激光雷达防爆装置的制作方法

本实用新型涉及激光防爆技术领域，特别涉及一种激光雷达防爆装置。

背景技术：

现有的一种激光雷达是利用激光飞行原理，通过发射激光束感知周边环境以确定自身位置的移动导航装置。对于现有技术的激光雷达，无法在爆炸性气体环境安全地应用。

因此，如何使激光雷达在爆炸性气体环境中安全地应用，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种激光雷达防爆装置，能够使激光雷达在爆炸性气体环境中安全地应用。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种激光雷达防爆装置，包括用于罩设在激光雷达外侧以防爆的玻璃罩，所述玻璃罩能够透光。

优选地，所述玻璃罩为一体式玻璃罩。

优选地，所述玻璃罩为球面玻璃罩。

优选地，所述玻璃罩通过若干个玻璃板依次拼接形成，相邻所述玻璃板之间通过金属柱固定连接。

优选地，所述玻璃罩为轴向上的两端开口的棱柱体，所述玻璃板对应设于所述棱柱体的一个面上，所述金属柱对应设于所述棱柱体的一个棱处。

优选地，所述玻璃罩的两端分别通过金属板密封。

优选地，各所述玻璃板的外侧设有用于加强的边框，所述边框与所述玻璃板的边缘对应固定连接，所述玻璃罩的一个轴向端部设有环状的凸台，所述凸台与所述边框对应固定连接，且所述凸台相对于所述边框沿径向凸出。

优选地，还包括设于所述玻璃罩外侧的防护网。

优选地，所述防护网包括沿周向依次设置的若干个网体，所述网体由具有一定夹角的第一金属条和第二金属条交错设置形成；所述网体中，所有所述第一金属条平行设置，所有所述第二金属条平行设置，且所述第一金属条与所述第二金属条均相对于周向倾斜设置。

优选地，所述网体中，所述第一金属条相对于周向倾斜度，且所述第一金属条与所述第二金属条相垂直。

本实用新型提供的激光雷达防爆装置包括用于罩设在激光雷达外侧以防爆的玻璃罩，玻璃罩能够透光。在爆炸性气体环境中，采用能够防爆的玻璃罩罩住激光雷达，以隔爆的方式对激光雷达进行防爆，无需改变激光雷达本身的结构，使用方便，防爆效果较好，可以使激光雷达在该环境下安全应用。同时，由于玻璃罩是透光的，激光雷达的光线可以射出，能够保证激光雷达的正常使用。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供防爆装置在玻璃罩为四棱柱体时的主视图；

图2为本实用新型所提供防爆装置在玻璃罩为四棱柱体时的第一角度结构示意图；

图3为本实用新型所提供防爆装置在玻璃罩为四棱柱体时的第二角度结构示意图；

图4为本实用新型所提供防爆装置在玻璃罩为六棱柱柱体时的主视图；

图5为本实用新型所提供防爆装置在玻璃罩为六棱柱柱体时的第一角度结构示意图；

图6为本实用新型所提供防爆装置在玻璃罩为六棱柱柱体时的第二角度结构示意图。

图1至图6中：

1-玻璃罩，2-防护网，21-第一金属条，22-第二金属条，3-金属板，4-金属柱，5-边框，6-凸台。

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。

本实用新型的核心是提供一种激光雷达防爆装置，能够使激光雷达在爆炸性气体环境中安全地应用。

本实用新型所提供激光雷达防爆装置的一种具体实施例中，请参考图1至图6，包括用于罩设在激光雷达外侧的玻璃罩1，该玻璃罩1用于防爆，该玻璃罩1是可透光的，玻璃罩1内的激光能够通过该玻璃罩1传至外侧。其中，该玻璃罩1具体可以罩设在3D激光雷达外侧。

本实施例中，在爆炸性气体环境中，采用能够防爆的玻璃罩1罩住激光雷达，以隔爆的方式对激光雷达进行防爆，无需改变激光雷达本身的结构，使用方便，防爆效果较好，可以使激光雷达在该环境下安全应用。同时，由于玻璃罩1是透光的，能够激光雷达的光线可以射出，能够保证激光雷达的正常使用。。

在上述实施例的基础上，玻璃罩1可以为一体式玻璃罩，相比于多块玻璃板拼接形成的玻璃罩1，该实施例无需设置玻璃板之间可能会挡光的连接部件，能够保证防爆装置传输窗口的有效面积。

进一步地，玻璃罩1可以为球面玻璃罩，以减小入射角，减少射能量损失。具体地，在安装于激光雷达上时，玻璃罩1可以与激光雷达共心，以保证激光在任何角度下射出时均为0度入射角。需要说明的是，球面玻璃罩并非指一个完整的球体，也可以仅为球体的一部分。

显然，玻璃罩1不限于设为球面玻璃罩，还可以为矩形体玻璃罩、圆柱体玻璃罩或者其他形状。

当然，玻璃罩1不限于设置为一体式玻璃罩。在一种具体实施例中，玻璃罩1可以通过若干个玻璃板依次拼接形成，相邻玻璃板之间通过金属柱4固定连接，具体可以参考图1。

本实施例中，采取玻璃板拼接的方式制成玻璃罩1，便于加工，有利于保证加工精度，从而便于实现批量化生产。同时，采用金属柱4连接相邻的玻璃板，可以保证玻璃板之间的连接强度。

进一步地，玻璃罩1可以为轴向上的两端开口的棱柱体，玻璃板对应设置在棱柱体的一个面上，金属柱4对应设于棱柱体的一个棱处。本实施例中，玻璃罩1设置为环状即两端开口设置，能够方便与激光雷达的组装，同时，可以根据实际需要选择透光或者不透光的部件设置在玻璃罩1的开口处，以提高当防爆装置的适用性。另外，金属柱4设置在棱柱体的棱上，在便于加工的同时，有利于保证透光的有效面积，且能够保证玻璃罩1放置的稳定性。优选地，玻璃板为平直板。

可选地，玻璃板拼接后金属柱4直径可以为10mm，玻璃板与金属压边≥5mm。

其中，根据激光雷达导航数据量的评估，防爆装置的有效视窗最好高于30％。

优选地，请参考图1至图3，棱柱体可以为四棱柱，更进一步地，四棱柱垂直于轴向的截面可以为矩形。根据计算，四棱柱在保证强度的前提下，有效视窗可以达到60％以上。又或者，请参考图4至图6，棱柱体可以为六棱柱，更进一步地，六棱柱垂直于轴向的截面可以为正六边形。根据计算，六棱柱在保证强度的前提下，有效视窗也远远大于30％。

进一步地，玻璃罩1的两端可以分别通过金属板3进行密封，通过玻璃与金属形成密封空间。采用金属板3，能够保证防爆装置的强度。

在上述任一实施例的基础上，各玻璃板的外侧可以设有用于加强的边框5，边框5与对应的玻璃板的边缘对应固定连接，即，玻璃板与等量的边框5对应连接。可选地，边框5可以为强度较大的金属框。对玻璃板用边框5加强固定，能够避免玻璃板变形，进一步提高玻璃罩1的强度。可选地，边框5与玻璃罩1可以螺钉连接，以便于拆卸与维修。

进一步地，玻璃罩1的一个轴向端部可以设置环状的凸台6，该凸台6与边框5对应固定连接，且凸台6相对于边框5沿径向凸出。凸台6的设置有利于实现玻璃罩1的平稳放置，避免玻璃罩1倾倒。

因激光雷达工作时需激光束射出/接受的特殊性，隔爆必须采用透明材质，且需兼顾光透损耗小、机械强度高的要求，同时，玻璃罩的激光透射率越高越好。在上述任一实施例的基础上，玻璃罩1可以设置为石英玻璃罩，石英玻璃即高纯度石英材料制造的玻璃，属光学玻璃范畴。石英玻璃具有极低的热膨胀系数、较高的耐热性、极好的化学稳定性、优良的电绝缘性、低而稳定的超声延迟性能、最佳的透紫外光谱性能以及透可见光及近红外光谱性能，且有着高于普通玻璃的机械性能，使防爆装置的机械强度较高。又或者，玻璃罩1可以为钢化玻璃罩或者PE材质玻璃罩。

在上述任一实施例的基础上，玻璃罩1的厚度可以根据实际需要进行设置，其中，防爆外壳的机械强度与厚度呈正相关。例如，采用钢化玻璃时，钢化玻璃的厚度可以为8mm-10mm，如图1至图3所示的防爆装置为六棱柱体的钢化玻璃罩。又或者，对于机械强度特性弱于钢化玻璃的石英玻璃，石英玻璃的厚度可以为12mm-15mm，如图4至图6所示的防爆装置为四棱柱体的石英玻璃罩。

在上述任一实施例的基础上，该防爆装置还可以包括设置在玻璃罩1外侧的防护网2，通过防护网2来加强防爆装置的防爆强度。可选地，在设置边框5的实施例中，防护网2可以固定连接在边框5上，具体可以通过焊接或者螺钉连接的方式。本实施例中，在玻璃罩1的外侧增设防护网2，可以加强防爆装置防爆的可靠性，提高防爆装置的强度。

在上述实施例的基础上，防护网2可以包括沿周向依次设置的若干个网体，网体由具有一定夹角的第一金属条21和第二金属条22交错设置形成。在网体中，所有第一金属条21平行设置，所有第二金属条22平行设置，且第一金属条21与第二金属条22均相对于周向倾斜设置，以避免挡住某一整条沿周向延伸的激光光线。

具体地，网体可以为一个、两个或多个。如图2所示，对于四棱柱体的玻璃罩1，防护网2可以包括四个网体，四个玻璃板与四个网体一一对应连接。又或者，对于六棱柱体的玻璃罩1，防护网2可以包括六个网体，六个玻璃板与六个网体一一对应连接。另外，防护网2可以与玻璃罩1的形状相适应，例如，对于球面的玻璃罩，防护网2可以相应设置成球面状的。

网体可以由两种金属条构成，便于加工，且选用金属条能够保证机械强度。同时，在网体中，第一金属条21与第二金属条22均相对于周向倾斜设置。金属条相对于周向倾斜设置，可以避免金属条完全挡住沿周向延伸的激光光线，能够保证激光雷达的可靠使用。

具体以图1所示方位为例，激光雷达能够绕水平转轴和俯仰转轴转动，该水平转轴与玻璃罩1的中心轴共线。相同俯仰角下激光雷达绕水平转轴转动一周，在一个玻璃板上由上至下形成若干条激光点连成的激光光线，每条激光光线大体平行于周向。由于金属条与周向相倾斜设置，可以避免金属条完全挡住某一个俯仰角下形成的激光光线。

优选地，在网体中，第一金属条21相对于周向的倾斜角度可以为45度，第二金属条22与第一金属条21可以相垂直设置。当然，第一金属条21或第二金属条22与周向的夹角还可以为30度、40度或者其他度数。

可选地，在网体中，所有第一金属条21可以等间距分布且所有第二金属条22可以等间距分布，以进一步降低加工难度。可选地，间距值可以为15mm。

可选地，第一金属条21与第二金属条22可以均为直线状，且尺寸为3mm宽4mm厚。

在上述任一实施例的基础上，网体可以为平面网体，从而进一步降低加工难度。当然，网体还可以为球面网体或者其他形状的网体。

对于本申请中设置为六棱柱体且轴向截面为矩形的玻璃罩的视野相关计算如下：

有效数据60％有效探测60m、50m、40m距离

激光数据单一波谷缺口30°

单一拼接处金属柱视野遮挡16.9°

玻璃防护金属网视野遮挡0％

则最终防爆环境用于50m探测的有效激光数与原激光总数据比值为：

1-(30°×6)/360°＝50％

对于本申请中设置为四棱柱体且轴向截面为矩形的玻璃罩的视野相关计算如下：

一、有效数据60％探测60m距离：

激光数据单一波谷缺口21°

单一拼接处金属柱视野遮挡13.3°，小于21°

玻璃防护金属网视野遮挡30％

则最终防爆环境用于60m探测的有效激光数与原激光总数据比值为：

1-(21°×8+13.3°×4)/360°(1-30％)＝26.9％

二、有效数据60％探测50m距离：

激光数据单一波谷缺口13°

单一拼接处金属柱视野遮挡13.3°，大于13°

玻璃防护金属网视野遮挡30％

则最终防爆环境用于50m探测的有效激光数与原激光总数据比值为：

(1-(13.3°×12)/360°)(1-30％)＝38.9％

三、有效数据60％探测40m距离：

激光数据单一波谷缺口11°

单一拼接处金属柱视野遮挡13.3°，大于11°

玻璃防护金属网视野遮挡30％

则最终防爆环境用于60m探测的有效激光数与原激光总数据比值为：

(1-(13.3°×12)/360°)(1-30％)＝38.9％

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的激光雷达防爆装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。