一种转动机构以及激光雷达设备的制作方法

本实用新型属于激光雷达领域，尤其涉及一种转动机构以及激光雷达设备。

背景技术：

激光雷达是通过发射激光束来探测目标位置、速度等特征量的雷达系统，具有精准度高、作业速度快和效率高等优势，是汽车自动驾驶、机器人定位导航、空间环境测绘、安保安防等领域必不可少的核心传感器。

在实际应用中，激光雷达进行测距主要包括飞行时间测距以及三角测距两种，其中，飞行时间测距是通过激光雷达内部的光学结构，将激光投射到特定方向上的物体，当激光接触到物体上时，会反射回部分光线，激光雷达接收该反射回的光线以后，可以通过计算激光在发射到接收到反射光这个过程中的飞行时间，来计算出雷达到所照射物体之间的距离。当需要通过单一光路获取多个角度范围的物体距离时，需要通过转动部件带动激光器进行转动，以实现多角度的激光扫描，目前，激光雷达在进行多角度扫描时，通常需要设置转动机构，并使用一个轴承支撑转动部件运动，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。

但是，目前，激光雷达的转动机构通常一般采用单轴承支承转动部件旋转，会造成扫描转速低，转动平稳性差的问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种转动机构，旨在解决现有技术中，激光雷达的转动机构通常一般采用单轴承支承转动部件旋转，会造成扫描转速低，转动平稳性差的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种转动机构，包括：

中轴，所述中轴竖直布置且与所述激光雷达设备的底座固定连接；

设于所述中轴与所述激光雷达设备的转动部件之间的第一轴承与第二轴承；

用于驱动所述激光雷达设备的转动部件转动的驱动装置；以及

设于所述中轴与所述激光雷达设备的转动部件之间，用于无线传电及进行无线数据传输的无线传输装置。

优选的，所述第一轴承设置于所述激光雷达的底座与所述转动部件之间，与所述中轴连接，所述第二轴承设置于所述转动部件的顶部，与所述中轴连接。

优选的，所述无线传输装置包括：

与所述中轴固定连接的内圈结构；以及

与所述激光雷达设备的转动部件固定连接，可接收所述内圈结构发送的无线电流信号及与所述内圈结构进行无线数据传输的外圈结构。

优选的，所述驱动装置为电机，所述电机包括：

与所述中轴固定连接的定子部件；以及

驱动所述转动部件转动的转子部件。

优选的，所述第一轴承的尺寸大于所述第二轴承的尺寸。

本实用新型还提供了一种激光雷达设备，所述激光雷达设备包括：

壳体；

设置于转动部件上，用于发送以及接收激光信号的光学结构；

设置于所述壳体内部，用于驱动所述转动部件转动的转动机构；

所述转动机构包括：

中轴，所述中轴竖直布置且与所述激光雷达设备的底座固定连接；

设于所述中轴与所述激光雷达设备的转动部件之间的第一轴承与第二轴承；

用于驱动所述激光雷达设备的转动部件转动的驱动装置；以及

设于所述激光雷达设备的固定部件与转动部件之间，用于无线传电及进行无线数据传输的无线传输装置。

优选的，所述壳体包括雷达上盖、透明罩以及雷达底座，所述雷达上盖与所述透明罩之间通过第一密封圈密封，所述透明罩与所述雷达底座之间通过第二密封圈密封；

其中，所述第一密封圈以及所述第二密封圈为O型密封圈。

优选的，所述激光雷达设备还包括：

与所述无线传输模块连接，用于供电的电源单元。

优选的，所述激光雷达设备还包括：

设置于所述激光雷达设备的底座上，用于连接所述电源单元以及所述无线传输装置的第一连接通道。

优选的，所述激光雷达设备还包括：

设置于所述转动部件上，用于连接所述无线传输装置以及所述转动部件的上盖的第二连接通道。

本实用新型实施例提供了一种转动机构，通过在激光雷达中设置一个中轴，中轴竖直布置且与激光雷达设备的底座固定连接，并在中轴与激光雷达设备的转动部件之间设置第一轴承与第二轴承，用以支承转动部件的转动，同时设置一驱动激光雷达设备的转动部件转动的驱动装置，以及所述中轴与所述激光雷达设备的转动部件之间，设置有用于无线传电及进行无线数据传输的无线传输装置。本实施例中，通过驱动装置为转动机构的转动提供了转动基础，并通过第一轴承和第二轴承共同支承转动部件的转动，以使转动部件在转动时可以保持平稳，使得激光测距达到最好的效果，同时可以提高扫描速度，提高了激光雷达的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种转动机构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种驱动装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种激光雷达设备的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种激光雷达设备的模块图；

图5是本实用新型实施例提供的一种电源单元与无线传输装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种转动机构，通过在激光雷达中设置一个中轴，中轴竖直布置且与激光雷达设备的底座固定连接，并在中轴与激光雷达设备的转动部件之间设置第一轴承与第二轴承，用以支承转动部件的转动，同时设置一驱动激光雷达设备的转动部件转动的驱动装置，以及在中轴与激光雷达设备的转动部件之间，设置有用于无线传电及进行无线数据传输的无线传输装置。通过无线传输装置与驱动装置的配合使用，为转动机构的转动提供了转动基础，并通过第一轴承和第二轴承共同支承转动部件的转动，以使转动部件在转动时可以保持平稳，使得激光测距达到最好的效果，同时可以提高扫描速度，提高了激光雷达的工作效率。

以下结合实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。

参见图1，本实用新型提供了一种转动机构10，应用于激光雷达，包括：中轴11，中轴11竖直布置且与激光雷达设备的底座固定连接；设于中轴11与激光雷达设备的转动部件之间的第一轴承12与第二轴承13；用于驱动激光雷达设备的转动部件转动的驱动装置14；以及设于中轴11与激光雷达设备的转动部件之间，用于无线传电及进行无线数据传输的无线传输装置15。通过驱动装置为转动机构的转动提供了转动基础，并通过第一轴承和第二轴承共同支承转动部件的转动，以使转动部件在转动时可以保持平稳，使得激光测距达到最好的效果，同时可以提高扫描速度，提高了激光雷达的工作效率。

在本实用新型实施例中，激光雷达用于通过测量发射激光以及接收到目标物体反射回的回波激光信号之间的时间差来计算出激光雷达与目标物体的距离信息。而本实用新型实施例中的转动机构设置于激光雷达设备上，用于带动激光发射装置和信号接收装置进行转动，以实现多角度的激光测距，从而支持激光雷达设备的正常工作。

在本实用新型的一个实施例中，激光雷达设备可为飞行激光雷达、基于三角测距原理的激光雷达、结构光激光雷达、或者其他类型激光雷达的任意替换组合，以实现同样的作用效果，在本实施例中较佳选择为飞行激光雷达。

在本实用新型的一个实施例中，上述转动机构10可通过带动激光发射装置和信号接收装置进行转动，实现270度、360度或其他预设角度的多角度扫描探测，能够测量100米范围内的目标物体的距离和方位信息，测量频率高，且结构简单，使用方便。

其中，飞行激光雷达可以通过单线或者多线的方式进行扫描探测，本实用新型具体不做限制。

在本实用新型的一个实施例中，第一轴承12设置于激光雷达的底座与转动部件之间，与中轴11连接，第二轴承13设置于转动部件的顶部，与中轴11连接。通过设置上下两颗轴承，可以实现激光雷达高转速转动扫描，同时也能保持转动的平稳，无并且不会产生明显跳动抖动的问题。

其中，第一轴承与第二轴承的类型包括但不限于滚针轴承、调心球轴承、深沟球轴承、调心滚子轴承中的一种或任意组合。

在本实用新型的一个实施例中，由于第一轴承11设置在转动部件的下方，在转动部件转动时，需要支撑整个转动部件的重量，因此，第一轴承12的尺寸需要大于第二轴承13的尺寸。

在本实用新型的一个实施例中，参见图1，无线传输装置15包括：与中轴固定连接的内圈结构151，以及与激光雷达设备的转动部件固定连接，可接收内圈结构151发送的无线电流信号及与内圈结构151进行无线数据传输的外圈结构152。通过无线传输装置15进行无线电流信号以及无线数据的传输，为激光雷达的发射和接收装置供电以及对接收装置接收到的激光信号进行无线传输，更加便于转动机构的转动，避免通过线路传输时，造成的线路复杂，不便于转动，并且可以减小转动机构转动时，对线路造成的磨损，使用方便。

在本实用新型的一个实施例中，为避免信号传递复杂，可设置两个无线传输装置15，其中一个无线传输装置15可用于进行无线传电，以为激光雷达的激光发射装置以及接收装置供电，另一个无线传输装置15可用于进行无线数据传输，以接收激光雷达设备的接收装置接收到的激光信号，以便通过计算，获取目标物体的距离等信息。

其中，内圈结构151与外圈结构152可以通过磁感应进行无线电流信号以及无线数据的传输，无线传输装置15可以为线圈，当通过无线传输装置15进行无线传电时，可以通过内圈结构151向外圈结构152无线传递电流信号，当无线传输装置15进行无线数据传输时，可以通过外圈结构152向内圈结构151无线传递数据，如，激光信号。

在本实用新型的一个实施例中，参见图2，驱动装置14可为电机141，电机141包括：与中轴11固定连接的定子部件1411，以及驱动转动部件转动的转子部件1412。在开始运行时，可以驱动转动机构进行转动，以实现激光雷达的多角度测距。

本实用新型实施例还提供了一种激光雷达设备，参见图3，图4，该激光雷达设备包括：壳体20；设置于转动部件上，用于发送以及接收激光信号的光学结构30；设置于壳体内部，用于驱动转动部件转动的转动机构10。通过转动机构10带动转动部件进行多角度的转动，进而使得光学结构30可以进行多角度的发射激光信号和接收激光回波信号，以实现多角度的激光探测。

其中，转动机构10包括：中轴11，中轴11竖直布置且与激光雷达设备的底座固定连接；设于中轴11与激光雷达设备的转动部件之间的第一轴承12与第二轴承13；用于驱动激光雷达设备的转动部件转动的驱动装置14；以及设于中轴11与激光雷达设备的转动部件之间，用于无线传电的无线传输装置15。

其中，转动机构10可参见上述实施例。

在本实用新型的一个实施例中，壳体20包括雷达上盖、透明罩以及雷达底座，雷达上盖与透明罩之间通过第一密封圈密封，透明罩与雷达底座之间通过第二密封圈密封。通过雷达上盖、透明罩以及雷达底座相互连接的连接部位设置凹槽，并通过密封圈进行密封，实现了整个激光雷达设备的完全密封，提高了激光雷达设备的防水防尘性能，同时使得激光雷达设备的使用寿命得到明显改善。

其中，第一密封圈以及第二密封圈为O型密封圈。

在本实用新型的一个实施例中，由于光线结构30在进行激光发射以及接收目标物体反射回来的激光信号时，需要发射的激光信号以及接收的激光信号都需要穿过透明罩，因此，为了避免其他杂波对激光信号的干扰，可以对通明罩进行镀膜，起到滤光片的效果，可以滤除太阳光或其他特定波长的光线。

在本实用新型的一个实施例中，参见图5，激光雷达设备还包括与无线传输模块15连接，用于供电的电源单元40。

在本实用新型的一个实施例中，参见图3，激光雷达设备还包括：设置于激光雷达设备的底座上，用于连接电源单元40以及无线传输装置15的第一连接通道50。当激光雷达通电，开始工作时，通过第一连接通道50放置的用于传输电流的线路，以实现对激光发射装置以及激光接收装置供电，支持激光雷达工作，并且通过上述方式供电，可以减小转动机构转动时，对线路的摩擦，并且简化了供电线路，使用方便。

其中，第一连接通道50可设置在靠近雷达底座与中轴11，为了便于与外接电源进行连接，在雷达底座上可以设置一连接孔，同时，该连接孔可通过密封圈进行密封，可以起到防尘防水的功能。

在本实用新型的一个实施例中，参见图3，激光雷达设备还包括：转动部件的上盖60；以及设置于转动部件上，用于连接无线传输装置15以及转动部件的上盖60的第二连接通道70。当激光雷达通电时，电源单元40通过第一连接通道50向无线传输模块15传输电流，无线传输模块15通过第二连接通道70向转动部件的上盖60传输电流，转动部件的上盖60可通过插拔方式与光学结构进行电连接，从而为光学结构供电，以实现激光信号的发射与反射的激光信号的接收，其中，第二连接通道70可放置用于传输电流的线路。

上述实施例提供了一种转动机构，通过在激光雷达中设置一个中轴，中轴竖直布置且与激光雷达设备的底座固定连接，并在中轴与激光雷达设备的转动部件之间设置第一轴承与第二轴承，用以支承转动部件的转动，同时设置一驱动激光雷达设备的转动部件转动的驱动装置，在中轴与激光雷达设备的转动部件之间，设置有用于无线传电及进行无线数据传输的无线传输装置。本实施例中，通过驱动装置为转动机构的转动提供了转动基础，并通过第一轴承和第二轴承共同支承转动部件的转动，以使转动部件在转动时可以保持平稳，使得激光测距达到最好的效果，同时可以提高扫描速度，提高了激光雷达的工作效率并通过密封圈进行密封，实现了整个激光雷达设备的完全密封，提高了激光雷达设备的防水防尘性能，同时使得激光雷达设备的使用寿命得到明显改善。

上述实施例提供了一种激光雷达设备，包括壳体；设置于转动部件上，用于发送以及接收激光信号的光学结构；设置于壳体内部，用于驱动转动部件转动的转动机构。通过转动机构带动转动部件进行转动，使得光学结构可以进行多角度的发射激光信号和接收激光回波信号，以实现多角度的激光探测，其中转动机构包括上下两个轴承，可以实现激光雷达高转速转动扫描，同时也能保持转动的平稳，无并且不会产生明显跳动抖动的问题。同时通过壳体的密封并通过密封圈进行密封，实现了整个激光雷达设备的完全密封，提高了激光雷达设备的防水防尘性能，同时使得激光雷达设备的使用寿命得到明显改善。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。