CN211206773U - 扫描模组、测距组件及移动平台 - Google Patents
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Abstract
提供了一种扫描模组、测距组件及移动平台。该扫描模组(20)包括围绕转轴(2235)旋转的转子组件(223)、定子组件(221)、定位组件(222)及棱镜(23)。转子组件(223)包括环绕转轴(2235)的内壁(2233)及凸台(223b),内壁(2233)形成有收纳腔(2234),凸台(223b)设置在内壁(2233)上且位于收纳腔(2234)内。棱镜(23)安装在收纳腔(2234)内,棱镜(23)与转子组件(223)同步转动,棱镜(23)包括第一端(236)及第二端(237),第一端(236)与第二端(237)分别位于棱镜(23)的径向方向上的两端,第一端(236)的厚度大于第二端(237)的厚度,第二端(237)与凸台(223b)位于转轴(2235)的同一侧,且第一端(236)与凸台(223b)位于转轴(2235)的相对的两侧。该扫描模组、测距组件及移动平台中,由于第二端与凸台位于转轴的同一侧,且第一端与凸台位于转轴的相对的两侧,当棱镜与转子组件共同转动时,棱镜与凸台形成的整体转动平稳,避免转子组件发生晃动。
Description
技术领域
本申请涉及激光测距技术领域,特别涉及一种扫描模组、测距组件及移动平台。
背景技术
光发射装置的楔镜可以安装在镜筒内,转动镜筒可以带动楔镜转动,转动的楔镜可以用于调节光线的出射角度,然而,由于楔镜本身的重量分布不均匀,当高速转动楔镜时,可能会导致整个镜筒容易晃动而不够平稳。
发明内容
本申请的实施方式提供了一种扫描模组、测距组件及移动平台。
本申请提供一种扫描模组。扫描模组包括围绕转轴旋转的转子组件、定子组件、定位组件及棱镜。所述转子组件包括环绕所述转轴的内壁及凸台,所述内壁形成有收纳腔,所述凸台设置在所述内壁上且位于所述收纳腔内。所述定子组件位于所述内壁外侧,所述定子组件用于驱动所述转子组件相对于所述定子组件转动。所述定位组件位于所述内壁外侧,用于限制所述转子组件以固定的转轴为中心转动。所述棱镜安装在所述收纳腔内,所述棱镜与所述转子组件同步转动,所述棱镜包括第一端及第二端,所述第一端与所述第二端分别位于所述棱镜的径向方向上的两端,所述第一端的厚度大于所述第二端的厚度,所述第二端与所述凸台位于所述转轴的同一侧,且所述第一端与所述凸台位于所述转轴的相对的两侧,所述凸台的密度大于所述棱镜的密度,所述凸台用于提高所述转子组件转动时的动平衡。
本申请的实施方式还提供一种测距组件。所述测距组件包括如上所述的扫描模组及测距模组。所述测距模组用于向所述扫描模组发射激光脉冲,所述扫描模组用于改变所述激光脉冲的传输方向后出射,经探测物反射回的激光脉冲经过所述扫描模组后入射至所述测距模组,所述测距模组用于根据反射回的激光脉冲确定所述探测物与所述距离探测装置之间的距离。
本申请的实施方式还提供一种移动平台。所述移动平台包括移动平台本体及如上所述的测距组件,所述测距组件安装在所述移动平台本体上。
本申请的扫描模组、测距组件及移动平台中,由于第二端与凸台位于转轴的同一侧,且第一端与凸台位于转轴的相对的两侧,当棱镜与转子组件共同转动时,棱镜与凸台形成的整体转动平稳,避免转子组件发生晃动。
本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实施方式的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请某些实施方式的距离探测设备的立体结构示意图。
图2是本申请某些实施方式的距离探测设备的另一视角的立体结构示意图。
图3是本申请某些实施方式的距离探测设备的部分立体分解示意图。
图4是本申请某些实施方式的距离探测设备的部分立体分解示意图。
图5是本申请某些实施方式的距离探测设备的另一视角的部分立体分解示意图。
图6是本申请某些实施方式的距离探测设备的测距组件的立体结构示意图。
图7是图6中的测距组件的剖面示意图。
图8是本申请某些实施方式的距离探测设备的部分立体结构示意图。
图9是图8中的距离探测设备的部分立体分解示意图。
图10是图8中的距离探测设备沿X-X线的剖面示意图。
图11和图12是本申请某些实施方式的测距装置的测距组件测距原理示意图和模块示意图。
图13是本申请某些实施方式的测距装置的测距组件测距原理示意图。
图14是图1中的距离探测设备沿XIII-XIII线的剖面示意图。
图15是图14中的距离探测设备XIV处的放大示意图。
图16是本申请某些实施方式的距离探测设备的柔性连接组件的立体分解示意图。
图17是图1中的距离探测设备沿XVI-XVI线的剖面示意图。
图18是本申请某些实施方式的距离探测设备的第一电性连接件的立体结构示意图。
图19是本申请某些实施方式的距离探测设备的第二电性连接件的立体结构示意图。
图20是本申请某些实施方式的距离探测设备的盖体及保护盖的立体结构示意图。
图21是本申请某些实施方式的距离探测设备的立体结构示意图。
图22是本申请某些实施方式的距离探测设备的另一视角的立体结构示意图。
图23至图25是本申请某些实施方式的距离探测设备的部分立体分解示意图。
图26是图21中的距离探测设备沿XXV-XXV线的剖面示意图。
图27是本申请某些实施方式的移动平台的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,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申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1,本申请实施方式提供一种距离探测设备1000,该距离探测设备1000可以用来测量探测物到距离探测设备1000之间的距离以及探测物相对距离探测设备1000的方位。在一个实施例中,距离探测设备1000可以包括雷达,例如激光雷达。在一种实施方式中,距离探测设备1000可用于感测外部环境信息,例如,环境目标的距离信息、方位信息、反射强度信息、速度信息等。一种实现方式中,距离探测设备1000可以通过测量距离探测设备1000和探测物之间光传播的时间,即光飞行时间(Time-of-Flight,TOF),来探测探测物到距离探测设备1000的距离。或者,距离探测设备1000也可以通过其他技术来探测探测物到距离探测设备1000的距离,例如基于相位移动(phase shift)测量的测距方法,或者基于频率移动(frequency shift)测量的测距方法,在此不做限制。距离探测设备1000探测到的距离和方位可以用于遥感、避障、测绘、建模、导航等。
为了便于理解,以下将结合图12所示的距离探测设备1000对测距的工作流程进行举例描述。
如图12所示,距离探测设备1000包括发射电路320、接收电路351、采样电路352和运算电路353。
发射电路320可以发射光脉冲序列(例如激光脉冲序列)。接收电路351 可以接收经过被探测物反射的光脉冲序列,并对该光脉冲序列进行光电转换,以得到电信号,再对电信号进行处理之后可以输出给采样电路352。采样电路 352可以对电信号进行采样,以获取采样结果。运算电路353可以基于采样电路 352的采样结果,以确定距离探测设备1000与被探测物之间的距离。
可选地,该距离探测设备1000还可以包括控制电路354,该控制电路354 可以实现对其他电路的控制,例如,可以控制各个电路的工作时间和/或对各个电路进行参数设置等。
应理解,虽然图12示出的距离探测设备1000中包括一个发射电路320、一个接收电路351、一个采样电路352和一个运算电路353,但是本申请实施例并不限于此,发射电路320、接收电路351、采样电路352、运算电路353中的任一种电路的数量也可以是至少两个。
上面对距离探测设备1000的电路框架的一种实现方式进行了描述,下面将结合各个附图对距离探测设备1000的结构的一些示例进行描述。
请参阅图1,具体地,该距离探测设备1000包括测距装置100及散热结构200。请参阅图2至图4,测距装置100包括外壳10、扫描模组20和测距模组 30,扫描模组20和测距模组30容置在外壳10内。测距模组30用于向扫描模组20发射激光脉冲,扫描模组20用于改变激光脉冲的传输方向后出射,经探测物反射回的激光脉冲经过扫描模组20后入射至测距模组30,测距模组30用于根据反射回的激光脉冲确定探测物与距离探测设备1000之间的距离。在一个示例中,上述的图12中描述的电路均位于测距模组30中。
在一个示例中,散热结构200包括挡板组件70及风机80,挡板组件70和风机80设置在外壳10上,挡板组件70与外壳10共同形成有散热风道73,散热结构200形成有连通散热风道73及距离探测设备1000外部的进风口731及出风口732,风机80设置在散热风道73内并位于进风口731处和/或出风口732 处。
在一个示例中,请参阅图2及图4,本申请实施方式的测距装置100包括外壳10、测距组件20a,以及以下至少一项:柔性连接组件40、电路板组件50、导热元件61、密封件62、及吸音件63(图17所示)。
外壳10由导热材料制成,例如,外壳10可由诸如铜、铝等导热金属制成,或者,外壳10可由诸如导热塑料等导热非金属材料制成。请结合图17,外壳 10形成有收容腔10a,更进一步地,外壳10形成有密封的收容腔10a,测距组件20a、柔性连接组件40、电路板组件50、导热元件61、密封件62、及吸音件 63均设置在收容腔10a内。在一个示例中,外壳10包括基座11、盖体12与基座11结合形成收容腔10a。在一个示例中,外壳10还包括安装座13,安装座13设置在收容腔10a内。可选的,基座11可以和安装座13一体成型,或者,基座11和安装座13也可以是相互独立的两个部件,通过粘接或一些固定结构相互固定。
在一个示例中,请参阅图4,基座11包括底板111、环形限位壁112、定位柱113及安装凸起114。
底板111呈板状结构。具体地,底板111可以呈矩形板状结构、五边形板状结构、六边形板状结构。底板111包括基座底面1111。
限位壁112自底板111的与基座底面1111相背的一侧延伸形成。本实施方式的限位壁112环绕底板111的中心设置,具体地,限位壁112设置在底板111 的靠近底板111的边缘的位置上,并且,限位壁112与底板111的边缘之间具有一定距离。限位壁112与底板111围成的环形空间被中间壁110分隔成安装空间1122与收容空间1124。
定位柱113自底板111的与基座底面1111相背的一侧凸出形成。定位柱113 的数量为多个,多个定位柱113间隔设置在安装空间1122内。换言之,限位壁 112环绕多个定位柱113。
安装凸起114自限位壁112的顶部1120朝远离底板111的方向延伸形成。安装凸起114上设置有多个凸起结合孔1140。
请参阅图4及图5,盖体12设置在基座11上,盖体12包括盖体顶壁121 及环形的盖体侧壁122。
盖体顶壁121呈板状结构,盖体顶壁121的形状与底板111的形状相匹配。本实施方式中,底板111呈矩形板状结构,盖体顶壁121也呈矩形板状结构。
盖体侧壁122自盖体顶壁121的一表面延伸形成,盖体侧壁122设置在盖体顶壁121的边缘并环绕盖体顶壁121。盖体侧壁122通过螺纹连接、卡合、胶合、焊接等任意一种或多种方式安装在底板111上并环绕限位壁112。具体地,盖体侧壁122包括第一盖体侧壁1221及第二盖体侧壁1222。第一盖体侧壁1221 与第二盖体侧壁1222位于盖体顶壁121的相对两端。第一盖体侧壁1221形成有透光区1220,第一盖体侧壁1221除透光区1220之外的区域为非透光区1223,透光区1220用于供测距装置100发出的测距信号穿过。透光区1220由塑料、树脂、玻璃等透光率较高的材料制成,而非透光区1223由铜、铝等导热且透光率较低的金属制成,其中,较佳地,透光区1220可采用导热塑料,既满足了透光需求,又能满足散热需求。
请继续参阅图4,安装座13安装在底板111上并位于安装空间1120内。具体地,安装座13包括安装板131及安装臂132。其中,可以是:安装板131为一体结构,安装臂132也为一体结构;或,安装板131为一体结构,安装臂132 为包括多个子安装臂1320的分体结构,且至少两个子安装臂1320相对设置;或,安装板131为包括多个子安装板1310的分体结构,安装臂132为一体结构;或,安装板131为包括多个子安装板1310的分体结构,安装臂132为包括多个子安装臂1320的分体结构,且至少两个子安装臂1320相对设置。
下面以安装板131为一体结构,安装臂132也为一体结构为例进行说明:安装板131呈板状结构。安装板131开设有多个安装板定位孔1311,安装板131 安装在底板111上并使定位柱113穿设在安装板定位孔1311内。安装板131可以通过锁紧件(图未示)与定位柱113结合以将安装板131固定在基座11上。本实施方式的定位柱113开设有螺纹孔,锁紧件为螺钉,螺钉穿设在安装板定位孔1311内并与螺纹孔结合以将安装板131固定在基座11上。安装臂132自安装板131延伸形成。安装臂132呈环形结构(包括方环形与圆环形)。安装臂132的远离安装板131的一端为顶端1321,顶端1321开设有多个安装臂结合孔1322,安装臂结合孔1322朝安装板131一侧延伸。安装臂132和安装板131 共同围成有安装槽133。
下面以安装臂132为包括多个子安装臂1320的分体结构,且至少两个子安装臂1320相对设置为例进行说明:本实施方式中,安装座13包括两个子安装座130,安装板131包括两个子安装板1310,安装臂132包括两个子安装板1320,每个子安装座130包括一个子安装板1310及一个子安装臂1320,子安装座130 呈“L”形,子安装臂1320从子安装板1310延伸形成。本实施方式的两个子安装座130间隔并相对设置,两个子安装座130的两个子安装板1310间隔并相对设置,两个子安装座130的两个子安装臂1320间隔并相对设置,两个子安装座 130围成安装槽133,更具体地,两个子安装板1310与两个子安装臂1320共同围成安装槽133。每个子安装板1310上均开设有安装板定位孔1311,每个子安装板1310先通过定位柱113穿设在安装板定位孔1311内,再通过锁紧件(图未示)与定位柱113结合以将子安装板1310固定在基座11上。
以上仅举出两个示例来对安装座13的结构进行说明,其他结构的安装座13 可以依此两个示例进行设计,在此不再赘述。
测距组件20a收容在收容腔10a内,具体地,测距组件20a包括扫描模组 20和测距模组30。即,扫描模组20和测距模组30均收容在收容腔10a内,同时,扫描模组20和测距模组30设置在基座11上。其中,测距模组30用于向扫描模组20发射激光脉冲,扫描模组20用于改变激光脉冲的传输方向后出射,经探测物反射回的激光脉冲经过扫描模组20后入射至测距模组30,测距模组 30用于根据反射回的激光脉冲确定探测物与距离探测设备1000之间的距离。
请参阅图4及图5,扫描模组20设置在基座11的靠近第一盖体侧壁1221 一侧,扫描模组20和外壳10之间具有至少一个结合部20b,进一步地,扫描模组20安装在安装座13上,且扫描模组20和安装座13之间具有至少两个结合部20b。请参阅图6及图7,具体地,扫描模组20包括扫描壳体21、驱动器22、光学元件23、控制器24(如图11和图12)、及检测器25。其中,驱动器22 用于驱动光学元件23运动,以改变经过所述光学元件23的所述激光的传输方向。其中,光学元件23可以是透镜、反射镜、棱镜、光栅、光学相控阵(Optical PhasedArray)或上述光学元件的任意组合。驱动器22驱动光学元件可以驱动光学元件转动、振动、沿预定轨迹循环移动或者沿预定轨迹来回移动,在此不做限制。下面以光学元件23包括棱镜为例,进行举例描述。
请参阅图6,扫描壳体21包括壳体本体211及两个凸缘212。壳体本体211 包括扫描壳体顶壁2111、两个扫描壳体侧壁2112、扫描壳体底壁2113及两个扫描壳体端壁2114。扫描壳体顶壁2111与扫描壳体底壁2113位于壳体本体211 的相背两侧,两个扫描壳体侧壁2112分别位于壳体本体211的相背两侧并均连接扫描壳体顶壁2111与扫描壳体底壁2113,两个扫描壳体端壁2114位于壳体本体211的相背两侧并均连接扫描壳体顶壁2111、扫描壳体底壁2113及两个扫描壳体侧壁2112。壳体本体211开设有贯穿两个扫描壳体端壁2114的扫描壳体腔体2115。扫描壳体腔体2115呈圆形。请结合图4,当安装板131为一体结构,安装臂132也为一体结构时,安装臂132能够与扫描壳体21的两个扫描壳体侧壁2112相对;当安装板131为包括多个子安装板1310的分体结构,安装臂132 为一体结构时,安装臂132也能够与扫描壳体21的两个扫描壳体侧壁2112相对。
两个凸缘212分别自两个扫描壳体侧壁2112朝远离扫描壳体腔体2115的方向延伸,两个凸缘212均位于扫描壳体顶壁2111与扫描壳体底壁2113之间。凸缘212上开设有多个凸缘安装孔2121,多个凸缘安装孔2121与多个安装臂结合孔1322对应,具体地,凸缘安装孔2121的数量、大小、位置设置与安装臂结合孔1322的数量、大小、位置设置对应。
请参阅图6及图7,驱动器22安装在扫描壳体腔体2115内,驱动器22包括定子组件221、定位组件222及转子组件223。定子组件221、定位组件222 及转子组件223容置于扫描壳体21内。
定子组件221可用于驱动转子组件223转动,定子组件221包括绕组本体 2211及安装在绕组本体2211上的绕组2212。绕组本体221为定子铁芯,绕组 2212为线圈。绕组2212在电流的作用下能够产生特定的磁场,通过改变电流的方向及强度可以改变磁场的方向和强度。定子组件221安装在壳体本体211上并收容在扫描壳体腔体2115内。本实施方式的绕组2212位于扫描壳体腔体2115 的靠近一扫描壳体端壁1514的位置上。
请结合图8至图10,转子组件223可以在定子组件221的驱动下转动,转子组件223包括转子223a及凸台223b。转子组件223可相对于定子组件221转动,具体地,转子223a及凸台223b均可以相对于定子组件222转动,转子223a 及凸台223b转动的轴线称为转轴2235,可以理解,该转轴2235可以是实体的转轴2235,也可以是虚拟的转轴2235。至少两个结合部20b可均匀分布在转子 223a的周缘,从而使转子223a转动时产生的振动能够均匀地传递到外壳10(安装座13)上以减小测距模组30相对安装座13产生晃动。进一步地,两个结合部20b的位置关于所述转子223a的转轴223对称设置。更进一步地,至少两个结合部20b分别位于以转子223a的转轴2235为中心且垂直于转轴2235的至少一个圆周上,其中,位于每个圆周上的结合部20b在圆周上均匀分布。
转子223a包括磁轭2231及磁铁2232。磁铁2232套设在磁轭2231上并位于磁轭2231与绕组2212之间,磁铁2232产生的磁场与绕组2212产生的磁场相互作用并产生作用力,由于绕组2212被固定不动,则磁铁2232在作用力下带动磁轭2231转动。转子223a呈中空的形状,转子223a的中空的部分形成有收纳腔2234,激光脉冲可以穿过收纳腔2234而从扫描模组20中穿过。具体地,收纳腔2234由转子223a的内壁2233围成,更具体地,在本申请实施方式中,磁轭2231可以呈中空的筒状,磁轭2231的中空的部分形成收纳腔2234,磁轭 2231的内壁可以作为围成收纳腔2234的内壁2233。当然,在其他实施方式中,收纳腔2234也可以不是形成在磁轭2231上,也可以形成在磁铁2232等结构上,内壁2233也可以是磁铁2232等结构的内壁,在此不做限制。内壁2233呈环状结构或者为一个环状结构的一部分。定子组件221的绕组2212可以呈环状并环绕在内壁2233外侧。
凸台223b设置在转子223a的内壁2233上且位于收纳腔2234内上。凸台 223b用于提高转子组件223转动时的动平稳。具体地,凸台223b从内壁2233 向收纳腔2234的中心延伸,凸台223b向收纳腔2234的中心延伸的高度可以低于收纳腔2234的径向宽度的预定比例,预定比例可以是0.1、0.22、0.3、0.33 等,以避免凸台223b遮挡收纳腔2234太多而影响激光脉冲的传输光路。凸台 223b可以与转子223a同步转动,凸台223b可以与转子223a固定连接,例如凸台223b可以与转子223a一体成型,例如通过注塑等工艺一体成型;凸台223b也可以与转子223a分体成型,凸台223b与转子223a分别成型后,再将凸台223b 固定在转子223a的内壁2233上,如通过粘胶将凸台223b粘结在内壁2233上。在本申请实施方式中,凸台223b与磁轭2231同步转动,凸台223b与磁轭2231 固定连接。
请参阅图7,定位组件222位于内壁2233外侧,定位组件222用于限制转子组件223以固定的转轴2235为中心转动。定子组件221和定位组件222并列环绕在内壁2233外侧。定位组件222包括环形的轴承2221,轴承2221环绕在内壁2233外侧。轴承2221安装在壳体本体211上并收容在扫描壳体腔体2115 内。
轴承2221包括内环结构2222、外环结构2223及滚动体2224。内环结构2222 与内壁2233外侧相互固定。外环结构2223与扫描壳体21相互固定。滚动体2224 位于内环结构2222和外环结构2223之间,滚动体2224用于分别与外环结构2223 和内环结构2222滚动连接。
棱镜23安装在收纳腔2234内,具体地,棱镜23可以与内壁2233配合安装并与转子223a固定连接,棱镜23位于激光脉冲的出射光路上。棱镜23能够与转子223a绕转轴2235同步转动。棱镜23转动时可以改变经过棱镜23的激光的传输方向。在本申请实施方式中,棱镜23形成有相背的第一面231、第二面232、及连接第一面231及第二面232的棱镜侧壁233。第一面231相对于转轴2235倾斜,即第一面231与转轴2235的夹角不呈0度或90度;第二面232与转轴2235垂直,即第二面232与转轴2235的夹角呈90度。
可以理解,由于第一面231与第二面232不平行,棱镜23的厚度不均匀,即棱镜23的厚度并不是处处相等的,存在厚度较大的位置及厚度较小的位置,可以将棱镜23的厚度最小的位置或厚度最大的位置或其他特定位置定义为棱镜 23的零位235,以便于后续对棱镜23的转动位置进行检测。在一个例子中,棱镜23的厚度沿一个方向逐渐增大。在本申请实施方式中,棱镜23可以为楔镜,零位235即位于棱镜侧壁233的某一位置上。在某些实施方式中,棱镜23上还可以镀有增透膜,增透膜的厚度与光源32(图11和图12所示)发射出的激光脉冲的波长相等,能够减少激光脉冲穿过的棱镜23时的损耗。
下面将介绍棱镜23与转子223a之间的安装关系:
内壁2233上形成有第一定位结构2236。棱镜23上形成有第二定位结构234,棱镜23安装在收纳腔2234内时,第二定位结构234与第一定位结构2236配合,以用于使得棱镜23的零位235与转子223a的第一特定位置对齐。其中,第一特定位置可以是用户预先设置的任意一个转动位置,通过第一定位结构2236与第二定位结构234的配合,使得用户每次将棱镜23安装在收纳腔2234内时,棱镜23的零位235均与第一特定位置对齐,不需要再对棱镜23相对于转子223a 的相对转动角度进行检测。
第一定位结构2236包括形成在内壁2233上的凸起2236,第二定位结构234 包括形成在棱镜侧壁233上的切口234。棱镜23安装在收纳腔2234内时,凸起 2236可以与切口234互补,以使得凸起2236与切口234配合,同时使得棱镜 23的零位与第一特定位置对齐,即使在转动过程中,棱镜23与转子组件223也不会发生相对转动。
凸起2236的边缘向内壁2233凹陷形成有避让槽2237,切口234与棱镜侧壁233的交界处收容在避让槽2237内。可以理解,棱镜23为精密的光学器件,棱镜23的外型尺寸的精密度及完整度对棱镜23的光学作用影响较大,而棱镜 23的边角处则较容易被磨损。将切口234与棱镜侧壁233的交界处收容在避让槽2237内,可以避免切口234与棱镜侧壁233的交界处被磨损。
凸起2236沿转轴2235的方向延伸,凸起2236沿转轴2235的方向延伸的深度D,大于棱镜23在形成切口234处的厚度T。也就是说,当棱镜23安装在收纳腔2234内时,切口234与凸起2236配合的同时,棱镜23不会与凸起2236 的端部抵触,棱镜23的边缘不容易被磨损或导致崩边。
当然,第一定位结构2236及第二定位结构234的具体形式不限于上述的实施方式的讨论,还可以有其他具体形式,例如在一个方式中,第一定位结构2236 包括形成在内侧壁上的切口,第二定位结构234包括形成在棱镜侧壁233上的凸起,切口与凸起配合。
在一个例子中,第一定位结构2236及第二定位结构234的数量均为单个,单个第一定位结构2236与单个第二定位结构234相互配合,转子223a及棱镜 23的结构简单。在另一个例子中,第一定位结构2236的数量为多个,多个第一定位结构2236沿内壁2233的周向上间隔分布,第二定位结构234的数量为多个,每个第二定位结构234用于与对应的一个第一定位结构2236配合,转子223a 转动带动棱镜23转动时,二者的作用力较分散,不会集中在某一个第二定位结构234上,使得棱镜23不易被磨损。
具体地,在本申请实施方式中,第一定位结构2236的数量为两个,第二定位结构234的数量为两个。两个第一定位结构2236关于棱镜23的第一横截面 M对称,其中,第一横截面M定义为穿过转轴2235及棱镜23的零位235的平面。或者,两个第一定位结构2236关于棱镜23的第二横截面N对称,其中,第二横截面N定义为穿过转轴2235且与第一横截面M垂直的平面。可以理解,第一定位结构2236也可以关于第一横截面M对称的同时,还关于第二横截面N 对称;且与第一定位结构2236类似的,第二定位结构234也可以关于第一横截面M对称,或者关于第二横截面N对称,或者同时关于第一横截面M及第二横截面N对称。
如上所述,棱镜23的厚度不均匀,在某些实施方式中,棱镜23包括第一端236及第二端237,第一端236与第二端237分别位于棱镜23的径向方向上的两端。第一端236的厚度大于第二端237的厚度,第二端237与凸台223b位于转子223a的转轴2235的同一侧,且第一端236与凸台223b位于转轴2235 的相对的两侧。可以理解,由于棱镜23的厚度不均匀,棱镜23自身转动时会不平稳并产生晃动,这种晃动可能会传递到转子组件223中,而导致整个转子组件223在转动时不平稳。在一个例子中,沿第一端236至第二端237的方向上,棱镜23的厚度逐渐减小。而本实施方式中,由于第二端237与凸台223b 位于转轴2235的同一侧,且第一端236与凸台223b位于转轴2235的相对的两侧,当棱镜23与转子组件223共同转动时,棱镜23与凸台223b形成的整体转动平稳,避免转子组件223发生晃动。具体地,凸台223b此时可以起到配重的作用,凸台223b与棱镜23同步转动,凸台223b与第二端237共同转动时相对于转轴2235的转矩,等于第一端236转动时相对于转轴2235的转矩。在一个实施方式中,第二端237可以是棱镜23的零位235所处的一端。
在一个例子中,凸台223b的密度大于转子223a的密度,使得凸台223b设置在收纳腔2234内时,在保证相同的质量,即相同的配重作用下,凸台223b 的体积可以设置得较小,以减少凸台223b对通过收纳腔2234的激光脉冲的影响。在另一个例子中,凸台223b的密度还可以大于棱镜23的密度,以使相同凸台223b的体积可以设计得尽量小。
凸台223b安装在收纳腔2234内时,凸台223b可以与棱镜23相接触以使凸台223b尽可能地与棱镜23靠近。具体地,凸台223b位于棱镜23的第一面 231所在的一侧,凸台223b可以与棱镜23的第一面231抵持。在安装棱镜23 时,当第一面231与凸台223b抵持,则可以认为棱镜23在收纳腔2234的深度方向上安装到位。更具体地,凸台223b包括凸台侧壁2230,凸台侧壁2230与第一面231抵持。为了使得凸台223b与棱镜23能够更好地进行重量配合,凸台223b关于第一辅助面S对称,其中,第一辅助面S为垂直于转轴2235且穿过第一面231的中心的平面,另外,凸台223b还可以关于第二辅助面L对称,第二辅助面L为穿过转轴2235、第一端236及第二端237的平面。
凸台侧壁2230可以呈与转轴2235垂直的平板状,凸台侧壁2230也可以呈阶梯状,以简化凸台223b与转子223a在一体成型时的工艺流程。凸台侧壁2230 还可以相对于转轴2235倾斜,即凸台侧壁2230与转轴2235不垂直,在一个例子中,凸台侧壁2230的倾斜方向与第一面231的方向相同,凸台侧壁2230与第一面231贴合,使得凸台侧壁2230与第一面231尽量靠近,以最大限度地发挥凸台223b的配重作用,减小凸台223b的高度,从而减小凸台223b对光路的遮挡。
在一个例子中,棱镜23在转轴2235上的投影范围覆盖凸台223b在转轴2235 上的投影范围。凸台223b在转动时产生的转矩均能够与棱镜23的第一端236 转动时产生的转矩相抵消,而不会影响转子223a的其余位置转动时的平稳性。
在某些实施方式中,驱动器22包括多个转子组件223、多个定子组件221 及多个棱镜23。每个棱镜23安装在对应的一个转子组件223上,每个定子组件221用于驱动对应的一个转子组件223带动棱镜23转动。每个转子组件223、每个定子组件221及每个棱镜23可以为上述任一实施方式中的转子组件223、定子组件221及棱镜23,在此不再具体描述。其中,本文中的“多个”均指至少两个或两个以上。激光光束经一个棱镜23改变方向后,还可以由另一个棱镜 23再一次改变方向,以增加扫描模组20整体改变激光传播方向的能力,以扫描较大的空间范围,并且,可以通过设置不同转子组件223的转动方向和/或转动速度,使得激光光束扫描出预定的扫描形状。另外,每个转子组件223都包括有凸台223b,每个凸台223b固定在对应的转子组件223的内壁2233上,以用于提高转子组件223转动时的动平衡。
多个转子组件223的转轴2235可以相同,多个棱镜23均绕该相同的转轴 2235转动;多个转子组件223的转轴2235也可以不相同,多个棱镜23绕不同的转轴2235转动。另外,在某些实施方式中,多个棱镜23还可以沿相同的方向振动、或者沿不同的方向振动,在此不做限制。
多个转子组件223能够以不同的转动速度相对于对应的定子组件221转动,以带动多个棱镜23以不同的转动速度转动;多个转子组件223也可以以不同的转动方向相对于对应的定子组件221转动,以带动多个棱镜23以不同的转动方向转动;多个转子组件223能够以大小相同且方向相反的速度转动。例如至少一个转子组件223相对于定子组件221正转,且至少一个转子组件223相对于定子组件221反转;至少一个转子组件223以第一速度相对于定子组件221转动,且至少一个转子组件223以第二速度相对于定子组件221转动,第一速度与第二速度可以相同也可以不同。
请结合图11和图12,控制器24与驱动器22连接,控制器24用于依据控制指令控制驱动器22驱动棱镜23转动。具体地,控制器24可以与绕组2212 连接,并用于控制绕组2212上的电流的大小及方向,以控制转子组件223的转动参数(转动方向、转动角度、转动持续时间等)以达到控制棱镜23的转动参数的目的。在一个例子中,控制器24包括电子调速器,控制器24可以设置在电调板54上。
检测器25用于检测棱镜23的转动参数,棱镜23的转动参数可以是棱镜23 的转动方向、转动角度及转动速度等。检测器25包括码盘251及光电开关252。码盘251与转子223a固定连接并与转子组件223同步转动,可以理解,由于棱镜23与转子223a同步转动,则码盘251与棱镜23同步转动,通过检测码盘251 的转动参数则可以得到棱镜23的转动参数。具体地,通过码盘251与光电开关 252的配合可以检测码盘251的转动参数。
转子223a上形成有第三定位结构2239,码盘251上形成有第四定位结构 2511,第三定位结构2239与第四定位结构2511配合,以使得码盘251的零位与转子223a的第二特定位置对齐。由于棱镜23安装在收纳腔2234内时,棱镜 23的零位235与转子223a的第一特定位置对应,而码盘251安装在转子组件 223上时,码盘251的零位与转子223a的第二特定位置对齐,第一特定位置与第二特定位置均为预定的位置,可以得出码盘251的零位与棱镜23的零位235 呈预定的角度,通过该角度及码盘251的转动参数则可以得出棱镜23的转动参数。在一个例子中,第一特定位置与第二特定位置为同一位置,此时,棱镜23 的零位235与码盘251的零位对齐。
请参阅图9,在本申请实施方式中,转子223a上形成有安装环2238,第三定位结构2239包括形成在安装环2238上的缺口。码盘251套设在安装环2238 上。第四定位结构2511包括形成在码盘251上的定位凸块,定位凸块与缺口配合,以使码盘251的零位与第二特定位置对齐。
在转子组件223及棱镜23的数量均为多个时,码盘251的数量也可以是多个,每个码盘251安装在对应的一个转子组件223(转子223a)上,且每个码盘251可用于检测安装在同一个转子组件223上的棱镜23的转动参数。至少两个码盘251的安装方向相反。至少两个码盘251的安装方向相反,指的是一个码盘251以正面朝向转子223a的方向套设在一个转子223a上,另一个码盘251 以背面朝向转子223a的方向套设在另一个转子223a上,其中正面与背面为码盘 251的两个相背的端面。当然,也可以同时存在至少两个码盘251的安装方向相同,安装方向相同指的是一个码盘251以正面朝向转子223a的方向套设在一个转子223a上,另一个码盘251也以正面朝向转子223a的方向套设在另一个转子 223a上,或者,一个码盘251以反面朝向转子223a的方向套设在一个转子223a 上,另一个码盘251也以反面朝向转子223a的方向套设在另一个转子223a上。
光电开关252可用于发射光信号,并用于接收穿过码盘251的光信号,码盘251上可以形成有过光孔,光信号可以从过光孔中穿过而不能从过光孔之外的位置穿过。码盘251转动时过光孔也发生转动,光电开关252可以持续发射光信号,通过分析光电开关252接收到的光信号的波形等信号,可以用来判断码盘251的转动参数,进而得到棱镜23的转动参数。
传统的机械式激光雷达中,测距模组和扫描模组是不分离的,整个测距组件会绕着某个转轴旋转。本发明实施例中提供的测距组件20a中,使测距模组 30和扫描模组20独立开来,测距模组30在工作过程中和基座11保持不动。在一个例子中,测距模组30和扫描模组20相间隔以使扫描模组20能够相对测距模组30振动。
在一些实现方式中,扫描模组20和测距模组30可以固定连接到一起后,作为一个整体做减振。在一些实现方式中,扫描模组20独立做减振,测距模组 30固定到基座11上。这两种方案都可以大大减小扫描模组20的对测距模组30 的测量精度的影响。如采用第一种方案,扫描模组20的振动会直接传递到测距模组30,振动的位移量(包括平动位移和旋转位移)对测距精度会有一比一的影响。如采用第二种方案,扫描模组20的振动将不会传递到测距模组30上,振动的位移量主要在扫描模组20,对测距精度的影响会大幅度减小。例如,在本发明实施例提供的一些测距装置100中,对测距精度的影响约为10比1的关系,即扫描模组20的振动位移为10,对测量精度的影响只有1。下文中以第二种方案为例结合附图进行举例描述。
请参阅图4、图6及图11,测距模组30刚性固定在外壳10内,测距模组 30与扫描模组20相对设置且二者之间具有间隙,测距模组30设置在基座11的靠近第二盖体侧壁1222一侧,进一步地,测距模组30固定安装在安装凸起114 上。具体地,测距模组30包括测距壳体31、光源32、光路改变元件33、准直元件34、及探测器35。测距模组30中可以采用同轴光路,也即测距模组30出射的激光光束和经反射回来的激光光束在测距模组30内共用至少部分光路。或者,测距模组30也可以采用异轴光路,也即测距模组30出射的光束和经反射回来的光束在探测装置内分别沿不同的光路传输。
一些示例中,光源32包括图12中所示的发射电路320。探测器35包括图 12中所示的接收电路351、采样电路352和运算电路353,或者还包括图12所示的控制电路354。
测距壳体31固定安装在安装凸起114上并与安装凸起114贴合,安装凸起 114能够将向基座11传导测距模组30的热量。具体地,测距壳体31包括壳体主体311及两个凸臂312。壳体主体311包括测距壳体顶壁3111、两个测距壳体侧壁3112、测距壳体底壁3113及两个测距壳体端壁3114。测距壳体顶壁3111 与测距壳体底壁3113位于壳体主体311的相背两侧,两个测距壳体侧壁3112 分别位于壳体主体311的相背两侧并均连接测距壳体顶壁3111与测距壳体底壁 3113,两个测距壳体端壁3114位于壳体主体311的相背两侧并均连接测距壳体顶壁3111、测距壳体底壁3113及两个扫描壳体侧壁312。壳体主体311开设有贯穿两个测距壳体端壁3114的测距壳体腔体3115,测距壳体腔体3115与扫描壳体腔体2115对准。测距壳体腔体3115呈圆形,具体地,测距壳体腔体3115 的轴线与扫描壳体腔体2115的轴线重合。
两个凸臂312分别自两个测距壳体侧壁3112朝远离扫测距壳体腔体3115 的方向延伸,两个凸臂312均位于扫描壳体底壁2113处。凸臂312上开设有多个凸臂安装孔3121,多个凸臂安装孔3121与多个凸起结合孔1140对应,具体地,凸臂安装孔3121的数量、大小、位置设置与凸起结合孔1140的数量、大小、位置设置对应。两个凸臂312可以通过锁紧件(图未示)与安装凸起114 结合以将测距模组30固定在基座11上。具体地,锁紧件穿过凸臂安装孔3121 后锁合进凸起结合孔1140即可将两个凸臂312固定到安装凸起114上,从而实现测距模组30固定在基座11上。在测距模组30固定在基座11上时,测距模组30与收容空间1124对准,收容空间1124可用来收容测距模组30的线缆。
请参阅图11和图12,下面以测距模组30采用第一种同轴光路来进行说明光源32、光路改变元件33、准直元件34、及探测器35。
光源32安装在测距壳体31上。光源32可以用于发射激光脉冲序列,可选地,光源32发射出的激光束为波长在可见光范围之外的窄带宽光束。光源32 可以安装在测距壳体侧壁3112上,光源32发出的激光脉冲序列能够进入到测距壳体腔体3115内。在一些实施例中,光源32可以包括激光二极管(Laser diode),通过激光二极管发射纳秒级别的激光。例如,光源32发射的激光脉冲持续10ns。
准直元件34设置在光源32的出光光路上,用于准直从光源32发出的激光光束,即,将光源32发出的激光光束准直为平行光。具体地,准直元件34安装在测距壳体腔体3115内并位于测距壳体腔体3115的靠近扫描模组20的一端。更具体地,准直元件34位于光源32与扫描模组20之间。准直元件34还用于会聚经探测物反射的回光的至少一部分。准直元件34可以是准直透镜或者是其他能够准直光束的元件。在一个实施例中,准直元件104上镀有增透膜,能够增加透射光束的强度。
光路改变元件33安装在测距壳体腔体3115内并设置在光源32的出光光路上,用于改变光源32发出的激光光束的光路,及用于将光源32的出射光路和探测器35的接收光路合并。
具体地,光路改变元件33位于准直元件34的与扫描模组20相背的一侧。光路改变元件33可以为反射镜或半反半透镜,光路改变元件33包括反射面332,光源32与反射面332相对。本实施方式中,光路改变元件33为小反射镜,能够将光源32发出的激光光束的光路方向改变90度或其他角度。
探测器35安装在测距壳体31上并收容在测距壳体腔体3115内,探测器35 位于测距壳体腔体3115的远离扫描模组20的一端,探测器35与光源32放置于准直元件34的同一侧,其中,探测器35与准直元件34正对,探测器35用于将穿过准直元件34的至少部分回光转换为电信号。
测距装置100工作时,光源32发出激光脉冲,该激光脉冲经光路改变元件 33改变光路方向(可以为改变90度或改变其他角度)后被准直元件34准直,准直后的激光脉冲被棱镜23改变传输方向后出射并投射到探测物上,经探测物反射回的激光脉冲经过棱镜23后至少一部分的回光被准直元件34会聚到探测器35上。探测器35将穿过准直元件34的至少部分回光转换为电信号脉冲,测距装置100通过该电信号脉冲的上升沿时间和/或下降沿时间确定激光脉冲接收时间。如此,测距装置100可以利用脉冲接收时间信息和脉冲发出时间信息计算飞行时间,从而确定探测物到测距装置100的距离。
请参阅图13,下面以测距模组30采用第二种同轴光路来进行说明光源32、光路改变元件33、准直元件34、及探测器35。此时,准直元件34的结构及位置与第一种同轴光路中的准直元件34的结构及位置相同,不同之处在于:光路改变元件33为大反射镜,该大反射镜包括反射面332,且该大反射镜的中间位置开设有通光孔。探测器35与光源32仍旧放置于准直元件34的同一侧,相较前述的第一种同轴光路,探测器35与光源32的位置互换,即,光源与准直元件34正对,探测器35与反射面332相对,光路改变元件33位于光源32与准直元件34之间。
测距装置100工作时,光源32发出激光脉冲,该激光脉冲从光路改变元件 33的通光孔穿过后被准直元件34准直,准直后的激光脉冲被棱镜23改变传输方向后出射并投射到探测物上,经探测物反射回的激光脉冲经过棱镜23后至少一部分的回光被准直元件34会聚到光路改变元件33的反射面332上。反射面 332将该至少一部分的回光反射至探测器35上,探测器35将该被反射的至少部分回光转换为电信号脉冲,测距装置100通过该电信号脉冲的上升沿时间和/或下降沿时间确定激光脉冲接收时间。如此,测距装置100可以利用脉冲接收时间信息和脉冲发出时间信息计算飞行时间,从而确定探测物到测距装置100的距离。本实施方式中,光路改变元件33的尺寸较大,能够覆盖光源32的整个视场范围,回光被光路改变元件33直接反射至探测器35,避免了光路改变元件 33本身对回光光路的遮挡,增加了探测器35能够探测到回光的强度,提高了测距精度。
请一并参阅图6、图7、图14至图16,柔性连接组件40用于将扫描壳体 21连接在安装座13上,且扫描壳体21收容在安装槽133内,柔性连接组件40 使得扫描模组20与安装座13之间具有间隙20c以为扫描模组20提供振动空间。本实施方式中,柔性连接组件40的数量为至少两个并与至少两个结合部20b分别对应,每个柔性连接组件40设置在对应的结合部20b处。两个结合部20b之间的中心连线与转子223a的转轴2235处于相同平面内。另外,柔性连接组件 40还与凸缘安装孔2121对应,每个柔性连接组件40分别安装在对应的凸缘安装孔2121处。具体地,柔性连接组件40包括柔性连接件41及紧固件42。柔性连接件41及凸缘212通过紧固件42安装在顶端1321。
柔性连接件41设置在安装座13与扫描壳体21之间,且柔性连接件41位于扫描壳体顶壁2111与扫描壳体底壁2113之间,进一步地,柔性连接件41位于较扫描壳体底壁2113更靠近转子组件223的转轴2235的位置上。每个柔性连接件41包括柔性的第一支撑部411、柔性的连接部413及柔性的第二支撑部412。第一支撑部411和第二支撑部412分别连接在连接部413的相对两端。柔性连接件41开设有贯穿第一支撑部411、连接部413及第二支撑部412的贯穿孔414。连接部413穿设在凸缘安装孔2121内,第一支撑部411及第二支撑部 412分别位于凸缘212的相背两侧。紧固件42穿过贯穿孔414并与安装臂132 上的安装臂结合孔1322结合以将扫描模组20连接在安装臂132上(即,两个凸缘212通过柔性连接组件40连接在安装臂132的顶端1321),此时,第一支撑部411位于凸缘212与顶端1321之间。本实施方式中,柔性连接件41的被经过贯穿孔414的轴线的面所截得的截面呈“工”字形。柔性连接件41可以是橡胶垫。
进一步地,本实施方式中柔性连接件41还可包括支撑凸块415,支撑凸块 415自第一支撑部411凸出,支撑凸块415位于凸缘212与顶端1321之间以增大与凸缘212的接触面积以提供更好的柔性连接力。本实施方式中,至少两个柔性连接件41之间的中心连线与转子223a的转轴2235处于相同平面内,该平面平行于安装板131或任意一个子安装板1310。在另一实施方式中,两个凸缘 212的中心连线与转子223a的转轴2235处于相同平面内,该平面平行于安装板 131或任意一个子安装板1310。在再一实施方式中,两个凸缘212与两个柔性连接件41之间的两个相接处的中心连线与转子223a的转轴2235处于相同平面内,该平面平行于安装板131或任意一个子安装板1310。在又一实施方式中,扫描壳体21包括多个柔性连接件41相连接的连接点,多个连接点之间的连线与转子223a的转轴2235处于相同平面内,该平面平行于安装板131或任意一个子安装板1310。无论是上述哪种设置,都能够减小转子223a转动时,水平离心力导致扫描模组30的位置和角度偏移。
扫描模组20、柔性连接组件40、及外壳10形成一振动系统,该振动系统的固有频率f0小于扫描模组20的振动频率或大于扫描模组20的振动频率。更进一步地,振动系统的固有频率f0小于1000HZ,且转子223a的转动频率f与 f0的比值小于1/3或大于1.4,即f/f0<1/3,或f/f0>1.4,较优地,f/f0>1.41。当 f/f0<1/3时,扫描模组20因转子223a的转动引起的振动将被放大1~1.1倍;当 f/f0>1.4或f/f0>1.41时,扫描模组20因转子223a的转动引起的振动将被放大的倍数小于1;当1/3<f/f0<1.41时,扫描模组20因转子223a的转动引起的振动将被放大1到无穷倍,尤其地,f/f0=1时,扫描模组20因转子223a的转动引起的振动将被放大无穷倍。
通常地,当转子223a转动时,扫描模组20因转子223a的转动会发生振动,由于扫描模组20通过柔性连接组件40连接在外壳10的安装座13上,且扫描模组20与安装座13之间具有间隙20c以为扫描模组20提供振动空间,柔性连接组件40使得扫描模组20与外壳10之间无直接接触,能够减少甚至避免扫描模组20的振动传递到外壳10(安装座13)上。进一步地,由于振动系统的固有频率f0小于1000HZ,扫描模组20上高于1000HZ的高频振动几乎无法传递到外壳10上。而且,转子223a的转动频率f与固有频率f0的比值小于1/3或大于1.4,能够避免扫描模组20因转子223a的转动而发生的振动倍频振动放大传递到外壳10上。另外,扫描模组20中噪音源通常来自于高速转动的转子223a,人耳对超过1000HZ以上的高频噪音比较敏感,本申请中的扫描模组20中的外壳10形成的是密封的收容腔10a,密封等级较高,而高频噪声只能经过外壳10 内的空气,穿透外壳10再传播到外部,将外壳10设计成密封结构,即可增大转子223a与外部之间的声阻,因此,密封的外壳10(收容腔10a)使得传递到外壳10的噪音相比于声源(转子223a)大幅度地衰减,提高了用户体验。再者,由于测距模组30刚性固定在外壳10内,扫描模组20的振动对测距模组30的影响很小,从而保证测距模组30和测距装置100整机安装相对位置的稳定性,提高了测距精度。最后,通常,扫描模组20的转子223a不可避免有一定的不平衡量,转子223a高速旋转时沿着转轴将产生离心力,本实施方式中,两个柔性连接件41之间的中心连线与转子223a的转轴2235处于相同平面内;或,两个凸缘212的中心连线与转子223a的转轴2235处于相同平面内;或,两个凸缘212与两个柔性连接件41之间的两个相接处的中心连线与转子223a的转轴 2235处于相同平面内;或,扫描壳体21的与多个柔性连接件41相连接的连接点之间的连线与转子223a的转轴2235处于相同平面内,都可以减小水平离心力导致扫描模组20的位置和角度偏移。
请参阅图4及图6,电路板组件50包括接头51、第一电连接件52、第二电连接件53、及电调板54。
请结合图17,接头51自收容腔10a内穿过基座11。接头51用于连接测距装置100外部的电子元器件与测距装置100。具体地,接头51的一端连接扫描模组20与测距模组30,另一端连接测距装置100外部的电子元器件。
请参阅图6及图18,第一电连接件52包括用于与扫描模组20连接的第一扫描连接部521、用于与测距模组30连接的第一测距连接部522,以及位于第一扫描连接部521和第一测距连接部522之间的柔性的第一弯折部523。第一扫描连接部521和第一测距连接部522分别连接在第一弯折部523的相对两端,第一扫描连接部521设置在扫描壳体顶壁2111上,第一测距连接部522设置在测距壳体顶壁3111上。第一弯折部523包括第一子弯折部5231及第二子弯折部5232,第一子弯折部5231的相对两端分别连接第一扫描连接部521和第二子弯折部5232,第二子弯折部5232的相对两端分别连接第一测距连接部522及第一子弯折部5231,第一子弯折部5231和第二子弯折部5232分别在两个不同的平面内,第一扫描连接部521与第一子弯折部5231在同一平面内,第一扫描连接部521与第一测距连接部522分别在两个不同的平面内。本实施方式中,第一扫描连接部521上设置有控制光电开关252的电路,第一测距连接部522与光电开关252电性连接,从而实现对光电开关252的控制。
目前,测距模组30和扫描模组20之间供电和通信是通过柔性电路板(FlexiblePrinted Circuit,FPC)线连接,FPC线很容易由于扫描模组20的振动产生疲劳应力,导致短时间内出现插座接触不良、FPC线开裂等现象。本申请中的第一电连接件52通过设置第一弯折部523,且第一子弯折部5231和第二子弯折部5232分别在两个不同的平面内(该两个平面可具有高度差),从而使得第一扫描连接部521与第一测距连接部522分别在两个不同的平面内(该两个平面也可具有高度差),第一弯折部523使得第一电连接件52在扫描模组20 的振动过程中具有较大的变形余量,从而可以大幅度降低因扫描模组20的振动对第一电连接件52产生的应力,提高了测距装置100的可靠性。
请参阅图6及图19,第二电连接件53包括第二扫描连接部531、第二测距连接部532及位于第二扫描连接部531和第二测距连接部532之间的柔性的第二弯折部533。第二扫描连接部531和第二测距连接部532分别连接在第二弯折部533的相对两端,第二扫描连接部531设置在扫描壳体底壁2113上,第二测距连接部532经过扫描壳体侧壁2112后与测距壳体侧壁3112连接。第二弯折部533包括第三子弯折部5331及第四子弯折部5332,第三子弯折部5331的相对两端分别连接第二扫描连接部531和第四子弯折部5332,第四子弯折部5332 的相对两端分别连接第二测距连接部532及第三子弯折部5331,第三子弯折部 5331和第四子弯折部5332分别在两个不同的平面内。第二测距连接部532与第四子弯折部5332在同一平面内,第二扫描连接部531与第二测距连接部532分别在两个不同的平面内。
目前,测距模组30和扫描模组20之间供电和通信是通过柔性电路板FPC 线连接,FPC线很容易由于扫描模组20的振动产生疲劳应力,导致短时间内出现插座接触不良、FPC线开裂等现象。本申请中的第二电连接件53通过设置第二弯折部533,且第三子弯折部5331和第四子弯折部5332分别在两个不同的平面内,从而使得第二扫描连接部531与第二测距连接部532分别在两个不同的平面内,第二弯折部533使得第二电连接件53在扫描模组20的振动过程中具有较大的变形余量,从而可以大幅度降低因扫描模组20的振动对第二电连接件 53产生的应力,提高了测距装置100的可靠性。
电调板54对应扫描壳体底壁2113设置,第二扫描连接部531与电调板54 电性连接,第二测距连接部532与设置在测距壳体侧壁3112上的供电电路(图未示)电性连接,从而实现供电电路对电调板54供电。
请结合图4,导热元件61设置在外壳10与扫描模组20之间;或,导热元件61设置在外壳10与测距模组30之间;或,导热元件61既设置在外壳10与扫描模组20之间,又设置在外壳10与测距模组30之间。其中,导热元件61 由导热材料制成,例如导热元件61可由诸如铜、铝等导热金属制成,或者,导热元件61可由导热硅、导热树脂、导热塑料等导热非金属材料制成。具体地,当导热元件61设置在外壳10与扫描模组20之间时,导热元件61可设置在扫描壳体底壁2113与安装空间1122的底面之间;当导热元件61设置在外壳10 与测距模组30之间时,导热元件61可设置在测距壳体底壁3113与收容空间1124 的底面之间。当然,在其他实施方式中,导热元件61可以包裹扫描壳体侧壁2112、扫描壳体端壁2114、及扫描壳体顶壁2111中的任意一个或多个。同样地,导热元件61可以包裹测距壳体侧壁3112、测距壳体端壁3114、及测距壳体顶壁3111 中的任意一个或多个。在测距装置100工作时,扫描模组20和/或测距模组30 均会产生热量,导热元件61的设置能够减小将扫描模组20和/或测距模组30上的热量传递到外壳10上的热阻,提高测距装置100的散热效率。另外,外壳10 也由导热材料制成,能更进一步提升测距装置100的散热效率。
密封件62设置在底板11上并环绕限位壁112,密封件62位于盖体侧壁122、限位壁112及底板11之间。密封件62的设置能够防止外界的杂质、水分等进入外壳10内,以达到防尘、防水的功能,从而避免外界的杂质、水分等影响扫描模组20与测距模组30的正常工作,提高距离测量精度及延长测距装置100 的使用寿命。
请结合图17,吸音件63由吸音材料制成,吸音材料可以是海绵、泡沫、橡胶等等。吸音件63设置在收容腔10a的内表面上。即,吸音件63可以设置在基座11上,例如设置在底板111的避开扫描模组20与测距模组30的位置上;吸音件63还可以设置在盖体顶壁121及盖体侧壁122中任意一个的内表上。吸音件63可通过黏胶粘贴在收容腔10a的内表面上。扫描模组20中噪音源通常来自于高速转动的转子223a,人耳对超过1000HZ以上的高频噪音比较敏感,本申请中的吸音件63使得传递到外壳10的噪音相比于声源(转子223a)大幅度地衰减,提高了用户体验。
请参阅图2、图4及图20,可以理解,在其他实施方式中,外壳10可进一步地包括保护盖14,保护盖14可拆卸地安装或者固定安装在盖体12的透光区 1220处,此时,透光区1220可为通孔。经过棱镜23的激光脉冲能够从保护盖 14出射至外壳10外,基座11、盖体12、及保护盖14共同形成密封的收容腔10a。此时,保护盖14由塑料、树脂、玻璃等透光率较高的材料制成。当保护盖14可拆卸地安装在盖体12的透光区1220处时,一方面,方便保护盖14的更换,另一方面,方便对保护盖14进行清洁,从而避免堆积在透光区1220的杂质对激光光束的光路产生影响,从而降低距离检测精度。
请参阅图3至图5,散热结构200包括挡板组件70及风机80。挡板组件70 和风机80设置在外壳10上,挡板组件70与外壳10共同形成有散热风道73,散热结构200形成有连通散热风道73及距离探测设备1000外部的进风口731 及出风口732,风机80设置在散热风道73内并位于进风口731处和/或出风口 732处。
具体地,挡板组件70包括挡板71,挡板71设置在基座11的与盖体12相背的一侧,挡板71与基座11共同围成散热风道73。挡板71的相对两端与基座 11之间形成有两个出风口732,挡板71在两个出风口732之间开设有进风口732,风机80安装在进风口732处。挡板71与基座底面1111平行设置,基座底面1111 与挡板71之间形成散热风道。挡板71上开设有挡板穿孔711,接头51的远离基座11的一端由挡板穿孔711伸出至挡板71外。
本实施方式中,风机80安装在基座11上并位于进风口731处,风机80包括第一端面81、第二端面82、第一侧面83及第二侧面84。第一端面81与第二端面82位于风机80的相背两侧,第一侧面83与第二侧面84位于风机80的相背两侧并均连接第一端面81与第二端面82。第一端面81与基座11间隔相对,第二端面82与挡板71贴合。两个出风口732分别设置在第一侧面83所在的一侧与第二侧面84所在的一侧。本实施方式中,风机80可为轴流风扇。
散热结构200在对测距装置100进行散热时,风机80朝基座11吹风,风机80吹出的冷风吸收基座11上的热量(扫描模组20、测距模组30等产生并传导到基座11上的热量)后变为热风,热风经过散热风道73后从两个出风口732 吹出,从而将外壳11上的热量带走,实现对测距装置100的散热,散热效率高。由于测距装置100的热量主要集中在基座11上,则将散热结构200设置在基座 11上并正对基座11吹冷风,并从两侧将热风导出,如此能够最大程度地提高散热效率。
可以理解,进一步地,散热结构200还可包括间隔设置在基座11上的多个散热片90。多个散热片90收容在散热风道73内并设置在进风口731至出风口 732的风路上。散热片90包括相背的第一面91与第二面92,每个散热片90的第一面91与挡板71贴合,第二面92与基座底面1111贴合。本实施方式中,多个散热片90包括至少一个第一散热片93及多个第二散热片94,第一散热片 93将多个第二散热片94与接头51隔开,此时,挡板71、基座11、及第一散热片93共同形成散热风道73。多个第二散热片94对称分布在两个出风口732处,每个出风口732处的部分第二散热片94相对第一侧面83垂直设置,部分第二散热片94相对第一侧面83倾斜设置。散热结构200在对测距装置100进行散热时,风机80朝基座11吹风,风机80吹出的冷风吸收基座11上的热量(扫描模组20、测距模组30等产生并传导到基座11上的热量)后变为热风,热风经过散热风道73时还带走散热片90上的热量并从两个出风口732吹出,从而将外壳11上的热量带走,实现对测距装置100的散热。由于增设了散热片93,集中在基座11上的热量能够传导到散热片93上,增大了散热面积,且散热片 93设置在散热风道73内,使得散热片93上的热量也能很快跟随风流从两侧的出风口732导出,更进一步地提高了散热效率。另外,由于第一散热片93将多个第二散热片94与接头51隔开,且每个散热片90的第一面91与挡板71贴合,第二面92与基座底面1111贴合,避免风流进入挡板穿孔711处而影响接头51 的正常工作。
请参阅图21至图23,本申请实施方式还提供了另一种距离探测设备1000,该距离探测设备1000包括测距装置100及散热结构200。
测距装置100包括外壳10及多个测距组件20a。多个测距组件20a安装在外壳10内。相邻的两个测距组件20a的视场范围存在重叠部分,每个测距组件 20a用于测量对应视场范围内的待测物至距离探测设备1000之间的距离。设置多个测距组件20a,可以获取相对于一个测距组件20a更大的视场范围,增大距离探测设备1000的总的视场范围,同时,相邻的两个测距组件20a的视场范围存在重叠,避免相邻两个测距组件20a之间存在视场盲区。另外,由于多个测距组件20a均预安装在同一个外壳10内,多个测距组件20a之间的相对位置等标定参数均已相对固定,在需要用到多个测距组件20a共同测距时,不再需要针对多个测距组件20a进行标定,简化操作。
具体地,多个测距组件20a的类型及结构可以相同也可以不同,或者多个测距组件20a中既有相同类型及结构的至少两个测距组件20a,又有不同类型及结构的测距组件20a,在此不作限制。在本申请实施例中,多个测距组件20a的类型及结构均相同,以节约更换及维护成本。
请结合图2及图4,测距装置100还包括柔性连接组件40、电路板组件50、导热元件61、密封件62、及吸音件63。多个测距组件20a、外壳10、电路板组件50、导热元件61、密封件62、及吸音件63的具体结构可以参照上述任意一个实施例中的测距装置100的结构描述,对于相同部分,在此不作赘述,下面将重点描述不同的部分。
测距组件20a的数量为多个,多个可以是两个或两个以上,本申请实施例以测距组件20a的数量是三个为例进行说明,可以理解,测距组件20a的具体数量并不限于三个,还可以是其他,例如四个、五个、七个等。多个测距组件20a 可以呈放射状安装在外壳10内,也即是说,多个测距组件20a可以以共同的点为中心向四周发射检测信号(激光脉冲)。在一个例子中,任意相邻的两个测距组件20a的中轴线的夹角相等。当然,在其他实施方式中,不同的两测距组件20a的中轴线之间的夹角也可以不相等。其中,中轴线可以理解为在不经棱镜23改变激光方向时,出射的激光所在的直线;或者说,中轴线可以理解为转子223a的转轴2235所在的直线。
相邻的两个测距组件20a的中轴线的夹角,小于相邻的两个测距组件20a 的视场角之和的一半,使得相邻的两个测距组件20a的视场角必定存在重叠部分,不会在两个测距组件20a之间形成视场的盲区。具体地,在一个例子中,相邻的两个测距组件20a的中轴线的夹角,小于相邻的两个测距组件20a中任意一个测距组件20a的视场角的80%或者90%;在又一个例子中,相邻的两个测距组件20a的中轴线的夹角,大于相邻的两个测距组件20a中任意一个测距组件 20a的视场角的30%,以使得相邻的两个测距组件20a之间不会形成视场盲区的同时,距离探测设备1000的总的视场范围不会太小。多个测距组件20a的视场范围的大小可以是相等的,也可以是不等的,可以依据需求进行设置。
请参阅图24及图25,外壳10包括基座11、设置在基座11上的多个安装座13、盖体12及保护盖14。
多个测距组件20a安装在基座11上,具体地,每个测距组件20a通过一个安装座13安装在基座11上。而每个测距组件20a与安装座13之间的安装关系、每个安装座13的结构相同之处等均可以参考上述实施方式的描述。不同之处在于,基座11的整体形状不同,基座11上形成有多组与测距组件20a配套的安装结构,安装结构例如为多组安装座13、多组定位柱113、多个安装空间1122、多个中间壁110、多组安装凸起114、多个收容空间1124等,而多个安装空间1122可以互相连通、多个收容空间1124可以互相连通、多个中间壁110可以互相连接。
请结合图26,基座11与盖体12结合并共同形成收容腔10a,多个测距组件20a收容在收容腔10a内并安装在基座11上。具体地,基座11与盖体12结合并共同形成密封的收容腔10a,以防止外界的灰尘、水汽等进入收容腔10a内,且测距组件20a工作产生的噪音不容易从收容腔10a内进入外界。基座11包括底板111及自底板111延伸的环形的限位壁112,盖体12包括盖体顶壁121及环绕盖体顶壁121的盖体侧壁122,盖体侧壁122安装在底板111上并环绕限位壁112。距离探测设备1000还包括环形密封件62,环形密封件62设置在底板 111上并环绕限位壁112,密封件62位于盖体侧壁122、限位壁112及底板111 之间。与上述实施方式的基座11与盖体12的密封方式可以是相同的,不同的为基座11的外轮廓、盖体12的外轮廓、密封件62的具体形状等。
盖体12包括盖体侧壁122,盖体侧壁122上形成有透光区1220,透光区1220 用于供测距组件20a发出的测距信号穿过。透光区1220可以是盖体侧壁122上由透光的材料制成的区域,透光区1220也可以是形成在盖体侧壁122上的通孔,测距信号(例如激光脉冲)可以从透光区1220中穿过,以穿入或穿出收容腔10a。盖体侧壁122上除了透光区1220之外的区域可以是非透光区1223,测距信号不能从非透光区1223中穿过,以防止从非透光区1223中进入的信号对测距组件 20a的干扰。
具体地,盖体侧壁122包括第一盖体侧壁1221及第二盖体侧壁1222。第一盖体侧壁1221与第二盖体侧壁1222位于盖体顶壁121的相对两端。测距组件 20a安装在收容腔10a内时,扫描模组20可以靠近第一盖体侧壁1221,测距模组30可以靠近第二盖体侧壁1222。
盖体侧壁122(第一盖体侧壁1221)包括多个盖体子侧壁1224,每个盖体子侧壁1224上均形成有透光区1220,每个透光区1220用于供对应的一个测距组件20a发出的测距信号穿过。另外,从每个透光区1220中穿入的测距信号也可以由对应的一个测距组件20a接收。每个测距组件20a均与一个特定的透光区 1220对应,减少多个测距组件20a之间的互相干扰。
请参阅图21及图24,在某些实施方式中,多个盖体子侧壁1224依次连接,盖体子侧壁1224呈平板状,至少两个盖体子侧壁1224处于不同的平面内。在本申请实施例中,多个盖体子侧壁1224均处于不同的平面内,相邻的两个盖体子侧壁1224之间的夹角可以相同,例如为120度等。在一个例子中,每一个盖体子侧壁1224所在的平面均可以与对应的测距组件20a的转子223a的转轴2235 垂直。由于透光区1220形成在盖体子侧壁1224上,盖体子侧壁1224呈平板状,当透光区1220为盖体子侧壁1224上由透光材料制成的部分时,透光区1220的整体形状也呈平板状,平板状的透光区1220对测距信号的传播方向等参数的影响较小,例如不会导致测距信号发生过大的折射;当透光区1220为盖体子侧壁 1224上的通孔时,相对于将盖体子侧壁1224设置成非平板状,例如弧状,平板状的盖体子侧壁1224上更便于安装平面透镜,而平面透镜对测距信号的影响较小。
在某些实施方式中,多个盖体子侧壁1224分别呈平板状,相邻两个盖体子侧壁1224由一个弧状子侧壁连接。弧状子侧壁使得相邻两个盖体子侧壁1224 的连接处过渡较为缓和,盖体12在受到碰撞时不易产生应力集中。
请参阅图24至图26,保护盖14安装在盖体12的透光区1220处,测距信号(例如激光)能够从保护盖14出射至外壳10外。基座11、盖体12及保护盖 14共同形成密封的收容腔10a。保护盖14可以是可拆卸地或者固定安装在透光区1220处,此时,透光区1220可为通孔。经过棱镜23的激光脉冲能够从保护盖14出射至外壳10外,基座11、盖体12、及保护盖14共同形成密封的收容腔10a。此时,保护盖14由塑料、树脂、玻璃等透光率较高的材料制成。当保护盖14可拆卸地安装在盖体12的透光区1220处时,一方面,方便保护盖14 的更换,另一方面,方便对保护盖14进行清洁,从而避免堆积在透光区1220 的杂质对激光光束的光路产生影响,从而降低距离检测精度。
电路板组件50与上述实施例中的电路板组件50的第一电连接件52、第二电连接件53、电调板54的结构相同,不同之处在于,本实施方式的电路板组件 50包括转接板55及接头51。转接板55安装在外壳10内,转接板55安装在基座11上,转接板55与多个测距组件20a电连接,具体地,从多个测距组件20a 引出的连接线路可以通过收容空间1124引至转接板55上,如此,通过一个转接板55就可以连接多个测距组件20a,而不需要分别将多个测距组件20a的线路从外壳10中引出。转接板55用于将多个测距组件20a的测距结果融合后从接头51输出;或者,转接板55用于将多个测距组件20a的测距结果分别从接头51输出。接头51连接在转接板55上并用于连接外部设备,此时,外部设备可以是为测距组件20a提供电源或者控制信号的外部设备。
请参阅图23至图25,散热结构200包括挡板组件70及风机80。挡板组件 70和风机80设置在外壳10上,挡板组件70与外壳10共同形成有散热风道73,散热结构200形成有连通散热风道73及距离探测设备1000外部的进风口731 及出风口732,风机80设置在散热风道73内并位于进风口731处和/或出风口 732处。
具体地,请结合图21及图22,挡板组件70包括第一挡板72及第二挡板 74。第一挡板72设置在基座11上,第二挡板74设置在盖体侧壁122上。第一挡板72、第二挡板74、基座11及盖体侧壁122共同围成散热风道73。第一挡板72的远离第二挡板74的一端开设有进风口731,第二挡板74形成有出风口 732,风机80安装在出风口732处。具体地,多个测距组件20a与第一挡板72 分别设置在基座11的相背的两侧,多个测距组件20a产生的热量可以通过基座 11传递到散热风道73内。风机80可以是轴流风机,风机80用于建立从进风口 731进入、流经散热风道73且从出风口732处流出的气流,气流可以带走基座 11传递的热量,以对多个测距组件20a进行散热。出风口732形成在第二挡板 74上,而进风口731设置在第一挡板72的远离第二挡板74的一端,延长了散热风道73的长度,便于气流在散热风道73内与基座11充分换热。
第二挡板74设置在第二盖体侧壁1222上。出风口732的数量及风机80的数量均为两个,两个风机80分别安装在两个出风口732处。两个风机80可以加大流经散热风道73的风量及风速,以利于快速带走散热风道73内的热量。第二挡板74上形成有挡板穿孔711,接头51自收容腔10a内穿过盖体侧壁122,接头51远离收容腔10a的一端由挡板穿孔711伸出至第二挡板74,接头51的另一端用于连接测距组件20a。具体地,两个出风口732可以分别位于挡板穿孔 711的两侧。
请参阅图22及图23,进一步地,散热结构200还可包括间隔设置在基座 11上的多个散热片90。多个散热片90收容在散热风道73内并设置在进风口731 至出风口732的风路上。散热片90包括相背的第一面91与第二面92,每个散热片90的第一面91与第一挡板72贴合,第二面92与基座底面1111贴合。
散热结构200在对测距装置100进行散热时,风机80从出风口723往外吸风,外界的冷风从进风口731进入散热风道73,冷风经过散热风道73时还带走散热片90上的热量并从两个出风口732吹出,从而将外壳11上的热量带走,实现对测距装置100的散热。由于增设了散热片93,集中在基座11上的热量能够传导到散热片93上,增大了散热面积,且散热片93设置在散热风道73内,使得散热片93上的热量也能很快跟随气流从出风口732导出,更进一步地提高了散热效率。
请参阅图23及图24,盖体12还包括自盖体侧壁122向远离收容腔10a延伸的隔板124,第二挡板74设置在盖体侧壁122上时,隔板124环绕挡板穿孔 711并与第二挡板74贴合。隔板124将散热风道73与接头51隔开,且隔板124 环绕挡板穿孔711并与第二挡板74贴合,避免风流进入挡板穿孔711处而影响接头51的正常工作。
请参阅图27,本申请实施方式还提供一种移动平台2000,移动平台2000 包括移动平台本体3000及上述任一实施方式的距离探测设备1000或者测距装置100。移动平台2000可以是无人飞行器、无人车、无人船等移动平台2000。一个移动平台2000可以配置有一个或多个距离探测设备1000;或者一个移动平台2000可以配置有一个或多个测距装置100。距离探测设备1000及测距装置 100可以用于探测移动平台2000周围的环境,以便于移动平台2000进一步依据周围的环境进行避障、轨迹选择等操作。
在本说明书的描述中,参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式,可以理解的是,上述实施方式是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (22)
1.一种扫描模组,其特征在于,包括:
围绕转轴旋转的转子组件,包括环绕所述转轴的内壁及凸台,所述内壁形成有收纳腔,所述凸台设置在所述内壁上且位于所述收纳腔内;
位于所述内壁外侧的定子组件,用于驱动所述转子组件相对于所述定子组件转动;
定位组件,位于所述内壁外侧,用于限制所述转子组件以固定的转轴为中心转动;及
安装在所述收纳腔内的棱镜,所述棱镜与所述转子组件同步转动,所述棱镜包括第一端及第二端,所述第一端与所述第二端分别位于所述棱镜的径向方向上的两端,所述第一端的厚度大于所述第二端的厚度,所述第二端与所述凸台位于所述转轴的同一侧,且所述第一端与所述凸台位于所述转轴的相对的两侧,所述凸台的密度大于所述棱镜的密度,所述凸台用于提高所述转子组件转动时的动平衡。
2.根据权利要求1所述的扫描模组,其特征在于,所述凸台与所述棱镜同步转动,所述凸台与所述第二端共同转动时相对于所述转轴的转矩,等于所述第一端转动时相对于所述转轴的转矩。
3.根据权利要求1所述的扫描模组,其特征在于,所述凸台与所述转子一体成型;或
所述凸台与所述转子分体成型,所述凸台固定在所述转子的内壁上。
4.根据权利要求1所述的扫描模组,其特征在于,所述凸台的密度大于所述转子的密度。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的扫描模组,其特征在于,所述棱镜形成有相对于所述转轴倾斜的第一面及与所述第一面相背的第二面,所述第二面相对于所述转轴垂直,所述凸台位于所述棱镜的所述第一面所在的一侧。
6.根据权利要求5所述的扫描模组,其特征在于,所述凸台关于第一辅助面对称,所述第一辅助面垂直于所述转轴且穿过所述第一面的中心。
7.根据权利要求5所述的扫描模组,其特征在于,所述凸台关于第二辅助面对称,所述第二辅助面穿过所述转轴、所述第一端及所述第二端。
8.根据权利要求5所述的扫描模组,其特征在于,所述凸台包括凸台侧壁,所述凸台侧壁与所述第一面抵持,所述凸台侧壁相对于所述转轴倾斜。
9.根据权利要求5所述的扫描模组,其特征在于,所述凸台侧壁的倾斜方向与所述第一面的方向相同,所述凸台侧壁与所述第一面贴合。
10.根据权利要求5所述的扫描模组,其特征在于,所述凸台包括凸台侧壁,所述凸台侧壁与所述棱镜抵持,所述凸台侧壁呈阶梯状。
11.根据权利要求1所述的扫描模组,其特征在于,所述棱镜在所述转轴上的投影范围覆盖所述凸台在所述转轴上的投影范围。
12.根据权利要求1所述的扫描模组,其特征在于,所述扫描模组包括多个所述转子组件、多个所述定子组件及多个所述棱镜,每个所述棱镜安装在对应的一个所述转子组件上,每个所述定子组件用于驱动对应的一个所述转子组件带动所述棱镜转动,每个所述凸台固定在对应的所述转子组件的所述内壁上,用于提高所述转子组件转动时的动平衡。
13.根据权利要求12所述的扫描模组,其特征在于,多个所述转子组件的转轴相同。
14.根据权利要求12所述的扫描模组,其特征在于,多个所述转子组件能够以不同的转动速度和/或转动方向相对于对应的所述定子组件转动。
15.根据权利要求1所述的扫描模组,其特征在于,所述内壁呈环状结构或者为一个环状结构的部分;
所述定位组件包括环绕在所述内壁外侧的环形轴承;和/或,所述定子组件包括环绕在所述内壁外侧、呈环状的绕组。
16.根据权利要求15所述的扫描模组,其特征在于,所述定子组件和定位组件并列环绕在所述内壁外侧。
17.根据权利要求15或16所述的扫描模组,其特征在于,所述扫描模组还包括扫描壳体,所述定子组件、所述转子组件和所述定位组件容置于所述扫描壳体内;
所述定位组件包括与所述内壁外侧相互固定的内环结构、与所述扫描壳体相互固定的外环结构,以及位于所述内环结构和所述外环结构之间的滚动体,所述滚动体用于分别与所述外环结构和所述内环结构滚动连接。
18.一种测距组件,包括:
权利要求1至17任意一项所述的扫描模组;及
测距模组,所述测距模组用于向所述扫描模组发射激光脉冲,所述扫描模组用于改变所述激光脉冲的传输方向后出射,经探测物反射回的激光脉冲经过所述扫描模组后入射至所述测距模组,所述测距模组用于根据反射回的激光脉冲确定所述探测物与所述距离探测装置之间的距离。
19.根据权利要求18所述的测距组件,其特征在于,所述测距模组包括:
光源和探测器,其中,所述光源用于出射激光脉冲序列;
所述扫描模组用于将所述激光脉冲序列在不同时刻改变至不同传输方向出射,经探测物反射回的激光脉冲经过所述扫描模组后入射至所述探测器;
所述探测器用于根据所述反射回的激光脉冲转换成电脉冲,并基于所述电脉冲确定所述探测物与所述距离探测装置之间的距离。
20.根据权利要求19所述的测距组件,其特征在于,所述测距模组还包括光路改变元件和准直元件;
所述光路改变元件位于所述准直元件背向所述扫描模组的一侧,用于将所述光源的出射光路和所述探测器的接收光路合并;
所述准直元件,用于将来自所述光源的激光脉冲准直后投射至所述扫描模组,以及用于将来自所述扫描模组的光束汇聚至所述探测器。
21.根据权利要求19所述的测距组件,其特征在于,所述棱镜位于所述光源出射激光脉冲的出射光路上,所述定子组件驱动所述棱镜转动以改变经过所述棱镜的所述激光的传输方向。
22.一种移动平台,其特征在于,包括:
移动平台本体;及
权利要求18至21任意一项所述的测距组件,所述测距组件安装在所述移动平台本体上。
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