旋转雷达及无人飞行器的制作方法

1.本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种旋转雷达和包含此旋转雷达的无人飞行器。


背景技术：

2.雷达是一种采用无线电的方法发现目标并测定它的空间位置的装置。雷达发射的电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
3.无人机上一般设置旋转雷达，旋转雷达包括固定板和相对于固定板旋转的旋转板，旋转板与电机连接，在电机的驱动下转动，旋转板带动雷达组件(即天线板)一起转动，旋转板上设置有无线供电接收线圈，固定板上设置有无线供电发射线圈，两个线圈配合实现对雷达组件(即天线板)等进行供电。
4.目前，旋转雷达中通常还包括有检测旋转雷达转动速度的编码组件，以及负责旋转雷达与无人机之间通信的通信天线，这些部件若安装在两板(旋转板与固定板)之间，则会压缩线圈的面积导致供电效率降低，若安装在两板外部则会导致结构复杂化甚至增加雷达的体积。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：提供一种旋转雷达及无人飞行器，其结构简单，无线供电效率高。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，提供一种旋转雷达，包括固定板、旋转板和无线供电组件，所述无线供电组件包括发射线圈和接收线圈，所述发射线圈设置在所述固定板上，所述接收线圈设置在所述旋转板上，所述发射线圈与所述接收线圈的位置相对，所述旋转板具有靠近所述固定板的第一侧面，所述接收线圈设置在所述第一侧面的中心区域，所述接收线圈外环形设置有第一编码区，所述第一编码区内设置有第一天线，所述发射线圈外环形设置第二编码区，所述第二编码区内设置有第二天线，所述第一编码区和所述第二编码区中的一者设置有码盘，所述第一编码区和所述第二编码区中的另一个者设置有与所述码盘对应的光编码器。
8.作为旋转雷达的一种优选方案，所述接收线圈与所述旋转板之间设置隔磁片；和/或，
9.所述发射线圈与所述固定板之间设置隔磁片。
10.作为旋转雷达的一种优选方案，所述接收线圈和所述隔磁片的厚度之和为b1，1mm≤b1≤2mm；和/或，
11.所述发射线圈和所述隔磁片的厚度之和为b2，1mm≤b2≤2mm。
12.作为旋转雷达的一种优选方案，所述接收线圈与所述发射线圈之间的距离不大于
3mm。
13.作为旋转雷达的一种优选方案，所述接收线圈与所述发射线圈之间的距离为2mm。
14.作为旋转雷达的一种优选方案，所述旋转板为pcb板，所述第一天线为pcb板载天线；和/或，
15.所述固定板为pcb板，所述第二天线为pcb板载天线。
16.作为旋转雷达的一种优选方案，所述旋转板为pcb板，所述第一天线为铜片，所述码盘为丝印在所述第一天线上的油墨层，所述油墨层包括第一油墨层和第二油墨层，所述第一油墨层和所述第二油墨层沿所述第一编码区的环形方向交替设置，所述第一油墨层和所述第二油墨层的颜色不同。
17.作为旋转雷达的一种优选方案，所述第一油墨层为黑色，所述第二油墨层的颜色为白色。
18.作为旋转雷达的一种优选方案，所述旋转板为pcb板，所述第一天线为铜片，所述码盘为丝印在所述第一天线上的油墨层，所述油墨层的颜色与所述铜片的颜色不同，所述油墨层上沿所述第一编码区的环形方向等距离设置有镂空区，所述镂空区处的所述铜片外露。
19.作为旋转雷达的一种优选方案，所述旋转板具有背离所述固定板的第二侧面，所述第二侧面通过连接架与电机转轴连接，所述连接架通过紧固件与所述旋转板连接，所述紧固件间隔设置在所述第一编码区远离所述接收线圈的一侧。
20.作为旋转雷达的一种优选方案，所述旋转板上开设有台阶孔，所述台阶孔包括相连通的第一孔和第二孔，所述第一孔的直径大于所述第二孔的直径，所述第一孔靠近所述固定板，所述紧固件为紧固螺钉，所述紧固螺钉的螺帽至少部分位于所述第一孔内。
21.第二方面，提供一种无人飞行器，包括机身，所述机身上设置有所述的旋转雷达。
22.本发明实施例的有益效果为：通过将发射线圈和接收线圈分别设置在固定板和旋转板的中心区域，可以在不增加固定板和旋转板的面积的同时增加线圈的面积，提升了无线供电的效率，而且改变了旋转雷达的布局模式，将天线与编码区位置重叠，可以实现位置复用，进而使线圈有更大的面积，且不额外增加雷达的结构复杂性或体积，从而提升无线供电的效率。
附图说明
23.下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
24.图1为本发明实施例的旋转雷达的剖视示意图。
25.图2为本发明实施例的旋转雷达的局部剖视示意图。
26.图3为本发明一实施例的旋转板、接收线圈和码盘组合后的仰视示意图。
27.图4为本发明另一实施例的旋转板、接收线圈和码盘组合后的仰视示意图。
28.图5为本发明实施例的固定板、发射线圈、第二天线和光编码器组合后的俯视示意图。
29.图6为本发明又一实施例的旋转板、接收线圈、码盘和连接架组合后的剖视示意图。
30.图中：
31.1、固定板；101、第三侧面；102、第二编码区；103、第四侧面；
32.2、旋转板；201、第一侧面；202、第一编码区；203、第二侧面；204、台阶孔；2041、第一孔；2042、第二孔；
33.3、发射线圈；4、接收线圈；5、第一天线；6、第二天线；
34.7、码盘；701、油墨层；7011、第一油墨层；7012、第二油墨层；702、镂空区；
35.8、光编码器；9、隔磁片；10、连接架；11、紧固螺钉；12、电机；13、雷达板；14、外壳。
具体实施方式
36.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.参照图1所示，本发明实施例提供一种旋转雷达，可以应用于机动车、船舶和飞行器等设备上，用于检测设备的位置以及设备周围的障碍物，保证设备能够准确地避障。本发明以使用在无人飞行器(即无人机)上进行示例，无人飞行器在飞行过程中可以通过此旋转雷达实现准确定位和避障。
40.参照附图1和附图2所示，此旋转雷达包括外壳14，外壳14内设置有固定板1，固定板1的上方设置有旋转板2，旋转板2位于外壳14内，并且旋转板2通过电机12驱动实现相对于固定板1和外壳14的旋转运动，固定板1和旋转板2上设置有无线供电组件，电机12驱动旋转板2相对于固定板1转动，而旋转板2上设置雷达板13，旋转板2能带动雷达板13一起转动。通过此无线供电组件将无人飞行器内的电源的电能供应给旋转雷达的雷达板13，可以有效避免有线供电的方式影响旋转雷达的转动。
41.无线供电组件包括发射线圈3和接收线圈4，发射线圈3设置在固定板1上，接收线圈4设置在旋转板2上，发射线圈3与接收线圈4的位置相对。发射线圈3和接收线圈4的形状和体积一致。优选地，发射线圈3与接收线圈4正对。在其他实施例中，还可以将发射线圈3和接收线圈4部分重叠，这几种方式都能实现无线供电。
42.如图2所示，旋转板2具有靠近固定板1的第一侧面201和背离固定板1的第二侧面203，接收线圈4设置在第一侧面201的中心区域，接收线圈4外环形设置有第一编码区202，
第一编码区202内设置有第一天线5，发射线圈3外环形设置第二编码区102，第二编码区102内设置有第二天线6，第一编码区202和第二编码区102中的一者设置有码盘7，第一编码区202和第二编码区102中的另一者设置有与码盘7对应的光编码器8。在本实施例中，发射线圈3和接收线圈4均为圆形，二者的中心与旋转板2的中心一致。通过将发射线圈3和接收线圈4分别设置在固定板1和旋转板2的中心区域，可以在不增加固定板1和旋转板2的面积的同时增加线圈的面积，提升了无线供电的效率，而且改变了旋转雷达的布局模式，将天线与编码区位置重叠，可以实现位置复用，进而使线圈有更大的面积，且不额外增加雷达的结构复杂性或体积，从而提升无线供电的效率。
43.一实施例中，如图6所示，旋转板2的第二侧面203通过连接架10与电机12的转轴连接，连接架10通过紧固件与旋转板2连接，紧固件间隔设置在第一编码区202远离接收线圈4的一侧。通过设置连接架10，且紧固件的位置设置在第一编码区202的外圈，可以避免旋转板2与电机12的转轴的连接位置占用线圈、编码区等的空间。
44.在本实施例中，旋转板2上开设有台阶孔204，台阶孔204包括相连通的第一孔2041和第二孔2042，第一孔2041的直径大于第二孔2042的直径，第一孔2041靠近固定板1，紧固件为紧固螺钉11，紧固螺钉11的螺帽至少部分位于第一孔2041内。台阶孔204的设置一方面可以对紧固螺钉11的螺帽进行部分隐藏或全部隐藏，还能对紧固螺钉11的固定位置进行定位，使紧固螺钉11能够准确地安装，另外，部分或全部隐藏的螺帽使紧固螺钉11外露的尺寸减少，可以使固定板1和旋转板2之间的距离缩小，固定板1和旋转板2之间的距离缩小后能够提升无线供电的效率。
45.当然，不限于使用紧固件对连接架10和旋转板2进行连接，还可以采用粘胶剂、卡扣等将连接架10和旋转板2进行连接。
46.一实施例中，如图2和图3所示，旋转板2为pcb板，旋转板2的第二侧面203设置有元器件，码盘7设置在旋转板2上，相对应的，光编码器8设置在固定板1上。第一天线5为pcb板载天线，具体地，第一天线5为铜片，码盘7为丝印在第一天线5上的油墨层701，油墨层701包括第一油墨层7011和第二油墨层7012，第一油墨层7011和第二油墨层7012沿第一编码区202的环形方向交替设置，第一油墨层7011和第二油墨层7012的颜色不同。通过将第一天线5设置为铜片这种pcb板载天线，不仅信号接收和发送效果好，还能满足码盘7的丝印，使第一天线5和码盘7能位于同一区域内，二者之间不影响各自的功能，即丝印在第一天线5上的码盘7不会影响第一天线5的信号传输，而平板状的第一天线5也能保证码盘7的布置；通过将第一油墨层7011和第二油墨层7012的颜色设置不同，可以使光编码器8能够检测到码盘7的位置。
47.在本实施例中，第一油墨层7011为黑色，第二油墨层7012的颜色为白色。黑白两种颜色的对比度比较高，可以有效提高反射式光编码器的感应灵敏度。
48.在其他实施例中，不限于采用不同颜色的油墨丝印出码盘7，还可以直接采用一种颜色的油墨丝印在旋转板2上，再通过开窗的方式露出第一天线5的铜层，只需要第一天线5的颜色与油墨层701的颜色不同即可。具体地，如图2和图4所示，码盘7为丝印在第一天线5上的油墨层701，油墨层701的颜色与铜片的颜色不同，油墨层701上沿第一编码区202的环形方向等距离设置有镂空区702，镂空区702处的铜片外露。
49.一实施例中，如图2和图5所示，固定板1为pcb板，第二天线6为pcb板载天线，可选
择地，第二天线6为固定在pcb板上的铜板，第二天线6设置为铜片这种pcb板载天线，结合板状的第一天线5，可以极大地缩短固定板1和旋转板2之间的距离，提升无线供电的效率。
50.在本实施例中，固定板1具有相对设置的第三侧面101和第四侧面103，其中发射线圈3设置在第三侧面101，而固定板1的元器件设置在第四侧面103。
51.通过将固定板1和旋转板2的元器件都选择设置在相背的一侧面，是可以合理利用固定板1和旋转板2背侧面的空间，增加固定板1的第三侧面101和旋转板2的第一侧面201的布局空间，使线圈可以布置更多，即线圈的面积可以更大。
52.一实施例中，接收线圈4与旋转板2之间设置隔磁片9。通过设置隔磁片9，可以防止接收线圈4的磁感应线穿过旋转板2影响旋转板2背侧(第二侧面203)元器件正常使用，即可以降低接收线圈4的干扰。
53.发射线圈3与固定板1之间也设置隔磁片9。通过设置隔磁片9，可以防止发射线圈3的磁感应线穿过固定板1影响固定板1背侧(即第四侧面103)元器件正常使用，即可以降低发射线圈3的干扰。
54.在本实施例中，接收线圈4和隔磁片9的厚度之和为b1，1mm≤b1≤2mm，发射线圈3和隔磁片9的厚度之和为b2，1mm≤b2≤2mm。
55.优选地，接收线圈4和隔磁片9的厚度之和为b1和发射线圈3和隔磁片9的厚度之和为b2均为1.5mm。
56.在本实施例中，接收线圈4与发射线圈3之间的距离不大于3mm。优选地，接收线圈4与发射线圈3之间的距离为2mm。
57.另外，第一编码区202的宽度为8.5mm，在这个区域内放置第一天线5。
58.本发明实施例还提供一种无人飞行器，包括机身，机身上设置有以上任意实施例的旋转雷达，旋转雷达的结构此处不再赘述。
59.机身内设置电源，电源通过导线与固定板1连接，通电后的发射线圈3发射电磁波，旋转板2上的接收线圈4接收到电磁波后转化为电能，电能驱动电机12启动旋转。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”等的描述意指结合该实施例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。
61.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
62.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。