CN219417727U - 旋转式激光雷达清洗装置及激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光雷达技术领域，提供一种旋转式激光雷达清洗装置及激光雷达系统，所述旋转式激光雷达清洗装置包括：座体；回转体，设置于座体上，且能够绕激光雷达外罩的外周转动；雨刷组件，设置于回转体上；电磁铁组件，作用于雨刷组件，在电磁铁组件的作用下雨刷组件能够由收起状态切换为展开状态；驱动装置，用于驱动回转体转动。本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置及激光雷达系统，通过电磁铁组件的作用实现雨刷组件由收起状态切换为展开状态，通过驱动装置驱动回转体转动，雨刷组件设置于回转体上，从而使雨刷组件实现转动，能够无死角地清洁激光雷达外罩。

Description

旋转式激光雷达清洗装置及激光雷达系统

本申请要求于2022年01月06日提交中国专利局、申请号为202210008314.0、申请名称为旋转式激光雷达清洗装置及激光雷达系统的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，尤其涉及一种旋转式激光雷达清洗装置及激光雷达系统。

背景技术

激光雷达是以发射激光光束探测目标位置、速度等特征的系统，是采用无线电波的反射或再辐射的定位的一种，其工作原理是：激光发射器发射激光光束，激光光束经过反射光学系统的准直处理后透过前面的滤光罩透射至扫描区域进行扫描，当扫描区域存在物体时，会对该激光光束进行反射形成回波光束，回波光束透过滤光罩后由接收光学系统进行聚焦后被激光接收器接收，进而根据收发时间差来确定距离，或者根据相位差确定距离。

激光雷达作为光探测和测距设备，其应用日益广泛，外侧套有雷达外罩，在应用过程中，通常雷达外罩的表面会有水滴或尘土等污渍，而污渍会对激光雷达的扫描探测形成干扰，使得在探测过程中误将污渍作为目标物进行探测，输出距离数据，导致无法得到准确的测量结果，严重时甚至会导致激光雷达无法正常工作。

现有技术中的激光雷达清洗装置大多是通过喷嘴设置一定的倾斜角度实现对雷达外罩的表面进行清洁，但不可避免会产生死角，达不到全方位完全清洁的效果。

实用新型内容

本实用新型提供一种旋转式激光雷达清洗装置及激光雷达系统，用以解决现有技术中激光雷达清洗装置达不到全方位完全清洁的缺陷，实现无死角的清洁效果。

本实用新型提供一种旋转式激光雷达清洗装置，包括：

座体；

回转体，设置于所述座体上，并且所述回转体能够绕所述激光雷达外罩的外周转动；

雨刷组件，设置于所述回转体上；所述雨刷组件的起始状态为收起状态，工作状态为展开状态；

电磁铁组件，作用于所述雨刷组件，在所述电磁铁组件的作用下所述雨刷组件能够由收起状态切换为展开状态，并且在所述展开状态下所述雨刷组件的刷面与所述激光雷达外罩紧密接触；

驱动装置，用于驱动所述回转体转动。

根据本实用新型提供的一种旋转式激光雷达清洗装置，

所述座体包括：

底座，所述底座上设置有所述驱动装置；

磁铁安装部，设置于所述底座上，且所述磁铁安装部上开设有安装槽，所述电磁铁组件设置于所述安装槽内。

根据本实用新型提供的一种旋转式激光雷达清洗装置，所述安装槽至少具有两个，且均匀设置于所述磁铁安装部的边缘。

根据本实用新型提供的一种旋转式激光雷达清洗装置，所述驱动装置包括电机、和连接于所述电机与所述回转体之间的传动机构，所述传动机构为带传动机构、链传动机构或齿轮传动机构中的一种。

根据本实用新型提供的一种旋转式激光雷达清洗装置，所述传动机构为齿轮传动机构，包括：主动齿轮和从动齿轮；所述主动齿轮与所述驱动装置连接，所述主动齿轮为外齿轮，所述从动齿轮为内齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合；所述回转体设置于所述从动齿轮上；且所述从动齿轮和所述磁铁安装部之间设置有轴承。

根据本实用新型提供的一种旋转式激光雷达清洗装置，所述传动机构为带传动机构，包括：第一转轮、传送带和第二转轮，所述第一转轮与所述驱动装置连接；所述传送带同时设置于所述第一转轮和所述第二转轮的外周；且所述第二转轮和所述磁铁安装部之间设置有轴承。

根据本实用新型提供的一种旋转式激光雷达清洗装置，所述雨刷组件包括：

金属块，位于所述回转体的内周侧；

雨刷座，与所述金属块固定连接，且与所述回转体的顶部铰接；

雨刷本体，与所述底座连接，并且展开状态下所述雨刷本体的刷面与所述激光雷达外罩紧密接触。

根据本实用新型提供的一种旋转式激光雷达清洗装置，还包括雨刷安装块，所述雨刷安装块固定在所述回转体上，所述雨刷座与所述雨刷安装块铰接，以使所述雨刷座能够实现90度翻转。

根据本实用新型提供的一种旋转式激光雷达清洗装置，所述回转体的顶部开设有凹槽，所述雨刷安装块设置于所述凹槽内，且收起状态的所述雨刷座位于所述凹槽内。

根据本实用新型提供的一种旋转式激光雷达清洗装置，所述磁铁安装部设置为环状，所述旋转式激光雷达清洗装置还包括：

第一法兰，顶部与所述激光雷达外罩的底部连接，且底部具有第一外沿；

第二法兰，顶部具有第二外沿，所述第二外沿与所述第一外沿连接，且所述第二法兰的底部贯穿环状的所述磁铁安装部并与所述底座连接。

本实用新型还提供一种激光雷达系统，包括激光雷达和上述的旋转式激光雷达清洗装置。

本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置，在电磁铁组件的作用下，雨刷组件能够由收起状态切换为展开状态，通过驱动装置提供动力，驱动回转体转动，雨刷组件设置于回转体上，从而使雨刷组件实现转动，能够无死角地清洁激光雷达外罩；同时，待清洗完毕，通过驱动装置反转，雨刷组件能够由展开状态切换为收起状态，确保未清洗状态下不影响激光雷达外罩里面的视野，保证激光雷达正常工作。

本实用新型提供的激光雷达系统，通过采用上述的旋转式激光雷达清洗装置对激光雷达外罩进行清洗，提高了激光雷达系统的运行可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置的爆炸图之一；

图2是本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置的结构示意图之一；

图3是本实用新型提供的图2中A处的放大图；

图4是本实用新型提供的驱动装置和回转体的连接结构示意图；

图5是本实用新型提供的收起状态的雨刷组件的结构示意图；

图6是本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置的爆炸图之二；

图7是本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置的结构示意图之二；

图8是本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置的俯视图；

图9是本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置的仰视图；

图10是本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置安装于路测的结构示意图之一；

图11是本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置安装于路测的结构示意图之二。

附图标记：

100：旋转式激光雷达清洗装置；1：激光雷达外罩；

2：座体；21：底座；22：磁铁安装部；

3：回转体；31：凹槽；

4：雨刷组件；41：雨刷座；411：第一翻转面；412：第二翻转面；42：雨刷本体；43：雨刷安装块；44：金属块；

5：电磁铁组件；

6：驱动装置；61：电机；62：传动机构；621：第一转轮；622：传送带；623：第二转轮；624：主动齿轮；625：从动齿轮；

7：第一法兰；

8：第二法兰；

200：路侧安装杆。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面结合图1至图11描述本实用新型的旋转式激光雷达清洗装置，用于清洗激光雷达外罩1，激光雷达外罩1为保护罩，内部装有激光雷达。激光雷达包括但不限于用于自动驾驶汽车上的激光雷达或市政交通系统的激光雷达。

如图1和图2所示，旋转式激光雷达清洗装置包括：座体2、回转体3、雨刷组件4、电磁铁组件5和驱动装置6，回转体3设置于座体2上，并且回转体3能够绕激光雷达外罩1的外周转动；雨刷组件4设置于回转体3上；雨刷组件4的起始状态为收起状态，工作状态为展开状态；电磁铁组件5作用于雨刷组件4，在电磁铁组件5的作用下雨刷组件4能够由收起状态切换为展开状态，并且在展开状态下雨刷组件4的刷面与激光雷达外罩1紧密接触；驱动装置6用于驱动回转体3转动。

本实用新型提供的旋转式激光雷达清洗装置，在电磁铁组件5的作用下，雨刷组件4能够由收起状态切换为展开状态，通过驱动装置6提供动力，驱动回转体3转动，雨刷组件4设置于回转体3上，从而使雨刷组件4实现转动，能够无死角地清洁激光雷达外罩1；同时，待清洗完毕，驱动装置6反转，由于雨刷组件4和激光雷达外罩1之间的摩擦力作用，雨刷组件4由展开状态切换为收起状态，确保未清洗状态下雨刷组件4不影响激光雷达外罩1里面的视野，保证雷达正常工作。

具体的，座体2包括底座21和磁铁安装部22，底座21上设置有驱动装置6；磁铁安装部22设置于底座21上，且磁铁安装部22上开设有安装槽，电磁铁组件5设置于安装槽内，能够增加结构的紧凑性，且保证电磁铁组件5安装的稳定性。

其中，安装槽可以设置为一个，也可以设置为多个，当设置有多个时，安装槽均匀分布于磁铁安装部22的边缘；能够优化清洁效果。但考虑到成本等综合因素，本实施例中优选设置为两个安装槽，两个安装槽均匀设置于磁铁安装部22的边缘，安装槽内对应设置有电磁铁组件5；雨刷组件4对应位于安装槽的顶部，以使电磁铁组件5通电后，电磁铁组件5产生的磁场能够使雨刷组件4改变状态，保证雨刷组件4能够呈展开状态，实现对激光雷达外罩1的清洗。

具体的，如图3和图4所示，雨刷组件4包括雨刷座41、雨刷本体42和金属块44，如图2所示，金属块44位于回转体3的内周侧，且金属块44固定连接于雨刷座41靠近激光雷达外罩1的一侧；雨刷座41与回转体3的顶部铰接，以使金属块44由于磁场力的作用发生状态改变时，能够带动整个雨刷组件4呈展开状态。雨刷本体42与雨刷座41连接，并且展开状态下雨刷本体42的刷面与激光雷达外罩1紧密接触，收起状态的雨刷本体42位于激光雷达外罩1的外周侧底端。

更进一步地，如图3所示，雨刷组件4还包括雨刷安装块43，雨刷安装块43设置在回转体3上，雨刷座41与雨刷安装块43铰接，当金属块44受到的磁场力大于雨刷座41所受到的夹紧力和重力时，雨刷本体42则由收起状态切换为展开状态，此时雨刷本体42的高度与激光雷达外罩1的高度相匹配，如图2所示，通过雨刷本体42的旋转，则可对激光雷达外罩1实现无死角清洗。

其中，安装槽和雨刷组件4是一一对应的关系，即一个安装槽对应一个雨刷组件4。为了说明雨刷本体42的两种状态，如图1和图2所示，设置有两个雨刷组件4，其中一个雨刷组件4呈收起状态，则为非工作状态；另一个雨刷组件4呈展开状态，则为工作状态。展开状态的雨刷本体42的高度与激光雷达外罩1的高度相同。而在实际应用中，两个雨刷组件4的状态应该是保持一致，要么全部为收起状态，即均为非工作状态；要么全部为展开状态，即工作状态。

当然，为了节约成本，也可以仅设置一个安装槽和一个电磁铁组件5，搭配设置两个雨刷组件4，当金属块44随回转体3转动到接近电磁铁组件5对应的位置处时，电磁铁组件5能够产生的磁场能够使金属块44由水平状态到竖直状态；当一个电磁铁组件5匹配两组雨刷组件4时，雨刷组件4的状态更改稍慢一些，但成本相对降低。

更进一步地，如图3和图5所示，回转体3的顶部开设有凹槽31，雨刷安装块43位于凹槽31内，且收起状态的雨刷座41位于凹槽31内。

另外，如图4所示，假设雨刷座41在收起状态时，与凹槽31的接触面为第一翻转面411；雨刷座41在展开状态时，与凹槽31的接触面为第二翻转面412，则第一翻转面411和第二翻转面412的交叉点处的角则设置为倒圆角，以更好地能够实现雨刷座41的翻转，进而带动雨刷本体42的翻转。

具体的，驱动装置6采用驱动电机或驱动马达，用于为回转体3提供动力，进一步实现雨刷本体42的旋转运动。当旋转式激光雷达清洗装置安装在车上，用于汽车上的激光雷达清洗时，驱动装置6的电源可外接汽车电路；同理，如图10和图11所示，当旋转式激光雷达清洗装置100安装在路侧安装杆200上用于在车路协同中对市政交通系统的激光雷达清洗时，则驱动装置6的电源可外接市政电源。即驱动装置6根据需要外接电源，可自行选择可实现的方式，在此不做赘述。

更进一步地，如图1所示，磁铁安装部22设置为环状，旋转式激光雷达清洗装置还包括第一法兰7和第二法兰8，第一法兰7的顶部与激光雷达外罩1的底部连接，且底部外周侧具有第一外沿，第二法兰8的顶部具有第二外沿，第二法兰8的顶部与第一法兰7连接，底部贯穿环状的磁铁安装部22并与底座21连接。第一法兰7和第二法兰8的设置用于连接激光雷达外罩1和底座21；而且，通过第一外沿和第二外沿的设置，仅通过螺栓就能将激光雷达外罩1和底座21进行连接，使得整个旋转式激光雷达清洗装置的结构更加紧凑。

驱动装置6包括电机61、和连接于电机61与回转体3之间的传动机构62，传动机构62为带传动机构、链传动机构或齿轮传动机构中的一种，目的在于实现回转体3的转动，从而带动回转体3上设置的雨刷本体42转动，进一步实现对激光雷达外罩1的旋转式清洗。

在一些实施例中，如图5所示，传动机构62为带传动机构，包括第一转轮621、传送带622和第二转轮623，第一转轮621与驱动装置6连接；传送带622同时设置于第一转轮621和第二转轮623的外周；第二转轮623套设于第二法兰8的外周，雨刷组件4设置于第二转轮623上；当驱动装置6工作，第一转轮621转动，由于传送带622的设置，第二转轮623也开始旋转，回转体3与第二转轮623固定连接，回转体3随第二转轮623转动，雨刷组件4设置于回转体3上，从而实现雨刷组件4的转动。

需要说明的是，第二转轮623的直径大于第二法兰8的直径，以避免第二法兰8对第二转轮623造成干涉，保证第二转轮623正常转动。

为了更进一步地优化上述技术方案，还设置有轴承，轴承设置于第二转轮623和磁铁安装部22之间，以支撑第二转轮623，减小磁铁安装部22和第二转轮623之间的摩擦力。轴承设置的作用是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数。

在一些实施例中，如图6和图7所示，(底座固定安装于驱动装置6底部，图6和图7中未示出)，传动机构为齿轮传动机构，包括：主动齿轮624和从动齿轮625；主动齿轮624与驱动装置6连接，并由驱动装置6驱动，主动齿轮624为外齿轮，从动齿轮625为内齿轮，从动齿轮625与主动齿轮624啮合；从动齿轮625套设于第二法兰8的外周，雨刷组件4设置于与从动齿轮625固定连接的回转体3上；回转体3设置于从动齿轮625上；且从动齿轮625和磁铁安装部22之间设置有轴承。

如图7和图8所示，当驱动装置6工作，主动齿轮624转动，由于主动齿轮624和从动齿轮625的啮合设置，从动齿轮625也开始旋转，回转体3与从动齿轮625固定连接，回转体3随从动齿轮625转动，雨刷组件4设置于回转体3上，从而实现雨刷组件4相对于激光雷达外罩1的转动。

为了更进一步地优化上述技术方案，还设置有轴承，轴承设置于从动齿轮625和磁铁安装部22之间，以支撑从动齿轮625，减小磁铁安装部22和从动齿轮625之间的摩擦力。

轴承设置的作用是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数。

在一些实施例中，如图9所示，由于主动齿轮624和从动齿轮625为内啮合设置，驱动装置6可以设置于整机的正下方，能够缩小整机体积。

在本实施例中，一方面通过将轮带传动改为齿轮传动，可以提供更大的扭矩比和传动比，同时，齿轮传动相对于轮带传动而言，降低了工作噪音更低，延长了使用寿命。

另外，金属块44可以设置为不规则的金属块，根据实际应用情况自行选择，以使电磁铁产生的磁场能够确保金属块实现90度的翻转，从而带动雨刷组件4由收起状态变为展开状态。

需要说明的是，本实用新型仅提供的是用于清洗激光雷达外罩的旋转结构，在实际使用时，还需要结合其他可喷射清洗液的喷射结构对激光雷达外罩的表面进行喷射清洗液，然后再通过本实用新型的旋转式激光雷达清洗装置进行清洗。

而且，还包括有控制装置，控制装置控制驱动装置6和电磁铁组件5工作，在本领域内极易实现，在此不再赘述。

本实用新型公开的旋转式激光雷达清洗装置的工作原理为：雨刷本体42的初始状态为非工作状态，即为收起状态。

当系统检测到激光雷达外罩1有水滴或尘土等污渍时，发出电信号，驱动电磁铁组件5工作，电磁铁组件5产生的磁力会吸附雨刷组件4上的金属块44，通过杠杆原理使雨刷组件4由收起状态切换成展开状态，即雨刷本体42旋转90度开始工作；雨刷本体42在驱动装置6的驱动下，跟随第二转轮623旋转，一直在做旋转运动清洗激光雷达外罩1，以实现对激光雷达外罩1无死角清洁。

待清洗完毕后，驱动装置6驱动雨刷本体42反向旋转，雨刷本体42与激光雷达外罩1由于紧密接触，因此会产生较大的摩擦力，较大摩擦力促使雨刷本体42由展开状态切换为收起状态，因此，雨刷本体42清洗完后不会影响激光雷达外罩1内部激光雷达的视野，避免对激光雷达的探测产生误导。

再进行下次清洗时，驱动装置6驱动第二转轮623旋转，待金属块44转动到电磁铁组件5产生的磁场内时，则会在磁场的作用下翻转90度，雨刷本体42随之由收起状态切换到展开状态，而由于雨刷安装块43和雨刷座41的作用，雨刷本体42在旋转过程中则会一直保持展开状态，实现对激光雷达外罩1的清洗；而不会由于较大的摩擦力的作用翻转至另一侧，即雨刷本体42仅能实现90度的翻转。

本实用新型实施例公开的旋转式激光雷达清洗装置不仅可以用于激光雷达的保护与清洗，也可用于保护自动驾驶汽车用的环视摄像头。

本实用新型另一方面的实施例还公开了一种激光雷达系统，包括激光雷达和上述的旋转式激光雷达清洗装置。

本实用新型提供的激光雷达系统，通过采用上述的旋转式激光雷达清洗装置对激光雷达外罩进行清洗，提高了激光雷达系统的运行可靠性和稳定性。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种旋转式激光雷达清洗装置，用于清洗激光雷达外罩，其特征在于，包括：

座体；

回转体，设置于所述座体上，并且所述回转体能够绕所述激光雷达外罩的外周转动；

雨刷组件，设置于所述回转体上；所述雨刷组件的起始状态为收起状态，工作状态为展开状态；

电磁铁组件，作用于所述雨刷组件，在所述电磁铁组件的作用下所述雨刷组件能够由收起状态切换为展开状态，并且在展开状态下所述雨刷组件的刷面与所述激光雷达外罩紧密接触；

驱动装置，用于驱动所述回转体转动。

2.根据权利要求1所述的旋转式激光雷达清洗装置，其特征在于，所述座体包括：

底座，所述底座上设置有所述驱动装置；

磁铁安装部，设置于所述底座上，且所述磁铁安装部上开设有安装槽，所述电磁铁组件设置于所述安装槽内。

3.根据权利要求2所述的旋转式激光雷达清洗装置，其特征在于，所述驱动装置包括电机、和连接于所述电机与所述回转体之间的传动机构，所述传动机构为带传动机构、链传动机构或齿轮传动机构中的一种。

4.根据权利要求3所述的旋转式激光雷达清洗装置，其特征在于，所述传动机构为齿轮传动机构，包括：主动齿轮和从动齿轮；

所述主动齿轮与所述驱动装置连接并由所述驱动装置驱动，所述主动齿轮为外齿轮，所述从动齿轮为内齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合；

所述回转体设置于所述从动齿轮上；且所述从动齿轮和所述磁铁安装部之间设置有轴承。

5.根据权利要求3所述的旋转式激光雷达清洗装置，其特征在于，所述传动机构为带传动机构，包括：第一转轮、传送带和第二转轮，所述第一转轮与所述驱动装置连接；所述传送带同时设置于所述第一转轮和所述第二转轮的外周；且所述第二转轮和所述磁铁安装部之间设置有轴承。

6.根据权利要求1所述的旋转式激光雷达清洗装置，其特征在于，所述雨刷组件包括：

金属块，位于所述回转体的内周侧；

雨刷座，与所述金属块固定连接，且与所述回转体的顶部铰接；

雨刷本体，与所述雨刷座连接，并且展开状态下所述雨刷本体的刷面与所述激光雷达外罩紧密接触。

7.根据权利要求6所述的旋转式激光雷达清洗装置，其特征在于，还包括雨刷安装块，所述雨刷安装块固定在所述回转体上，所述雨刷座与所述雨刷安装块铰接，以使所述雨刷座能够实现90度翻转。

8.根据权利要求7所述的旋转式激光雷达清洗装置，其特征在于，所述回转体的顶部开设有凹槽，所述雨刷安装块设置于所述凹槽内，且收起状态的所述雨刷座位于所述凹槽内。

9.根据权利要求2所述的旋转式激光雷达清洗装置，其特征在于，所述磁铁安装部设置为环状，所述旋转式激光雷达清洗装置还包括：

第一法兰，顶部与所述激光雷达外罩的底部连接，且底部外周侧具有第一外沿；

第二法兰，顶部具有第二外沿，所述第二外沿与所述第一外沿连接，且所述第二法兰的底部贯穿环状的所述磁铁安装部并与所述底座连接。

10.一种激光雷达系统，其特征在于，包括激光雷达和权利要求1-9任一项所述的旋转式激光雷达清洗装置。