CN218839805U - 一种机载激光雷达搭载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无人机领域，尤其涉及一种机载激光雷达搭载装置，包括承接固定板，承接固定板通过螺栓固定连接在无人机的底部，承接固定板的下方连接有缓冲支架，承接固定板与缓冲支架之间连接有缓冲偏转机构，缓冲支架的中心下方安装有激光雷达，激光雷达与缓冲支架之间设置有自调节机构；自调节机构包括球铰壳体，球铰壳体固定连接在缓冲支架的中心，球铰壳体内球铰设置有球体，球体外侧壁与球铰壳体内侧壁之间设置有纠偏单元，球铰壳体内侧与激光雷达之间设置有竖向缓冲组件，激光雷达随球体滚动而摆动。本申请结构简单，能够有效缓解因无人机翻转而影响激光雷达监测方向偏移、晃动的问题。

Description

一种机载激光雷达搭载装置

技术领域

本实用新型属于无人机领域，尤其涉及一种机载激光雷达搭载装置。

背景技术

将无人机上搭载激光雷达，利用激光扫描测距，每秒可测量并记录几十万个点云数据生成地表面的三维立体图形。同时集成了激光扫描测距、GPS、IMU(惯性测量单元)、CCD数码相机的车载三维测图系统进入市场，可以进行移动式三维激光扫描测量。现有的CN214729663U一种可搭载激光雷达无人机，其中公开了一种搭载方式，利用球形转动头，并通过激光雷达自身的重力使之保持与地面垂直，从而实现了激光雷达处于与地面垂直的状态，以降低测量误差的效果；由于缺乏圆周方向的限制，激光雷达仅限于竖向监测，无法水平监测，即在气流作用下，激光雷达随着球形转动头转动，无法保证固定的监测方向，同时还无法保证激光雷达平稳状态；因此，亟需一种能够有效缓解因无人机翻转而影响激光雷达监测方向偏移、晃动的机载激光雷达搭载装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机载激光雷达搭载装置，以解决上述问题，达到使激光雷达平稳监测的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种机载激光雷达搭载装置，包括承接固定板，所述承接固定板通过螺栓固定连接在无人机的底部，所述承接固定板的下方连接有缓冲支架，所述承接固定板与所述缓冲支架之间连接有缓冲偏转机构，所述缓冲支架的中心下方安装有激光雷达，所述激光雷达与所述缓冲支架之间设置有自调节机构；

所述自调节机构包括球铰壳体，所述球铰壳体固定连接在所述缓冲支架的中心，所述球铰壳体内球铰设置有球体，所述球体外侧壁与所述球铰壳体内侧壁之间设置有纠偏单元，所述球铰壳体内侧与所述激光雷达之间设置有竖向缓冲组件，所述激光雷达随所述球体滚动而摆动。

优选的，所述缓冲偏转机构包括两组复位拉绳与竖向设置的四组弹簧，四组所述弹簧的顶部分别铰接在所述承接固定板的底部四角，四组所述弹簧的底部分别铰接在所述缓冲支架的顶部四角，两组所述复位拉绳的端部分别穿过所述承接固定板的四角固定连接在所述缓冲支架的顶部四角上，位于所述承接固定板上方的两组所述复位拉绳从上至下交叉设置，四组所述弹簧分别套设在位于所述承接固定板下方的所述复位拉绳外侧。

优选的，所述纠偏单元包括竖向设置的若干第二电磁块、开设在所述球铰壳体内的球窝、固定连接在所述球体表面的第一电磁块与金属条、嵌设在所述球铰壳体内的位移传感器，若干所述第二电磁块依次排列，所述第一电磁块与位于中间的所述第二电磁块对应设置，若干所述第二电磁块的磁力从中心至两侧递减设置，所述金属条与所述位移传感器对应设置，所述第一电磁块与所述金属条靠近所述无人机的飞行方向设置，所述金属条还靠近所述球体的顶侧设置，所述位移传感器与所述第二电磁块电性连接有PLC控制器。

优选的，所述球体包括两组结构相同且固定连接的半球，所述缓冲组件包括开设在位于下方的所述半球底部的限位孔，所述限位孔内适配有固定连杆，所述固定连杆的顶部螺纹连接有缓冲螺栓，所述缓冲螺栓的外侧套设有减振护套，所述缓冲螺栓的头部宽度大于所述限位孔的内径，位于上方的所述半球的中心抵接在所述减振护套的上方。

优选的，任一所述弹簧的顶端与底端之间固定连接有同一波纹套筒，所述波纹套筒套设在所述弹簧的外侧。

优选的，所述承接固定板的顶部四角分别转动连接有滚轮，所述复位拉绳的两端分别绕过两组所述滚轮，所述承接固定板的顶部中心固定连接有连接块，两组所述复位拉绳分别贯穿所述连接块。

本实用新型具有如下技术效果：纠偏装置的主要作用是辅助纠正激光雷达与无人机之间的角度，有效保证激光雷达能够根据无人机移动而同步改变监测方向；缓冲偏转机构的主要作用是在无人机突然翻转时，缓冲支架根据惯性延缓翻转，并在重力作用下，减缓承接固定板与激光雷达之间的相对翻转幅度，从而达到有助于纠偏装置快速纠正激光雷达监测方向的目的；竖向缓冲组件的主要作用是对激光雷达竖向方向的振动进行有效吸能，有效避免强烈的、突然的振动影响监测质量；整体上，本申请结构简单，能够有效缓解因无人机翻转而影响激光雷达监测方向偏移、晃动的问题。

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为本实用新型搭载装置主视方向示意图；

图2为本实用新型承接固定板俯视方向示意图；

图3为本实用新型缓冲支架俯视方向示意图；

图4为本实用新型第一电磁块、第二电磁块与金属条位置关系示意图；

其中，1、承接固定板；2、复位拉绳；3、连接块；4、波纹套筒； 5、弹簧；6、缓冲支架；7、球铰壳体；8、球体；9、减振护套；10、限位孔；11、缓冲螺栓；12、第一电磁块；13、第二电磁块；14、位移传感器；15、金属条；16、固定连杆。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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做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。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-4所示，本实用新型提供了一种机载激光雷达搭载装置，包括承接固定板1，承接固定板1通过螺栓固定连接在无人机的底部，承接固定板1的下方连接有缓冲支架6，承接固定板1与缓冲支架6 之间连接有缓冲偏转机构，缓冲支架6的中心下方安装有激光雷达，激光雷达与缓冲支架6之间设置有自调节机构；

自调节机构包括球铰壳体7，球铰壳体7固定连接在缓冲支架6 的中心，球铰壳体7内球铰设置有球体8，球体8外侧壁与球铰壳体 7内侧壁之间设置有纠偏单元，球铰壳体7内侧与激光雷达之间设置有竖向缓冲组件，激光雷达随球体8滚动而摆动。

纠偏装置的主要作用是辅助纠正激光雷达与无人机之间的角度，有效保证激光雷达能够根据无人机移动而同步改变监测方向；缓冲偏转机构的主要作用是在无人机突然翻转时，缓冲支架6根据惯性延缓翻转，并在重力作用下，减缓承接固定板1与激光雷达之间的相对翻转幅度，从而达到有助于纠偏装置快速纠正激光雷达监测方向的目的；竖向缓冲组件的主要作用是对激光雷达竖向方向的振动(或晃动)进行有效吸能，有效避免强烈的、突然的振动影响监测质量；整体上，本申请结构简单，能够有效缓解因无人机翻转而影响激光雷达监测方向偏移、晃动的问题。

进一步优化方案，缓冲偏转机构包括两组复位拉绳2与竖向设置的四组弹簧5，四组弹簧5的顶部分别铰接在承接固定板1的底部四角，四组弹簧5的底部分别铰接在缓冲支架6的顶部四角，两组复位拉绳2的端部分别穿过承接固定板1的四角固定连接在缓冲支架6的顶部四角上，位于承接固定板1上方的两组复位拉绳2从上至下交叉设置，四组弹簧5分别套设在位于承接固定板1下方的复位拉绳2外侧。

初始状态，四组弹簧5处于自由状态(或轻微压缩状态)，承接固定板1与缓冲支架6处于平行状态；当无人机带动承接固定板1翻转一定角度，由于两组复位拉绳2的长度限制以及惯性力，承接固定板1翻转的瞬间，缓冲支架6保持翻转前的状态，此时靠近承接固定板1倾斜方向的弹簧5被压缩一定长度，远离承接固定板1倾斜方向的弹簧5释放一定长度，在所有弹簧5的回弹力作用下，缓冲支架6 随着承接固定板1翻转而倾斜一定角度，位于固定板1下方的复位拉绳2随着弹簧5的拉伸或压缩而伸长或缩短，在弹簧5的变化过程中，复位拉绳2起到了有效稳定缓冲支架6的作用，使缓冲支架6与激光雷达之间的翻转较为平缓，从而有助于纠偏单元快速纠正激光雷达的监测方向。

进一步优化方案，纠偏单元包括竖向设置的若干第二电磁块13、开设在球铰壳体7内的球窝、固定连接在球体8表面的第一电磁块 12与金属条15、嵌设在球铰壳体7内的位移传感器14，若干第二电磁块13依次排列，第一电磁块12与位于中间的第二电磁块13对应设置，若干第二电磁块13的磁力从中心至两侧递减设置，金属条15 与位移传感器14对应设置，第一电磁块12与金属条15靠近无人机的飞行方向设置，金属条15还靠近球体8的顶侧设置，位移传感器14与第二电磁块13电性连接有PLC控制器。

第一电磁块12的移动范围小于若干第二电磁块13与球体8之间的相对面积，第一电磁块12的移动范围对应激光雷达带动球体8 转动范围；当激光雷达随着无人机移动，由于球体8与球铰壳体7球铰设置，在激光雷达自重作用下，始终保持与地面的角度，但是由于球铰设置，气流会驱动激光雷达与无人机之间发生相对偏转，虽然激光雷达与地面保持一定角度，但是，监测方向因此而发生改变；初始状态，当激光雷达与无人机的飞行方向相对应时，位移传感器14与金属条15是相对应的关系，位移传感器14中反馈对应的信号，第一电磁块12与位于中间的磁力最强的第二电磁块13对应设置；当激光雷达在飞行过程中因气流而改变监测方向，金属条15随着发生偏转，此时，位移传感器14的反馈信号改变，即位移传感器14无法感应到金属条15，同时，第一电磁块12偏移至磁力较弱的第二电磁块13， PLC控制器将位移传感器14的信号转化为通电信号，第一电磁块12 沿着磁力由弱到强的方向移动，最终停留在位于中间的磁力最强的第二电磁块13附近，此时，金属条15重新进入位移传感器14的感应范围内，即激光雷达与无人机恢复初始状态；最终实现了，激光雷达保持与地面的角度关系以及与无人机飞行方向的角度关系，有效保证了激光雷达的监测精度。

进一步优化方案，球体8包括两组结构相同且固定连接的半球，缓冲组件包括开设在位于下方的半球底部的限位孔10，限位孔10内适配有固定连杆16，固定连杆16的顶部螺纹连接有缓冲螺栓11，缓冲螺栓11的外侧套设有减振护套9，缓冲螺栓11的头部宽度大于限位孔10的内径，位于上方的半球的中心抵接在减振护套9的上方。

当激光雷达发生竖向的振动，减振护套9可以有效减缓激光雷达该部分振动。

进一步优化方案，任一弹簧5的顶端与底端之间固定连接有同一波纹套筒4，波纹套筒4套设在弹簧5的外侧。

波纹套筒4可以保护弹簧5，避免大块漂浮物卡入弹簧5，影响弹簧5正常压缩过程。

进一步优化方案，承接固定板1的顶部四角分别转动连接有滚轮，复位拉绳2的两端分别绕过两组滚轮，承接固定板1的顶部中心固定连接有连接块3，两组复位拉绳2分别贯穿连接块3。

通过滚轮与连接块3，使承接固定板1与缓冲支架6在翻转过程中更加顺畅。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种机载激光雷达搭载装置，其特征在于：包括承接固定板(1)，所述承接固定板(1)通过螺栓固定连接在无人机的底部，所述承接固定板(1)的下方连接有缓冲支架(6)，所述承接固定板(1)与所述缓冲支架(6)之间连接有缓冲偏转机构，所述缓冲支架(6)的中心下方安装有激光雷达，所述激光雷达与所述缓冲支架(6)之间设置有自调节机构；

所述自调节机构包括球铰壳体(7)，所述球铰壳体(7)固定连接在所述缓冲支架(6)的中心，所述球铰壳体(7)内球铰设置有球体(8)，所述球体(8)外侧壁与所述球铰壳体(7)内侧壁之间设置有纠偏单元，所述球铰壳体(7)内侧与所述激光雷达之间设置有竖向缓冲组件，所述激光雷达随所述球体(8)滚动而摆动。

2.根据权利要求1所述的机载激光雷达搭载装置，其特征在于：所述缓冲偏转机构包括两组复位拉绳(2)与竖向设置的四组弹簧(5)，四组所述弹簧(5)的顶部分别铰接在所述承接固定板(1)的底部四角，四组所述弹簧(5)的底部分别铰接在所述缓冲支架(6)的顶部四角，两组所述复位拉绳(2)的端部分别穿过所述承接固定板(1)的四角固定连接在所述缓冲支架(6)的顶部四角上，位于所述承接固定板(1)上方的两组所述复位拉绳(2)从上至下交叉设置，四组所述弹簧(5)分别套设在位于所述承接固定板(1)下方的所述复位拉绳(2)外侧。

3.根据权利要求1所述的机载激光雷达搭载装置，其特征在于：所述纠偏单元包括竖向设置的若干第二电磁块(13)、开设在所述球铰壳体(7)内的球窝、固定连接在所述球体(8)表面的第一电磁块(12)与金属条(15)、嵌设在所述球铰壳体(7)内的位移传感器(14)，若干所述第二电磁块(13)依次排列，所述第一电磁块(12)与位于中间的所述第二电磁块(13)对应设置，若干所述第二电磁块(13)的磁力从中心至两侧递减设置，所述金属条(15)与所述位移传感器(14)对应设置，所述第一电磁块(12)与所述金属条(15)靠近所述无人机的飞行方向设置，所述金属条(15)还靠近所述球体(8)的顶侧设置，所述位移传感器(14)与所述第二电磁块(13)电性连接有PLC控制器。

4.根据权利要求1所述的机载激光雷达搭载装置，其特征在于：所述球体(8)包括两组结构相同且固定连接的半球，所述缓冲组件包括开设在位于下方的所述半球底部的限位孔(10)，所述限位孔(10)内适配有固定连杆(16)，所述固定连杆(16)的顶部螺纹连接有缓冲螺栓(11)，所述缓冲螺栓(11)的外侧套设有减振护套(9)，所述缓冲螺栓(11)的头部宽度大于所述限位孔(10)的内径，位于上方的所述半球的中心抵接在所述减振护套(9)的上方。

5.根据权利要求2所述的机载激光雷达搭载装置，其特征在于：任一所述弹簧(5)的顶端与底端之间固定连接有同一波纹套筒(4)，所述波纹套筒(4)套设在所述弹簧(5)的外侧。

6.根据权利要求2所述的机载激光雷达搭载装置，其特征在于：所述承接固定板(1)的顶部四角分别转动连接有滚轮，所述复位拉绳(2)的两端分别绕过两组所述滚轮，所述承接固定板(1)的顶部中心固定连接有连接块(3)，两组所述复位拉绳(2)分别贯穿所述连接块(3)。

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