CN216748085U - 激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种激光雷达，包括激光收发模组、顶部电路板、旋转负载、驱动器、无线供电组件、底部电路板和底座；驱动器与旋转负载动力耦合连接，用于驱动旋转负载转动；无线供电组件位于旋转负载与底部电路板之间，无线供电组件包括发射电路板和接收电路板，发射电路板电连接底部电路板，接收电路板电连接驱动器和顶部电路板；顶部电路板和接收电路板分别固定连接旋转负载在轴向上的两端，激光收发模组电连接顶部电路板；发射电路板上集成有发射线圈，接收电路板上集成有与发射线圈电磁耦合的接收线圈。电路板充当线圈，并且发射电路板与接收电路板之间间隙能够做到很小，来实现无线供电，如此有利于激光雷达的小型化设计。

Description

激光雷达

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，特别涉及一种激光雷达。

背景技术

目前激光雷达中，雷达底座驱动激光收发模组转动，从而激光收发模组可以对周侧的环境进行测量。多数情况下，雷达底座上的发电模块和激光收发模组的受电模块是通过有线连接，实现电能传导。雷达底座与激光收发模组之间的有线连接方式会影响到激光雷达的测量性能。

鉴于此，现有的激光雷达采用了无线供电结构，无线供电结构通常包括发射线圈、发射磁芯、接收线圈和接收磁芯，目前激光雷达所采用的无线供电结构存在体积较大，不利于激光雷达的小型化设计的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种激光雷达，旨在解决现有的激光雷达所采用的无线供电结构存在体积较大，不利于激光雷达的小型化设计的问题。

本实用新型提供一种激光雷达，包括激光收发模组、顶部电路板、旋转负载、驱动器、无线供电组件、底部电路板和底座；

所述底座设置有容纳腔，所述驱动器、所述无线供电组件和所述底部电路板设置于所述容纳腔内；

所述驱动器与所述旋转负载动力耦合连接，用于驱动所述旋转负载转动；

所述无线供电组件位于所述旋转负载与所述底部电路板之间，所述无线供电组件包括发射电路板和接收电路板，所述发射电路板电连接所述底部电路板，所述接收电路板电连接所述驱动器和所述顶部电路板；

所述顶部电路板和所述接收电路板分别固定连接所述旋转负载在轴向上的两端，所述激光收发模组设置于所述顶部电路板远离所述旋转负载的板面上，所述激光收发模组电连接所述顶部电路板；

其中，所述发射电路板上集成有发射线圈，所述接收电路板上集成有与所述发射线圈电磁耦合的接收线圈。

在一具体实施例中，所述发射电路板通过导线电连接所述底部电路板。

在一具体实施例中，所述接收电路板通过导线电连接所述顶部电路板。

在一具体实施例中，所述顶部电路板上设置有朝向所述底部电路板的光通讯发射器，所述底部电路板上设置有朝向所述光通讯发射器的光通讯接收器，所述光通讯接收器与所述光通讯发射器之间形成有避让空间。

在一具体实施例中，所述底部电路板设置有所述光通讯接收器的板面上设置有挡光筒，所述挡光筒套设于所述光通讯接收器外。

在一具体实施例中，所述激光收发模组包括背板、激光发射器、激光接收器和光路负载；

所述背板直立地设置于所述顶部电路板上，所述背板与所述顶部电路板电连接，所述背板的一板面上间隔地设置有所述激光发射器和所述激光接收器；

所述光路负载固定连接所述顶部电路板，所述背板设置有所述激光发射器的板面与所述光路负载的一端面固定连接，所述光路负载分别对应所述激光发射器、所述激光接收器贯穿设置有发射腔和接收腔；

所述发射腔远离所述激光发射器的一端设置有发射透镜，所述接收腔远离所述激光接收器的一端设置有接收透镜。

在一具体实施例中，所述背板上设置有与所述激光发射器电连接的激光驱动电路，所述激光驱动电路包括氮化镓MOS管。

在一具体实施例中，所述激光雷达还包括码盘和编码器，所述码盘套设于所述旋转负载外且位于所述顶部电路板远离所述激光收发模组的一侧，所述码盘固定连接所述容纳腔的内侧壁；

所述编码器对应所述码盘设置于所述顶部电路板远离所述激光收发模组的板面上，所述编码器电连接所述顶部电路板，所述编码器的发射端和接收端中的一个位于所述码盘靠近所述顶部电路板的一侧，另一个位于所述码盘远离所述顶部电路板的一侧；

所述码盘对应所述编码器设置有多个穿孔，多个所述穿孔沿着所述旋转负载的旋转方向呈间隔布置。

在一具体实施例中，所述容纳腔的内侧壁对应所述码盘凸设有多个安装凸起，多个所述安装凸起呈沿着所述码盘的周向间隔布置，每个所述安装凸起通过螺接件固定连接所述码盘。

在一具体实施例中，所述容纳腔内设置有分隔板，以将所述容纳腔分隔为第一腔体和第二腔体，所述驱动器位于所述第一腔体内，所述底部电路板位于所述第二腔体内；

所述分隔板朝向所述旋转负载凸设有圆台，所述旋转负载靠近所述分隔板的一端设置有圆筒状的筒状部，所述筒状部套设于所述圆台外；

所述驱动器为电机，所述电机的定子固定套接于所述圆台外，所述电机的转子固定套接于所述筒状部外内。

在一具体实施例中，所述圆台设置有槽口朝向所述筒状部的容纳槽，所述容纳槽的底壁凸设有安装柱；

所述筒状部的底壁凸设有筒状的嵌入部，所述嵌入部伸入所述容纳槽内且套设于所述安装柱外，所述安装柱与所述嵌入部的内侧壁之间套接有轴承。

在本实用新型的技术方案中，无线供电组件中的发射线圈和接收线圈分别集成设置在发射电路板和接收电路板上，电路板充当线圈，并且发射电路板与接收电路板之间间隙能够做到很小，来实现无线供电，如此有利于激光雷达的小型化设计。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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一种激光雷达的一剖视图；

图2为图1中激光雷达的部分结构示意图；

图3为图1中激光雷达的内部结构示意图；

附图标号说明：激光雷达100、激光收发模组1、背板11、激光发射器12、激光接收器13、光路负载14、发射腔141、接收腔142、顶部电路板2、光通讯发射器21、编码器22、旋转负载3、筒状部31、嵌入部32、轴承33、驱动器4、无线供电组件5、发射电路板51、接收电路板52、底部电路板6、挡光筒61、底座7、分隔板71、第一腔体72、第二腔体73、圆台74、容纳槽741、安装柱742、码盘8。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供了一种激光雷达，图1至图3为本实用新型提供的激光雷达的一实施例。

请参阅图1至图3，在本实施例中，激光雷达100包括激光收发模组1、顶部电路板2、旋转负载3、驱动器4、无线供电组件5、底部电路板6和底座7；底座7设置有容纳腔，驱动器4、无线供电组件5和底部电路板6设置于容纳腔内；驱动器4与旋转负载3动力耦合连接，用于驱动旋转负载3转动；无线供电组件5位于旋转负载3与底部电路板6之间，无线供电组件5包括发射电路板51和接收电路板52，发射电路板51电连接底部电路板6，接收电路板52电连接驱动器4和顶部电路板2；顶部电路板2和接收电路板52分别固定连接旋转负载3在轴向上的两端，激光收发模组1设置于顶部电路板2远离旋转负载3的板面上，激光收发模组1电连接顶部电路板2；其中，发射电路板51上集成有发射线圈(未在图中示出)，接收电路板52上集成有与发射线圈电磁耦合的接收线圈(未在图中示出)。

具体而言，激光收发模组1、顶部电路板2、旋转负载3三者固定连接，驱动器4能够驱动旋转负载3转动，从而通过旋转负载3带动激光收发模组1、顶部电路板2同步转动。下面定义旋转负载3的转动轴线所在方向为上下向，旋转负载3靠近激光收发模组1的一端为旋转负载3的上端，旋转负载3远离激光收发模组1的一端为旋转负载3的下端。旋转负载3的下端与驱动器4动力耦合连接，顶部电路板2板面朝上地固定安装于旋转负载3的上端面，激光收发模组1固定安装于顶部电路板2的上板面。

在驱动器4驱动旋转负载3转动的过程中，激光收发模组1能向被探测物体发射探测激光光束，然后激光收发模组1能探测到被探测物体反射回来的反射回波信号，将反射回波信号与发射激光信号进行比较，做适当处理后，可获得被探测物体的相关信息，例如，被探测物体的距离、轮廓、方位等。

发射电路板51上集成有发射线圈，即现有的无线供电结构中的发射线圈为发射电路板51上的走线，同样地，接收电路板52上集成有接收线圈，也即现有的无线供电结构中的接收线圈为接收电路板52上的走线。发射电路板51与接收电路板52上下间隔相对，发射电路板51固定安装于底座7的容纳腔内，发射电路板51与底部电路板6相对固定，接收电路板52固定安装于旋转负载3的下端，旋转负载3能够带动接收电路板52转动。

在本实用新型的技术方案中，无线供电组件5中的发射线圈和接收线圈分别集成设置在发射电路板51和接收电路板52上，电路板充当线圈，并且发射电路板51与接收电路板52之间间隙能够做到很小，来实现无线供电，如此有利于激光雷达100的小型化设计。

激光收发模组1固定安装于顶部电路板2的上板面，激光收发模组1的具体样式可以根据实际情况进行设定，可选地，请参阅图1至图3，在本实施例中，激光收发模组1包括背板11、激光发射器12、激光接收器13和光路负载14；背板11直立地设置于顶部电路板2上，背板11与顶部电路板2电连接，背板11的一板面上间隔地设置有激光发射器12和激光接收器13；光路负载14固定连接顶部电路板2，背板11设置有激光发射器12的板面与光路负载14的一端面固定连接，光路负载14分别对应激光发射器12、激光接收器13贯穿设置有发射腔141和接收腔142；发射腔141远离激光发射器12的一端设置有发射透镜(未在图中示出)，接收腔142远离激光接收器13的一端设置有接收透镜(未在图中示出)。

具体而言，背板11通常为硬质电路板，背板11的板面的朝向为水平向，激光发射器12和激光接收器13设置于背板11的同一板面，并且激光发射器12和激光接收器13的光轴通常为上下齐平设置。激光发射器12用于发射探测激光光束，发射透镜用于对激光光束进行准直，接收透镜用于将回波信号汇聚到激光接收器13上，激光接收器13用于将光信号转换为电信号。其中，激光接收器13可以采用SPAD(Single Photon Avalanche Diode，单光子雪崩二极管)等。

进一步，在本实施例中，背板11上设置有与激光发射器12电连接的激光驱动电路，激光驱动电路包括氮化镓MOS管。

具体而言，现有的激光驱动电路通常采用普通硅基MOS管，而激光收发模组1在激光驱动电路中使用了氮化镓MOS管替代了普通硅基MOS管，从而使得出射激光拥有更强峰值光功率和更短的发射光脉宽。在SPAD原理的测距模组中，更强的峰值光功率意味着更好的信噪比，更短的发射光脉宽意味着回波辨识区间变窄、离散度变低，这都能有效的增加测距精度。

现有的激光雷达中常采用反射式光电开关测量转动角，可选地，请参阅图1至图3，在本实施例中，激光雷达100还包括码盘8和编码器22，码盘8套设于旋转负载3外且位于顶部电路板2远离激光收发模组1的一侧，码盘8固定连接容纳腔的内侧壁；编码器22对应码盘8设置于顶部电路板2远离激光收发模组1的板面上，编码器22电连接顶部电路板2，编码器22的发射端和接收端中的一个位于码盘8靠近顶部电路板2的一侧，另一个位于码盘8远离顶部电路板2的一侧，码盘8对应编码器22设置有多个穿孔(未在图中示出)，多个穿孔沿着旋转负载3的旋转方向呈间隔布置。

具体而言，编码器22的发射端和接收端中的一个位于码盘8设置有穿孔的区域的正上方，另一个位于码盘8设置有穿孔的区域的正下方。编码器22可以为对射式光电开关，在激光雷达100受到强光照射的情况下，对射式光电开关拥有更强的抗干扰能力。

由于码盘8能够设计更为密集的穿孔，这样在同样转速的情况下，激光雷达100能够实现更高的角分辨率。例如，现有的采用反射式光电开关的激光雷达能够实现1°的角分辨率，而本申请的激光雷达100能够实现0.25°的角分辨率，性能更优，并且，由于激光收发模组1在激光驱动电路中使用了氮化镓MOS管，激光雷达100在实现0.25°的角分辨率的前提下，依旧能够保证10m±3cm的测距精度。

码盘8固定连接容纳腔的内侧壁，可选地，在本实施例中，容纳腔的内侧壁对应码盘8凸设有多个安装凸起(未在图中示出)，多个安装凸起呈沿着码盘8的周向间隔布置，每个安装凸起通过螺接件(未在图中示出，螺接件可以为螺钉、螺栓等)固定连接码盘8。其中，多个安装凸起可以是间隔设置，多个安装凸起也可以依次相连，从而一体成型。

驱动器4设置于容纳腔内，并且驱动器4与旋转负载3动力耦合连接，可选地，请参阅图1至图3，在本实施例中，容纳腔内设置有分隔板71，以将容纳腔分隔为第一腔体72和第二腔体73，驱动器4位于第一腔体72内，底部电路板6位于第二腔体73内；分隔板71朝向旋转负载3凸设有圆台74，旋转负载3靠近分隔板71的一端设置有圆筒状的筒状部31，筒状部31套设于圆台74外；驱动器4为电机，电机的定子固定套接于圆台74外，电机的转子固定套接于筒状部31外内。

具体而言，分隔板71的板面朝上，第一腔体72位于第二腔体73的上方，圆台74呈沿着上下向延伸，并且圆台74通常位于分隔板71的中部。驱动器4为无轴电机。通过筒状部31和圆台74的设置，有利于缩小激光雷达100在上下向的尺寸。

进一步，请参阅图1至图3，在本实施例中，圆台74设置有槽口朝向筒状部31的容纳槽741，容纳槽741的底壁凸设有安装柱742；筒状部31的底壁凸设有筒状的嵌入部32，嵌入部32伸入容纳槽741内且套设于安装柱742外，安装柱742与嵌入部32的内侧壁之间套接有轴承33。

具体而言，容纳槽741为圆形槽，并且容纳槽741的槽口朝下。安装柱742为圆柱状，安装柱742呈沿着上下向延伸。并且，轴承33可以沿着安装柱742设置有多个，例如，轴承33设置有两个，嵌入部32的内腔上下贯穿旋转负载3，嵌入部32的内侧壁凸设有环形凸起(未在图中示出)，并且两个轴承33分别抵接设置于环形凸起的上方和下方。

发射电路板51与底部电路板6相对固定，可选地，请参阅图1至图3，在本实施例中，发射电路板51通过导线(未在图中示出)电连接底部电路板6。并且，发射电路板51可以是通过粘接等方式固定于第一腔体72内。

可选地，请参阅图1至图3，在本实施例中，发射电路板51位于第一腔体72内，发射电路板51套设于圆台74外，并且发射电路板51与分隔板71的上板面贴合连接。例如，发射电路板51可以是通过粘接等方式固定于分隔板71上。

接收电路板52固定安装于旋转负载3的下端，可选地，请参阅图1至图3，在本实施例中，接收电路板52通过导线(未在图中示出)电连接顶部电路板2，并且，接收电路板52通过沿着上下向延伸的钢针(未在图中示出)固定连接顶部电路板2。

可选地，请参阅图1至图3，在本实施例中，接收电路板52位于第一腔体72内，接收电路板52位于发射电路板51与旋转负载3之间，进一步，接收电路板52与旋转负载3的下端面抵接。

可选地，请参阅图1至图3，在本实施例中，顶部电路板2上设置有朝向底部电路板6的光通讯发射器21，底部电路板6上设置有朝向光通讯发射器21的光通讯接收器(未在图中示出)，光通讯接收器与光通讯发射器21之间形成有避让空间(未在图中示出)。通过光通讯发射器21与光通讯接收器的设置，能够实现激光雷达100内部的光通信。而避让空间的形成能够避免光通讯发射器21与光通讯接收器之间被遮挡。

进一步，请参阅图1至图3，在本实施例中，底部电路板6设置有光通讯接收器的板面上设置有挡光筒61，挡光筒61套设于光通讯接收器外。挡光筒61为沿着上下向延伸的筒状设置，挡光筒61能够避免杂光对光通讯接收器产生干扰。挡光筒61的材质可以为泡棉等，挡光筒61可以是通过粘接等方式固定在底部电路板6的上板面。

可选地，请参阅图1至图3，在本实施例中，激光雷达100设置有串口和以太网通信结构，这样激光雷达100不仅能够通过串口实现对外通信，还可以使用以太网对外通信。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括激光收发模组、顶部电路板、旋转负载、驱动器、无线供电组件、底部电路板和底座；

所述底座设置有容纳腔，所述驱动器、所述无线供电组件和所述底部电路板设置于所述容纳腔内；

所述驱动器与所述旋转负载动力耦合连接，用于驱动所述旋转负载转动；

所述无线供电组件位于所述旋转负载与所述底部电路板之间，所述无线供电组件包括发射电路板和接收电路板，所述发射电路板电连接所述底部电路板，所述接收电路板电连接所述驱动器和所述顶部电路板；

所述顶部电路板和所述接收电路板分别固定连接所述旋转负载在轴向上的两端，所述激光收发模组设置于所述顶部电路板远离所述旋转负载的板面上，所述激光收发模组电连接所述顶部电路板；

其中，所述发射电路板上集成有发射线圈，所述接收电路板上集成有与所述发射线圈电磁耦合的接收线圈。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述发射电路板通过导线电连接所述底部电路板；和/或，

所述接收电路板通过导线电连接所述顶部电路板。

3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述顶部电路板上设置有朝向所述底部电路板的光通讯发射器，所述底部电路板上设置有朝向所述光通讯发射器的光通讯接收器，所述光通讯接收器与所述光通讯发射器之间形成有避让空间。

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述底部电路板设置有所述光通讯接收器的板面上设置有挡光筒，所述挡光筒套设于所述光通讯接收器外。

5.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光收发模组包括背板、激光发射器、激光接收器和光路负载；

所述背板直立地设置于所述顶部电路板上，所述背板与所述顶部电路板电连接，所述背板的一板面上间隔地设置有所述激光发射器和所述激光接收器；

所述光路负载固定连接所述顶部电路板，所述背板设置有所述激光发射器的板面与所述光路负载的一端面固定连接，所述光路负载分别对应所述激光发射器、所述激光接收器贯穿设置有发射腔和接收腔；

所述发射腔远离所述激光发射器的一端设置有发射透镜，所述接收腔远离所述激光接收器的一端设置有接收透镜。

6.根据权利要求5所述的激光雷达，其特征在于，所述背板上设置有与所述激光发射器电连接的激光驱动电路，所述激光驱动电路包括氮化镓MOS管。

7.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括码盘和编码器，所述码盘套设于所述旋转负载外且位于所述顶部电路板远离所述激光收发模组的一侧，所述码盘固定连接所述容纳腔的内侧壁；

所述编码器对应所述码盘设置于所述顶部电路板远离所述激光收发模组的板面上，所述编码器电连接所述顶部电路板，所述编码器的发射端和接收端中的一个位于所述码盘靠近所述顶部电路板的一侧，另一个位于所述码盘远离所述顶部电路板的一侧；

所述码盘对应所述编码器设置有多个穿孔，多个所述穿孔沿着所述旋转负载的旋转方向呈间隔布置。

8.根据权利要求7所述的激光雷达，其特征在于，所述容纳腔的内侧壁对应所述码盘凸设有多个安装凸起，多个所述安装凸起呈沿着所述码盘的周向间隔布置，每个所述安装凸起通过螺接件固定连接所述码盘。

9.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述容纳腔内设置有分隔板，以将所述容纳腔分隔为第一腔体和第二腔体，所述驱动器位于所述第一腔体内，所述底部电路板位于所述第二腔体内；

所述分隔板朝向所述旋转负载凸设有圆台，所述旋转负载靠近所述分隔板的一端设置有圆筒状的筒状部，所述筒状部套设于所述圆台外；

所述驱动器为电机，所述电机的定子固定套接于所述圆台外，所述电机的转子固定套接于所述筒状部外内。

10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，所述圆台设置有槽口朝向所述筒状部的容纳槽，所述容纳槽的底壁凸设有安装柱；

所述筒状部的底壁凸设有筒状的嵌入部，所述嵌入部伸入所述容纳槽内且套设于所述安装柱外，所述安装柱与所述嵌入部的内侧壁之间套接有轴承。

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