CN116660866B - 一种激光雷达可视检测盒及其制作方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光雷达检测技术领域，尤其涉及一种激光雷达可视检测盒及其制作方法、应用，包括：线路板、外罩壳体、感光组件、发光组件和电源组件，外罩壳体包括上壳体和下壳体，线路板设置在上壳体和下壳体形成的密闭不透光空间内；感光组件和发光组件被导通地连接在线路板上方，形成一感光区域和一发光区域；电源组件用于对感光组件提供正常工作所需电力；在上壳体的光窗口处设有允许目标光线通过且遮蔽可见光的滤光片，感光区域对应于滤光片以形成感光路径，而在上壳体对应发光区域开设透明观察盖，以实时获取激光雷达的探测区域的位置信息，使得探测到的信息可以直接以可见光形式呈现，有助于提高检测和反馈的精度，提高了安装调试的便捷性。

Description

一种激光雷达可视检测盒及其制作方法、应用

技术领域

本发明涉及激光雷达检测技术领域，尤其涉及一种激光雷达可视检测盒及其制作方法、应用。

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。随着轨道交通的发展，激光雷达被广泛应用在轨道交通中。

现在很多轨道交通系统的屏蔽门系统都配置有激光雷达，通过激光雷达探测轨道交通系统的屏蔽门系统与列车车体之间的间隙区域，以对乘客上下列车进行实时监控。

然而在将激光雷达安装于屏蔽门系统的轨道侧时，每站屏蔽门系统与列车车体之间的间隙各不相同，则需要根据每站的具体间隙距离进行扫描角度的调节，但由于激光雷达发出的探测激光波长范围是不可见光，导致无法直观地对激光雷达的探测区域进行实时调节，从而增加了安装调试的难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光雷达可视检测盒及其制作方法、应用，有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种激光雷达可视检测盒，包括：

线路板；

外罩壳体，包括上壳体和下壳体，所述线路板设置在所述上壳体和所述下壳体形成的密闭不透光空间内；

感光组件和发光组件，设置在所述线路板上方，且被导通地连接在所述线路板上，以在所述线路板上形成一感光区域和一发光区域；

电源组件，用于对所述感光组件提供正常工作所需电力；

其中，在所述上壳体对应所述感光组件位置开设光窗口，并在所述光窗口处设有允许目标光线通过且遮蔽可见光的滤光片，所述感光区域对应于所述滤光片以形成感光路径，而在所述上壳体对应所述发光区域开设透明观察盖，以实时获取激光雷达的探测区域的位置信息。

进一步地，所述感光组件包括设置在所述光窗口投影范围内的若干光敏芯片，若干所述光敏芯片均匀成排分布；

且相邻两排所述光敏芯片之间交错设置，在所述光窗口内部设有网状格栅，以形成与所述光敏芯片一一对应的感光路径。

进一步地，在所述线路板下方对应所述感光区域设置有热沉组件；

所述热沉组件包括基板、及设置在所述基板上的散热座、及设置在所述散热座两端用于所述基板与所述线路板相连接的承载柱；

所述下壳体沿内边缘圆周方向设有多个连接柱，位于同一侧的多个所述连接柱对应所述基板的一侧设有定位槽，且在所述下壳体对应所述基板底面设有至少两个支撑柱，所述基板的一侧插入所述定位槽内，其底面抵接在所述支撑柱上；

所述线路板放置于多个所述连接柱上，并在所述线路板上设有供所述散热座穿过的放置口，以使所述感光组件胶接在所述散热座上。

进一步地，所述散热座包括平行于所述线路板的主散热面，及沿所述主散热面的边缘朝向所述基板延伸出的至少一个辅助散热面；

所述基板面向所述散热座的顶面设有用于定位所述辅助散热面的插接缝，所述辅助散热面设置在所述插接缝内。

进一步地，所述散热座包括两个相对设置的所述辅助散热面；

两个所述辅助散热面朝着远离所述主散热面的方向逐渐向外扩散，并与所述主散热面形成敞口状散热腔；

其中，在所述基板的宽度方向上均布间隔设置多个所述插接缝，且多个所述插接缝贯穿所述基板形成透气格栅。

进一步地，多个所述辅助散热面形成的封闭环面，并在所述基板设有导热口，所述封闭环面沿垂直方向的投影范围超出所述导热口外边缘。

进一步地，所述主散热面沿所述散热座的长度方向均布分割成若干独立的承载面；

且若干所述承载面与所述线路板的顶面位于同一水平面，若干所述光敏芯片设置在对应的所述承载面上。

进一步地，所述发光组件包括均匀排布在所述线路板上的若干发光二极管；

若干所述发光二极管成组设置，并与所述光敏芯片对应设置。

本发明还提供了一种如上所述的激光雷达可视检测盒的制作方法，包括以下步骤：

将若干发光组件和若干感光组件焊接在所述线路板的指定位置；

将电源组件安装在下壳体内，将焊接后的线路板放置在下壳体的连接柱上，并使若干感光组件与电源组件导通；

将上壳体上的光窗口对应感光组件的位置，与下壳体进行卡合，并通过螺栓固定连接。

本发明还提供了一种激光雷达可视检测盒的应用，所述激光雷达可视检测盒安装于屏蔽门系统与列车车体的间隙区域，用于对激光雷达探测区域的直观检测。

本发明的有益效果为：本发明通过感光组件和发光组件的设置，能够将激光雷达的激光信号转换为可见光信号，使得探测到的信息可以直接以可见光形式呈现，有助于提高检测和反馈的精度，提高了安装调试的便捷性。

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中记载的一些实施例，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。

图1为本发明实施例中激光雷达可视检测盒的结构组装示意图；

图2为本发明实施例中激光雷达可视检测盒的结构分解示意图；

图3为本发明实施例中光敏芯片和发光二极管在上壳体的位置示意图；

图4为本发明实施例中光敏芯片在光窗口内的位置示意图；

图5为本发明实施例中线路板和热沉组件在下壳体的组装示意图；

图6为图5的A-A剖切视图；

图7为图6的B处局部放大图；

图8为本发明实施例中线路板与热沉组件的分解示意图；

图9为图8中C处局部放大图；

图10为本发明实施例中敞口散热座与基座的一种连接示意图；

图11为本发明实施例中敞口散热座与基座的另一种连接示意图；

图12为本发明实施例中封闭散热腔与具有导热口的基板的连接示意图。

附图标记：10、线路板；11、放置口；20、外罩壳体；21、上壳体；211、光窗口；22、下壳体；221、连接柱；221a、定位槽；222、支撑柱；23、滤光片；24、透明观察盖；30、感光组件；31、光敏芯片；40、发光组件；41、发光二极管；50、电源组件；60、热沉组件；61、基板；611、插接缝；612、导热口；62、散热座；621、主散热面；621a、承载面；622、辅助散热面；63、承载柱。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/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。

如图1至图12所示的激光雷达可视检测盒，包括：线路板10、外罩壳体20、感光组件30、发光组件40和电源组件50，外罩壳体20包括上壳体21和下壳体22，线路板10设置在上壳体21和下壳体22形成的密闭不透光空间内；感光组件30和发光组件40设置在线路板10上方，且被导通地连接在线路板10上，以在线路板10上形成一感光区域和一发光区域；电源组件50用于对感光组件30提供正常工作所需电力；在上壳体21对应感光组件30位置开设光窗口211，并在光窗口211处设有允许目标光线通过且遮蔽可见光的滤光片23，感光区域对应于滤光片23以形成感光路径，而在上壳体21对应发光区域开设透明观察盖24，以实时获取激光雷达的探测区域的位置信息。

本发明的工作原理：激光雷达发射的激光通过滤光片23射在感光区域内的感光组件30上，感光组件30会接收激光雷达发射的激光信号后，将其转换为电信号，电信号经过线路板10的处理和导通，被传输到发光组件40上并发出可见光，而可见光会通过透明观察盖24直观显示激光雷达的探测结果，并在透明观察盖24上标识有精确刻度，以便于读取激光雷达探测区域的位置信息。本发明通过感光组件30和发光组件40的设置，能够将激光雷达的激光信号转换为可见光信号，使得探测到的信息可以直接以可见光形式呈现，有助于提高检测和反馈的精度，减少误差，提高了安装调试的便捷性。

本发明中感光组件30包括设置在光窗口211投影范围内的若干光敏芯片31，若干光敏芯片31均匀成排分布，能够增加感光面积，提高对光信号的感应灵敏度，且相邻两排光敏芯片31之间交错设置，保证单个芯片故障损坏时不影响系统正常运作，提高检测的全面性和准确性，此外，激光在通过光窗口211射在芯片上时，为了减少环境中杂乱光线对相邻芯片感应结果的干扰， 在光窗口211内部设有网状格栅，以形成与光敏芯片31一一对应的感光路径，这样可以准确地定位和测量光信号的来源位置，从而改善激光雷达系统的检测性能和可靠性。

本发明中若干光敏芯片31为成排设置，在同时工作或高频率工作情况下，会产生较大热量，并且当多个光敏芯片31密集地排列在一块线路板10上时，产生的热量会相互传递，导致整体温度升高，因此，在线路板10下方对应感光区域设置有热沉组件60；通过热沉组件60将产生的热量快速传递发到周围环境中，有助于控制温度在可接受范围内，避免过热对光敏芯片31造成影响。

另外，为了便于热沉在线路板10上安装和拆除，热沉采用分体结构，具体地，热沉组件60包括基板61、及设置在基板61上的散热座62、及设置在散热座62两端用于基板61与线路板10相连接的承载柱63；下壳体22沿内边缘圆周方向设有多个连接柱221，位于同一侧的多个连接柱221对应基板61的一侧设有定位槽221a，且在下壳体22对应基板61底面设有至少两个支撑柱222，基板61的一侧插入定位槽221a内，其底面抵接在支撑柱222上，增加基板61的机械稳定性，使基板61在装配过程中被准确地放置和定位，而线路板10放置于多个连接柱221上，并在线路板10上设有供散热座62穿过的放置口11，以使感光组件30胶接在散热座62上。

基板61通过承载柱63与线路板10连接，此时散热座62顶部与芯片胶接，芯片所产生的热量会通过散热座62和基板61传递，基板61与散热座62作为微型散热板，是功率器件向外界散热的主要途径，有助于降低功率器件结温，从而延长光敏芯片31的使用寿命。

作为上述实施例的优选，散热座62包括平行于线路板10的主散热面621，及沿主散热面621的边缘朝向基板61延伸出的至少一个辅助散热面622；通过主散热面621与芯片直接接触，能够增加热量的传导和散发效率，且辅助散热面622的设置进一步增加了散热面积，可以更有效地分散和散发热量，减少热点的产生，并在基板61面向散热座62的顶面设有用于定位辅助散热面622的插接缝611，使得辅助散热面622与基板61之间形成一个连续的导热通道，将辅助散热面622设置在插接缝611内，确保辅助散热面622准确地定位在基板61上，在提供稳定支撑同时有效保持散热面和基材之间的紧密接触，从而使热量通过散热板传递至导热通道，并通过导热通道快速散发，提高散热效果。

作为上述实施例的优选，散热座62包括两个相对设置的辅助散热面622；两个辅助散热面622朝着远离主散热面621的方向逐渐向外扩散，并与主散热面621形成敞口状散热腔，使热量可以自由地通过腔体流动和散发，有助于避免热点集中和温度不均匀现象的产生，其中，在基板61的宽度方向上均布间隔设置多个插接缝611，两个辅助散热面622插入相对两个插接缝611，能够调节两个辅助散热面622之间的开合角，从而增大散热面积，且多个插接缝611贯穿基板61形成透气格栅，相邻两透气格栅的底部相连通，增加了基板61的空气流通量，提高散热效率。

本发明优选实施例中，多个辅助散热面622形成的封闭环面，并在基板61设有导热口612，封闭环面沿垂直方向的投影范围超出导热口612外边缘，最大限度地利用了可用的散热区域，使散热座62可以更好地引导和控制空气流动；具体地，封闭环面与主散热面621形成壳体结构，采用冲压一体成型，减少了加工工序，降低了加工成本，另外壳体结构的开口朝向基板61，并对准导热口612，能够使热量快速排出，提升了散热效率。

本发明优选实施例中，主散热面621沿散热座62的长度方向均布分割成若干独立的承载面621a；将热沉的主散热面621采用分隔结构，确保每个光敏芯片31的热量独立传导和散发，避免热量相互干扰，最大限度提高散热效率，且若干承载面621a与线路板10的顶面位于同一水平面，若干光敏芯片31设置在对应的承载面621a上。

光敏芯片31通过吸收入射光来改变电流、电压或电阻等特性，用于光电转换产生的热量直接地传导到热沉中，独立的承载面621a隔离了芯片之间的热量传递，有助于保持每个光敏芯片31的温度稳定，避免过热问题。

本发明中发光组件40包括均匀排布在线路板10上的若干发光二极管41；若干发光二极管41成组设置，并与光敏芯片31对应设置。

发光二极管41是一种能够将电能转换为光能并发出可见光的半导体器件，它通过电流注入到半导体结构中，激发电子和空穴复合释放能量，从而产生可见光。本发明中采用一组发光二极管41对应一光敏芯片31的设置，可以提高冗余性，使其中某一组件出现故障或损坏时，仍可以保持系统正常运作，提高了设备的可靠性，优选地3个发光二极管41为一组。

本发明还提供了一种激光雷达可视检测盒的制作方法，包括以下步骤：

将若干发光组件40和若干感光组件30焊接在线路板10的指定位置；

将电源组件50安装在下壳体22内，将焊接后的线路板10放置在下壳体22的连接柱221上，并使若干感光组件30与电源组件50导通；

将上壳体21上的光窗口211对应感光组件30的位置，与下壳体22进行卡合，并通过螺栓固定连接。

本发明还提供了一种激光雷达可视检测盒的应用，激光雷达可视检测盒安装于屏蔽门系统与列车车体的间隙区域，用于对激光雷达探测区域的直观检测。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种激光雷达可视检测盒，其特征在于，包括：

线路板；

外罩壳体，包括上壳体和下壳体，所述线路板设置在所述上壳体和所述下壳体形成的密闭不透光空间内；

感光组件和发光组件，设置在所述线路板上方，且被导通地连接在所述线路板上，以在所述线路板上形成一感光区域和一发光区域；

电源组件，用于对所述感光组件提供正常工作所需电力；

其中，在所述上壳体对应所述感光组件位置开设光窗口，并在所述光窗口处设有允许目标光线通过且遮蔽可见光的滤光片，所述感光区域对应于所述滤光片以形成感光路径，而在所述上壳体对应所述发光区域开设透明观察盖，以实时获取激光雷达的探测区域的位置信息；

所述感光组件包括设置在所述光窗口投影范围内的若干光敏芯片，若干所述光敏芯片均匀成排分布；

且相邻两排所述光敏芯片之间交错设置，在所述光窗口内部设有网状格栅，以形成与所述光敏芯片一一对应的感光路径；

在所述线路板下方对应所述感光区域设置有热沉组件；

所述热沉组件包括基板、及设置在所述基板上的散热座、及设置在所述散热座两端用于所述基板与所述线路板相连接的承载柱；

所述下壳体沿内边缘圆周方向设有多个连接柱，位于同一侧的多个所述连接柱对应所述基板的一侧设有定位槽，且在所述下壳体对应所述基板底面设有至少两个支撑柱，所述基板的一侧插入所述定位槽内，其底面抵接在所述支撑柱上；

所述线路板放置于多个所述连接柱上，并在所述线路板上设有供所述散热座穿过的放置口，以使所述感光组件胶接在所述散热座上；

所述散热座包括平行于所述线路板的主散热面，及沿所述主散热面的边缘朝向所述基板延伸出的至少一个辅助散热面；

所述基板面向所述散热座的顶面设有用于定位所述辅助散热面的插接缝，所述辅助散热面设置在所述插接缝内；

所述散热座包括两个相对设置的所述辅助散热面，使得所述辅助散热面与所述基板之间形成一个连续的导热通道，使热量通过散热板传递至导热通道，并通过导热通道快速散发；

两个所述辅助散热面朝着远离所述主散热面的方向逐渐向外扩散，并与所述主散热面形成敞口状散热腔，使热量可以自由地通过腔体流动和散发；

其中，在所述基板的宽度方向上均布间隔设置多个所述插接缝，两个所述辅助散热面插入相对两个所述插接缝，且多个所述插接缝贯穿所述基板形成透气格栅，相邻两个所述透气格栅的底部相连通，增加了所述基板的空气流通量，提高散热效率。

2.根据权利要求1所述的激光雷达可视检测盒，其特征在于，所述主散热面沿所述散热座的长度方向均布分割成若干独立的承载面；

且若干所述承载面与所述线路板的顶面位于同一水平面，若干所述光敏芯片设置在对应的所述承载面上。

3.根据权利要求1所述的激光雷达可视检测盒，其特征在于，所述发光组件包括均匀排布在所述线路板上的若干发光二极管；

若干所述发光二极管成组设置，并与所述光敏芯片对应设置。

4.一种如权利要求1所述的激光雷达可视检测盒的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将若干发光组件和若干感光组件焊接在所述线路板的指定位置；

将电源组件安装在下壳体内，将焊接后的线路板放置在下壳体的连接柱上，并使若干感光组件与电源组件导通；

将上壳体上的光窗口对应感光组件的位置，与下壳体进行卡合，并通过螺栓固定连接。

5.一种如权利要求1所述的激光雷达可视检测盒的应用，其特征在于，所述激光雷达可视检测盒安装于屏蔽门系统与列车车体的间隙区域，用于对激光雷达探测区域的直观检测。