CN219082655U - 一种激光雷达的云台装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光雷达的云台装置，包括六自由度基座和旋转基座，六自由度基座包括上平台、下平台以及电动伸缩机械臂，每一个电动伸缩机械臂包括固定杆和沿固定杆轴线运动的运动杆；旋转基座包括电机安装座、圆柱形壳体、驱动步进电机、旋转盘和摄像头支架，电机安装座固定安装在上平台的上表面，驱动步进电机的输出轴与旋转盘的底部固定连接，旋转盘的侧面通过滚珠与套设在驱动步进电机外面的圆柱形壳体相抵，摄像头支架固定在旋转盘的顶部。本实用新型以六自由度基座作为角度调整基座，带动其上的旋转基座实现任意角度范围的调整，同时配合旋转基座的旋转作用，实现激光雷达摄像头更广范围内的成像探测，满足激光雷达的远距离探测的需求。

Description

一种激光雷达的云台装置

技术领域

本实用新型涉及雷达探测技术领域，特别是涉及一种激光雷达的云台装置。

背景技术

激光雷达是指以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，其主要工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射探测信号进行比较，作适当处理后就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，由于激光雷达探测具备极高的距离和角度分辨率，测速范围广，抗干扰能力强，因此广泛应用于导航领域，如机器人/无人机的避障、无人驾驶智能汽车的自动驾驶等等。

目前的激光雷达多采用固定安装在云台上的方式，借助于云台的左右旋转和上下仰俯运动，来实现对目标物体的雷达探测功能，例如：

公开号为CN115356707A的专利公开了一种基于可变视野稳定云台的激光雷达及其实现方法，其中的可变视野云台包括：底座、航向角平台、支架、俯仰角电机、中框、横滚角电机、搭载平台、俯仰角转动轴承、横滚角转动轴承、陀螺仪传感器；所述底座与机器人固定连接，跟随机器人进行运动；所述航向角平台与所述底座间采用滑动连接；所述航向角平台通过转轴经航向角电机驱动，实现在水平面内转动；所述航向角平台的上端面设有两个支架，可跟随平台转动；所述两个支架的上端通过两个俯仰角转动轴承与中框连接；其中一个俯仰角转动轴承与俯仰角电机传动轴连接，通过俯仰角电机驱动；所述中框通过两个横滚角转动轴承与搭载平台连接，其中一个横滚角转动轴承与横滚角电机传动轴连接，通过横滚角电机驱动；所述陀螺仪传感器用于采集所述搭载平台的姿态信息。通过调控中框、搭载平台实现激光雷达三维数据采集。

公开号为CN211902199U的专利公开了一种用于安装激光雷达的云台装置，其主要包括旋转机构和升降机构，升降机构可以带动雷达在竖直方向运动，从而使得雷达处于不同高度时可以扫描到不同的区域范围，旋转机构可以带动雷达在水平方向上旋转到不同的角度，进而扫描不同的范围。

由于云台其左右旋转和上下俯仰的角度有限，而随着激光雷达探测距离的增加，同时受角分辨率的影响，激光雷达所探知的点云密度会随探测距离的增加而减小，导致探测结果的精度降低，无法满足激光雷达远距离探测的需求。

实用新型内容

为了解决现有的激光雷达云台无法满足激光雷达远距离探测的需求的问题，本实用新型提供一种激光雷达的云台装置。

为解决上述问题，本实用新型采取如下的技术方案：

一种激光雷达的云台装置，包括六自由度基座和旋转基座；

所述六自由度基座包括上平台、下平台以及安装于二者之间的电动伸缩机械臂，每一个所述电动伸缩机械臂包括固定杆和沿所述固定杆轴线运动的运动杆，所述固定杆通过第一球铰接件与所述下平台连接，所述运动杆通过第二球铰接件与所述上平台连接；

所述旋转基座包括电机安装座、圆柱形壳体、驱动步进电机、旋转盘和摄像头支架，所述电机安装座固定安装在所述上平台的上表面，所述驱动步进电机固定在所述电机安装座上，所述驱动步进电机的输出轴与所述旋转盘的底部固定连接，所述旋转盘的侧面通过滚珠与套设在所述驱动步进电机外面的圆柱形壳体相抵，所述摄像头支架固定在所述旋转盘的顶部。

本实用新型的有益效果：本实用新型所提出的激光雷达的云台装置，以六自由度基座作为角度调整基座，带动其上的旋转基座实现任意角度范围的调整，同时配合旋转基座的旋转作用，实现激光雷达摄像头更广范围内的成像探测；同时，六自由度基座的体积小、角度调整精度高、反应灵敏，因此本实用新型的云台装置可以全方位满足激光雷达的远距离探测的需求。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种激光雷达的云台装置的结构示意图；

图2为本实用新型中云台安装座的结构示意图；

附图标记说明：1、上平台；2、下平台；3、固定杆；4、运动杆；5、第一球铰接件；6、第二球铰接件；7、电机安装座；8、圆柱形壳体；9、旋转盘；10、摄像头支架；11、云台安装座；12、螺栓固定孔；13、天线定位安装凹槽；14、螺孔。

具体实施方式

下面将结合附图及较佳实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。

图1所示为本发明实施例提供一种激光雷达的云台装置，该云台装置包括六自由度基座和旋转基座。

其中，六自由度基座采用六自由度并联结构，其具体包括上平台1、下平台2以及六个电动伸缩机械臂，六个电动伸缩机械臂两两一组，安装于上平台1的下表面和下平台2的上表面之间，并且每一个电动伸缩机械臂都包括固定杆3和能够沿固定杆3轴线运动的运动杆4，固定杆3通过第一球铰接件5与下平台2连接，运动杆4通过第二球铰接件6与上平台1连接，第一球铰接件5和第二球铰接件6能够保证固定杆3和运动杆4的自由转动。进一步地，下平台2的下表面设有固定安装孔，用于通过螺栓或者螺钉等紧固件将下平台2与其他组件例如云台安装座固定。固定安装孔的数量可以为四个、六个或者八个。由于本实施例中的六自由度基座采用六自由度并联结构，因此上平台1的倾斜角度及方向可根据需要任意调整，相比于仅在竖直方向上可调节的机构而言，本实施例的六自由度基座不仅体积小，而且角度调整精度高、反应灵敏，云台装置提供了一种可靠且实用的基座。

旋转基座包括电机安装座7、圆柱形壳体8、驱动步进电机、旋转盘9和摄像头支架10，其中摄像头支架10固定在旋转盘9的顶部，激光雷达的摄像头可稳定固定于摄像头支架10上。进一步地，摄像头支架10倾斜固定在旋转盘9的边缘，其与旋转盘9的中心轴线呈一定的倾斜角度，这种倾斜设置可以方便摄像头的安装调试。

用于固定驱动步进电机的电机安装座7固定安装在上平台1的上表面，随上平台1的运动而运动。

驱动步进电机固定在电机安装座7上，驱动步进电机有中空轴和出轴两种结构可选，本实施例的驱动步进电机选用出轴电机，驱动步进电机的输出轴与旋转盘9的底部固定连接，当驱动步进电机的输出轴转动时，将带动旋转盘9一起转动，而旋转盘9的侧面通过滚珠与套设在驱动步进电机外面的圆柱形壳体8相抵，圆柱形壳体8与旋转盘9相对的侧面设有用于容纳滚珠的凹槽，滚珠位于凹槽内，起到对旋转盘9与圆柱形壳体8之间的润滑作用，保证旋转盘9与圆柱形壳体8可以相对转动的同时，对旋转盘9也起到限位的作用，放置旋转盘脱落。

为便于云台装置的安装，本实施例的云台装置还包括云台安装座11，云台安装座11上设有与下平台2的固定安装孔配合的螺栓固定孔12，螺栓固定孔12的数量也可以为四个、六个或者八个。

云台安装座11上还设有一对天线定位安装凹槽13，方便激光雷达天线的定位和安装，同时每个天线定位安装凹槽13上设有一对用于固定激光雷达天线的螺孔14。

进一步地，云台安装座11的形状可以为板状，如图2所示，云台安装座11的形状可以为圆台状，圆台的上表面与下平台2固定。

为降低云台装置的整体重量，本实施例中的上平台1、下平台2、电机安装座7、圆柱形壳体8和旋转盘9的材质均采用铝合金，具有重量轻、抗腐蚀性好以及可加工性强等优点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种激光雷达的云台装置，其特征在于，包括六自由度基座和旋转基座；

所述六自由度基座包括上平台(1)、下平台(2)以及安装于二者之间的电动伸缩机械臂，每一个所述电动伸缩机械臂包括固定杆(3)和沿所述固定杆(3)轴线运动的运动杆(4)，所述固定杆(3)通过第一球铰接件(5)与所述下平台(2)连接，所述运动杆(4)通过第二球铰接件(6)与所述上平台(1)连接；

所述旋转基座包括电机安装座(7)、圆柱形壳体(8)、驱动步进电机、旋转盘(9)和摄像头支架(10)，所述电机安装座(7)固定安装在所述上平台(1)的上表面，所述驱动步进电机固定在所述电机安装座(7)上，所述驱动步进电机的输出轴与所述旋转盘(9)的底部固定连接，所述旋转盘(9)的侧面通过滚珠与套设在所述驱动步进电机外面的圆柱形壳体(8)相抵，所述摄像头支架(10)固定在所述旋转盘(9)的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达的云台装置，其特征在于，还包括云台安装座(11)，所述下平台(2)的下表面设有固定安装孔，所述云台安装座(11)上设有与所述固定安装孔配合的螺栓固定孔(12)，所述云台安装座(11)上还设有一对天线定位安装凹槽(13)，每个所述天线定位安装凹槽(13)上设有一对螺孔(14)。

3.根据权利要求2所述的一种激光雷达的云台装置，其特征在于，所述固定安装孔和所述螺栓固定孔(12)的数量均为四个。

4.根据权利要求2所述的一种激光雷达的云台装置，其特征在于，所述云台安装座(11)的形状为板状或者圆台状。

5.根据权利要求1所述的一种激光雷达的云台装置，其特征在于，所述摄像头支架(10)倾斜固定在所述旋转盘(9)的边缘。

6.根据权利要求1所述的一种激光雷达的云台装置，其特征在于，所述上平台(1)、所述下平台(2)、所述电机安装座(7)、所述圆柱形壳体(8)和所述旋转盘(9)的材质为铝合金。

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