CN209746127U - 一种激光雷达扫描成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光雷达扫描成像装置，包括：底座、电动机定子、电动机转子、发电机定子、发电机转子、稳压模块、扫描探头，其中，当所述的激光雷达扫描成像装置工作时，所述驱动模块向所述电动机定子发送驱动信号以驱动所述电动机转子相对所述电动机定子转动，所述电动机转子转动带动所述扫描探头旋转，同时，所述电动机转子带动所述发电机转子转动，所述发电机转子转动产生电能，而后经过稳压模块稳压处理后，传输至所述扫描探头处，驱动所述扫描探头上的负载工作。本实用新型所述的激光雷达扫描成像装置能够将电动机旋转的机械能转化回收利用，用于激光雷达探头以及其负载的工作电源，提高设备电能使用效率，且具有高度集成度。

Description

一种激光雷达扫描成像装置

技术领域

本实用新型涉及激光雷达扫描成像技术领域，具体地说，涉及一种激光雷达扫描成像装置。

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。其工作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并作适当处理后，获得目标的包括距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，继而运用于对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。现有技术中，通常采用的激光雷达由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。因激光的高相干性、方向性、单色性等特性，激光雷达被广泛运用于远距离、高精度测距。

随着技术的革新和人们对扫描精度和质量不断追求，原先技术中的激光雷达只能对单一朝向的物体进行扫描，当需要对目标物体某特定角度进行扫描时则需要整体调整雷达的朝向，当需要对目标物体的多个角度进行扫描时就显得极为不便，例如在一种车载雷达中，需要对车辆两侧以及车辆后方的多个角度进行成像，现有技术下的激光雷达难以满足这样的要求。为了解决该技术问题，近几年引入了具有环形视场的多线旋转扫描激光雷达，其采用单个激光测距模组或者线性排布的多个激光测距模组与一维往复扫描机构实现俯仰方向一定角度范围内的多点探测，再采用旋转机构带动整个探测模组在水平面上旋转，以期使得将激光雷达的探测视场扩展成环形。

为了进一步扩展和完善基于上述的这种具有环形视场的激光雷达在实际探测中的效果，并且保持每一所述的激光测距模组都以匀速旋转，也即对激光雷达下部的固定端与上部旋转的激光雷达探头部分之间的数据传输和电源供电提出了更高的要求。在不断的实践中人们提出对该部分数据传输和电源供电都采用无线化的方式，其中，激光雷达下部的固定端与上部旋转的激光雷达探头部分之间的数据传输可以采用诸如wifi、蓝牙、zigbee等多种现有技术中较为成熟的无线传输方案。

另一方面，无线供电方案通常采用滑环供电或者线圈供电。然而，在长期实践中人们发现滑环供电和线圈供电的方式都存在一定的技术问题：

1)滑环也称做旋转电气接口、电气旋转关节，可用于任一要求无限制连续旋转时从固定结构到旋转结构传输电源和数据信号的电统中。然而，在长期的试验和实践中人们发现，滑环供电的方式中，滑环因高速旋转，自身极易出现磨损，寿命较短，如不及时更换则会大幅度降低扫描的供电稳定性和供电质量，因此，滑环供电的方式并不适合对可靠性要求较高的车载和安防技术领域；

2)线圈供电方式中，因其内的高频感应线圈的功率和效率都有限，且电磁兼容性较差，再加上线圈自身体积较大，因而采用线圈供电方式一方面供电的功率和效率都难以满足扫描的需要，另一方面，线圈较大的体积不利于设备的简化以及设备的整体集成度，无法被应用于精密度要求较高或者对设备体积有严格限制的技术领域。

有鉴于此，应当对现有技术下的激光雷达扫描成像设备进行改进，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种能够将电动机旋转的机械能转化回收利用，用于激光雷达探头以及其负载的工作电源，提高设备电能使用效率，且具有高度集成度的激光雷达扫描成像装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种激光雷达扫描成像装置，所述激光雷达扫描成像装置包括：底座，该底座上设置有驱动模块，所述底座上设置有连接固定件；电动机定子，该电动机定子设置于所述底座上，所述电动机定子套设于所述连接固定件内，并通过所述连接固定件固定；电动机转子，该电动机转子设置于所述电动机定子上，所述电动机转子套设与所述连接固定件内，并通过所述连接固定件固定；发电机定子，所述发电机定子设置于所述连接固定件上；发电机转子，所述发电机转子设置于所述发电机定子的外侧，所述发电机转子将所述发电机定子围设于其内；稳压模块，该稳压模块与所述发电机转子连接；扫描探头，该扫描探头与所述稳压模块连接；其中，当所述的激光雷达扫描成像装置工作时，所述驱动模块向所述电动机定子发送驱动信号以驱动所述电动机转子相对所述电动机定子转动，所述电动机转子转动带动所述扫描探头旋转，同时，所述电动机转子带动所述发电机转子转动，所述发电机转子转动产生电能，而后经过稳压模块稳压处理后，传输至所述扫描探头处，驱动所述扫描探头上的负载工作。

优选地，所述电动机定子和所述电动机转子中间可以形成有连接孔，所述连接固定件的尺寸可以与所述连接孔的尺寸一致。

优选地，所述电动机定子可以为步进电动机定子。

优选地，所述电动机转子可以为步进电动机转子。

优选地，所述发电机转子的输出模块可以与所述稳压模块输入端连接，所述稳压模块的输出端与所述扫描探头的负载电源输入端连接。

根据上面的描述和实践可知，本实用新型所述的一种激光雷达扫描成像装置中，电动机定子与电动机转子同轴固定连接，且电动机与发电机定子也同轴固定连接，发电机转子与电动机转子连接，这样，当驱动模块驱动电动机转子转动并带动扫描探头转动的同时，带动发电机转子转动，并产生电能，稳压模块与扫描探头和发电机转子分别连接，则产生的电能通过稳压模块稳压处理后供给扫描探头及其负载，综上所述，相较于现有技术，在本实用新型所述的一种激光雷达扫描成像装置中，通过电动机转子和发电机转子连接并同轴转动，提供了一种新的激光雷达扫描成像装置的无线供电方式，其一方面可以提高能源的利用率，另一方面因其电动机转子和发电机转子同轴固定，使得设备具有高度集成性，可以集成到设备提交紧凑小巧的设备中。另外，随着电动机转速不断提高，发电机的最大输出功率也不断提升，从而能够满足激光雷达扫描成像装置的扫描探头部分在高帧率采集时对电机功率的要求，并且，当需要调整电动机转速时，可以根据此时的发电机的功率输出能力改变激光雷达探测出点频率，进一步提高设备能量的利用率。

附图说明

图1为示意图，示出了本实用新型的一个实施例中所述的激光雷达扫描成像装置的结构。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本实用新型所述的激光雷达扫描成像装置的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

图1为示意图，示出了本实用新型的一个实施例中所述的激光雷达扫描成像装置的结构。如图1所示，在本实用新型的一个实施例中所述的激光雷达扫描成像装置中包括底座1、底座1上设置有一连接固定件2，该连接固定件2为长直状，并垂直于底座1表面设置。连接固定件2上套设有电动机定子3和电动机转子4，电动机定子3和电动机转子4表面中心位置分别形成有连接孔(图未示)，连接孔的尺寸与连接固定件2的尺寸和形状保持一致，电动机转子4与电动机定子3贴合并设置于电动机定子3的上方，电动机定子3与底座1贴合并设置于底座1和电动机转子4之间。连接固定件2上端设置有发电机定子5，发电机定子5的外侧设置有发电机转子6，发电机转子6将发电机定子5围设于其内。底座1上还设置有驱动模块7，驱动模块7与电动机定子3连接，驱动模块7用于发送驱动信号至电动机定子3以驱动其相对电动机定子3转动。在本实用新型的该实施例中，电动机定子3和电动机转子4组成的电动机可以为步进电动机，在本实用新型的其他实施例中，还可以根据具体的驱动和扫描需要，选用其他电动机取代，例如伺服电动机或者无刷电动机。

还包括稳压模块8和扫描探头9，稳压模块8与发电机转子6连接，扫描探头9与稳压模块8连接。具体地说，发电机转子6的输出模块与稳压模块8的输入端连接，稳压模块8的输出端与扫描探头9的负载电源输入端连接。

当本实用新型所述的激光雷达扫描成像装置工作时，驱动模块7发送驱动信号至电动机定子3以驱动电动机定子3相对电动机定子3转动，电动机定子3转动带动扫描探头9旋转；同时，电动机转子4转动带动发电机转子6相对发电机定子5转动，转动产生的电能经过稳压模块8稳压处理后，被传输至扫描探头9以作为扫描探头的负载电源。

根据上面的描述和实践可知，本实用新型所述的一种激光雷达扫描成像装置中，电动机定子与电动机转子同轴固定连接，且电动机与发电机定子也同轴固定连接，发电机转子与电动机转子连接，这样，当驱动模块驱动电动机转子转动并带动扫描探头转动的同时，带动发电机转子转动，并产生电能，稳压模块与扫描探头和发电机转子分别连接，则产生的电能通过稳压模块稳压处理后供给扫描探头及其负载，综上所述，相较于现有技术，在本实用新型所述的一种激光雷达扫描成像装置中，通过电动机转子和发电机转子连接并同轴转动，提供了一种新的激光雷达扫描成像装置的无线供电方式，其一方面可以提高能源的利用率，另一方面因其电动机转子和发电机转子同轴固定，使得设备具有高度集成性，可以集成到设备提交紧凑小巧的设备中。另外，随着电动机转速不断提高，发电机的最大输出功率也不断提升，从而能够满足激光雷达扫描成像装置的扫描探头部分在高帧率采集时对电机功率的要求，并且，当需要调整电动机转速时，可以根据此时的发电机的功率输出能力改变激光雷达探测出点频率，进一步提高设备能量的利用率。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型所述的激光雷达扫描成像装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的激光雷达扫描成像装置，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (5)

1.一种激光雷达扫描成像装置，其特征在于，所述激光雷达扫描成像装置包括：

底座，该底座上设置有驱动模块，所述底座上设置有连接固定件；

电动机定子，该电动机定子设置于所述底座上，所述电动机定子套设于所述连接固定件内，并通过所述连接固定件固定；

电动机转子，该电动机转子设置于所述电动机定子上，所述电动机转子套设与所述连接固定件内，并通过所述连接固定件固定；

发电机定子，所述发电机定子设置于所述连接固定件上；

发电机转子，所述发电机转子设置于所述发电机定子的外侧，所述发电机转子将所述发电机定子围设于其内；

稳压模块，该稳压模块与所述发电机转子连接；

扫描探头，该扫描探头与所述稳压模块连接；

其中，当所述的激光雷达扫描成像装置工作时，所述驱动模块向所述电动机定子发送驱动信号以驱动所述电动机转子相对所述电动机定子转动，所述电动机转子转动带动所述扫描探头旋转，同时，所述电动机转子带动所述发电机转子转动，所述发电机转子转动产生电能，而后经过稳压模块稳压处理后，传输至所述扫描探头处，驱动所述扫描探头上的负载工作。

2.如权利要求1所述的激光雷达扫描成像装置，其特征在于，所述电动机定子和所述电动机转子中间形成有连接孔，所述连接固定件的尺寸与所述连接孔的尺寸一致。

3.如权利要求1所述的激光雷达扫描成像装置，其特征在于，所述电动机定子为步进电动机定子。

4.如权利要求1所述的激光雷达扫描成像装置，其特征在于，所述电动机转子为步进电动机转子。

5.如权利要求1所述的激光雷达扫描成像装置，其特征在于，所述发电机转子的输出模块与所述稳压模块输入端连接，所述稳压模块的输出端与所述扫描探头的负载电源输入端连接。