一种外壳框架一体化结构及具有该结构的激光雷达的制作方法

本发明涉及激光雷达的结构设计，特别是涉及一种外壳框架一体化结构及具有该结构的激光雷达。

背景技术：

现有的激光雷达产品通常包括至少一个激光雷达子模块，该激光雷达子模块包括电路板卡、扫描镜、激光收发模块等。而所有激光雷达子模块通常需要先设置于一框架上进行集成组装，最后将集成组装后的框架装入激光雷达的外壳中。也就是说，激光雷达内部的所有零部件已完全紧密的固着于该框架，该框架整体再与激光雷达的外壳固定连接。

而这样做的缺陷在于，需要先组装至框架作为一个额外的中间步骤，组装工序较多，组装工艺复杂。组装后的框架与外壳需要再螺钉固定，则框架与外壳之间的配合面较少，二者之间的连接刚性低。且如果框架在激光雷达内部发生移动，附着于框架的全部激光雷达子模块就会失去位置基准，导致精度偏离的风险大。所需零部件多，不但需要额外配置该框架，还需要额外的固定连接部件，导致设备整体重量增加，体积增大，不利于适配飞行器、车辆等应用环境。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于，简化结构，避免单独设置框架，以实现外壳框架一体化结构的激光雷达。

本发明公开了一种应用于激光雷达的外壳框架一体化结构，至少两个激光雷达子模块安装于该外壳框架一体化结构的内部，外壳框架一体化结构包括：

外壳；

该外壳的内腔设有定位支撑结构，该定位支撑结构为所述激光雷达子模块提供安装定位基准，该定位支撑结构与所述激光雷达子模块机械配合并限定所述激光雷达子模块之间的空间结构位置关系，从而使得该外壳作为激光雷达的定位框架。

该定位支撑结构为一体成型。

该定位支撑结构位于该外壳的顶面、侧面和/或底面。

该激光雷达子模块具有至少一个定位配合单元，该定位支撑结构具有至少一个限位单元，该定位配合单元与该限位单元配合安装。

多个该定位配合单元与该定位支撑结构的同一个限位单元固定连接，或者，一个该定位配合单元与该定位支撑结构的一个限位单元固定连接。

该限位单元与该定位配合单元分别为滑轨、凸块中之一；或者

该限位单元与该定位配合单元分别为弹性件、凹槽中之一；或者

该限位单元与该定位配合单元分别为滑轨、滚轮中之一。

该凸块呈阶梯状，或者该凸块l型或t型。

该凸块具有弧形表面。

该限位单元沿该激光雷达的z轴方向延伸，以限制该激光雷达子模块在重力方向的移动。

本发明还公开了一种具有所述的外壳框架一体化结构的激光雷达，该激光雷达包括：

外壳；

至少两个激光雷达子模块，安装于该外壳内部；

该外壳的内腔设有定位支撑结构，该定位支撑结构为所述激光雷达子模块提供安装定位基准，该定位支撑结构与所述激光雷达子模块机械配合并限定所述激光雷达子模块之间的空间结构位置关系。

该激光雷达子模块包括：

激光发射模块、激光信号接收模块、光机扫描模块、电路板卡其中之一、或其中至少两种的组合。

通过本发明的结构，实现了融框架与外壳于一体，外壳既起到防护作用又起到定位框架的作用。所有的激光雷达子模块直接定位生根于该外壳，使得外壳的刚性增强。相对于单独设置框架的技术方案，本发明的子模块与外壳的配合接触面大，精度高，便于组装，内部结构紧凑可靠耐冲击，无需框架与外壳的再度固接，节省了大量的零部件。且本发明的激光雷达的外壳无需与单独的框架连接，密封性能更好。多个激光雷达子模块之间的空间位置与姿态关系，直接通过该定位支撑结构20即可进行固定。

附图说明

图1a所示为本发明的具有外壳框架一体化结构的激光雷达的结构示意图；

图1b、2所示为本发明的应用于激光雷达的外壳框架一体化结构的示意图，沿图1中aa’线的剖面示意图。

图3所示为本发明的具有外壳框架一体化结构的激光雷达的沿图1中aa’线的剖面结构示意图。

图4所示为本发明的一实施例的激光雷达的沿图1中aa’线的剖面结构示意图。

图5所示为本发明的另一实施例的激光雷达的沿图1中aa’线的剖面结构示意图。

图6所示为本发明的又一实施例的激光雷达的沿图1中aa’线的剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例描述本发明的技术方案的实现过程，不作为对本发明的限制。

为了简化结构，避免单独设置框架，且保证激光雷达内部的子模块的定位、安装、防护，本发明公开了一种应用于激光雷达的外壳框架一体化框架结构，结合框架与外壳功能于一体。本发明通过对外壳内腔的功能改造，使得直接利用外壳即可实现对激光雷达子模块的定位安装，且保证激光雷达内部结构稳定、紧凑，具有简约高效的定位框架，可实现简便快速的安装方式，同时还提高了外壳的刚性。

如图1a所示为本发明的具有外壳框架一体化结构的激光雷达的结构示意图，图1b、2所示为本发明的应用于激光雷达的外壳框架一体化结构的示意图，沿图1中aa’线的剖面示意图。

图3所示为本发明的具有外壳框架一体化结构的激光雷达的沿图1中aa’线的剖面结构示意图。

该激光雷达100包括：

外壳10；

至少一个激光雷达子模块30，安装于该外壳内部；

该外壳的内腔设置有定位支撑结构20，该定位支撑结构为所述激光雷达子模块提供安装定位基准。通过该定位支撑结构20可实现该激光雷达子模块相对该外壳的定位以及固定连接。该定位支撑结构为一体成型。该外壳为一体成型。该外壳可以设置为至少四个侧面一体成型，即，可以四个侧面一体成型，也可以四个侧面与一个底面一同一体成型。

该定位支撑结构与所述激光雷达子模块机械配合。

通过该定位支撑结构20还限定所述激光雷达子模块之间的空间结构位置关系。多个激光雷达子模块之间的空间位置与姿态关系，直接通过该定位支撑结构20即可进行固定。

本发明省略了单独设置的框架，直接利用外壳10的内腔结构作为激光雷达内部所有部件的定位框架，本发明通过对外壳10的内腔表面进行适应性改造，改变内腔表面的凸凹形态以形成定位支撑结构20，使得各激光雷达子模块30得以直接固定连接至定位支撑结构20，从而以该外壳10作为所有子模块的空间定位基准，提高稳定性。

该激光雷达子模块包括：主动光学模块、光机扫描模块、电路板卡、激光收发模块的其中之一、或其中至少两种的组合。激光雷达内部的部件可根据需要组装为若干个激光雷达子模块，或者激光雷达内部的部件直接作为激光雷达子模块，各个激光雷达子模块分别固定连接至该定位支撑结构20。

该光机扫描模块可采用多种扫描形式，例如旋转镜扫描模块、棱镜扫描模块、mems扫描模块。

如图3所示，在本发明中，该激光雷达子模块具有至少一个定位配合单元31，位于该激光雷达子模块的面向该外壳内腔的邻接接触面上，该定位配合单元31可为凸块或弹性件或滚轮。该弹性件可采用弹簧件或橡胶块。在与该定位配合单元31对应的位置，该定位支撑结构20设置有限位单元21，该限位单元21可为凹槽或滑轨。该定位配合单元31位于该限位单元21中，实现该定位配合单元31与该定位支撑结构20配合安装，并实现子模块相对该外壳的定位。

该外壳在安装状态下通常至少一侧敞开，当定位配合单元31采用弹性件时，该限位单元21可采用凹槽，该激光雷达子模块可在弹性件处于压缩状态下，滑动至该凹槽位置，使得该弹性件恰位于该凹槽时，恢复伸展状态，实现定位。当定位配合单元31采用凸块或滚轮时，该限位单元21可采用滑轨，该激光雷达子模块可通过该凸块在该滑轨中滑动，并滑动至一滑轨中的定位点，实现定位。当定位配合单元31采用滚轮时，该滑轨中还可设置至少一弹性夹持件，以在该滚轮滑动至该定位点时触发该弹性夹持件，通过该弹性夹持件锁住该滚轮，从而固定该滚轮在一该定位点的位置，不发生移动。该弹性夹持件可为现有技术中的定位结构件。从而通过该定位结构件实现该子模块相对该外壳的三个轴向的定位连接。

为了防止该定位配合单元31在z方向上的移动，如图4所示，该激光雷达还包括定位条40，该定位条40固定连接至该外壳，该定位条还固定连接至该激光雷达子模块30。该定位条40可通过定位钉41与该外壳、激光雷达子模块30进行固定连接。

或者，直接通过该定位钉将该激光雷达子模块固定至该外壳。

如图4所示，限位单元21在x方向上的长度与该定位配合单元31相匹配，从而防止该定位配合单元31在x方向上的大幅移动，限位单元21在第y方向上的深度与该定位配合单元31相匹配，从而防止该定位配合单元31在y方向上的大幅移动。该限位单元还可沿该激光雷达的高度方向延伸，通过重力作用限制该激光雷达子模块在z方向的移动。

通过上述方式，实现激光雷达子模块30与外壳10在xyz轴六个维度的固定连接。

在一实施例中，如图4所示，多个该定位配合单元31与该定位支撑结构20的同一个限位单元21固定连接，以增大定位配合单元31与限位单元21的配合接触面积，提高刚性。

该定位支撑结构20可以位于该外壳的内腔的顶面、侧面和/或底面，以从不同方位对该激光雷达子模块实现定位。

在另一实施例中，限位单元21可为凸块或滚轮，该定位配合单元31可为滑轨，如图5所示。该凸块或滚轮可嵌入该滑轨，该凸块可呈i型或l型或t型。如图4左下的定位配合单元31为倒置的t型，该倒置的t型也可视为两个背对背设置的l型，图4右下的定位配合单元31为i型。或者，限位单元21可为弹性件，该定位配合单元31可为凹槽。

如图6所示为本发明的又一实施例的激光雷达的沿图1中aa’线的剖面结构示意图。

该定位配合单元31为凸块，且该凸块呈阶梯状。为了使得凸块在该滑道中的滑动更加顺滑，该凸块可具有弧形表面。该滑道具有与该凸块外形相配合的弧形表面。

该滑道沿z方向延伸，使得激光雷达在顶盖打开时，激光雷达子模块可在安装过程中借助重力作用向下，产生安装定位一步到位的效果。

通过本发明的结构，实现了融框架与外壳于一体，外壳既起到防护作用又起到定位框架的作用。所有的激光雷达子模块直接定位生根于该外壳，使得外壳的刚性增强。相对于单独设置框架的技术方案，本发明的子模块与外壳的配合接触面大，精度高，便于组装，内部结构紧凑可靠耐冲击，无需框架与外壳的再度固接，节省了大量的零部件。且本发明的激光雷达的外壳无需与单独的框架连接，密封性能更好。多个激光雷达子模块之间的空间位置与姿态关系，直接通过该定位支撑结构20即可进行固定。从而使得该外壳作为激光雷达的定位框架。

上述实施例仅为实现本发明的示例性描述，而不用以限制本发明的保护范围，本领域的技术人员可据以做出各种明显变形以及等同替换的技术方案，皆涵盖于本发明的公开范围内，本发明的保护范围请参阅后附带权利要求书中记载为准。