一种传动装置和一种激光三维扫描头系统的制作方法

本实用新型涉及激光设备技术领域，具体涉及一种传动装置和一种激光三维扫描头系统。

背景技术：

工作在红外和可见光波段的，以激光为工作光束的雷达称为激光雷达，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；而三维激光雷达需要探测多个位点的激光回波信号，为了达到上述目的需要激光三维扫描系统具有多位点的激光扫描头。

现有的扫描头技术，大多只能实现扫描头水平向360度转动，中国专利文献CN204534023U公开了一种三维电动扫描头，具体公开了：水平旋转单元通过电机轴带动齿轮一转动，齿轮一再通过齿轮二及蜗杆与涡轮的传动连接，使得整个传动机构可以在水平向360度转动，上述技术方案设计结构复杂，通过多级传导结构以使扫描头实现水平向360度转动，无疑增加了生产成本及对传动结构稳定性的要求，上述专利文献还包括上下旋转单元，该上下旋转单元与水平向旋转单元独立设置，存在水平转动单元存在的问题，且不能实现竖直向的360度转动。

现有技术还包括，扫描头通过转筒及多个齿轮间相互传动实现了水平向与竖直向的360度转动，由于其结构设计不合理，如两个连接件或两个转轴之间可相对滑动，并通过凸缘防止彼此滑脱，长时间使用后会造成凸缘部位的磨损，甚至失去防脱功能，同时，扫描头整体结构稳定性差，而在该基础上再增加部件和改变结构以提高系统稳定性，无疑又增加了大量不必要的成本和更多的不确定性；用齿轮传动会带来扫描头系统体积和重量大的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种体积更小、稳定性更强的传动装置，同时，还提供了一种在激光雷达扫描中稳定工作的三维扫描头系统。

本实用新型提供的一种传动装置，包括：

竖直传动系，所述竖直传动系包括第一转筒，所述第一转筒的下端部与第一涡轮固定连接，所述第一涡轮与第一蜗杆啮合，所述第一蜗杆由电机驱动产生转动，所述第一转筒的上端部与第一锥齿轮固定连接，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮成直角啮合，所述第二锥齿轮与第三转筒的一个端面固定连接；

水平传动系，所述水平传动系包括套设于所述第一转筒外的第二转筒，且第一转筒与第二转筒同轴；所述第二转筒的上端部固定连接水平转板，所述水平转板的相应位置上成型有穿过所述第一转筒的孔；所述第二转筒的下端部与第二涡轮固定连接，所述第二涡轮与第二蜗杆啮合，所述第二蜗杆由另一电机驱动产生转动；所述第三转筒与固定于所述水平转板上的支撑件活动连接。

本实用新型还提供了一种激光三维扫描头系统，包括：

电机，两个；

竖直传动系，所述竖直传动系包括第一转筒，所述第一转筒的下端部与第一涡轮固定连接，所述第一涡轮与第一蜗杆啮合，所述第一蜗杆由电机驱动产生转动，所述第一转筒的上端部与第一锥齿轮固定连接，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮成直角啮合，所述第二锥齿轮与第三转筒的一个端面固定连接；

水平传动系，所述水平传动系包括套设于所述第一转筒外的第二转筒，且第一转筒与第二转筒同轴；所述第二转筒的上端部固定连接水平转板，所述水平转板的相应位置上成型有穿过所述第一转筒的孔；所述第二转筒的下端部与第二涡轮固定连接，所述第二涡轮与第二蜗杆啮合，所述第二蜗杆由另一电机驱动产生转动；所述第三转筒与固定于所述水平转板上的支撑件活动连接；

反射镜支架，两个，其中一个所述反射镜支架与所述水平转板固定连接；另一个所述反射镜支架通过扫描头转板与第三转筒的前端部固定连接，该反射镜支架的上表面设有窗口；

反射镜，两个所述反射镜倾斜且平行的设于所述反射镜支架的侧面，且两个反射镜的反射面相对设置，使得从所述第一转筒下部进入的光束经反光镜两次反射后从所述窗口射出。

可选地，所述第一转筒、第二转筒及第三转筒均为具有圆柱体内腔的筒体，且所述第一转筒端部与第三转筒端部通过所述第一锥齿轮和第二锥齿轮传动连接，所述第二转筒内壁与第一转筒外壁之间通过轴承支撑连接。

可选地，所述水平转板下表面、第一转筒外壁、第二转筒内壁和第一涡轮上表面形成封闭空间，轴承设于其中。

可选地，所述支撑件为竖直连接板，该竖直连接板与所述水平转板垂直固定连接，通过竖直连接板中部的通孔套设于所述第三转筒外。

可选地，所述水平转板与所述竖直连接板的竖直连接处设有加强板。

可选地，还包括固定板，所述固定板通过轴承与所述第二转筒连接。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型实施例提供的一种传动装置，包括竖直传动系和水平传动系，所述竖直转动系的第一转筒套设于所述水平传动系的第二转筒内，两筒可同轴转动；通过第一转筒(即内转筒)转动带动第一锥齿轮、第二锥齿轮及第三转筒竖直向转动；而水平传动系的第二转筒(即外转筒)转动带动其上端面固定连接的水平转板水平转动，同时该水平转板与竖直连接板竖直连接，且第三转筒又套于所述竖直连接板内；第一转筒与第二转筒均通过其下端部固定连接的涡轮连接，电机驱动蜗杆带动上述涡轮转动。上述技术方案可以在装置头部连续快速转动时保证整个传动装置的稳定性，防止第三转筒被甩出；同时，使用涡轮蜗杆传动机构，利用其具有较大减速比，使得整体结构紧凑，有效减少固定板下部传动机构的占用空间，且相比大齿轮的使用，整体结构重量也减轻。

2.本实用新型实施例提供的一种激光三维扫描头系统，将上述传动装置应用至激光三维扫描头系统，可以有效提高扫描头系统的稳定性，保证扫描头在连续快速的三维扫描过程中不会出现系统运行时晃动，甚至某个部件滑脱的情况。

3.本实用新型实施例提供的一种激光三维扫描头系统，带动扫描头水平向转动的水平转板，其下表面与第一转筒外壁、第二转筒内壁、第一涡轮上表面之间形成封闭空间，轴承设于其中，因此，减少了第一转筒与第二转筒之间的转动摩擦，提高传动稳定性。

4.本实用新型实施例提供的一种激光三维扫描头系统，水平转板与竖直连接板的竖直连接处设有加强板，一定程度上提高了水平转板与竖直连接板之间的牵拉作用，以免扫描头长时间使用可能影响第三转筒转动的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型传动结构剖面示意图；

图2为本实用新型激光三维扫描头系统的立体示意图；

图3为本实用新型激光三维扫描头系统结构剖面示意图；

附图标记说明：

1-第一蜗杆；2-第一涡轮；3-第二蜗杆；4-第二涡轮；5-第一转筒；6-第二转筒；7-固定板；8-角接触轴承；9-第一锥齿轮；10-第二锥齿轮；11-第三转筒；12-扫描头转板；13-反射镜；14-窗口；15-水平转板；16-竖直连接板；17-反射镜；18-竖直传动电机；19-水平传动电机；20-角接触轴承；21-深沟球轴承；22-后反射镜支架；23-前反射镜支架；24-加强板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例的一种传动结构，参见图1所示，包括竖直传动系和水平传动系，竖直传动系包括第一转筒5，第一转筒5的下端部与第一涡轮2通过螺钉固定连接，第一涡轮2与第一蜗杆1啮合，第一蜗杆1通过竖直传动电机18驱动转动，电机轴转动带动第一蜗杆1和第一涡轮2转动；第一转筒5的上端部通过螺钉与第一锥齿轮9固定连接，第一锥齿轮9又与第二锥齿轮10成直角状啮合，第二锥齿轮10通过螺钉与第三转筒11的一端面固定连接；水平传动系包括第二转筒6，第二转筒6的下端部与第二涡轮4通过螺钉固定连接，第二涡轮4与第二蜗杆3啮合，第二蜗杆3通过水平传动电机19驱动转动，电机轴转动带动第二蜗杆3和第二涡轮4转动，从而带动第二转筒6水平方向周向转动，第二转筒6的上端面通过螺钉与水平转板15固定连接，竖直连接板16设于水平转板15上，水平转板15的一侧与竖直连接板16一侧成直角固定连接或直角一体成型，竖直连接板16中央设有一成型通孔，第三转筒11的另一端面穿过竖直连接板16上的通孔，第三转筒11可在该通孔内转动。

实施例2

本实施例提供一种激光三维扫描头系统，参见图2和图3所示，该激光三维扫描头系统的传动机构同实施例1所述。

水平转板15上加设一后反射镜支架22，后反射镜支架22的后侧面与水平面成一定倾角，反射镜17固定在上面，且反射镜17的反射面朝内；第三转筒11的前端面固定连接扫描头转板12，扫描头转板12与竖直连接板16平行设置，前反射镜支架23与扫描头转板12固定连接，前反射镜支架23的前侧面与水平面成一定角度，反射镜13固定在上面，其反射面朝内，前后两个反射镜13，17相互平行，且其反射面相对，使得从第一转筒5下部进入的光束经两次反射后从前反射镜支架23的上表面窗口14射出；固定板7设于两组涡轮蜗杆上部，第二转筒6穿过固定板7上的成型通孔，固定板7与第二转筒6的接触面上设有角接触轴承20，固定板7与水平转板15之间设有外壳，该外壳的下端部又与固定板7通过螺钉固定连接；扫描头转板12与第二锥齿轮10之间，且环第三转筒11外壁设有深沟球轴承21及相适配的轴承座。

具体地，第一转筒5、第二转筒6及第三转筒11均为具有圆柱状内腔的筒体，第二转筒6内壁与第三转筒11外壁之间通过两组角接触轴承8支撑转动，两组角接触轴8承置于水平转板15下表面、第一转筒5外壁、第二转筒6内壁和第一涡轮2上表面形成封闭空间内。

本实施例中，水平转板15与竖直连接板16的连接处设有加强板24。

需要说明的是，支撑件除了上述的竖直连接板外，还可以有其它的变形，此处并不限于本实施例中的竖直连接板。

本实用新型工作时，竖直传动电机18旋转从而带动第一蜗杆1和第一涡轮2转动，从而带动第一转筒5上面的第一锥齿轮9和第二锥齿轮10转动，上述系列转动带动扫描头实现竖直方向上360度的旋转，其旋转速度可由单片机控制；水平传动电机19转动从而带动第二蜗杆3和第二涡轮4转动，从而带动第二转筒6转动，以带动水平转板15转动，实现水平方向上360度的旋转。由于水平转板15的转动会带动扫描头转动，所以当水平传动电机19转动的同时，单片机控制竖直传动电机18以一定的速度转动，从而可以实现扫描头的相对静止。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。