CN115267731A - 旋转镜结构及具有此的激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转镜结构及具有此的激光雷达，包括旋转镜、电机组件、电机定子座、码盘和读头板。旋转镜为内设腔体的正多棱柱结构，每个棱面上设置有反光镜；电机组件、电机定子座、码盘和读头板均设置于旋转镜腔体内。激光雷达还包括遮光罩、激光发射部件和激光接收部件，还可以包括直角反射镜。综上，电机组件、电机定子座、码盘和读头板均设置于旋转镜的腔体内，提高了旋转镜结构的整合度，同时在激光雷达布局中加入了直角反射镜，使得激光发射部件和激光接收部件与遮光罩紧密排列，降低了激光雷达的整体体积。

Description

旋转镜结构及具有此的激光雷达

技术领域

本发明涉及激光雷达领域，尤其涉及一种旋转镜结构及具有此的激光雷达。

背景技术

激光雷达作为一种雷达设备，具有精度高、抗干扰能力强、反应速度快等优点，因此适用于多种使用环境。如上所述的激光雷达可以通过向周围三维空间发射激光束作为探测信号，并使激光束照射到周围空间中的物体后被反射而成为回波信号并返回，激光雷达将接收的回波信号与发射的探测信号进行比较，从而获得关于周围物体的诸如距离、速度等相关信息。

对于现有的旋转镜式激光雷达，转镜结构的部件整合度较低以及整体体积较大，使得旋转镜式激光雷达应用范围得不到扩大。

因此需要提供一种旋转镜结构及具有此的激光雷达，解决部件整合度低和整体体积较大的问题。

发明内容

本发明公开的旋转镜结构及具有此的激光雷达，采用集成度较高的旋转镜结构，解决了旋转镜式雷达整合度低的问题。同时激光雷达的激光发射部件和激光接收部件使用了新的布局解决了整体体积较大的问题。

本发明采用的技术方案具体是：一种旋转镜结构，包括：旋转镜、电机组件、电机定子座、码盘和读头板。所述旋转镜为内设腔体的正多棱柱结构，每个棱面上设置有反光镜；所述电机组件设置于旋转镜腔体内，能够驱动旋转镜旋转；所述电机定子座与旋转镜同轴设置，用于电机组件的固定；所述码盘固定于旋转镜内，所述读头板固定于电机定子座上，读头板与码盘位置对齐。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述旋转镜包括镜架和隔光部件，所述隔光部件将镜架分为两层，所述反光镜设置在镜架上。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述旋转镜为不少于四个棱面的正多棱柱结构。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述隔光部件为圆形隔光板。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述隔光部件为环形隔光槽。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述电机组件包括：转轴、铁心、辐射环和软铁。所述转轴一端与旋转镜中心轴位置固定连接，中间通过上轴承和下轴承可旋转地设置在电机定子座中心轴位置；所述软铁固定在旋转镜内侧壁上，所述辐射环固定在软铁内侧，所述铁心固定于电机定子座上，所述铁心、辐射环和软铁同轴且处于同一平面。

作为本发明技术方案的一种可选方案，一种激光雷达，包括上述的旋转镜结构，还包括遮光罩、激光发射部件和激光接收部件。所述遮光罩为长方体薄壁结构，由第一遮光部和第二遮光部组成，且一侧开口用于激光的出射和入射，相邻另一侧设置有激光发射口和激光接收口，遮光罩内还设置有隔板，隔板中心位置设置有限位孔，旋转镜设置于遮光罩内；所述激光发射部件设置于激光发射口用于发射激光束；所述激光接收部件设置于激光接收口用于接收激光束。

作为本发明技术方案的一种可选方案，激光雷达还包括直角反射镜，所述直角反射镜与遮光罩呈45°设置，直角反射镜一端与激光发射口和激光接收口对齐连接，另一端与激光发射部件和激光接收部件对齐连接。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述激光发射口和激光接收口设置在靠近遮光罩开口的一侧。

本发明取得的有益效果是：电机组件等部件均设置于旋转镜的腔体内，提高了旋转镜结构的整合度，同时在激光雷达布局中加入了直角反射镜，使得激光发射部件和激光接收部件与遮光罩紧密排列，降低了激光雷达的整体体积。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的旋转镜结构爆炸示意图。

图2为根据本发明第一实施例的旋转镜结构整体截面图。

图3为根据本发明第一实施例的遮光罩结构示意图。

图4为根据本发明第一实施例的遮光罩安装示意图。

图5为根据本发明第二实施例的旋转镜结构爆炸示意图。

图6为根据本发明第二实施例的旋转镜结构整体截面图。

图7为根据本发明第二实施例的遮光罩结构示意图。

图8为根据本发明第二实施例的遮光罩安装示意图。

图9为根据本发明第三实施例的激光雷达整体结构。

图10为根据本发明第四实施例的激光雷达整体结构。

其中，100-旋转镜；110-镜架；120-隔光部件；130-反射镜；200-电机组件；210-转轴；220-上轴承；230-铁心；240-辐射环；250-软铁；300-电机定子座；400-码盘；500-读头板；510-固定件；600-下轴承；700-锁扣；800-遮光罩；810-第一遮光部；820-第二遮光部；830-激光发射口；840-激光接收口；850-隔板；860-限位孔；910-激光发射部件；920-激光接收部件；930-直角反射镜。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。应当理解，以下具体实施例仅用于解释本发明，而并不用于限定本发明。基于以下实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

需要说明，在本发明的说明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系是基于附图的方位或位置关系，并且仅是为了便于描述本发明的简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。

在实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解。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，也可以通过中介媒体相连，还可以是两个元件内部的连通。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。

实施例一。

如图1和2所示的根据发明第一实施例的旋转镜结构，包括旋转镜100，旋转镜100为正四棱柱，但并不仅限于正四棱柱，棱面可以根据需要适当的增加，每个外棱面上设置有反射镜130，旋转镜100中间设置有隔光部件120，隔光部件120将旋转镜100分为上下两部分，隔光部件120为凸出旋转镜100的圆形隔光板，旋转镜100内部设有腔体用于安装所需部件。

旋转镜结构还包括电机组件200和电机定子座300，如图2所示，电机组件200设置于旋转镜100腔体内，用于驱动旋转镜100旋转，电机定子座300与旋转镜100同轴设置，用于电机组件200的固定。电机组件200包括转轴210、铁心230、辐射环240和软铁250，转轴210顶端与旋转镜100中心轴位置固定连接，转轴210通过上轴承220、下轴承600和锁扣700可旋转地设置在电机定子座300中心轴位置，铁心230固定于电机定子座300上，软铁250固定在旋转镜100内侧壁上，辐射环240固定在软铁250内侧，铁心230、辐射环240和软铁250同轴且处于同一平面。

上述可知，转轴210和旋转镜100固定连接形成电机转子，电机定子座300为电机定子，从而组成一个外转子电机，通电后实现旋转镜100的旋转。

旋转镜结构还包括码盘400和读头板500，如图2所示，码盘400固定于旋转镜100内，读头板500通过固定件510固定于电机定子座300上，读头板500与码盘400位置对齐。码盘400和读头板500配合用于监测旋转镜100的转速和角度。

如图3所示的根据本发明第一实施例的遮光罩800结构示意图，遮光罩800为长方体薄壁结构，为更好地展示内部结构，图中去除了遮光罩800的上下壁。遮光罩800由第一遮光部810和第二遮光部820上下连接组成，连接处设置有隔板850，隔板850中间设置有限位孔860。第一遮光部810和第二遮光部820前侧开口用于激光的出射和入射，第一遮光部810右侧壁上靠近前侧开口处设置有激光发射口830，第二遮光部820右侧壁上靠近前侧开口处设置有激光接收口840，激光发射口830和激光接收口840竖直对齐。

如图4所示的根据本发明第一实施例的遮光罩800安装示意图，旋转镜结构设置于遮光罩800内，其中圆形隔光板和限位孔860位置相互对齐、大小相互匹配。

实施例二。

如图5和6所示的根据发明第二实施例的旋转镜结构，包括旋转镜100，旋转镜100为正四棱柱，但并不仅限于正四棱柱，棱面可以根据需要适当的增加，每个外棱面上设置有反射镜130，旋转镜100中间设置有隔光部件120，隔光部件120将旋转镜100分为上下两部分，隔光部件120为凹进旋转镜100的环形隔光槽，旋转镜100内部设有腔体用于安装所需部件。

旋转镜结构还包括电机组件200和电机定子座300，如图6所示，电机组件200设置于旋转镜100腔体内，用于驱动旋转镜100旋转，电机定子座300与旋转镜100同轴设置，用于电机组件200的固定。电机组件200包括转轴210、铁心230、辐射环240和软铁250，转轴210顶端与旋转镜100中心轴位置固定连接，转轴210通过上轴承220、下轴承600和锁扣700可旋转地设置在电机定子座300中心轴位置，铁心230固定于电机定子座300上，软铁250固定在旋转镜100内侧壁上，辐射环240固定在软铁250内侧，铁心230、辐射环240和软铁250同轴且处于同一平面。

上述可知，转轴210和旋转镜100固定连接形成电机转子，电机定子座300为电机定子，从而组成一个外转子电机，通电后实现旋转镜100的旋转。

旋转镜结构还包括码盘400和读头板500，如图6所示，码盘400固定于旋转镜100内，读头板500通过固定件510固定于电机定子座300上，读头板500与码盘400位置对齐。码盘400和读头板500配合用于监测旋转镜100的转速和角度。

如图7所示的根据本发明第二实施例的遮光罩800结构示意图，遮光罩800为长方体薄壁结构，为更好地展示内部结构，图中去除了遮光罩800的上下壁。遮光罩800由第一遮光部810和第二遮光部820左右连接组成，连接处设置有隔板850，隔板850中间设置有限位孔860。第一遮光部810和第二遮光部820前侧开口，其中上半部分用于激光的出射，下半部分用于激光的入射，第一遮光部810右侧壁上靠近前侧开口处设置有激光发射口830和激光接收口840，激光发射口830设置于上半部分，激光接收口840设置于下半部分，两者竖直对齐。

如图8所示的根据本发明第二实施例的遮光罩800安装示意图，旋转镜结构设置于遮光罩800内，其中第一遮光部810和第二遮光部820的隔板850嵌入环形遮光槽内，限位孔860和环形遮光槽内径大小相互匹配。

实施例三。

如图9所示的根据本发明第三实施例的激光雷达整体结构，激光雷达右侧为带有旋转镜结构的遮光罩800，遮光罩800左侧设置有激光发射部件910和激光接收部件920，激光发射部件910与激光发射口830对齐设置用于发射激光束，激光接收部件920与激光接收口840对齐设置用于接收激光束。

需要说明，此处的旋转镜结构和遮光罩800可以是实施例一中所述的结构，也可以是实施例二中所述的结构。

实施例四。

如图10所示的根据本发明第四实施例的激光雷达整体结构，激光雷达右侧为带有旋转镜结构的遮光罩800，遮光罩800左侧紧贴外壁设置有激光发射部件910和激光接收部件920，激光发射部件910在激光接收部件920上端，两者平行设置。本实施例所示的激光雷达还包括直角反射镜930，如图10所示，直角反射镜930与遮光罩800呈45°设置，直角反射镜930右端与激光发射口830和激光接收口840对齐连接，左端与激光发射部件910和激光接收部件920对齐连接。

综上所述，电机组件200、电机定子座300、码盘400和读头板500均设置于旋转镜100的腔体内，提高了旋转镜结构的整合度，同时在激光雷达布局中加入了直角反射镜930，使得激光发射部件910和激光接收部件920与遮光罩800紧密排列，降低了激光雷达的整体体积。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础；当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旋转镜结构，其特征在于，包括：

旋转镜，所述旋转镜为内设腔体的正多棱柱结构，每个棱面上设置有反光镜；

电机组件，所述电机组件设置于旋转镜腔体内，能够驱动旋转镜旋转；

电机定子座，所述电机定子座与旋转镜同轴设置，用于电机组件的固定；

码盘和读头板，所述码盘固定于旋转镜内，所述读头板固定于电机定子座上，读头板与码盘位置对齐。

2.如权利要求1所述的旋转镜结构，其特征在于，所述旋转镜包括镜架和隔光部件，所述隔光部件将镜架分为两层，所述反光镜设置在镜架上。

3.如权利要求2所述的旋转镜结构，其特征在于，所述旋转镜为不少于四个棱面的正多棱柱结构。

4.如权利要求2所述的旋转镜结构，其特征在于，所述隔光部件为圆形隔光板。

5.如权利要求2所述的旋转镜结构，其特征在于，所述隔光部件为环形隔光槽。

6.如权利要求1所述的旋转镜结构，其特征在于，所述电机组件包括：

转轴，所述转轴一端与旋转镜中心轴位置固定连接，中间通过上轴承和下轴承可旋转地设置在电机定子座中心轴位置；

铁心、辐射环和软铁，所述软铁固定在旋转镜内侧壁上，所述辐射环固定在软铁内侧，所述铁心固定于电机定子座上，所述铁心、辐射环和软铁同轴且处于同一平面。

7.一种激光雷达，其特征在于，包括：

权利要求1至6任意一项所述的旋转镜结构；

遮光罩，所述遮光罩为长方体薄壁结构，由第一遮光部和第二遮光部组成，且一侧开口用于激光的出射和入射，相邻另一侧设置有激光发射口和激光接收口，遮光罩内还设置有隔板，隔板中心位置设置有限位孔，旋转镜设置于遮光罩内；

激光发射部件，设置于激光发射口用于发射激光束；

激光接收部件，设置于激光接收口用于接收激光束。

8.如权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，还包括直角反射镜，所述直角反射镜与遮光罩呈45°设置，直角反射镜一端与激光发射口和激光接收口对齐连接，另一端与激光发射部件和激光接收部件对齐连接。

9.如权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，所述激光发射口和激光接收口设置在靠近遮光罩开口的一侧。

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