CN206863211U - 一种小型化激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化激光雷达，包括壳体和安装在壳体内部的激光发射组件、激光传输组件和激光接收组件，壳体上设置有透光罩，激光发射组件发射的激光光束通过激光传输组件的反射镜将激光发射出去，并由电机带动反射镜转动实现扫描功能，所述反射镜的镜面上安装有遮光筒，所述遮光筒的一端扣接在激光发射组件的端部外侧，另一端与透光罩相贴，激光接收组件将接收的信号传输至安装在壳体内的处理器板上。本实用新型提供一种体积小、防护能力强的小型化激光雷达。

Description

一种小型化激光雷达

技术领域

本实用新型涉及雷达制造技术领域，尤其涉及一种小型化激光雷达。

背景技术

随着激光雷达技术的不断发展及成本的不断降低，激光雷达在多种行业中均得到了广泛的应用，尤其是在高端安防，AGV导航避障以及各种车辆外形检测方面应用广泛。

随着行业的发展，实际应用中要求激光雷达具备小型化、高精度、防护强、成本低等特点。目前行业内采用的雷达以进口雷达为主，普遍价格昂贵。同时，部分雷达的体积较小，但是外壳防护能力差，无法满足室外恶劣环境的使用要求。而有些雷达采用了防护能力较好的外壳，但是体积较大，无法满足多种行业对产品体积的要求。

因此，提供一种体积小、防护能力强的激光雷达具有重要的意义。

实用新型内容

为了克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供了一种体积小、防护能力强的小型化激光雷达。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种小型化激光雷达，包括壳体和安装在壳体内部的激光发射组件、激光传输组件和激光接收组件，所述壳体包括相连接的第一壳体1和第二壳体2，所述第二壳体2的一侧设置为半圆柱状，中部侧壁上设置有沿径向延伸的开口，所述开口的内壁上固定安装有透光罩3；

所述激光发射组件与激光传输组件相对设置，包括发射器22和光学机头23；

所述激光传输组件包括安装在反射镜支架11上的反射镜12、电机8和安装在反射镜12镜面上的遮光筒13，所述反射镜12分别与透光罩3和发射器22相对设置，

所述电机8安装在电机支架6上，所述电机支架6安装在固定于壳体内壁的支撑14上，所述反射镜支架11的一端安装在电机8的电机轴上，电机8能够带动反射镜支架11围绕电机轴做正反转运动；

所述遮光筒13包括一端端部相连接的第一筒身131和第二筒身132，所述第一筒身131和第二筒身132的轴线之间的夹角为90°，所述第一筒身131的另一端扣接在激光发射组件端部外侧，所述第二筒身132的另一端与透光罩3相贴；

所述激光接收组件包括接收镜片15和调整接收镜片15的焦距的两根黄铜柱21，所述接收镜片15安装在镜夹16上，所述镜夹16安装在支撑14上，所述两根黄铜柱21的一端分别与接收镜片15相连接；

所述激光雷达还包括处理器板19和接口板20，所述处理器板19安装在第一壳体1的内壁上，顶端与电机8相对设置，底端与黄铜柱21相对设置；所述接口板20安装在处理器板19的底端，并与处理器板19电连接。

进一步，所述激光接收组件还包括垂直相连接的第一前置板17和第二前置板18，所述第一前置板17沿壳体的轴向分布，所述第二前置板18通过弯针连接器与第一前置板17相连接，所述两根黄铜柱21的一端分别与接收镜片15相连接，另一端分别与第二前置板18焊接连接。

进一步，所述第一筒身131靠近激光发射组件一端的一段设置为喇叭口状，端部沿喇叭口的边缘延伸为圆筒状并扣接在激光发射组件的端部外侧。

进一步，所述第二筒身132的与透光罩3相贴的一端设置有圆台筒133，所述圆台筒133的轴向投影为扇形，并且圆台筒133的端口形状与透光罩3的弧度相匹配。

进一步，所述第一壳体1和第二壳体2的连接处设置有密封圈4。

进一步，所述电机8与处理器板19之间设置有光耦板7，所述光耦板7安装在电机支架6上，并与处理器板19电连接；

所述电机8的电机轴上依次套接安装有编码盘9，固定板10和反射镜支架11。

进一步，所述壳体是由铝合金材料制成的。

进一步，所述遮光筒13是由注塑工艺制作的。

本实用新型的小型化激光雷达通过在反射镜表面设置遮光筒以及设置相互垂直的两块前置板，能够有效的减小雷达的体积，实现激光雷达体积的小型化。此外，本实用新型的小型化激光雷达的壳体是用铝合金材料制成，抗震动冲击能力强，防护等级高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的小型化激光雷达的内部结构示意图；

图2为本实用新型的小型化激光雷达的壳体结构示意图‘

图3为本实用新型的小型化激光雷达的遮光筒与反射镜安装结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种小型化激光雷达，参见图1和图2中所述的实施例，包括壳体和安装在壳体内部的激光发射组件、激光传输组件和激光接收组件。

所述激光发射组件能够发射激光，设置在壳体的一端并与激光传输组件相对设置。所述壳体的一侧设置有透光罩3，激光传输组件能够将通过透光罩3将激光传输至壳体外部，使得激光能够对待检测的目标物进行照射。进一步的，照射到目标物后激光光束会发生反射，反射的激光再通过透光罩3传输至壳体内部，所述激光接收组件与激光发射组件相邻设置，能够接收反射的信号。本实用新型的和激光雷达还包括处理器板19，所述处理器板19能够根据接收的信号计算雷达到目标物的距离，从而实现雷达测距的功能。

如图2所示，所述壳体包括相连接的第一壳体1和第二壳体2，所述第一壳体1为长方体状，所述第二壳体2与第一壳体1相连接一侧为长方体状，另一侧设置为半圆柱状并设置有沿径向延伸的开口，所述开口对应的圆心角至少是180°。所述开口的内壁上固定安装有透光罩3。所述第一壳体1和第二壳体2之间还设置有密封圈4，所述密封圈4能够实现防尘和防水的需要，达到IP65的防护等级，即能够实现完全防止粉尘进入以及用水冲洗无任何伤害的技术效果，同时，所述密封圈4也可以增大摩擦，增强两者连接的稳定性。

具体的，所述壳体采用铝合金材料制造，抗震动冲击能力强，防护等级高。所述透光罩3为亚克力红外透光罩，所述开口的内壁周围设置有凹槽，所述透光罩3通过凹槽卡接在壳体上并通过点胶固定。

参见图1，所述激光发射组件安装在壳体内部中间，整体为一端圆柱状、一端圆锥状的结构，包括发射器22和光学机头23，所述发射器22被激发后发射激光光束，所述光学机头能够对发射的激光光束进行整形并将其发射出去。

所述激光传输组件包括反射镜12和电机8，所述反射镜12安装在反射镜支架11上，所述反射镜支架11的一端套接安装在电机8的电机轴上并与激光发射组件相对设置，发射的激光能够通过反射镜12和透光罩3照射到壳体外部，所述电机8的电机轴旋转，带动反射镜支架11围绕电机轴正反转，进而带动安装在反射镜支架11上的反射镜12同步旋转，实现对目标物的扫描。

具体的，所述电机8安装在固定于第一壳体1内壁的支撑14上，所述支撑14包括类似直角三角形状的安装部和平台状的支撑部，所述安装部通过螺钉连接的方式固定在第一壳体1的内壁上，所述支撑部的平面上安装有电机支架6，所述电机8通过螺钉连接的方式固定安装在电机支架6上，进而将电机8安装在壳体内部。所述电机8与壳体的顶部内壁相对的一端上方还设置有电机驱动板5，所述电机驱动板5能够驱动电机8旋转，其中，所述电机驱动板5通过螺钉连接等方式固定在电机支架6上，其一端通过柔性电缆与电机8电连接，另一端与处理器板19相连接。

此外，所述电机8与处理器板19之间还设置有光耦板7，所述光耦板7通过螺钉连接或者其他方式安装在电机支架6上，并与处理器板19电连接。所述电机8的电机轴上依次套接安装有编码盘9、固定板10和与反射镜支架11，三者可通过点胶固定的方式依次安装在电机8的电机轴上。所述编码盘9能够检测电机旋转的角度，进一步能够检测目标物到雷达的角度，所述光耦板7能够通过和编码盘9相配合确定光脉冲发射的时间，实现雷达测角的功能。所述固定板10可实现配重功能，并能够通过配重保证电机旋转时的稳定性。

所述反射镜支架11包括相连接的固定轴和安装板，所述反射镜12与安装板的结构相匹配并固定在安装板的表面上，安装板与固定轴之间呈一定的夹角，优选为45°，使得激光发射组件发射的激光能够通过反射镜12照射到目标物上。所述固定轴通过点胶固定的方式安装在电机8的电机轴上，所述电机8的电机轴转动时能够带动反射镜支架11围绕电机轴做正反转运动。

通过设置安装板与固定轴之间的夹角，进而能够设置反射镜12与发射的激光光路之间的夹角，使得反射镜12能够将激光通过透光罩3发射出壳体外部，对目标物进行检测。同时，所述电机8的电机轴旋转，带动反射镜支架11旋转，进而带动安装在反射镜支架11上的反射镜12同步旋转，实现对目标物的扫描。

具体的，所述反射镜12的表面上还固定安装有遮光筒13，所述遮光筒13采用注塑工艺制作，包括一端端部相连接并安装在反射镜12镜面的的第一筒身131和第二筒身132，图1和图3中所示第一筒身131和第二筒身132的轴线之间的夹角为90°。

其中，第一筒身131的一端扣接在激光发射组件的圆柱状结构外部，使得发射的激光只通过第一筒身131照射到反射镜12上，同时，两者之间存在间隙，使得遮光筒13旋转时与激光发射组件之间不存在摩擦，避免磨损。所述第二筒身132的端部与透光罩3相贴，两者之间略有空隙，以保证当反射镜12旋转时遮光筒13与透光罩3之间不会存在摩擦。所述遮光筒13安装在反射镜12上时第一筒身131和第二筒身132的延伸方向分别与激光光束照射在反射镜12上时入射光路和出射光路的方向保持一致

优选的，所述第一筒身131靠近激光发射组件一端的一段可设置为喇叭口状，端部沿喇叭口的边缘延伸为圆筒状并扣接在激光发射组件的端部外侧。所述第一筒身131设置有喇叭状结构既能够满足将激光发射组件发射的激光全都接收，又可以缩小与反射镜12镜面相连接一端的圆筒的直径，减小反射镜12被遮光筒13遮住的镜面面积，尽可能的避免因为遮光筒13对反射回来的光造成遮挡而对雷达的测量造成影响，保证了测量结果的精确度。降低因设置有遮光筒13时对激光接收组件接收反射光的影响，保证了检测的精确度。

此外，所述第二筒身132与透光罩3相贴的一端设置有圆台筒133，所述圆台筒133的轴向投影为扇形，并且端部与透光罩3相吻合，能够使得当遮光筒13旋转时圆台筒133的端部与透光罩3之间不会存在摩擦。第二筒身132的端部设置有圆台筒133，既可以减少遮光筒13和透光罩3接合部分漏光的可能性，同时也能够相应的缩小第二筒身132的直径，进一步降低因设置有遮光筒13时对激光接收组件接收反射光的影响，保证了检测的精确度。

所述遮光筒13是能够对激光发射组件发射的激光进行约束的。具体地说，在雷达工作时，激光发射组件发出的激光光束有可能因为整形处理不到位或者其他原因产生杂散光，所述杂散光会在雷达内部和雷达的透光罩3上产生反射，反射光如果进入激光接收组件中会严重影响到雷达测量的距离和测量的精度，通常，为解决杂散光问题，会通过使激光接收组件尽量远离激光传输组件的方式来避免杂散光对雷达的检测过程造成不良的影响，这样会使得雷达的体积偏大，不适用于对产品体积要求较小时的应用场合。

本实用新型所述的遮光筒13能够将激光发射组件中发射的激光进行约束，使得发射的激光只在遮光筒13的内部进行传输并发射到雷达外部，消除了杂散光在雷达内部发生反射的问题。同时，不需要增大雷达的体积，使得雷达内部结构紧凑，整体外形小巧，实现了激光雷达的小型化，能够应用于对体积要求高的场合。

参见图1，所述激光接收组件包括接收镜片15和用于调整接收镜片15的焦距的两个黄铜柱21。所述接收镜片15卡接安装在镜夹16上，所述镜夹16通过点胶固定的方式安装在支撑14的上面。

具体的，所述激光接收组件还包括相连接的第一前置板17和第二前置板18，两者相结合能够实现光电转换，即能够将光信号转换为电信号，并实现电信号的放大。其中，所述第一前置板17沿壳体的轴向分布，所述第二前置板18通过弯针连接器与第一前置板17焊接在一起，使得第二前置板18与壳体底部平面平行，即两块前置板相互垂直。所述两根黄铜柱21的一端分别与接收镜片15相连接，另一端分别与第二前置板18焊接连接。两块前置板相互垂直的设置能够节约壳体内部的空间，使得各部件之间结构紧凑，进一步减小本实用新型的激光雷达的体积，实现小型化的目的。

本实用新型的激光雷达还包括处理器板19和接口板20，所述处理器板19能够计算激光发射和接收反射光的时间差，进而计算雷达到目标物的距离，所述接口板20提供雷达电源接口和网络接口。具体的，所述处理器板19安装在第一壳体1的内壁上，一端与电机8相对设置，另一端与黄铜柱21相对设置；所述接口板20通过螺钉连接的方式固定安装在处理器板19与黄铜柱21相对设置的一端，并通过排针连接器与处理器板19实现电连接。此外，所述处理器板19还与第一前置板17电连接，以将所述第一前置板17转换后的电信号传输至处理器板19上。

本实用新型的小型化激光雷达工作时，发射器22激发激光光束，经光学机头23整形后激光光束沿遮光筒由反射镜12反射，并通过透光罩3发射出去，扫描到目标物后激光反射回接收镜片15并通过第一前置板17将光信号转换为电信号，并将电信号传输至处理器板19，所述处理器板19计算激光发射和接收反射光的时间差，确定雷达到目标物的距离，实现雷达测距的功能。同时，电机8能够带动安装在电机轴上的反射镜支架11和反射镜同步旋转，以进行动态扫描，并通过编码盘9检测电机旋转的角度，光耦板7和编码盘9相配合确定激光发射的时间，根据电机8旋转的速度计算目标物到雷达的角度，从而实现雷达测角度的功能。

本实用新型的小型化激光雷达通过采用铝合金作为壳体的材料，保证了壳体的强度，抗振动冲击能力强，防护等级高，同时通过设置遮光筒13对光路进行约束，消除了杂散光对测量精度的影响，不需要额外增大雷达的体积，同时将第一前置板17和第二前置板18设置为垂直相交，使得雷达内部结构更为紧凑，进一步降低了雷达的体积，实现激光雷达小型化的目标，能够应用于多种场合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种小型化激光雷达，包括壳体和安装在壳体内部的激光发射组件、激光传输组件和激光接收组件，其特征在于：

所述壳体包括相连接的第一壳体(1)和第二壳体(2)，所述第二壳体(2)的一侧设置为半圆柱状，中部侧壁上设置有沿径向延伸的开口，所述开口的内壁上固定安装有透光罩(3)；

所述激光发射组件与激光传输组件相对设置，包括发射器(22)和光学机头(23)；

所述激光传输组件包括安装在反射镜支架(11)上的反射镜(12)、电机(8)和安装在反射镜(12)镜面上的遮光筒(13)，所述反射镜(12)分别与透光罩(3)和发射器(22)相对设置，

所述电机(8)安装在电机支架(6)上，所述电机支架(6)安装在固定于壳体内壁的支撑(14)上，所述反射镜支架(11)的一端安装在电机(8)的电机轴上，电机(8)能够带动反射镜支架(11)围绕电机轴做正反转运动；

所述遮光筒(13)包括一端端部相连接的第一筒身(131)和第二筒身(132)，所述第一筒身(131)和第二筒身(132)的轴线之间的夹角为90°，所述第一筒身(131)的另一端扣接在激光发射组件端部外侧，所述第二筒身(132)的另一端与透光罩(3)相贴；

所述激光接收组件包括接收镜片(15)和调整接收镜片(15)的焦距的两根黄铜柱(21)，所述接收镜片(15)安装在镜夹(16)上，所述镜夹(16)安装在支撑(14)上，所述两根黄铜柱(21)的一端分别与接收镜片(15)相连接；

所述激光雷达还包括处理器板(19)和接口板(20)，所述处理器板(19)安装在第一壳体(1)的内壁上，顶端与电机(8)相对设置，底端与黄铜柱(21)相对设置；所述接口板(20)安装在处理器板(19)的底端，并与处理器板(19)电连接。

2.根据权利要求1所述的小型化激光雷达，其特征在于：

所述激光接收组件还包括垂直相连接的第一前置板(17)和第二前置板(18)，所述第一前置板(17)沿壳体的轴向分布，所述第二前置板(18)通过弯针连接器与第一前置板(17)相连接，所述两根黄铜柱(21)的一端分别与接收镜片(15)相连接，另一端分别与第二前置板(18)焊接连接。

3.根据权利要求2所述的小型化激光雷达，其特征在于：

所述第一筒身(131)靠近激光发射组件一端的一段设置为喇叭口状，端部沿喇叭口的边缘延伸为圆筒状并扣接在激光发射组件的端部外侧。

4.根据权利要求2所述的小型化激光雷达，其特征在于：

所述第二筒身(132)的与透光罩(3)相贴的一端设置有圆台筒(133)，所述圆台筒(133)的轴向投影为扇形，并且所述圆台筒(133)的端口形状与透光罩(3)的弧度相匹配。

5.根据权利要求1所述的小型化激光雷达，其特征在于：

所述第一壳体(1)和第二壳体(2)的连接处设置有密封圈(4)。

6.根据权利要求1所述的小型化激光雷达，其特征在于：

所述电机(8)与处理器板(19)之间设置有光耦板(7)，所述光耦板(7)安装在电机支架(6)上，并与处理器板(19)电连接；

所述电机(8)的电机轴上依次套接安装有编码盘(9)、固定板(10)和反射镜支架(11)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的小型化激光雷达，其特征在于：所述壳体是由铝合金材料制成的。

8.根据权利要求1至6任一项所述的小型化激光雷达，其特征在于：所述遮光筒(13)是由注塑工艺制作的。