CN213991067U - 加热结构和激光雷达装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及激光雷达技术领域，公开了一种加热结构和激光雷达装置，加热结构包括：窗口片基体、导热透光膜和制热件；所述窗口片基体设有透光区域；所述导热透光膜的面积大于所述透光区域的面积，所述导热透光膜贴附于所述窗口片基体的一面，并且覆盖所述窗口片基体的所述透光区域；所述制热件与所述导热透光膜位于所述透光区域外的部分贴合接触。通过上述方式，本实用新型实施例实现了更好地清除结霜和凝露，并且成本低，减少了贴膜透过率低对激光雷达工作性能的影响。

Description

加热结构和激光雷达装置

技术领域

本实用新型实施例涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种加热结构和激光雷达装置。

背景技术

激光雷达通常需要在户外各种气候环境下工作，比如特别是低温环境下，窗口片表面容易因为环境的变化产生结霜、凝露等问题，这些问题会影响激光雷达的光线的发射和接收，甚至导致激光雷达无法正常感应周围环境导致无法正常工作。

目前，为了解决上述问题，会在窗口片的窗口片基体上布置导电膜，通过对导电膜进行通电，使导电膜发热来达到清除结霜和凝露的目的。现有的导电膜镀膜工艺，对于窗口片基体材料的要求比较高，镀膜成本高，另外，导电膜的透过率都比较低，电阻率大，并且随着加热功率的提高，透过率会进一步降低，会显著降低激光雷达的性能。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种加热结构和激光雷达装置，实现更好地清除结霜和凝露，并且成本低，减少了贴膜透过率低对激光雷达工作性能的影响。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种加热结构，包括：窗口片基体、导热透光膜和制热件；所述窗口片基体设有透光区域；所述导热透光膜的面积大于所述透光区域的面积，所述导热透光膜贴附于所述窗口片基体的一面，并且覆盖所述窗口片基体的所述透光区域；所述制热件与所述导热透光膜位于所述透光区域外的部分贴合接触。

在一种可选的方式中，所述制热件位于窗口片基体和所述导热透光膜之间，或者所述制热件贴合接触所述导热透光膜背离所述窗口片基体的一面。

在一种可选的方式中，所述导热透光膜的透过率大于93％。

在一种可选的方式中，所述导热透光膜片为石墨烯膜片。

在一种可选的方式中，所述石墨烯膜片的厚度为0.03-0.21mm。

在一种可选的方式中，所述制热件为电阻丝。

在一种可选的方式中，所述电阻丝连续或者间断地环绕所述透光区域的外周设置。

在一种可选的方式中，所述电阻丝至少环绕所述透光区域的外周一圈设置。

在一种可选的方式中，所述电阻丝呈波浪形环绕所述透光区域的外周设置。

根据本实用新型实施例的另一方面，提供了一种激光雷达装置，包括壳体、设置于所述壳体内的收发模组和所述加热结构，所述壳体上还设有透光窗口，所述加热结构通过所述窗口片基体安装于所述透光窗口。

本实用新型实施例中的加热结构，通过将制热件设置于透光区域外，制热件将产生的热量传递至导热透光膜位于透光区域的部分，从而实现清除结霜和凝露的问题，由于制热件不会对激光雷达中激光的发射和接收产生阻挡，导热透光膜可以不采用需要通电发热导电膜，导热透光膜可以采用透过率高、导热性能耗的材料所制成的涂层或薄膜，对窗口片基体采用的材料要求低，使用成本低，减少了贴膜透过率低对激光雷达工作性能的影响。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例提供的加热结构的结构示意图；

图2示出了本实用新型另一实施例提供的加热结构的结构示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

加热结构100，窗口片基体10，透光区域11，导热透光膜20，制热件30。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

请参阅图1，图1示出了本实用新型实施例提供的加热结构的结构示意图。在本实用新型的一方面，提供一种的加热结构100，加热结构100包括：窗口片基体10、导热透光膜20和制热件30。其中，窗口片基体10设有透光区域11，透光区域11为窗口片基体10上用于激光雷达装置向外发送和接收光信号的透明区域。导热透光膜20的面积大于的面积大于透光区域11的面积，导热透光膜20贴覆于窗口片基体10的一面，并且导热透光膜20覆盖窗口片基体10的透光区域11，也即整个透光区域11的位置都贴覆有导热透光膜20。制热件30与导热透光膜20的位于透光区域11外的部分贴合接触。

制热件30通电发热后，制热件30产生的热量会同时传递给导热透光膜20，迅速传递至透光区域11的位置，从而对透光区域11位置进行加热以清除透光区域11位置的结霜或凝露。

与现有的采用对导电膜通电加热的方式相比，该种方式，制热件30设置于透光区域11外，使得制热件30不会对激光雷达中激光的发射和接收产生阻挡，制热件30对透过率产生干扰。另外，导热透光膜20可以不采用需要通电发热导电膜，可以采用工艺简单的具有导热、透光性能好的贴膜，使得导热透光膜20与窗口片基体10贴合的工艺简单，对窗口片基体10采用的材料要求低，使用成本低，使得导热透光膜20可以采用透过率高、导热性能耗的材料所制成的涂层或薄膜。

再者，由于制热件30可以将产生的热量传递该导热透光膜20，即使导热透光膜20采用的导电膜，制热件30可以通过制热补偿导电膜发热功率不足，从而减少导电膜因为加热功率升高导致透过率低影响激光雷达工作性能等问题。

因此，本实施例中的加热结构100，可以实现更好地清除结霜或凝露，并且工艺简单，成本低，减少了贴膜透过率低对激光雷达工作性能的影响。

具体地，制热件30位于窗口片基体10和导热透光膜20之间，或者制热件30贴合设置于导热透光膜20的背离窗口片基体10的一面。也即制热件30可以设置于导热透光膜20和窗口片基体10均位于透光区域11外的部分之间，使制热件30分别与窗口片基体10和导热透光膜20相贴合接触，或者制热件30设置于导热透光膜20位于透光区域11外未与窗口片基体10接触的一面。

作为优选地，制热件30设置于导热透光膜20和窗口片基体10均位于透光区域11外的部分之间，以使制热件30可以分别与窗口片基体10和导热透光膜20贴合接触，使得制热件30产热的热量可以传递给窗口片基体10和导热透光膜20，提高热量的传递速率和利用率，减少功耗损失，提高清除结霜或凝露的效果，同时，导热透光膜20和窗口片基体10之间也可以对制热件30形成保护的作用。

在另一些实施例中的导热透光膜20的透过率大于93％，以免透过率过低，影响激光雷达的工作性能。

如图所示的具体实施例中，导热透光膜20为石墨烯膜片，即采用石墨烯材料所制成的薄膜片或涂层。

导电膜通常为镀在窗口片的玻璃基体上氧化锡导电层或在聚碳酸酯、聚醚酰亚胺或玻璃等基体上通过光学胶粘贴纳米银导电膜。其中，氧化锡导电层镀层工艺通常需要在高温270～300℃环境制作，对窗口片基体10的材料要求较高，纳米银导电膜也需要采用刮涂、物理气相沉积等方法特殊工艺制备，成本较高，氧化锡导电层的表面电阻率高达270Ω/sq，纳米银导电膜的表面电阻率通常在200Ω/sq，加热效率低，并且功耗损失大，随着加热功率的提高，透过率会进一步降低。

本实施例中，石墨烯膜片可以采用模压工艺进行贴合在窗口片基体10上，贴合加工工艺简单，石墨烯膜片的表面电阻率35Ω/sq，加热效率高，功率损耗小，可以快速地将制热件30产生的热量传递至透光区域11，使用成本低，其透过率可以到达97％以上，不会显著降低激光雷达的工作性能。

可以理解的是，在另一些实施例中，导热透光膜20也可以采用其他透过率高、导热性好的材料所制成薄膜。

进一步地，石墨烯膜片的厚度可以为0.03-0.21mm，说要说明的是，石墨烯膜片在满足其能够到达清除结霜或凝露的情况下，其厚度越小越好。作为优选地，石墨烯膜片的厚度可以为0.03-0.07mm。

对于上述制热件30，制热件30为电阻丝，电阻丝升温快，加热效果好，可以快速的对导热透光膜20进行加热，有利于导热透光膜20可以快速的去除结霜和凝露。

另外，对于导热透光膜20采用氧化铟锡镀膜、纳米银贴膜等的导电膜的情况，采用电阻丝可以降低氧化铟锡镀膜、纳米银贴膜发热功率不够、效率低的问题，通过对电阻丝对氧化铟锡镀膜、纳米银贴膜进行热量补偿，使得氧化铟锡镀膜、纳米银贴膜不需要较大的加热功率，也可以达到较好的清除结霜和凝露的效果，解决现有导电膜因加热功率提高而导致透过率低下影响激光雷达工作的性能的问题。

需要说明的是，在另一些实施例中，制热件30也可以采用其他的电热元件，比如电热片，只要实现制热件30与导热透光膜20位于透光区域11外的部分接触，并且可以对导热透光膜20进行加热并传导至透光区域11即可。

进一步地，电阻丝连续环绕透光区域11的外周设置，或间断环绕透光区域11的外周设置。作为优选地，电阻丝环绕透光区域的外周设置，以降低电阻丝的设置难度。可以理解的是，此处不对电阻丝的环绕形状进行限制。

进一步地，电阻丝至少环绕透光区域11的外周一圈设置，也即是电阻丝与导热透光膜20位于透光区域11外的四周的部分接触，以使电阻丝通电加热时，热量可以从导热透光膜20和窗口片基体10分别位于透光区域11外的四周向透光区域11的中心位置均匀的传递，从而减少电阻丝的发热功率，降低整机的功耗，同时可以更好去除透光区域11的结霜或凝露。

在另一些实施例中，电阻丝环绕透光区域11外周的圈数为多圈，以增加电阻丝与导热透光膜20的接触面积，增加热传导效果，提高去除结霜和凝露的效果和速率。

需要说明的是，多圈环绕透光区域11外周设置的电阻丝，可以是间断的回字形状，也可以是连续的螺旋状。

图2示出了本实用新型另一实施例提供的加热结构的结构示意图。在另一些实施例中，电阻丝也可以呈波浪形环绕透光区域11的外周设置，使得即使电阻丝环绕透光区域11外周的圈数只有一圈时，也可以通过波浪形的走势增加电阻丝与导热透光膜20位于透光区域11外的部分接触的面子，提高热传导效果，提高热量的利用率，减少功耗，提高去除结霜和凝露的效果。

需要说明的是，电阻丝呈波浪形，并非是指电阻丝呈与正弦曲线一样标准曲线，可以是具有凸起和下凹的类波浪线的一样趋势的形状，比如矩形方波。

在本实用新型的另一方面，还提供一种激光雷达装置，激光雷达装置包上述实施例中的加热结构100。具体地，激光雷达装置还包括壳体以及设置于壳体的内收发模组，壳体上还设有透光窗口，加热结构100通过所述窗口片基体10安装于壳体上的透光窗口，制热件30与激光雷达装置的控制器电连接。

本实施例中的激光雷达装置通过设置加热结构100，使得激光雷达装置可以在结霜或凝露等气候环境具有更好的工作性能，不会因为结霜或凝露的导致其工作性能下降。

需要注意的是，除非另有说明，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种加热结构，其特征在于，包括：窗口片基体、导热透光膜和制热件；

所述窗口片基体设有透光区域；

所述导热透光膜的面积大于所述透光区域的面积，所述导热透光膜贴附于所述窗口片基体的一面，并且覆盖所述窗口片基体的所述透光区域；

所述制热件与所述导热透光膜位于所述透光区域外的部分贴合接触。

2.根据权利要求1所述的加热结构，其特征在于，所述制热件位于窗口片基体和所述导热透光膜之间，或者所述制热件贴合接触所述导热透光膜背离所述窗口片基体的一面。

3.根据权利要求2所述的加热结构，其特征在于，所述导热透光膜的透过率大于93％。

4.根据权利要求2所述的加热结构，其特征在于，所述导热透光膜片为石墨烯膜片。

5.根据权利要求4所述的加热结构，其特征在于，所述石墨烯膜片的厚度为0.03-0.21mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的加热结构，其特征在于，所述制热件为电阻丝。

7.根据权利要求6所述的加热结构，其特征在于，所述电阻丝连续或者间断地环绕所述透光区域的外周设置。

8.根据权利要求7所述的加热结构，其特征在于，所述电阻丝至少环绕所述透光区域的外周一圈设置。

9.根据权利要求8所述的加热结构，其特征在于，所述电阻丝呈波浪形环绕所述透光区域的外周设置。

10.一种激光雷达装置，其特征在于，包括壳体、设置于所述壳体内的收发模组和权利要求1-9任一项所述的加热结构，所述壳体上还设有透光窗口，所述加热结构通过所述窗口片基体安装于所述透光窗口。

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