CN211674033U - 一种激光雷达的旋转底座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光扫描测距技术领域，提供一种激光雷达的旋转底座，包括：安装座、固定模块和旋转模块；固定模块包括：设于安装座上的轴承，电机定子和初级线圈；旋转模块包括：设于轴承上的转轴，设于转轴上的安装架，设于安装架上的电机转子和次级线圈；所述转轴、所述轴承、所述电机定子、所述电机转子、所述次级线圈和所述初级线圈依次从内至外同轴线设置。这样有效降低了旋转底座的高度，同时通过电机定子、电机转子、初级线圈和次级线圈实现无刷电机的电能传输，并将初级线圈和次级线圈设置在电机定子和电机转子的外侧，一方面减少了无刷电机体积，另一方面有效保证了电能传输量，使得旋转底座具有结构紧凑，体积小，制作成本低的优点。

Description

一种激光雷达的旋转底座

技术领域

本实用新型涉及激光扫描测距技术领域，尤其是涉及一种激光雷达的旋转底座。

背景技术

随着智能雷达技术领域的快速发展，雷达的应用领域逐渐拓宽，旋转式雷达由于其功能的强大越来越受到各行业的重视及应用，尤其在扫地机器人行业应用最为广泛。

目前市面上带雷达的扫地机器人其雷达都是安装在扫地机器人的顶部，并突出一部分旋转平台，这样影响了扫地机机器人的整体性及整体厚度，造成扫地机器人无法有效进入很多家居用品的底部进行清扫，为了解决这个问题最好的办法是将雷达尽可能地安装到扫地机机器人的内部并做薄扫地机器人。

但目前扫地机器人上的雷达的旋转底座普遍采用有刷电机和齿轮啮合的偏心驱动方式来旋转，从而带动雷达的激光测距模块进行360°旋转，且雷达内部的光栅码盘普遍采用对射式红外对管来做位置检测，这样造成雷达的旋转底座体积普遍都比较大，且由于扫地机机器人内部结构的高集成性，所以此类雷安装在扫地机器人内部来使用会造成扫地机器人体积也会相应增大，或者直接安装在扫地机器人的顶部，这样会造成扫地机器人的高度较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光雷达的旋转底座，旨在解决现有技术中激光雷达的旋转底座体积过大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种激光雷达的旋转底座，包括：安装座、固定模块和旋转模块；所述固定模块包括：设于所述安装座上的轴承，电机定子和初级线圈；所述旋转模块包括：设于所述轴承上的转轴，设于所述转轴上的安装架，设于所述安装架上的电机转子和次级线圈；所述转轴、所述轴承、所述电机定子、所述电机转子、所述次级线圈和所述初级线圈依次从内至外同轴线设置。

在一个实施例中，所述安装架包括：顶盘和设于所述顶盘底面的中空筒体；所述中空筒体与所述转轴同轴线设置，所述转轴穿过所述中空筒体与所述顶盘连接，所述次级线圈设于所述中空筒体的外侧壁上，所述电机转子设于所述中空筒体的内侧壁上。

在一个实施例中，所述旋转模块还包括数据处理电路板，所述数据处理电路板设于所述顶盘远离所述中空筒体的一侧上。

在一个实施例中，所述安装座和所述数据处理电路板之间设有编码盘组件，所述编码盘组件包括：设于所述安装座上的光栅检测编码盘和设于所述数据处理电路板上的检测元件，所述光栅检测编码盘与所述中空筒体同轴线设置且位于所述中空筒体的外侧，所述初级线圈设于所述光栅检测编码盘的外侧。

在一个实施例中，所述光栅检测编码盘靠近所述检测元件的一端设有多个光栅齿和用于提供零位基准信号的定位齿，多个所述光栅齿和所述定位齿均间隔同圆周分布于所述光栅检测编码盘上。

在一个实施例中，所述安装座包括：壳体和设于所述壳体内的安装板，所述安装板将所述壳体分隔成上腔和下腔，所述旋转模块设于所述上腔内，所述下腔内设有电机驱动电路板，所述安装板的中间朝所述上腔凸设有空心柱，所述轴承安装在所述空心柱内，所述电机定子套设于所述空心柱外侧。

在一个实施例中，所述数据处理电路板和所述电机驱动电路板之间设有光通讯反馈组件，所述光通讯反馈组件包括发射管和接收管，所述发射管设于所述数据处理电路板上，所述接收管设于所述电机驱动电路板上，或者，所述发射管设于所述电机驱动电路板上，所述接收管设于所述数据处理电路板上。

在一个实施例中，所述转轴为中空轴，所述发射管和所述接收管分别设于所述中空轴的两端。

在一个实施例中，所述轴承设置有两个，两个所述轴承间隔设于所述转轴上。

在一个实施例中，所述轴承为多孔质轴承。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种激光雷达的旋转底座，通过将转轴、轴承、电机定子、电机转子、次级线圈和初级线圈依次从内至外同轴线设置，这样有效降低了旋转底座的高度，同时通过电机定子、电机转子、初级线圈和次级线圈实现无刷电机的电能传输，并将初级线圈和次级线圈设置在电机定子和电机转子的外侧，一方面减少了无刷电机体积，另一方面有效保证了电能传输量，使得旋转底座具有结构紧凑，体积小，制作成本低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的激光雷达的旋转底座的剖视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的激光雷达的旋转底座的爆炸结构放大图；

图3为本实用新型实施例提供的激光雷达的旋转底座的安装架的斜仰视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的激光雷达的旋转底座的安装座的斜俯视结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的激光雷达的旋转底座的转轴与轴承装配的爆炸结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的激光雷达的旋转底座的编码盘组件与数据处理电路板的剖视结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的激光雷达的旋转底座的光栅检测编码盘的结构示意图。

附图标记：1、安装座；11、壳体；12、安装板；13、空心柱；131、凸环；2、固定模块；21、轴承；22、电机定子；23、初级线圈；3、旋转模块；31、转轴；311、卡槽；32、安装架；321、顶盘；322、中空筒体；3221、第一凹槽；33、电机转子；34、次级线圈；35、数据处理电路板；36、垫片；37、卡簧；4、编码盘组件；41、光栅检测编码盘；411、光栅齿；412、定位齿；413、第二凹槽；414、卡钩；42、检测元件；421、发射元件；422、接收元件；5、电机驱动电路板；6、光通讯反馈组件；61、发射管；62、接收管。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例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例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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实用新型中的具体含义。

如图1至图3所示，现对本实用新型提供的一种激光雷达的旋转底座进行说明。该激光雷达的旋转底座，包括：安装座1、固定模块2和旋转模块3。其中，固定模块2包括：设于安装座1上的轴承21，电机定子22和初级线圈23；旋转模块3包括：设于轴承21上的转轴31，设于转轴31上的安装架32，设于安装架32上的电机转子33和次级线圈34；转轴31、轴承21、电机定子22、电机转子33、次级线圈34和初级线圈23依次从内至外同轴线设置。旋转模块3通过转轴31和轴承21的相互配合实现相对固定模块2进行360°转动，电机定子22和电机转子33组成无刷电机，电子转子33在转动过程中会带动安装架32旋转，这种驱动方式相对于齿轮啮合传动来说，简化的结构，降低了体积，初级线圈23为发射线圈并用于与电源相连，次级线圈34为接收线圈，用于接收初级线圈23提供的能量，将初级线圈23和次级线圈34设置在无刷电机的外侧，这样既减少了无刷电机的体积，又保证了电能传输量足够大。

本实用新型实施例提供的一种激光雷达的旋转底座，通过将转轴31、轴承21、电机定子22、电机转子33、次级线圈34和初级线圈23依次从内至外同轴线设置，这样有效降低了旋转底座的高度，同时通过电机定子22、电机转子33、初级线圈23和次级线圈34实现无刷电机的电能传输，并将初级线圈23和次级线圈34设置在电机定子22和电机转子33的外侧，一方面减少了无刷电机体积，另一方面有效保证了电能传输量，使得旋转底座具有结构紧凑，体积小，制作成本低的优点。

如图1和图3所示，在本实施例中，安装架32包括：顶盘321和设于顶盘321底面的中空筒体322。中空筒体322与转轴31同轴线设置，转轴31穿过中空筒体322与顶盘321连接，次级线圈34设于中空筒体322的外侧壁上，电机转子33设于中空筒体322的内侧壁上，这样次级线圈34、电机转子33、转轴31和安装架32同步旋转。将次级线圈34和电机转子33分别设置在中空筒体322的外侧壁和内侧壁上，这样一方面方便次级线圈34和电机转子33的安装，降低结构的复杂度和降低空间占用大小，另一方面使次级线圈34和电机转子33相互之间不受干扰。在本实施例中，中空筒体322的外侧壁设有第一凹槽3221，次级线圈34设于第一凹槽3221内，第一凹槽3221可将次级线圈34隐藏，这样能有效防止次级线圈34与其他零件相接触，同时降低其他零件因避空次级线圈34与中空筒体322之间所预留的间隙，使结构紧凑。在本实施例中，安装架32采用塑胶材料制成。

如图1和图2所示，在本实施例中，旋转模块3还包括数据处理电路板35，数据处理电路板35设于顶盘321远离中空筒体322的一侧上，即数据处理电路板35设于顶盘321的顶面上，数据处理电路板35随顶盘321同步旋转。数据处理电路板35与次级线圈34电连接，数据处理电路板35用于对激光信号进行数据处理，同时给激光雷达的激光扫描组件提供激光发射能量。在本实施例中，在顶盘321的顶面设有定位柱，数据处理电路板35上设有与定位柱套设的定位孔，这样方便数据处理电路板35的快速安装，同时数据处理电路板35还通过紧固件如螺丝与顶盘321连接，保证数据处理电路板35安装的牢固性。

如图1和图6所示，在本实施例中，安装座1和数据处理电路板35之间设有编码盘组件4。其中，编码盘组件4包括：设于安装座1上的光栅检测编码盘41和设于数据处理电路板35上的检测元件42，检测元件42与数据处理电路板35电连接，检测元件42用于采集旋转模块3旋转的转速和转动角度信息。数据检测元件42包括发射元件421和接收元件422，光栅检测编码盘41用于将发射元件421发出的光线反射给接收元件422，并经过数据处理电路板35进行数据处理，得到旋转模块3的转速和转动角度。其中，光栅检测编码盘41与中空筒体322同轴线设置且位于中空筒体322的外侧，初级线圈23设于光栅检测编码盘41的外侧。具体地，如图1和图6所示，在光栅检测编码盘41的外侧壁上设有第二凹槽413，初级线圈23设于第二凹槽413内，这样用于防止初级线圈23与其他零件相接触，能节约为避空初级线圈23所需要预留的空间，提高结构的紧凑性。在本实施例中，光栅检测编码盘41采用塑胶材料制成。

如图6和图7所示，在本实施例中，光栅检测编码盘41靠近检测元件42的一端设有间隔圆周分布的光栅齿411，以及用于提供零位基准信号的定位齿412，光栅齿411设有多个，定位齿412设有一个，光栅齿411和定位齿412同圆周分布于光栅检测编码盘41的一端。检测元件42与光栅齿411、定位齿412上下设置，这样检测元件42采用反射式进行数据采集，相对于对射式数据采集来说，能有效降低编码盘组件4的体积，在本实施例中，多个光栅齿411等距间隔设置，两个光栅齿411之间的凹槽为平面或斜面或棱面或圆弧面，光栅齿411的反射面也可以是平面或斜面。定位齿412的宽度小于光栅齿411的宽度，这样定位齿412的反射率与光栅齿411的反射率不同，检测元件42连续两次同方向通过定位齿412进行光反射式，表示旋转模块3旋转了360°，这样方便计算旋转模块3的旋转角度和转速，从而方便确定旋转模块3所在的当前位置。在其他实施例中，光栅齿411的宽度小于定位齿412的宽度。在本实施例中，光栅检测编码盘41远离光栅齿411的一端设有卡钩414，卡钩414与安装座1卡接，从而方便光栅检测编码盘41的安装与拆卸。

在本实施例中，如图1和图4所示，安装座1包括：壳体11和设于壳体11内的安装板12，壳体11为矩形框壳体11，壳体11的棱边处倒角，安装板12将壳体11的内腔分隔成上腔和下腔。其中，旋转模块3设于上腔内，下腔内设有电机驱动电路板5，电机驱动电路板5通过引线和电机定子22中的绕组相连，提供无刷电机转动所需要的能量和控制信号。在安装板12的中间朝上腔凸设有空心柱13，轴承21安装在空心柱13内，电机定子22套设于空心柱13外侧。在本实施例中，安装板12和空心柱13一体成型。

如图1所示，在本实施例中，数据处理电路板35和电机驱动电路板5之间设有光通讯反馈组件6，光通讯反馈组件6包括发射管61和接收管62，发射管61为红外线发射管61，接收管62为红外线接收管62。在本实施例中，发射管61设于数据处理电路板35上，接收管62设于电机驱动电路板5上。发射管61用于将数据处理电路板35的数据变为光信号传递给接收管62，接收管62将接收到的光信号传递给电机驱动电路板5，从而通过电机驱动电路板5控制无刷电机的工作。在其他实施例中，发射管61设于电机驱动电路板5上，接收管62设于数据处理电路板35上。

如图1和图5所示，在本实施例中，转轴31为中空轴，发射管61和接收管62分别设于中空轴的两端。这样发射管61和接收管62因位于轴线上，及时旋转模块3在旋转过程中，发射管61和接收管62也相对静止，这样就可以有效利用中空轴进行稳定的光信号传递。具体地，中空轴采用金属材料制成，这样能有效避免光信号传递时受外界干扰，保证信号传递的真实性。

如图1、图4和图5所示，在本实施中，轴承21设置有两个，两个轴承21间隔设于转轴31上。具体地，空心柱13内凸设有凸环131，两个轴承21分别位于凸环131的两侧，从而使两个轴承21间隔设置；转轴31的一端固定在顶盘321上，在转轴31上还设有两个垫片36，两个轴承21分别位于两个垫片36之间，轴承21为滚珠轴承21，两个垫片36分别抵压在轴承21的内环上，凸环131分别抵压在轴承21的外环上，从而使得转轴31能通过轴承21相对空心柱13进行旋转。在转轴31远离顶盘321的一端设有卡槽311，卡槽311处卡接有卡簧37，卡槽311和卡簧37的设置用于方便轴承21与转轴31的安装。轴承21设置有两个，使得转轴31受力均匀，用于保证转轴31在转动过程中的平稳性，从而保证激光雷达的激光测距模块在扫描测距时的稳定性。在其他实施例中，轴承21设置一个，轴承21为多孔质轴承21。

本实用新型实施例还提供一种激光雷达，包括上述的旋转底座、激光测距模块和外罩，激光测距模块包括激光发射器和激光接收器，激光测距模块设置在顶盘321上并与数据处理电路板35电连接，外罩用于罩住激光测距模块，用于其保护作用，外罩可以供激光透过。

本实用新型实施例还提供一种扫地机器人，包括机器人本体和上述的激光雷达，激光雷达的旋转底座完全设于机器人本体内，仅激光测距模块和外罩露出机器人本体的表面进行激光扫描，这样能有效降低扫地机器人的高度，因激光雷达的体积小，使得扫地机器人的体积也相应较小。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达的旋转底座，其特征在于，包括：安装座、固定模块和旋转模块；所述固定模块包括：设于所述安装座上的轴承，电机定子和初级线圈；所述旋转模块包括：设于所述轴承上的转轴，设于所述转轴上的安装架，设于所述安装架上的电机转子和次级线圈；所述转轴、所述轴承、所述电机定子、所述电机转子、所述次级线圈和所述初级线圈依次从内至外同轴线设置。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达的旋转底座，其特征在于：所述安装架包括：顶盘和设于所述顶盘底面的中空筒体；所述中空筒体与所述转轴同轴线设置，所述转轴穿过所述中空筒体与所述顶盘连接，所述次级线圈设于所述中空筒体的外侧壁上，所述电机转子设于所述中空筒体的内侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种激光雷达的旋转底座，其特征在于：所述旋转模块还包括数据处理电路板，所述数据处理电路板设于所述顶盘远离所述中空筒体的一侧上。

4.根据权利要求3所述的一种激光雷达的旋转底座，其特征在于：所述安装座和所述数据处理电路板之间设有编码盘组件，所述编码盘组件包括：设于所述安装座上的光栅检测编码盘和设于所述数据处理电路板上的检测元件，所述光栅检测编码盘与所述中空筒体同轴线设置且位于所述中空筒体的外侧，所述初级线圈设于所述光栅检测编码盘的外侧。

5.根据权利要求4所述的一种激光雷达的旋转底座，其特征在于：所述光栅检测编码盘靠近所述检测元件的一端设有多个光栅齿和用于提供零位基准信号的定位齿，多个所述光栅齿和所述定位齿均间隔同圆周分布于所述光栅检测编码盘上。

6.根据权利要求3所述的一种激光雷达的旋转底座，其特征在于：所述安装座包括：壳体和设于所述壳体内的安装板，所述安装板将所述壳体分隔成上腔和下腔，所述旋转模块设于所述上腔内，所述下腔内设有电机驱动电路板，所述安装板的中间朝所述上腔凸设有空心柱，所述轴承安装在所述空心柱内，所述电机定子套设于所述空心柱外侧。

7.根据权利要求6所述的一种激光雷达的旋转底座，其特征在于：所述数据处理电路板和所述电机驱动电路板之间设有光通讯反馈组件，所述光通讯反馈组件包括发射管和接收管；所述发射管设于所述数据处理电路板上，所述接收管设于所述电机驱动电路板上，或者，所述发射管设于所述电机驱动电路板上，所述接收管设于所述数据处理电路板上。

8.根据权利要求7所述的一种激光雷达的旋转底座，其特征在于：所述转轴为中空轴，所述发射管和所述接收管分别设于所述中空轴的两端。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种激光雷达的旋转底座，其特征在于：所述轴承设置有两个，两个所述轴承间隔设于所述转轴上。

10.根据权利要求1至8任一项所述的一种激光雷达的旋转底座，其特征在于：所述轴承为多孔质轴承。

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