传感器调平装置及车辆的制作方法

本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种传感器调平装置及车辆。

背景技术：

随着科学技术的飞速发展，无人车辆成为当前的研究热点之一。对于无人车辆的实现，行驶环境中的障碍物探测是无人车辆自主导航系统的关键技术之一。

目前，在国内外的无人车辆和智能车辆研究领域中，无人汽车和智能辅助驾驶系统大量应用了雷达、摄像机等作为车载传感器来探测和感知周边环境以达到无人驾驶和辅助驾驶的目的。车载传感器通常相对于地面水平放置，在具体的工作过程中，需要标定传感器与车辆和所处环境的相对位置关系，传感器才能采集准确的环境数据信息，以提供给无人驾驶导航控制系统，实现无人驾驶和辅助驾驶。

但是，现有的车载传感器通常是固定安装于车辆上,其位置和角度相对于车辆不会变化，一旦车辆姿态或者传感器安装结构发生变化，传感器相对于车辆和车外环境的位置就会发生改变，导致采集的环境信息不准确，进一步导致无人驾驶导航控制算法出现错误的判断，容易使无人车辆发生安全事故，带来不可预估的安全和财产损失。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种传感器调平装置及车辆，以解决现有技术中车载传感器通常是固定安装于车辆上,其位置和角度相对于车辆不会变化，一旦车辆姿态或者传感器安装结构发生变化，传感器相对于车辆和车外环境的位置就会发生改变，导致采集的环境信息不准确，进一步导致无人驾驶导航控制算法出现错误的判断，容易使无人车辆发生安全事故，带来不可预估的安全和财产损失的问题。

本实用新型实施例的一个方面是提供一种传感器调平装置，包括：水平旋转电机、俯仰旋转电机、俯仰调整架；

其中，所述俯仰旋转电机固定安装于车体安装架上，所述俯仰调整架位于所述俯仰旋转电机上方，所述俯仰旋转电机的输出轴与所述俯仰调整架底部的花键孔连接，用于调整传感器的俯仰角；

所述传感器安装于传感器安装架上，在所述传感器上设置有陀螺仪；

所述水平旋转电机固定安装于所述俯仰调整架上，所述传感器安装架位于所述水平旋转电机上方，所述水平旋转电机的输出轴与所述传感器安装架底部的花键孔连接，用于调整所述传感器的水平角；

其中，所述俯仰旋转电机的输出轴方向为X轴，水平旋转电机的输出轴方向为Z轴，与XZ平面垂直的方向为Y轴。

根据如上所述的装置，可选地，所述俯仰旋转电机通过第一电机支座固定安装于所述车体安装架上；所述水平旋转电机通过第二电机支座固定安装于所述俯仰调整架上。

根据如上所述的装置，可选地，所述第一电机支座通过螺栓和螺母与所述车体安装架固定连接。

根据如上所述的装置，可选地，所述第二电机支座通过螺栓和螺母与所述俯仰调整架固定连接。

根据如上所述的装置，可选地，所述俯仰旋转电机的输出轴与所述俯仰调整架底部的花键孔通过花键连接。

根据如上所述的装置，可选地，所述水平旋转电机的输出轴与所述传感器安装架底部的花键孔通过花键连接。

根据如上所述的装置，可选地，所述车体安装架固定安装于车辆上。

根据如上所述的装置，可选地，还包括控制器；

所述控制器分别与所述传感器、所述陀螺仪、所述水平旋转电机和所述俯仰旋转电机电连接，用于控制所述水平旋转电机和/或所述俯仰旋转电机旋转，以调整所述传感器的水平角和/或俯仰角，使所述传感器在水平和俯仰两个方向调平；

所述控制器包括：

获取模块，用于获取所述陀螺仪的反馈信息；

判断模块，用于根据所述陀螺仪的反馈信息，判断所述传感器的状态；

处理模块，用于根据所述传感器的状态，生成对应的控制信息；

发送模块，将所述控制信息发送给对应的水平旋转电机或俯仰旋转电机，以控制所述水平旋转电机或所述俯仰旋转电机旋转。

根据如上所述的装置，可选地，

所述处理模块，包括：第一生成子模块和第二生成子模块；

所述发送模块，包括：第一发送子模块和第二发送子模块；

其中，所述第一生成子模块，用于当判断出所述传感器不在水平位置时，生成水平控制信息，并发送给所述第一发送子模块；

则所述第一发送子模块，与所述第一生成子模块连接，用于将所述水平控制信息发送给所述水平旋转电机，控制所述水平旋转电机输出轴旋转，带动传感器安装架以所述传感器安装架底部的花键孔为轴旋转，以调整所述传感器的水平角至水平位置；

所述第二生成子模块，用于当判断出所述传感器俯仰状态不与地面平行时，生成俯仰控制信息，并发送给所述第二发送子模块；

则所述第二发送子模块，与所述第二生成子模块连接，用于将所述俯仰控制信息发送给所述俯仰旋转电机，控制所述俯仰旋转电机输出轴旋转，带动俯仰调整架以所述俯仰调整架底部的花键孔为轴旋转，以调整所述传感器的俯仰角至与地面平行。

本实用新型实施例的另一个方面提供一种车辆，包括如上所述的传感器调平装置。

本实用新型实施例提供的传感器调平装置及车辆，通过设置水平旋转电机和俯仰旋转电机，实现了对传感器水平角和俯仰角的调整，增加了调整的维度，提高了调平的效果，从而提高了获取环境数据信息的准确性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的传感器调平装置的结构视图；

图2为本实用新型一实施例提供的的传感器调平装置的俯视图；

图3为本实用新型一实施例提供的传感器调平装置的立体结构图。

具体实施方式

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

首先对本实用新型所涉及的名词进行解释：

陀螺仪：是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。

激光雷达：是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,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

本实用新型的传感器调平装置，可以适用于无人车辆上激光雷达的调平。该调平装置可以通过车体安装架安装在车辆的保险杠上，通过激光雷达获取行驶过程中的周围环境数据信息。

实施例一

本实施例提供一种传感器调平装置，用于调平传感器。

如图1所示，为本实施例提供的传感器调平装置的结构视图。其中，A为右视图、B为主视图、C为左视图。如图2所示，为本实施例提供的传感器调平装置的俯视图。如图3所示，为本实施例提供的传感器调平装置的立体结构图。该传感器调平装置包括水平旋转电机1、俯仰旋转电机2、俯仰调整架3。

其中，俯仰旋转电机2固定安装于车体安装架4上，俯仰调整架3位于俯仰旋转电机2上方，俯仰旋转电机2的输出轴与俯仰调整架3底部的花键孔连接，用于调整传感器5的俯仰角。

传感器5安装于传感器安装架6上，在传感器5上设置有陀螺仪7。

可选地，陀螺仪7可以通过双面胶固定在传感器上，也可以通过其他固定方式固定在传感器上。

水平旋转电机1固定安装于俯仰调整架3上，传感器安装架6位于水平旋转电机1上方，水平旋转电机1的输出轴与传感器安装架6底部的花键孔连接，用于调整传感器5的水平角；

其中，俯仰旋转电机的输出轴方向为X轴，水平旋转电机的输出轴方向为Z轴，与XZ平面垂直的方向为Y轴。地面或水平面与XZ平面平行，水平角是指传感器安装架的水平安装板在XY平面的投影相对于X轴的夹角，俯仰角为俯仰调整架在YZ平面的投影相对于Z轴的夹角。

本实施例提供的传感器调平装置，通过设置水平旋转电机和俯仰旋转电机，实现了对传感器水平角和俯仰角的调整，增加了调整的维度，提高了调平的效果，从而提高了获取环境数据信息的准确性。

实施例二

本实施例对上述实施例一提供的传感器调平装置做进一步补充说明。

在上述实施例的基础上，可选地，俯仰旋转电机通过第一电机支座固定安装于车体安装架上；水平旋转电机通过第二电机支座固定安装于俯仰调整架上。

可选地，第一电机支座通过螺栓和螺母8与车体安装架固定连接。也可以其他可以实施的固定连接方式连接，在此不做限制。

可选地，第二电机支座通过螺栓和螺母与俯仰调整架固定连接。

可选地，传感器安装架包括水平安装板和竖直安装板，水平安装板与竖直安装板垂直固定连接，比如焊接，形成T字形安装架，在竖直安装板一侧放置传感器。竖直安装板通过螺栓固定传感器，水平安装板底部设置花键孔，用于通过花键与水平旋转电机的输出轴连接。水平安装板和竖直安装板可以为平面钢板、铝板等，具体材质不做限制，只要能够固定传感器即可。

可选地，水平旋转电机在俯仰调整架上的具体位置可以为俯仰调整架的中间部位，使俯仰调整架的受力位置在中间，便于其下方的俯仰旋转电机调整其俯仰角。可以理解地，也可以在其他部位，只是俯仰旋转电机的受力不同。

可选地，传感器安装架还可以包括固定板，该固定板可以设置在竖直安装板的另一侧，该固定板可以为直角三角板，一个直角侧面与竖直安装板固定连接，比如焊接，另一个直角侧面与水平安装板固定连接，比如焊接，用于加固竖直安装板与水平安装板之间的连接，避免因一侧安装传感器导致水平安装板从竖直安装板脱离。

可选地，俯仰调整架可以为平面钢板、铝板等，具体材质不做限制，俯仰调整架底部设置有花键孔，用于通过花键与俯仰旋转电机的输出轴连接。

可选地，传感器可以为激光雷达。

可选地，俯仰旋转电机的输出轴与俯仰调整架底部的花键孔通过花键连接。

可选地，水平旋转电机的输出轴与传感器安装架底部的花键孔通过花键连接。

可选地，车体安装架固定安装于车辆上。具体可以安装在车辆的保险杠上。

本实施例提供的传感器调平装置，通过设置水平旋转电机和俯仰旋转电机，实现了对传感器水平角和俯仰角的调整，增加了调整的维度，提高了调平的效果，从而提高了获取环境数据信息的准确性。

实施例三

本实施例对上述实施例一或实施例二提供的传感器调平装置做进一步补充说明。

在上述实施例的基础上，可选地，该传感器调平装置还可以包括控制器。

可选地，控制器分别与传感器、陀螺仪、水平旋转电机和俯仰旋转电机电连接，用于控制水平旋转电机和/或俯仰旋转电机旋转，以调整传感器的水平角和/或俯仰角，使传感器在水平和俯仰两个方向调平。

可选地，该控制器可以通过控制盒设置于车体安装架上，也可以独立的部件设置在车辆上任意可设置的位置，可以通过连接线与传感器、陀螺仪、水平旋转电机和俯仰旋转电机连接。

可选地，控制器具体可以包括：

获取模块，用于获取陀螺仪的反馈信息；

判断模块，用于根据陀螺仪的反馈信息，判断传感器的状态；

处理模块，用于根据传感器的状态，生成对应的控制信息；

发送模块，将控制信息发送给对应的水平旋转电机或俯仰旋转电机，以控制水平旋转电机或俯仰旋转电机旋转。

可选地，处理模块，具体用于当判断出传感器不在水平位置时，生成水平控制信息；

则发送模块，具体用于将水平控制信息发送给水平旋转电机，控制水平旋转电机输出轴旋转，带动传感器安装架以传感器安装架底部的花键孔为轴旋转，以调整传感器的水平角至水平位置；

可选地，处理模块，包括：第一生成子模块和第二生成子模块；

发送模块，包括：第一发送子模块和第二发送子模块；

其中，第一生成子模块，用于当判断出传感器不在水平位置时，生成水平控制信息，并发送给第一发送子模块；

则第一发送子模块，与第一生成子模块连接，用于将水平控制信息发送给水平旋转电机，控制水平旋转电机输出轴旋转，带动传感器安装架以传感器安装架底部的花键孔为轴旋转，以调整传感器的水平角至水平位置；

第二生成子模块，用于当判断出传感器俯仰状态不与地面平行时，生成俯仰控制信息，并发送给第二发送子模块；

则第二发送子模块，与第二生成子模块连接，用于将俯仰控制信息发送给俯仰旋转电机，控制俯仰旋转电机输出轴旋转，带动俯仰调整架以俯仰调整架底部的花键孔为轴旋转，以调整传感器的俯仰角至与地面平行。

具体的，陀螺仪实时地反馈信息，控制器获取陀螺仪的反馈信息，根据陀螺仪的反馈信息分析判断传感器当前的水平角和俯仰角是否为零，即是否处于完全与地面平行状态，当判断出水平角不为零即传感器与X轴存在夹角时，则生成控制信息发送给水平旋转电机，控制水平旋转电机输出轴旋转，带动传感器安装架的水平安装板以花键孔(或水平旋转电机输出轴)为旋转轴旋转，使水平角为零，即使传感器安装架的水平安装板与X轴平行。当判断出俯仰角不为零，即传感器与Z轴存在夹角时，则生成对应的控制信息发送给俯仰旋转电机，控制俯仰旋转电机输出轴旋转，带动俯仰调整架以其底部的花键孔(也可以为俯仰旋转电机的输出轴)为旋转轴旋转，使俯仰角为零，即使俯仰调整架与Z轴平行。当两者均不为零时，也可以同时控制水平旋转电机和俯仰旋转电机旋转，进行调整。上述将传感器的角度状态以传感器安装架的水平板和俯仰调整架为参考，只是为了清楚地描述调整过程，具体确定调整结束的依据为陀螺仪反馈的信息，直到陀螺仪反馈的信息表明水平角和俯仰角均为零即结束调整，停止水平旋转电机和俯仰旋转电机旋转并锁止电机。

本实施例提供的传感器调平装置，通过设置水平旋转电机和俯仰旋转电机，实现了对传感器水平角和俯仰角的调整，增加了调整的维度，提高了调平的效果，从而提高了获取环境数据信息的准确性。通过控制器分别与传感器、陀螺仪、水平旋转电机和俯仰旋转电机电连接，控制水平旋转电机和俯仰旋转电机旋转，从而调平传感器的水平角和俯仰角，实现了根据陀螺仪反馈的信息，自动实时快速重新调平传感器，从而得到准确的环境数据信息。

实施例四

本实施例提供一种车辆，具体可以是无人车辆，也可以是其他车辆。

该车辆可以包括上述任一实施例提供的传感器调平装置。

可选地，该传感器调平装置可以通过车体安装架固定安装在车辆上，具体可以安装在保险杠上，该车体安装架包括水平安装部和竖直安装部，水平安装部通过螺栓和螺母固定安装第一电机支座，竖直安装部上可以对称设置四个安装孔，通过安装孔安装在车辆保险杠上。水平安装部和竖直安装部可以为钢、铝等金属平板，但不限于金属平板，也可以为其他可以满足支撑传感器调平装置的材料的平板。水平安装部和竖直安装部可以通过一块平板弯折成L型，也可以是通过两块平板固定连接成L型，比如通过焊接连接。

该传感器调平装置包括水平旋转电机、俯仰旋转电机、俯仰调整架。

其中，俯仰旋转电机固定安装于车体安装架上，俯仰调整架位于俯仰旋转电机上方，俯仰旋转电机的输出轴与俯仰调整架底部的花键孔连接，用于调整传感器的俯仰角。

传感器安装于传感器安装架上，在传感器上设置有陀螺仪。

可选地，陀螺仪可以通过双面胶固定在传感器上，也可以通过其他固定方式固定在传感器上。

水平旋转电机固定安装于俯仰调整架上，传感器安装架位于水平旋转电机上方，水平旋转电机的输出轴与传感器安装架底部的花键孔连接，用于调整传感器的水平角；

其中，俯仰旋转电机的输出轴方向为X轴，水平旋转电机的输出轴方向为Z轴，与XZ平面垂直的方向为Y轴。地面或水平面与XZ平面平行，水平角是指传感器安装架的水平安装板在XY平面的投影相对于X轴的夹角，俯仰角为俯仰调整架在YZ平面的投影相对于Z轴的夹角。

可选地，俯仰旋转电机通过第一电机支座固定安装于车体安装架上；水平旋转电机通过第二电机支座固定安装于俯仰调整架上。

可选地，第一电机支座通过螺栓和螺母与车体安装架固定连接。也可以其他可以实施的固定连接方式连接，在此不做限制。

可选地，第二电机支座通过螺栓和螺母与俯仰调整架固定连接。

可选地，传感器安装架包括水平安装板和竖直安装板，水平安装板与竖直安装板垂直固定连接，比如焊接，形成T字形安装架，在竖直安装板一侧放置传感器。竖直安装板通过螺栓固定传感器，水平安装板底部设置花键孔，用于通过花键与水平旋转电机的输出轴连接。水平安装板和竖直安装板可以为平面钢板、铝板等，具体材质不做限制，只要能够固定传感器即可。

可选地，水平旋转电机在俯仰调整架上的具体位置可以为俯仰调整架的中间部位，使俯仰调整架的受力位置在中间，便于其下方的俯仰旋转电机调整其俯仰角。可以理解地，也可以在其他部位，只是俯仰旋转电机的受力不同。

可选地，传感器安装架还可以包括固定板，该固定板可以设置在竖直安装板的另一侧，该固定板可以为直角三角板，一个直角侧面与竖直安装板固定连接，比如焊接，另一个直角侧面与水平安装板固定连接，比如焊接，用于加固竖直安装板与水平安装板之间的连接，避免因一侧安装传感器导致水平安装板从竖直安装板脱离。

可选地，俯仰调整架可以为平面钢板、铝板等，具体材质不做限制，俯仰调整架底部设置有花键孔，用于通过花键与俯仰旋转电机的输出轴连接。

可选地，传感器可以为激光雷达。

可选地，俯仰旋转电机的输出轴与俯仰调整架底部的花键孔通过花键连接。

可选地，水平旋转电机的输出轴与传感器安装架底部的花键孔通过花键连接。

可选地，车体安装架固定安装于车辆上。具体可以安装在车辆的保险杠上。

可选地，该传感器调平装置还可以包括控制器。

可选地，控制器分别与传感器、陀螺仪、水平旋转电机和俯仰旋转电机电连接，用于控制水平旋转电机和/或俯仰旋转电机旋转，以调整传感器的水平角和/或俯仰角，使传感器在水平和俯仰两个方向调平。

可选地，该控制器可以通过控制盒设置于车体安装架上，也可以独立的部件设置在车辆上任意可设置的位置，可以通过连接线与传感器、陀螺仪、水平旋转电机和俯仰旋转电机连接。

可选地，控制器具体可以包括：

获取模块，用于获取陀螺仪的反馈信息；

判断模块，用于根据陀螺仪的反馈信息，判断传感器的状态；

处理模块，用于根据传感器的状态，生成对应的控制信息；

发送模块，将控制信息发送给对应的水平旋转电机或俯仰旋转电机，以控制水平旋转电机或俯仰旋转电机旋转。

可选地，

处理模块，包括：第一生成子模块和第二生成子模块；

发送模块，包括：第一发送子模块和第二发送子模块；

其中，第一生成子模块，用于当判断出传感器不在水平位置时，生成水平控制信息，并发送给第一发送子模块；

则第一发送子模块，与第一生成子模块连接，用于将水平控制信息发送给水平旋转电机，控制水平旋转电机输出轴旋转，带动传感器安装架以传感器安装架底部的花键孔为轴旋转，以调整传感器的水平角至水平位置；

第二生成子模块，用于当判断出传感器俯仰状态不与地面平行时，生成俯仰控制信息，并发送给第二发送子模块；

则第二发送子模块，与第二生成子模块连接，用于将俯仰控制信息发送给俯仰旋转电机，控制俯仰旋转电机输出轴旋转，带动俯仰调整架以俯仰调整架底部的花键孔为轴旋转，以调整传感器的俯仰角至与地面平行。

具体的，陀螺仪实时地反馈信息，控制器获取陀螺仪的反馈信息，根据陀螺仪的反馈信息分析判断传感器当前的水平角和俯仰角是否为零，即是否处于完全与地面平行状态，当判断出水平角不为零即传感器与X轴存在夹角时，则生成控制信息发送给水平旋转电机，控制水平旋转电机输出轴旋转，带动传感器安装架的水平安装板以花键孔(或水平旋转电机输出轴)为旋转轴旋转，使水平角为零，即使传感器安装架的水平安装板与X轴平行。当判断出俯仰角不为零，即传感器与Z轴存在夹角时，则生成对应的控制信息发送给俯仰旋转电机，控制俯仰旋转电机输出轴旋转，带动俯仰调整架以其底部的花键孔(也可以为俯仰旋转电机的输出轴)为旋转轴旋转，使俯仰角为零，即使俯仰调整架与Z轴平行。当两者均不为零时，也可以同时控制水平旋转电机和俯仰旋转电机旋转，进行调整。上述将传感器的角度状态以传感器安装架的水平板和俯仰调整架为参考，只是为了清楚地描述调整过程，具体确定调整结束的依据为陀螺仪反馈的信息，直到陀螺仪反馈的信息表明水平角和俯仰角均为零即结束调整，停止水平旋转电机和俯仰旋转电机旋转并锁止电机。

需要说明的是，虽然在此说明了本实用新型的示例性实施例，本实用新型并不限于在此描述的各种优选实施例，而是包括根据本申请将被本领域的人员理解的具有等同要素的任何和所有的实施例、修改、省略、结合、改变和/或替换。权利要求中的限制将根据权利要求中所采用的术语进行广泛的解释，且并不局限于在本说明书中或在本申请的过程期间说明的实例，该实例解释为非排他性的，例如，本申请中，术语“可选地”是非排他性的，其表示“可以选择地，但并不限于”。在本申请中，术语“实施例”可用于说明任何方面、结构、特征、过程或步骤，它们的任何组合和/或它们的任何部分等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。