三维扫描机构、雷达和扫地机的制作方法

1.本技术涉及扫地机技术领域，具体而言，涉及一种三维扫描机构、雷达和扫地机。


背景技术：

2.目前市面上的3d雷达传感器基本上采用多个不同安装角度的测距模组堆叠起来，或者采用面阵光源及感光芯片来获得大角度的测距信息，这样会导致产品整体尺寸很大，并且成本很高。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种三维扫描机构、雷达和扫地机，其能够解决现有技术中3d雷达传感器尺寸大、成本高的问题。
4.第一方面，本实用新型提供一种三维扫描机构，包括：
5.反射镜组件；
6.支架，支架形成有第一安装位置和第二安装位置，反射镜组件绕水平轴线可偏转地设于第一安装位置，第二安装位置用于安装激光发射和接收组件，以向反射镜组件发射激光和接收由反射镜组件反射的激光；
7.驱动部，驱动部驱使支架绕竖直轴线做旋转运动；以及
8.联动组件，被配置为联动支架和反射镜组件，以使得反射镜组件因支架的旋转运动而绕水平轴线偏转。
9.上述实现的过程中，三维扫描机构应用于扫地机中，通过反射镜组件能够使得改变激光雷达的测量方向，获得大角度的测距信息；驱动部工作，在联动组件的配合下，反射镜组件同时绕竖直轴线旋转和水平轴线偏转，从而实现对激光发射和接收的角度调整，即测量方向的调整，最终激光会在水平和竖直两个方向，以一定特征的方式，由激光发射和接收组件处理形成3d点云，达到建图及避障的效果；同时，由于反射镜组件的偏转角度与其旋转角度是关联的，故激光的测量精度高，利于扫地机的避障效果；同时，由于采用一个动力源驱使反射镜组件在两个方向上运动，故能够使得三维扫描机构结构紧凑，且降低制造成本。
10.在可选的实施方式中，联动组件包括底座、面齿轮以及直齿轮；
11.驱动部设于底座，支架相对于底座旋转；
12.面齿轮设于底座且与支架的旋转轴同轴；
13.反射镜组件通过转轴与支架连接，直齿轮与转轴传动连接，且直齿轮与面齿轮啮合。
14.上述实现的过程中，联动组件结构简单，便于制造；当驱动部工时，支架相对于底座旋转，位于反射镜组件上的直齿轮会随着反射镜组件的旋转而相对于面齿轮运动，以发生转动，从而驱使反射镜组件做偏转运动；同时，由于采用齿轮传动的方式，其传动稳定且准确，故能够保证反射镜组件的偏转运动与旋转运动的关联性，保证激光的测量精度；需要
说明的是，可在面齿轮和直齿轮之间设置调速齿轮，以调整反射镜组件的偏转速度和方向；同时，需要说明的是，直齿轮不仅可直接设置在转轴上，直齿轮与转轴之间还可以设置其他传动结构，例如带轮传动结构：主动带轮与直齿轮同旋转轴设置，从动带轮设于转轴，通过皮带连接从动带轮和主动带轮，从而将直齿轮的扭矩传递给转轴。
15.在可选的实施方式中，底座的端面形成有环形槽，面齿轮嵌设于环形槽中；
16.面齿轮和环形槽之间配置有凹凸定位结构。
17.上述实现的过程中，面齿轮能够方便地组装于底座上，且由于凹凸定位结构，故面齿轮能够精准地设置在底座上，避免面齿轮发生错误的情况发生；需要说明的是，凹凸定位结构可以包括设置在面齿轮侧壁的凸起和设置在环形槽内壁的凹槽。
18.在可选的实施方式中，底座形成有旋转槽，驱动部固定于旋转槽的底部，支架可转动地位于旋转槽中。
19.上述实现的过程中，将驱动部设置于旋转槽的底部，能够有效地保护驱动部，将支架设于旋转槽内，能够起导向作用，也避免支架脱出。
20.在可选的实施方式中，支架包括安装筒体和安装架，两个安装架间隔形成于安装筒体的顶端，第一安装位置形成于两个安装架之间，第二安装位于形成于安装筒体内部；
21.反射镜组件包括反射镜本体和反射镜安装座，反射镜安装座可偏转地设于两个安装架之间，反射镜本体固定于反射镜本体上。
22.上述实现的过程中，第一安装位置处于第二安装位置的上方，利于激光向外射出，也利于激光经反射后由激光发射和接收组件接收；同时，激光发射和接收组件位于安装筒体内，能够有效地起到保护效果，避免外力物质对激光发射和接收组件造成干扰。
23.第二方面，本实用新型提供一种雷达，雷达包括激光发射和接收组件以及前述实施方式任一项的三维扫描机构；
24.激光发射和接收组件设于第二安装位置。
25.上述实现的过程中，激光发射和接收组件具有发射激光、接收激光以及激光处理的作用，激光发射和接收组件向反射镜组件发射激光，经过反射镜组件的作用，能够向不同的角度发射激光，激光遇到障碍物后经过反射镜组件的作用被激光发射和接收组件接收并生成3d点云，最终达到建图及避障的效果。
26.在可选的实施方式中，激光发射和接收组件包括激光二极管、pcba和汇聚透镜；
27.激光二极管与pcba连接，用于向反射镜组件发射激光，汇聚透镜用于将反射镜组件反射的激光汇聚至pcba上。
28.上述实现的过程中，pcba控制激光二级管，向外发射一定波段的激光；折返的激光经过反射镜组件反射后，会由汇聚透镜作用，汇聚至pcba上的处理器上，从而测算距离生成3d点云。
29.在可选的实施方式中，激光二极管和汇聚透镜同轴。
30.上述实现的过程中，激光二极管和汇聚透镜同轴设计，利于测距的精度。
31.第三方面，本实用新型提供一种扫地机，扫地机包括前述实施方式任一项的雷达。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
33.图1为本实施例中三维扫描机构的立体图；
34.图2为本实施例中三维扫描机构的剖视图；
35.图3为本实施例中联动组件的示意图；
36.图4为本实施例中支架的示意图；
37.图5为本实施例中雷达的立体图；
38.图6为本实施例中雷达的剖视图。
39.图标：10
‑
反射镜组件；11
‑
反射镜本体；12
‑
反射镜安装座；
40.20
‑
支架；20a
‑
第一安装位置；20b
‑
第二安装位置；21
‑
安装筒体；22
‑
安装架；23
‑
台阶；
41.30
‑
驱动部；
42.40
‑
联动组件；41
‑
底座；42
‑
面齿轮；43
‑
直齿轮；44
‑
轴承；45
‑
保护盖；46
‑
环形槽；47
‑
凸起；48
‑
旋转槽；
43.50
‑
安装激光发射和接收组件；51
‑
激光二极管；52
‑
pcba；53
‑
汇聚透镜。
具体实施方式
44.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
45.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通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，都属于本技术保护的范围。
46.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
47.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
48.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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技术中的具体含义。
49.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。
50.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行描述。
51.本实施例提供一种三维扫描机构，其能够解决现有技术中3d雷达传感器尺寸大、成本高的问题。
52.请参见图1、图2以及图3，图1为本实施例中三维扫描机构的立体图，图2为本实施例中三维扫描机构的剖视图，图3为本实施例中联动组件40的示意图。
53.三维扫描机构包括反射镜组件10、支架20、驱动部30以及联动组件40。
54.支架20形成有第一安装位置20a和第二安装位置20b，反射镜组件10绕水平轴线可偏转地设于第一安装位置20a，第二安装位置20b用于安装激光发射和接收组件50(在下文对安装激光发射和接收组件50进行描述，可结合图5和图6)，以向反射镜组件10发射激光和接收由反射镜组件10反射的激光。
55.驱动部30驱使支架20绕竖直轴线做旋转运动。
56.联动组件40被配置为联动支架20和反射镜组件10，以使得反射镜组件10因支架20的旋转运动而绕水平轴线偏转。
57.上述实现的过程中，三维扫描机构应用于扫地机中，通过反射镜组件10能够使得改变激光雷达的测量方向，获得大角度的测距信息；驱动部30工作，在联动组件40的配合下，反射镜组件10同时绕竖直轴线旋转和水平轴线偏转，从而实现对激光发射和接收的角度调整，即测量方向的调整，最终激光会在水平和竖直两个方向，以一定特征的方式，由激光发射和接收组件处理形成3d点云，最终起到建图及避障的效果；同时，由于反射镜组件10的偏转角度与其旋转角度是关联的，故激光的测量精度高，利于扫地机的避障效果；同时，由于采用一个动力源驱使反射镜组件10在两个方向上运动，故能够使得三维扫描机构结构紧凑，且降低制造成本。
58.本公开中，联动组件40包括底座41、面齿轮42以及直齿轮43。
59.驱动部30设于底座41，支架20相对于底座41旋转。面齿轮42设于底座41且与支架20的旋转轴(竖直轴线)同轴。反射镜组件10通过转轴与支架20连接，直齿轮43与转轴传动连接，且直齿轮43与面齿轮42啮合。
60.上述实现的过程中，联动组件40结构简单，便于制造；当驱动部30工时，支架20相对于底座41旋转，位于反射镜组件10上的直齿轮43会随着反射镜组件10的旋转而相对于面齿轮42运动，以发生转动，从而驱使反射镜组件10做偏转运动；同时，由于采用齿轮传动的方式，其传动稳定且准确，故能够保证反射镜组件10的偏转运动与旋转运动的关联性，保证激光的测量精度；需要说明的是，可在面齿轮42和直齿轮43之间设置调速齿轮，以调整反射镜组件10的偏转速度和方向；同时，需要说明的是，直齿轮43不仅可直接设置在转轴上，直齿轮43与转轴之间还可以设置其他传动结构，例如带轮传动结构：主动带轮与直齿轮43同旋转轴设置，从动带轮设于转轴，通过皮带连接从动带轮和主动带轮，从而将直齿轮43的扭矩传递给转轴。
61.需要说明的是，参见图3，本公开中，转轴与支架20之间设有轴承44，保证转轴的平滑转动；同时，本公开中，有两个相互啮合的直齿轮43，其中一个直齿轮43设于反射镜组件10的转轴上，另一个直齿轮43可转动地设于支架20上且与面齿轮42啮合；同时，为保证直齿轮43的安全，在支架20上还设有保护盖45，保护盖45将能够直齿轮43进行封闭处理，避免外
来物质对直齿轮43造成破坏。
62.如图2，底座41的端面形成有环形槽46，面齿轮42嵌设于环形槽46中。面齿轮42和环形槽46之间配置有凹凸定位结构。
63.上述实现的过程中，通过环形槽，面齿轮42能够方便地组装于底座41上，且由于凹凸定位结构，故面齿轮42能够精准地设置在底座41上，避免面齿轮42发生错误的情况发生；需要说明的是，凹凸定位结构可以包括设置在面齿轮42侧壁的凸起47(参见图3)和设置在环形槽内壁的凹槽。
64.本公开中，底座41形成有旋转槽48，驱动部30固定于旋转槽48的底部，支架20可转动地位于旋转槽48中。
65.上述实现的过程中，将驱动部30设置于旋转槽48的底部，能够有效地保护驱动部30，将支架20设于旋转槽48内，能够起导向作用，也避免支架20脱出。
66.参见图4，图4为本实施例中支架20的示意图。
67.支架20包括安装筒体21和安装架22，两个安装架22间隔形成于安装筒体21的顶端，第一安装位置20a形成于两个安装架22之间，第二安装位于形成于安装筒体21内部。
68.反射镜组件10包括反射镜本体11和反射镜安装座12，反射镜安装座12可偏转地设于两个安装架22之间，反射镜本体11固定于反射镜本体11上。
69.上述实现的过程中，第一安装位置20a处于第二安装位置20b的上方，利于激光向外射出，也利于激光经反射后由激光发射和接收组件接收；同时，激光发射和接收组件位于安装筒体21内，能够有效地起到保护效果，避免外力物质对激光发射和接收组件造成干扰。需要说明的是，在其他具体实施方式中，第一安装位置20a还可以处于第二安装位置20b之下。
70.需要说明的是，本实施例还提供一种雷达，请参见图5和图6，图5为本实施例中雷达的立体图，图6为本实施例中雷达的剖视图。
71.雷达包括激光发射和接收组件以及上文描述的三维扫描机构。
72.激光发射和接收组件设于第二安装位置20b。
73.上述实现的过程中，激光发射和接收组件具有发射激光、接收激光以及激光处理的作用，激光发射和接收组件向反射镜组件10发射激光，经过反射镜组件10的作用，能够向不同的角度发射激光，激光遇到障碍物后经过反射镜组件10的作用被激光发射和接收组件接收并生成3d点云，最终达到建图及扫地机做出避障动作的效果。
74.本公开中，激光发射和接收组件包括激光二极管51、pcba52和汇聚透镜53。激光二极管51与pcba52连接，用于向反射镜组件10发射激光，汇聚透镜53用于将反射镜组件10反射的激光汇聚至pcba52上。pcba52控制激光二级管，向外发射一定波段的激光；遇障碍物而折返的激光经过反射镜组件10反射后，会由汇聚透镜53作用，汇聚至pcba52上的处理器上，从而测算距离生成3d点云。
75.本公开中，激光二极管51和汇聚透镜53同轴。激光二极管51和汇聚透镜53同轴设计，利于测距的精度。
76.需要说明的是，本公开中，pcba52位于安装筒体21的底部，安装筒体21的中部形成有台阶23，汇聚透镜53固定于台阶23上。
77.需要说明的是，本实施例还提供一种扫地机，扫地机包括上文描述的雷达。
78.由于三维扫描机构结构紧凑，故雷达的尺寸小，能够很好地装配于扫地机中，提高扫地机的工作性能；同时，由于三维扫描机构仅采用一个动力源驱使反射镜组件10在两个方向上运动，故能够有效地降低扫地机的制造成本。
79.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。