一种激光雷达云台及激光雷达系统

1.本实用新型涉及雷达云台技术领域，具体而言，涉及一种激光雷达云台及激光雷达系统。


背景技术：

2.激光雷达是一种常见的基于激光测距原理制作的传感器，它具有结构简单，数据可靠等特点。
3.通常情况下，激光雷达需要能够旋转以便于进行测量，例如，激光雷达内部具有旋转结构，构成旋转式的激光雷达。旋转结构通常质量较大，具有较大的转动惯量，开启后会出现难以可控的摆动，进而造成测量不精确的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，为达上述目的本实用新型提供一种激光雷达云台，包括旋转臂、云台底座、驱动电机和旋转平衡装置，所述驱动电机分别与所述旋转臂和所述云台底座连接，所述旋转臂的一端连接所述旋转平衡装置，所述旋转臂的另一端用于连接激光雷达。
5.本实用新型的激光雷达云台，通过旋转臂连接驱动电机和旋转平衡装置，以及用于连接激光雷达，以使旋转臂的转动能够带动激光雷达的旋转，从而能够扩大激光雷达的测量范围，通过旋转平衡装置能够在激光雷达工作时，保持其测量的平稳性和可靠性。
6.进一步地，所述旋转平衡装置包括转矩抵消电机和配重结构，所述转矩抵消电机分别与所述旋转臂和所述配重结构连接。
7.进一步地，所述旋转臂中部与所述驱动电机连接，所述旋转臂处相对所述转矩抵消电机的另一端用于与所述激光雷达连接。
8.进一步地，所述旋转臂用于与所述激光雷达转动连接和/或所述激光雷达包括转动结构，所述转矩抵消电机的转动轴线用于与所述激光雷达的转动轴线重合。
9.进一步地，所述旋转臂处设有激光雷达底座，所述激光雷达底座用于与所述激光雷达连接。
10.进一步地，所述云台底座包括至少两个相对设置的电机支架，两个所述电机支架均设置有所述驱动电机，两个所述驱动电机的轴线重合，且所述旋转臂位于两个所述驱动电机之间。
11.进一步地，激光雷达云台还包括角度编码器，所述角度编码器与所述驱动电机连接。
12.进一步地，激光雷达云台还包括控制器，所述控制器分别与所述角度编码器、所述旋转平衡装置和所述驱动电机通信连接，且所述控制器用于与所述激光雷达通信连接。
13.本实用新型还提出了一种激光雷达系统，包括如上所述的激光雷达云台和激光雷达。
14.进一步地，所述激光雷达设有转动结构，所述激光雷达云台的转矩抵消电机的转动轴线与所述转动结构的转动轴线重合。
15.本实用新型的激光雷达系统的技术效果与上述激光雷达云台的技术效果相近似，在此不再进行赘述。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例所述的激光雷达云台的结构示意；
17.图2为本实用新型实施例所述的激光雷达云台安装有激光雷达的结构示意图一；
18.图3为本实用新型实施例所述的激光雷达云台安装有激光雷达的结构示意图二。
19.附图标记说明：
20.1-旋转臂；2-云台底座；3-驱动电机；4-旋转平衡装置；5-激光雷达；6-角度编码器；101-激光雷达底座；201-电机支架；401-转矩抵消电机；402-配重结构。
具体实施方式
21.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
22.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示实施方式中。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或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
23.结合图1所示，本实用新型实施例提出了一种激光雷达云台，包括旋转臂1、云台底座2、驱动电机3和旋转平衡装置4，所述驱动电机3分别与所述旋转臂1和所述云台底座2连接，所述旋转臂1的一端连接所述旋转平衡装置4，所述旋转臂1的另一端用于连接激光雷达5。
24.本实施例中，激光雷达云台用于安装激光雷达，从而辅助激光雷达进行工作，其包括云台底座2，云台底座2用于对激光雷达云台的其它结构部分进行支撑，具体地，云台底座2连接驱动电机3，驱动电机3连接旋转臂1，以使得驱动电机3能够驱动旋转臂1旋转，旋转臂1的一端用于连接安装激光雷达5，由此在激光雷达5安装时，驱动电机3能够通过旋转臂1带动激光雷达5转动，由此可以扩大激光雷达5的视场角，以此扩大激光雷达5的检测范围。
25.通常情况下，激光雷达自身需要转动，例如旋转式激光雷达，以实现特定性的测量功能，在此情况下，激光雷达会存在较大的转动惯量，产生摆动，造成测量不准的问题。本实用新型实施例中激光雷达云台还包括旋转平衡装置4，旋转平衡装置4与旋转臂1连接，以此基于旋转臂1连接激光雷达5，减少甚至避免激光雷达5自身旋转出现的摆动情况，提升激光雷达5工作的稳定性和可靠性。
26.综上，本实用新型的激光雷达云台，通过旋转臂1连接驱动电机3和旋转平衡装置4，以及用于连接激光雷达5，以使得能够扩大激光雷达5的测量范围，以及测量平稳性和可靠性，进一步地能够提高激光雷达5的应用范围，便于激光雷达5提供稠密的三维点云以用于特征分割及三维重建。
27.其中，驱动电机3可包括转子和定子，转子与旋转臂1连接，定子与云台底座2连接，转子与定子之间通过转动副连接，以此实现对旋转臂1的驱动，提高结构的稳定性。
28.在本实用新型的一个可选的实施例中，激光雷达云台还包括角度编码器6，所述角度编码器6与所述驱动电机3连接。
29.具体地，角度编码器6安装在驱动供电及的定子与转子之间，实现角度的检测，以此方便确定激光雷达5的工作状态，例如激光雷达云台初始启动时，可通过检测角度而校准，以及便于角度反馈后了解激光雷达5实际的工作状态，便于对激光雷达5和驱动电机3等执行控制。
30.在本实用新型的一个可选的实施例中所述旋转平衡装置4包括转矩抵消电机401和配重结构402，所述转矩抵消电机401分别与所述旋转臂1和所述配重结构402连接。
31.本实施例中，旋转平衡装置4采用转矩抵消电机401带动配重结构402转动，转矩抵消电机401与旋转臂1连接，以使得配重结构402在转动时能够抵消激光雷达内部结构转动过程中的转动惯量，以此减少甚至避免激光雷达5出现摆动，进而提高工作稳定性。
32.在其它实施例中，旋转平衡装置4还可采取其它结构抵消转动惯量，如仅采用配重，实现增重以减少摆动，提高稳定性。或者采用其它转动结构以抵消转动惯量。抑或者是采用连接结构将旋转臂1与云台底座2活动连接，实现转动时的稳定。
33.在本实用新型的一个可选的实施例中，所述旋转臂1中部与所述驱动电机3连接，所述旋转臂1处相对所述转矩抵消电机401的另一端用于与所述激光雷达5连接。
34.参照图2和3所示，本实施例中，旋转臂1中部与驱动电机3的定子连接，旋转臂1的两端分别连接激光雷达5和转矩抵消电机401，以此构成“跷跷板”式的结构形式，由此便于转矩抵消电机401和配重结构402的作用更好地施加于激光雷达5处，并且便于配重结构402的重量选取，以此提高结构稳定性。
35.在本实用新型的一个可选的实施例中，所述旋转臂1用于与所述激光雷达5转动连接和/或所述激光雷达5包括转动结构，所述转矩抵消电机401的转动轴线用于与所述激光雷达5的转动轴线重合。
36.本实施例中，激光雷达5具体可采用与旋转臂1转动连接的形式实现自身整体的可转动，抑或者可以是自身具有转动结构，而作为可旋转激光雷达，实现自身部分的可转动。
37.转矩抵消电机401的转动轴线与激光雷达5的转动轴线重合，以使得转矩抵消电机401与配重结构402的作用能够与激光雷达5的旋转进行更好地匹配，进而达到更佳的转矩抵消效果，实现结构的稳定运行。
38.在其它实施例中，转动轴线存在一定偏移，也能够实现上述功能。
39.在本实用新型的一个可选的实施例中，所述旋转臂1处设有激光雷达底座101，所述激光雷达底座101用于与所述激光雷达5连接。
40.本实施例中，旋转臂1的一端设置激光雷达底座101，以用于安装激光雷达5，方便激光雷达5的安装拆卸，以及提高激光雷达5安装后工作的稳定性。
41.在本实用新型的一个可选的实施例中，所述云台底座2包括至少两个相对设置的电机支架201，两个所述电机支架201均设置有所述驱动电机3，两个所述驱动电机3的轴线重合，且所述旋转臂1位于两个所述驱动电机之间。
42.参照图1和2所示，本实施例中，云台底座2具有两个相对设置的电机支架201，以分
别安装驱动电机3，电机支架201具体为板体结构，由此两个驱动电机3对旋转臂1连接后进行驱动，其中，两个驱动电机3的轴线重合，以此共同使得旋转臂1的支撑和转动更加稳定。
43.在本实用新型的一个可选的实施例中，激光雷达云台还包括控制器，所述控制器分别与所述角度编码器6、所述旋转平衡装置4和所述驱动电机3通信连接，且所述控制器用于与所述激光雷达5通信连接。
44.本实施例中，通过控制器连接角度编码器6能够实时接收角度编码器6反馈的角度信息，以能够便于了解激光雷达5的工作状态，如控制器还可以通信连接相关的显示设备，以进行角度值的显示。同时控制器可以通信连接旋转平衡装置4，例如对于上述具有转矩抵消电机401的旋转平衡装置4，可以用于控制转矩抵消电机401的工作情况，进而与激光雷达5的转动情况进行匹配，以使得激光雷达5能够工作得更稳定，其中，控制器可与激光雷达5通信连接，以此实现激光雷达5的控制。并且，控制器可与驱动电机3通信连接，由此，可以控制旋转臂1的转动情况，进而实现激光雷达5视角的控制，如可以根据当前角度编码器6反馈的角度信息进行控制，以达到需要的检测场景。
45.在本实用新型的一个可选的实施例中，激光雷达云台还包括接口组件，如以太网接口和usb接口，以此实现激光雷达云台中各电子结构的数据传输以及供电。
46.在一个具体地实施例中，激光雷达云台包括两个驱动电机3，驱动电机3和转矩抵消电机401为同型号的无刷伺服电机，角度编码器6内嵌入式安装在一侧的驱动电机3转子定子之间，旋转臂1全长300mm，激光雷达5直径90mm，激光雷达5包括转动结构而实现自身部分旋转，激光雷达5的转动结构自重300g，转速100rpm，激光雷达5转速低于转矩抵消电机401转速，配重结构402重量为240g。本实施例中激光雷达云台在安装激光雷达5后进行工作时，通过获取角度编码器6测得的角度值，进而进行校准，初始化启动角度，然后，开启激光雷达5，激光雷达5开始旋转，反馈其旋转速度，结合其旋转速度，转矩抵消电机401在工作时对其产生的转动惯量进行抵消，并且，其中，旋转臂1带动激光雷达5的旋转角度由需求确定。基于上述激光雷达云台的具体结构及工作方式，激光雷达5视场角从原本的0度，扩展到了
±
25
°
，且激光雷达5的工作稳定性得到较大的提升。
47.在另一个具体实施例中，激光雷达云台包括两个驱动电机3，驱动电机3和转矩抵消电机401为同型号的无刷伺服电机，角度编码器6内嵌入式安装在一侧的驱动电机3转子定子之间，旋转臂1全长300mm，激光雷达5直径90mm，激光雷达5包括转动结构而实现自身部分旋转，激光雷达5的转动结构自重900g，转速800rpm，激光雷达5转速高于转矩抵消电机401转速，配重结构402重量为1300g，本实施例中，激光雷达5视场角从原本的30度，扩展到了
±
55
°
，且激光雷达5的工作稳定性得到较大的提升。
48.本实用新型另一实施例的一种激光雷达系统，包括如上所述的激光雷达云台和激光雷达5，激光雷达云台与激光雷达5连接。
49.本实用新型所述的激光雷达系统的技术效果与上述激光雷达云台的技术效果相近似，在此不再进行赘述。
50.在本实用新型的一个可选的实施例中，所述激光雷达5设有转动结构，所述激光雷达云台的转矩抵消电机401的转动轴线与所述转动结构的转动轴线重合。
51.本实施例中，激光雷达5自身具有转动结构，实现自身部分的可转动。转矩抵消电机401的转动轴线与激光雷达5转动结构的转动轴线重合，以使得转矩抵消电机401与配重
结构402的作用能够与激光雷达5的旋转进行更好地匹配，进而达到更佳的转矩抵消效果，实现结构的稳定运行。
52.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。