CN113900109B - 一种激光束反射角度可调的激光雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于激光雷达技术领域，提供了一种激光束反射角度可调的激光雷达装置，一种激光束反射角度可调的激光雷达装置，包括：仰角调节机构，所述仰角调节机构用于调整反射镜在竖直方向上的仰角；所述仰角调节机构安装在升降座上；升降机构，所述升降座在箱体内所处高度通过升降机构进行调整，所述箱体转动设置在底座上；所述箱体顶部敞口具有光学透光盖。本发明的激光雷达装置通过仰角调节机构以及转动设置在底座上的箱体，能够对发射镜的水平朝向以及仰角进行调整，使用灵活，仰角调节机构实现反射镜的仰角变化时，反射镜两端均存在位移变化，使得反射镜在较小空间范围内实现仰角变化的调整。

Description

一种激光束反射角度可调的激光雷达装置

技术领域

本发明属于激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光束反射角度可调的激光雷达装置。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其原理是向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

激光雷达装置一般由基座、发射组件和接收组件等部件组成，其中发射组件包括激光发射模块、反射镜以及发射透镜。目前的反射镜的角度均固定设置，即扫描过程中反射镜对激光束的反射角度不会发生变化，不能根据扫描需要灵活调节反射镜对激光束的反射角度，使得激光扫描面相对固定，扫描范围有局限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光束反射角度可调的激光雷达装置，旨在解决上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种激光束反射角度可调的激光雷达装置，包括：

仰角调节机构，所述仰角调节机构用于调整反射镜在竖直方向上的仰角；所述仰角调节机构安装在升降座上；

升降机构，所述升降座在箱体内所处高度通过升降机构进行调整，所述箱体转动设置在底座上，所述箱体在底座上的水平朝向通过第一调节电机进行调整；所述箱体顶部敞口具有光学透光盖；

所述仰角调节机构包括：

旋转齿盘，所述旋转齿盘转动设置在升降座上，所述升降座上通过滑动设置有与所述旋转齿盘相啮合的位移齿板，所述位移齿板在升降座上的水平位置通过位移件进行调整；

水平推拉件，所述水平推拉件包括水平位移板和第一导杆，所述第一导杆偏心固定安装在所述旋转齿盘的前侧，所述水平位移板套设于第一导杆上，在旋转齿盘转动时，使圆周运动的第一导杆推动升降座水平移动；所述水平推拉件还包括一端与水平位移板固定连接的横向位移杆，所述横向位移杆的另一端铰接连接有第一拉杆和第二拉杆，其中，所述第一拉杆的另一端与连接滑块铰接，所述连接滑块滑动设于反射镜的一侧底部，所述第二拉杆的另一端与升降座铰接；

竖向推拉件，所述竖向推拉件包括竖向位移板和第二导杆，所述第二导杆偏心固定安装在所述旋转齿盘的后侧，所述竖向位移板套设于所述第二导杆上，在旋转齿盘转动时，使圆周运动的第二导杆推动竖向位移板竖向移动；所述竖向推拉件还包括一端与所述竖向位移板固定连接的支撑立杆，所述支撑立杆顶端与所述反射镜的另一端铰接。

在本发明提供的一个实施例中，所述升降座上开设有导向槽，所述导向槽内水平滑动设置有导向滑块，所述水平位移板固定安装在水平移动座上，所述水平移动座与所述导向滑块之间固定连接，这样一来，使得在第一导杆水平移动时，保持第一导杆处于竖直状态而不倾斜。

在本发明提供的一个实施例中，所述竖向位移板与所述升降座之间通过导向伸缩杆支撑连接，导向伸缩杆用于对竖向移动的竖向位移板进行支撑导向，避免竖向位移板倾斜。

在本发明提供的一个实施例中，所述第一导杆与旋转齿盘圆心之间的第一连线，与所述第二导杆与所述旋转齿盘圆心之间的第二连线，二者之间相互垂直，在所述旋转齿盘逆时针转动时，第二导杆推动竖向位移板下移，而第一导杆推动水平位移板左移；旋转齿盘顺时针转动时，第二导杆推动竖向位移板上移，第一导杆推动水平位移板右移。

在本发明提供的一个实施例中，所述箱体固定安装在安装底板上，所述安装底板通过安装螺钉拆装式安装在转动座板上，所述转动座板转动设置在底座上，所述第一调节电机的输出轴与所述转动座板之间同轴连接，因此，可以利用第一调节电机驱动转动座板旋转，进而带动箱体旋转。

在本发明提供的一个实施例中，所述转动座板底部同轴固定安装有导向环块，所述底座上开设有与所述导向环块相配合的导向环槽，所述导向环块滑动设于所述导向环槽内，以使转动座板在底座上转动时，更加平稳。

在本发明提供的一个实施例中，所述位移件包括螺纹杆，所述螺纹杆通过螺纹连接方式旋入所述位移齿板内，因此，旋转的螺纹杆可以推动位移齿板产生位移，进而带动旋转齿盘旋转；所述螺纹杆与限位操作件连接，通过限位操作件带动螺纹杆旋转。

在本发明提供的一个实施例中，所述限位操作件包括固定安装在升降座端部的支座，所述支座上转动设置有转筒，所述转筒与所述螺纹杆同轴固定连接，所述转筒内滑动设置有矩形块，所述矩形块与转筒之间通过支撑弹簧连接，所述矩形块上固定安装有操作轴，所述操作轴的另一端延伸至转筒外，且所述操作轴的另一端安装有操作柄，所述操作柄上固定设置有限位凸齿；所述支座上开设有与所述限位凸齿相配合的限位齿槽，在支撑弹簧的弹性支撑力的推动下，使得矩形块移动，进而使得限位凸齿与限位齿槽啮合，达到限制转筒相对于支座进行旋转的效果。

在本发明提供的一个实施例中，所述箱体内壁上开设有导轨槽，所述升降座端部上下滑动设于导轨槽内；所述箱体内壁上还开设有导向通道，所述支座贯穿且上下滑动于导向通道内。

在本发明提供的一个实施例中，所述升降机构包括固定安装在升降座上的内螺纹升降杆，所述内螺纹升降杆通过螺纹连接方式安装在外螺纹升降杆上，所述升降机构还包括用于驱动所述外螺纹升降杆旋转的正反转伺服电机，所述正反转伺服电机安装在箱体底板上，因此，在启动正反转伺服电机之后，可以根据正反转伺服电机驱动外螺纹升降杆的旋转方向，推动内螺纹升降杆上移或者下移，即是对升降座在箱体内所处高度的调整。

与现有技术相比，本发明提供的激光雷达装置通过仰角调节机构以及转动设置在底座上的箱体，能够对发射镜的水平朝向以及仰角进行调整，使用灵活，其中，在仰角调节机构中，在所述旋转齿盘逆时针转动时，第二导杆推动竖向位移板下移，而第一导杆推动水平位移板左移，此时的反射镜右端下移，而反射镜的左端被抬起；反之，旋转齿盘顺时针转动时，第二导杆推动竖向位移板上移，第一导杆推动水平位移板右移，此时的反射镜右端上移，反射镜的左端下移；使得，本发明实施例中的反射镜的仰角变化时，反射镜两端均存在位移变化，使得反射镜能够在较小空间范围内实现仰角变化的调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例。

图1为本发明提供的一种激光束反射角度可调的激光雷达装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种激光束反射角度可调的激光雷达装置中仰角调节机构的结构示意图；

图3为图1中a处的局部放大结构示意图；

图4为图1中b处的局部放大结构示意图；

图5为本发明的一个实施例提供的竖向位移板与旋转齿盘的配合图；

图6为本发明提供的仰角调节机构的局部结构示意图；

图7为本发明提供的第一导杆和第二导杆相对于旋转齿盘的位置示意图。

在附图1-7中：100、箱体；101、安装底板；102、导向通道；103、导轨槽；200、底座；201、转动座板；202、第一调节电机；203、导向环块；204、导向环槽；205、安装螺钉；300、升降机构；301、正反转伺服电机；302、内螺纹升降杆；303、外螺纹升降杆；400、升降座；401、导向槽；402、导向滑块；403、水平移动座；404、水平位移板；405、横向位移杆；406、第一拉杆；407、第二拉杆；408、连接滑块；500、反射镜；600、光学透光盖；700、旋转齿盘；701、第一导杆；702、第二导杆；703、竖向位移板；704、支撑立杆；705、导向伸缩杆；800、位移齿板；801、螺纹杆；900、限位操作件；901、支座；902、转筒；903、矩形块；904、操作轴；905、支撑弹簧；906、操作柄；907、限位凸齿；908、限位齿槽。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，在本发明提供的一个实施例中，一种激光束反射角度可调的激光雷达装置，所述的激光雷达装置包括：

仰角调节机构，所述仰角调节机构用于调整反射镜500在竖直方向上的仰角；所述仰角调节机构安装在升降座400上；

升降机构300，所述升降座400在箱体100内所处高度通过升降机构300进行调整，所述箱体100转动设置在底座200上，所述箱体100在底座200上的水平朝向通过第一调节电机202进行调整，本发明实施例中，通过对箱体100的水平朝向的调整，即是对反射镜500水平朝向的调整；所述箱体100顶部敞口具有光学透光盖600。

具体的，在本发明实施例中，所述仰角调节机构包括：

旋转齿盘700，所述旋转齿盘700转动设置在升降座400上，所述升降座400上通过滑动设置有与所述旋转齿盘700相啮合的位移齿板800，所述位移齿板800在升降座400上的水平位置通过位移件进行调整；

水平推拉件，所述水平推拉件包括水平位移板404和第一导杆701，所述第一导杆701偏心固定安装在所述旋转齿盘700的前侧，所述水平位移板404套设于第一导杆701上，在旋转齿盘700转动时，使圆周运动的第一导杆701推动升降座400水平移动；所述水平推拉件还包括一端与水平位移板404固定连接的横向位移杆405，所述横向位移杆405的另一端铰接连接有第一拉杆406和第二拉杆407，其中，所述第一拉杆406的另一端与连接滑块408铰接，所述连接滑块408滑动设于反射镜500的一侧底部，所述第二拉杆407的另一端与升降座400铰接，因此，可以理解的是，在第一导杆701水平移动时，能够推动第一拉杆406与第二拉杆407之间的夹角变化，在所述夹角变大时，反射镜500的一端上移，在所述夹角变小时，反射镜500的一端下移。

进一步的，请继续参阅图2，在本发明实施例中，所述升降座400上开设有导向槽401，所述导向槽401内水平滑动设置有导向滑块402，所述水平位移板404固定安装在水平移动座403上，所述水平移动座403与所述导向滑块402之间固定连接，这样一来，使得在第一导杆701水平移动时，保持第一导杆701处于竖直状态而不倾斜。

进一步的，如图2和图5-7所示，在本发明实施例中，所述的仰角调节机构还包括：

竖向推拉件，所述竖向推拉件包括竖向位移板703和第二导杆702，所述第二导杆702偏心固定安装在所述旋转齿盘700的后侧，所述竖向位移板703套设于所述第二导杆702上，在旋转齿盘700转动时，使圆周运动的第二导杆702推动竖向位移板703竖向移动；所述竖向推拉件还包括一端与所述竖向位移板703固定连接的支撑立杆704，所述支撑立杆704顶端与所述反射镜500的另一端铰接，因此，竖向移动的竖向位移板703能够推动反射镜500的另一端上移或者下移。

进一步的，如图5所示，在本发明实施例中，所述竖向位移板703与所述升降座400之间通过导向伸缩杆705支撑连接，导向伸缩杆705用于对竖向移动的竖向位移板703进行支撑导向，避免竖向位移板703倾斜。

在本发明实施例中，如图2和图7所示，在本发明实施例中，所述第一导杆701与旋转齿盘700圆心之间的第一连线，与所述第二导杆702与所述旋转齿盘700圆心之间的第二连线，二者之间相互垂直，在所述旋转齿盘700逆时针转动时，第二导杆702推动竖向位移板703下移，而第一导杆701推动水平位移板404左移，此时的反射镜500右端下移，而反射镜500的左端被抬起，所述的逆时针为图7所示的视角为基准；反之，旋转齿盘700顺时针转动时，第二导杆702推动竖向位移板703上移，第一导杆701推动水平位移板404右移，此时的反射镜500右端上移，反射镜500的左端下移；可以理解的是，本发明实施例中的反射镜500的仰角变化时，反射镜500两端均存在位移变化，使得反射镜500能够在较小空间范围内实现仰角变化的调整。

请继续参阅图1和图3，在本发明实施例中，所述箱体100固定安装在安装底板101上，所述安装底板101通过安装螺钉205拆装式安装在转动座板201上，所述转动座板201转动设置在底座200上，所述第一调节电机202的输出轴与所述转动座板201之间同轴连接，因此，可以利用第一调节电机202驱动转动座板201旋转，进而带动箱体100旋转。

进一步的，在本发明实施例中，所述转动座板201底部同轴固定安装有导向环块203，所述底座200上开设有与所述导向环块203相配合的导向环槽204，所述导向环块203滑动设于所述导向环槽204内，以使转动座板201在底座200上转动时，更加平稳。

如图1和图5所示，在本发明实施例中，所述位移件包括螺纹杆801，所述螺纹杆801通过螺纹连接方式旋入所述位移齿板800内，因此，旋转的螺纹杆801可以推动位移齿板800产生位移，进而带动旋转齿盘700旋转。

具体的，在本发明实施例中，所述螺纹杆801与限位操作件900连接，通过限位操作件900带动螺纹杆801旋转；所述限位操作件900包括固定安装在升降座400端部的支座901，所述支座901上转动设置有转筒902，所述转筒902与所述螺纹杆801同轴固定连接，所述转筒902内滑动设置有矩形块903，所述矩形块903与转筒902之间通过支撑弹簧905连接，所述矩形块903上固定安装有操作轴904，所述操作轴904的另一端延伸至转筒902外，且所述操作轴904的另一端安装有操作柄906，所述操作柄906上固定设置有限位凸齿907；所述支座901上开设有与所述限位凸齿907相配合的限位齿槽908，在支撑弹簧905的弹性支撑力的推动下，使得矩形块903移动，进而使得限位凸齿907与限位齿槽908啮合，达到限制转筒902相对于支座901进行旋转的效果。

请继续参阅图1，在本发明实施例中，所述箱体100内壁上开设有导轨槽103，所述升降座400端部上下滑动设于导轨槽103内；所述箱体100内壁上还开设有导向通道102，所述支座901贯穿且上下滑动于导向通道102内。

请继续参阅图1，在本发明实施例中，所述升降机构300包括固定安装在升降座400上的内螺纹升降杆302，所述内螺纹升降杆302通过螺纹连接方式安装在外螺纹升降杆303上，所述升降机构300还包括用于驱动所述外螺纹升降杆303旋转的正反转伺服电机301，所述正反转伺服电机301安装在箱体100底板上，因此，在启动正反转伺服电机301之后，根据正反转伺服电机301驱动外螺纹升降杆303的旋转方向，推动内螺纹升降杆302上移或者下移，即是对升降座400在箱体100内所处高度的调整。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述的激光雷达装置包括：

仰角调节机构，所述仰角调节机构用于调整反射镜在竖直方向上的仰角；所述仰角调节机构安装在升降座上；所述仰角调节机构包括旋转齿盘，所述旋转齿盘转动设置在升降座上，所述升降座上通过滑动设置有与所述旋转齿盘相啮合的位移齿板，所述位移齿板在升降座上的水平位置通过位移件进行调整；所述仰角调节机构还包括水平推拉件，所述水平推拉件包括水平位移板和第一导杆，所述第一导杆偏心固定安装在所述旋转齿盘的前侧，所述水平位移板套设于第一导杆上；所述水平推拉件还包括一端与水平位移板固定连接的横向位移杆，所述横向位移杆的另一端铰接连接有第一拉杆和第二拉杆，其中，所述第一拉杆的另一端与连接滑块铰接，所述连接滑块滑动设于反射镜的一侧底部，所述第二拉杆的另一端与升降座铰接；所述仰角调节机构还包括竖向推拉件，所述竖向推拉件包括竖向位移板和第二导杆，所述第二导杆偏心固定安装在所述旋转齿盘的后侧，所述竖向位移板套设于所述第二导杆上；所述竖向推拉件还包括一端与所述竖向位移板固定连接的支撑立杆，所述支撑立杆顶端与所述反射镜的另一端铰接；

升降机构，所述升降座在箱体内所处高度通过升降机构进行调整，所述箱体转动设置在底座上，所述箱体在底座上的水平朝向通过第一调节电机进行调整；所述箱体顶部敞口具有光学透光盖。

2.根据权利要求1所述的激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述升降座上开设有导向槽，所述导向槽内水平滑动设置有导向滑块，所述水平位移板固定安装在水平移动座上，所述水平移动座与所述导向滑块之间固定连接。

3.根据权利要求2所述的激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述竖向位移板与所述升降座之间通过导向伸缩杆支撑连接，导向伸缩杆用于对竖向移动的竖向位移板进行支撑导向。

4.根据权利要求1-3任一所述的激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述第一导杆与旋转齿盘圆心之间的第一连线，与所述第二导杆与所述旋转齿盘圆心之间的第二连线，二者之间相互垂直，在所述旋转齿盘逆时针转动时，第二导杆推动竖向位移板下移，而第一导杆推动水平位移板左移；旋转齿盘顺时针转动时，第二导杆推动竖向位移板上移，第一导杆推动水平位移板右移。

5.根据权利要求4所述的激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述箱体固定安装在安装底板上，所述安装底板通过安装螺钉拆装式安装在转动座板上，所述转动座板转动设置在底座上，所述第一调节电机的输出轴与所述转动座板之间同轴连接。

6.根据权利要求5所述的激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述转动座板底部同轴固定安装有导向环块，所述底座上开设有与所述导向环块相配合的导向环槽，所述导向环块滑动设于所述导向环槽内。

7.根据权利要求4所述的激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述位移件包括螺纹杆，所述螺纹杆通过螺纹连接方式旋入所述位移齿板内；所述螺纹杆与限位操作件连接，通过限位操作件带动螺纹杆旋转。

8.根据权利要求7所述的激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述限位操作件包括固定安装在升降座端部的支座，所述支座上转动设置有转筒，所述转筒与所述螺纹杆同轴固定连接，所述转筒内滑动设置有矩形块，所述矩形块与转筒之间通过支撑弹簧连接，所述矩形块上固定安装有操作轴，所述操作轴的另一端延伸至转筒外，且所述操作轴的另一端安装有操作柄，所述操作柄上固定设置有限位凸齿；所述支座上开设有与所述限位凸齿相配合的限位齿槽，在支撑弹簧的弹性支撑力的推动下，使得矩形块移动，进而使得限位凸齿与限位齿槽啮合。

9.根据权利要求8所述的激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述箱体内壁上开设有导轨槽，所述升降座端部上下滑动设于导轨槽内；所述箱体内壁上还开设有导向通道，所述支座贯穿且上下滑动于导向通道内。

10.根据权利要求9所述的激光束反射角度可调的激光雷达装置，其特征在于，所述升降机构包括固定安装在升降座上的内螺纹升降杆，所述内螺纹升降杆通过螺纹连接方式安装在外螺纹升降杆上，所述升降机构还包括用于驱动所述外螺纹升降杆旋转的正反转伺服电机，所述正反转伺服电机安装在箱体底板上。

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