过光电转换，信息处理，获得探测目标的有关信息。激光雷达系统一般包括激光发射系统、扫描系统、接收系统以及数据处理系统等部分。目前激光雷达有振镜扫描、声光扫描、电光扫描和旋转多面体扫描等多种扫描方式。其中，旋转多面体由于扫描角度大、帧频高、光能损失小、结构简单等优点而被广泛应用。

当前利用旋转多面体扫描方式的激光雷达，其用于旋转反射镜的旋转机构，多使用一端电机、一端轴承，或无轴承的旋转方案。然而，本申请的发明人在长期的研发过程中发现，上述旋转机构在负载较小时振动较小，在负载较大时则易出现振动。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种激光雷达用反射镜的安装机构及激光雷达的旋转机构，在负载较大时能降低振动。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种激光雷达用反射镜的安装机构，包括：

固定架，包括承载部和自所述承载部的相对设置的两侧分别延伸的第一延伸部和第二延伸部；其中，所述承载部用于承载所述反射镜，且所述承载部为环形；

底座、第一轴承和第二轴承，所述第一延伸部和所述第二延伸部分别通过所述第一轴承和所述第二轴承与所述底座枢接，且所述第一轴承和所述第二轴承同轴设置；

电机，与所述第一延伸部连接，用于驱动所述第一延伸部旋转进而带动所述反射镜旋转。

其中，所述底座包括容置槽，所述固定架至少部分位于所述容置槽内；所述容置槽包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁；在所述第一侧壁至所述第二侧壁方向上，所述第一侧壁上设置有贯通的第一通孔，所述第二侧壁上设置有贯通的第二通孔，且所述第一通孔和所述第二通孔同轴设置；

所述第一轴承位于所述第一侧壁的第一通孔内，第一延伸部穿设所述第一通孔内的所述第一轴承内圈并与所述第一轴承连接，所述第一轴承和所述第一通孔同轴；所述第二轴承位于所述第二侧壁的第二通孔内，所述第二延伸部穿设所述第二通孔内的所述第二轴承内圈并与所述第二轴承连接，所述第二轴承和所述第二通孔同轴。

其中，在垂直于所述第一侧壁至所述第二侧壁方向上，所述第二侧壁包括可拆卸连接的第一子块和第二子块；且所述第一子块和所述第二子块相对设置的表面均分别设置有凹槽，两个所述凹槽共同形成所述第二通孔。

其中，所述第二子块与所述第一侧壁通过底板相互连接，所述第一子块和第二子块上的凹槽与所述第一通孔同轴设置。

其中，所述第一通孔为圆形孔，所述第二子块上的凹槽为半圆形孔。

其中，所述第一轴承与所述第一延伸部通过第一内压圈固定，所述第一内压圈位于所述第一轴承内圈与所述第一延伸部外壁之间；所述第一轴承与所述底座的第一通孔通过外压圈固定；所述外压圈位于所述第一轴承外圈与所述第一通孔内壁之间；

所述第二轴承与所述第二延伸部通过第二内压圈固定，所述第二内压圈位于所述第二轴承内圈与所述第二延伸部外壁之间；所述第二轴承与所述底座通过第一子块固定。

其中，所述第一侧壁和第二侧壁在相面对的一侧各设有一个可拆卸的挡边环，所述挡边环至少部分伸入所述第一通孔内壁或所述第二通孔内壁。

其中，所述承载部为矩形环，所述矩形环的中间镂空区域形成第三通孔；所述固定架包括压块，所述压块位于所述承载部的边角，用于与所述承载部夹持固定所述反射镜。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种激光雷达的旋转机构，包括：

反射镜；

固定架，包括承载部和自所述承载部的相对设置的两侧分别延伸的第一延伸部和第二延伸部；其中，所述承载部用于承载所述反射镜；

其中，所述反射镜包括反射面和非反射面，所述承载部包括与所述非反射面相面对的固定面。

本申请的有益效果是：本申请实施方式提供的激光雷达用反射镜的安装机构，其固定架包括承载部、以及自承载部的相对设置的两侧分别延伸的第一延伸部和第二延伸部，使第一延伸部和第二延伸部分别通过第一轴承和第二轴承与底座枢接，双轴承的结构能够使装有本安装机构的激光雷达使用高负载旋转件，例如尺寸较大的反射镜，在负载较大的情况下，也能降低振动。

还有，本实施方式提供的安装机构设有环形的承载部，只需要与反射镜的边角接触即可实现承载反射镜，可以不占用反射镜的面积，并且减轻了承载部的重量，从而能降低负载质量，进而降低振动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请实施方式中所提供的一种激光雷达用反射镜的安装机构的结构示意图；

图2是图1加入反射镜后的剖面图；

图3是图1加入反射镜后的爆炸图；

图4是本申请实施方式中所提供的一种底座的结构示意图。

附图标记说明：

1.固定架；11.承载部；111.固定面；12.第一延伸部；13.第二延伸部；14.压块；2.底座；21.第一侧壁；22.第二侧壁；221.第一子块；222.第二子块；23.第一通孔；24.凹槽；25.底板；3.第一轴承；4.第二轴承；5.电机；6.第一内压圈；7.外压圈；8.第二内压圈；9.挡边环；10.反射镜。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参阅图1至图3，图1是本申请实施方式中所提供的一种激光雷达用反射镜的安装机构的结构示意图，图2是图1加入反射镜10后的剖面图，图3是图1加入反射镜10后的爆炸图。本实施方式提供的激光雷达用反射镜的安装机构包括固定架1、底座2、第一轴承3、第二轴承4和电机5。

其中，固定架1包括承载部11和自承载部11的相对设置的两侧分别延伸的第一延伸部12和第二延伸部13。承载部11用于承载反射镜10，且承载部11为环形。第一延伸部12和第二延伸部13分别通过第一轴承3和第二轴承4与底座2枢接，且第一轴承3和第二轴承4同轴设置。电机5与第一延伸部12连接，用于驱动第一延伸部12旋转进而带动反射镜10旋转。

本申请实施方式提供的激光雷达用反射镜的安装机构，其固定架1包括承载部11、以及自承载部11的相对设置的两侧分别延伸的第一延伸部12和第二延伸部13，使第一延伸部12和第二延伸部13分别通过第一轴承3和第二轴承4与底座2枢接，双轴承的结构能够使装有本安装机构的激光雷达使用高负载旋转件，例如尺寸较大的反射镜10，在负载较大的情况下，也能降低振动。

还有，本实施方式提供的安装机构设有环形的承载部11，只需要与反射镜10的边角接触即可实现承载反射镜10，可以不占用反射镜10的面积，并且减轻了承载部11的质量，从而能降低负载质量，进而降低振动。

在本实施方式中，底座2包括容置槽，固定架1至少部分位于该容置槽内。容置槽包括相对设置的第一侧壁21和第二侧壁22。在第一侧壁21至第二侧壁22方向上，第一侧壁21上设置有贯通的第一通孔23，第二侧壁22上设置有贯通的第二通孔。第一轴承3位于第一侧壁21的第一通孔23内，第一延伸部12穿设第一通孔23内的第一轴承3内圈并与第一轴承3连接。第二轴承4位于第二侧壁22的第二通孔内，第二延伸部13穿设第二通孔内的第二轴承4内圈并与第二轴承4连接。其中，第一通孔23和第二通孔同轴设置，第一轴承3和第一通孔23同轴，第二轴承4和第二通孔同轴，从而使得第一轴承3和第二轴承4同轴，能够降低安装机构使用过程中的振动。

具体的，如图4所示，在垂直于第一侧壁21至第二侧壁22方向上，第二侧壁22包括可拆卸连接的第一子块221和第二子块222。第一子块221和第二子块222相对设置的表面均分别设置有凹槽24，两个凹槽24共同形成所述第二通孔。其中第一子块221可以相当于箍圈，用于将第二轴承4固定在第二侧壁22上。设置可拆卸的第一子块221和第二子块222，能够方便后期第二轴承4的安装，而且在装配时可以通过第一子块221微调第二轴承4游隙的松紧，防止公差范围内的同轴度差值引起的轴承堵转或摩擦，进而降低振动。

更具体的，第二子块222与第一侧壁21通过底板25相互连接，底板25可以用于支撑整个安装机构。第一子块221和第二子块222上的凹槽24与第一通孔23同轴设置，使两个凹槽24形成的第二通孔与第一通孔23同轴设置。

在本实施方式中，所述第一通孔23为圆形孔，所述第二子块222上的凹槽24为半圆形孔。在加工第一通孔23和第二子块222上的凹槽24时，为保证圆形孔和半圆形孔的同轴度(也即第一通孔23和第二通孔的同轴度)，可以采用一次成型，通过一次加工形成圆形孔和半圆形孔，不需要对工件进行二次装夹。例如，可以使第一侧壁21和第二侧壁22的固定位置为通孔，加工时从第一侧壁21背对第二侧壁22的一侧或第二侧壁22背对第一侧壁21的一侧开始，一次加工形成圆形孔和半圆形孔，有效提高圆形孔和半圆形孔的同轴度。

同时，电机5设在具有圆形孔的第一侧壁21背对第二侧壁22的一侧，由于圆形孔的定位更准，从而能够提高电机5的安装精度和稳定性，且能降低振动。

具体的，第一轴承3与第一延伸部12可以通过第一内压圈6固定，第一内压圈6位于第一轴承3内圈与第一延伸部12外壁之间。第一轴承3与底座2的第一通孔23可以通过外压圈7固定，外压圈7位于第一轴承3外圈与第一通孔23内壁之间。第二轴承4与第二延伸部13可以通过第二内压圈8固定，第二内压圈8位于第二轴承4内圈与第二延伸部13外壁之间。第二轴承4与底座2可以通过第一子块221固定。通过设置第一内压圈6、第二内压圈8、外压圈7和第一子块221，可以将第一轴承3、第二轴承4分别固定在第一延伸部12和第一通孔23之间、第二延伸部13和第二通孔之间。

在本实施方式中，第一侧壁21和第二侧壁22在相面对的一侧各设有一个可拆卸的挡边环9，该挡边环9至少部分伸入第一通孔23内壁或第二通孔内壁，从而再一次加工形成圆形孔和半圆形孔后，能够在第一侧壁21和第二侧壁22在相面对的一侧形成阻挡，保护第一通孔23和第二通孔内的第一轴承3和第二轴承4。挡边环9可以设有凸出第一通孔23或第二通孔的安装部，用于将两个挡边环9安装在第一侧壁21或第二侧壁22上。

在本实施方式中，承载部11为矩形环，其环形的中间镂空区域形成第三通孔，该第三通孔可以使得反射镜10的中部不被遮挡，增加其有效面积；同时承载部11采取框架式结构，能够减轻承载部11的重量，同时可以减小因加工不对称导致的振动。固定架1可以包括压块14，压块14位于承载部11的边角，用于与承载部11夹持固定反射镜10。例如，可以设置四个压块14，分别位于反射镜10的四个角，压块14上可以设置紧固件，用于将反射镜10和承载部11固定。

本申请实施方式还提供一种激光雷达的旋转机构，其包括反射镜10、固定架1、底座2、第一轴承3、第二轴承4和电机5。固定架1包括承载部11和自承载部11的相对设置的两侧分别延伸的第一延伸部12和第二延伸部13。承载部11用于承载反射镜10，且承载部11为环形。第一延伸部12和第二延伸部13分别通过第一轴承3和第二轴承4与底座2枢接，且第一轴承3和第二轴承4同轴设置。电机5与第一延伸部12连接，用于驱动第一延伸部12旋转进而带动反射镜10旋转。

本申请实施方式提供的激光雷达的旋转机构，其固定架1包括承载部11、以及自承载部11的相对设置的两侧分别延伸的第一延伸部12和第二延伸部13，使第一延伸部12和第二延伸部13分别通过第一轴承3和第二轴承4与底座2枢接，双轴承的结构能够使装有本安装机构的激光雷达使用高负载旋转件，例如尺寸较大的反射镜10，在负载较大的情况下，也能降低振动。

还有，本实施方式提供的旋转机构设有环形的承载部11，只需要与反射镜10的边角接触即可实现承载反射镜10，可以不占用反射镜10的面积，并且减轻了承载部11的质量，从而能降低负载质量，进而降低振动。

在本实施方式中，反射镜10包括反射面和非反射面(即反射镜10为单面镜)，承载部11包括与非反射面相面对的固定面111。反射镜10可以有两片，两片反射镜10的非反射面均与固定面111相面对。具体的，固定面111处于固定架1中心对称位置，两个单面反射镜10对称贴紧在两个固定面111上构成两面镜。该固定架1与第一轴承3同轴，第一轴承3与电机5驱动的旋转轴同轴，保证整个旋转机构的同轴度，从而可以降低振动。

需要说明的是，本申请对反射镜10的形状和反射面数量不作限制，可以根据其形状调整承载部11的形状，只需保证承载部11为环形即可。

在一个具体的应用场景中，可以先将两片反射镜10贴紧至承载部11的固定面111上，然后用压块14将每个反射镜10的四个角压紧。再将两个挡边环9分别安装在第一侧壁21、第二侧壁22上，将第一延伸部12穿入第一通孔23内，第二延伸部13放入第二子块222的半圆形孔内。将第一轴承3、第二轴承4分别套设在第一延伸部12和第二延伸部13上，用第一内压圈6将第一轴承3内圈固定在第一延伸部12外壁，用外压圈7将第一轴承3压紧在底座2的第一通孔23内。然后再用第二内压圈8将第二轴承4内圈固定在第二延伸部13外壁，用第一子块221将第二轴承4外圈箍紧。最后再将电机5与第一延伸部12相连，完成安装。

需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种激光雷达用反射镜的安装机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的激光雷达用反射镜的安装机构，其特征在于，所述底座包括容置槽，所述固定架至少部分位于所述容置槽内；所述容置槽包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁；在所述第一侧壁至所述第二侧壁方向上，所述第一侧壁上设置有贯通的第一通孔，所述第二侧壁上设置有贯通的第二通孔，且所述第一通孔和所述第二通孔同轴设置；

3.根据权利要求2所述的激光雷达用反射镜的安装机构，其特征在于，在垂直于所述第一侧壁至所述第二侧壁方向上，所述第二侧壁包括可拆卸连接的第一子块和第二子块；且所述第一子块和所述第二子块相对设置的表面均分别设置有凹槽，两个所述凹槽共同形成所述第二通孔。

4.根据权利要求3所述的激光雷达用反射镜的安装机构，其特征在于，所述第二子块与所述第一侧壁通过底板相互连接，所述第一子块和第二子块上的凹槽与所述第一通孔同轴设置。

5.根据权利要求4所述的激光雷达用反射镜的安装机构，其特征在于，所述第一通孔为圆形孔，所述第二子块上的凹槽为半圆形孔。

6.根据权利要求3所述的激光雷达用反射镜的安装机构，其特征在于，所述第一轴承与所述第一延伸部通过第一内压圈固定，所述第一内压圈位于所述第一轴承内圈与所述第一延伸部外壁之间；所述第一轴承与所述底座的第一通孔通过外压圈固定；所述外压圈位于所述第一轴承外圈与所述第一通孔内壁之间；

7.根据权利要求2所述的激光雷达用反射镜的安装机构，其特征在于，所述第一侧壁和第二侧壁在相面对的一侧各设有一个可拆卸的挡边环，所述挡边环至少部分伸入所述第一通孔内壁或所述第二通孔内壁。

8.根据权利要求1所述的激光雷达用反射镜的安装机构，其特征在于，所述承载部为矩形环，所述矩形环的中间镂空区域形成第三通孔；所述固定架包括压块，所述压块位于所述承载部的边角，用于与所述承载部夹持固定所述反射镜。

9.一种激光雷达的旋转机构，其特征在于，包括：

反射镜；

10.根据权利要求9所述的激光雷达的旋转机构，其特征在于，所述反射镜包括反射面和非反射面，所述承载部包括与所述非反射面相面对的固定面。