激光雷达的旋转组件、激光雷达及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光雷达的旋转组件、激光雷达及车辆。


背景技术：

2.随着无人车技术的兴起，激光雷达作为重要的探测部件越来越受到重视。激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达的工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，即可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机等一些特定目标进行探测、跟踪和识别。
3.机械旋转式激光雷达拥有360
°
视场角，具有点云无需拼接等优势。轴系设计质量直接关系到机械旋转式雷达的可靠性。机械旋转式激光雷达分为贯穿轴和非贯穿轴两种架构。目前现有的非贯穿轴架构设计中，轴系的预紧方式需要各部件之间的热膨胀系数相近，以避免在高温或低温时由于热膨胀系数不同而导致轴承预紧失效问题，进而造成激光雷达晃动影响激光雷达测距。这对各部件的材质要求较为严格，造成激光雷达成本较高；同时，各部件的热膨胀系数相近的需求导致产品的设计灵活性较低。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的技术问题是如何提高激光雷达的设计灵活性。
5.为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种激光雷达的旋转组件，用于实现激光雷达的旋转件转动，包括：主轴，包括第一端及第二端，所述主轴的第二端用于连接所述激光雷达的底座；轴承组，套设于所述主轴的外侧并与所述主轴连接，所述轴承组包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承靠近所述主轴的第一端，所述第二轴承靠近所述主轴的第二端；轴承支架，包括容置腔，所述容置腔与所述轴承组相配合，所述轴承支架与所述轴承组连接，且所述轴承支架用于连接所述旋转件；压紧件，设置于所述主轴的第一端，并与所述主轴连接；弹性件，套设于所述主轴的外侧，位于所述压紧件和所述第一轴承之间，用于压紧所述第一轴承。
6.可选的，所述弹性件包括：对顶波形弹簧。
7.可选的，所述轴承组包括滚珠轴承。
8.可选的，所述第二轴承的内圈与所述主轴的外侧固定连接，所述轴承组的外圈与所述轴承支架固定连接。
9.可选的，所述第二轴承的内圈与所述主轴的外侧过盈配合连接；和/或，所述第二轴承的内圈与所述主轴的外侧粘接。
10.可选的，所述轴承组的外圈与所述轴承支架过盈配合连接，和/或，所述轴承组的外圈与所述轴承支架粘接。
11.可选的，所述轴承支架靠近所述主轴的第一端具有支撑台，所述第一轴承的外圈
靠近所述主轴的第一端具有第一翻边结构，所述第一翻边结构支撑于所述支撑台。
12.可选的，所述第二轴承的外圈靠近所述主轴的第二端具有第二翻边结构，所述第二翻边结构与所述轴承支架的底端抵持，所述轴承支架的底端靠近所述主轴的第二端。
13.可选的，所述压紧件具有若干个打扭矩工装接口。
14.可选的，所述压紧件具有容置槽，所述容置槽用于容置所述弹性件。
15.可选的，激光雷达的旋转组件，还包括：定子，套设于所述轴承支架的外侧，用于连接所述底座；转子，套设于所述轴承支架的外侧，与所述轴承支架连接，用于在所述定子的驱动下带动所述轴承支架转动。
16.本实用新型实施例还提供一种激光雷达，包括旋转件以及上述任一种激光雷达的旋转组件，旋转组件用于实现所述旋转件的转动。
17.本实用新型实施例还提供一种车辆，包括上述任一种激光雷达。
18.与现有技术相比，本实用新型实施例的技术方案具有以下有益效果：
19.本实用新型实施例提供一种激光雷达的旋转组件，所述旋转组件可以实现旋转件的转动，激光雷达的旋转组件包括主轴、轴承组、轴承支架、压紧件以及弹性件。轴承组套设于主轴的外侧并与主轴连接。轴承支架设置有与轴承组配合的容置腔。轴承支架与轴承组以及旋转件连接。压紧件设置于主轴的第一端，并与主轴连接。弹性件套设于主轴的外侧，并位于压紧件和第一轴承之间，用于压紧第一轴承。在压紧件的压紧下，可以使得弹性件压紧第一轴承，由于弹性件具有相应的弹性，通过弹性件的弹性形变，来实现持续的压紧第一轴承。如此，可以提高对旋转组件中的主轴、轴承组、轴承支架等部件的热膨胀系数要求的灵活性，使得旋转组件中的各部件可以采用不同的热膨胀系数，通过弹性件的弹性形变来压紧第一轴承，可以有效避免旋转组件中的各部件在高温或低温下因热膨胀系数不同导致的预紧失效，从而避免预紧失效带来的晃动。因此，采用本实用新型实施例提供的用于激光雷达的旋转组件，可以降低对旋转组件中各部件的热膨胀系数要求的严格程度，提高旋转组件的设计灵活性。当旋转组件用于激光雷达时，相应地，可以提高激光雷达的设计灵活性。
20.此外，采用本实用新型实施例提供的激光雷达的旋转组件，通过降低对旋转组件中各部件的热膨胀系数要求的严格程度，可以有助于降低激光雷达的设计成本，以及有助于激光雷达及其旋转组件的量产。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例中的一种激光雷达的部分结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例中的一种激光雷达在一种视角下的部分结构示意图；
23.图3是图2在o-o方向的剖视图；
24.图4是图2的爆炸图；
25.图5是图4在n-n方向的剖视图；
26.图6是本实用新型实施例中的一种主轴的结构示意图；
27.图7是本实用新型实施例中的一种压紧件的结构示意图；
28.图8是本实用新型实施例中的一种激光雷达在另一视角下的部分结构示意图；
29.图9是本实用新型实施例中的一种激光雷达在又一视角下的部分结构示意图。
30.附图标记说明：
31.激光雷达-1；激光雷达的旋转组件-30；旋转件-20；主轴-31；第一端-311；第二端-312；轴向支撑部-313；空腔-314；安装孔-315；轴承组-32；第一轴承-321；第一轴承的内圈-3211；第一轴承的外圈-3212；第一翻边结构-3214；第一滚珠-3213；第二轴承-322；第二轴承的内圈-3221；第二轴承的外圈-3222；第二翻边结构-3223；第二滚珠-3224；轴承支架-33；容置腔-331；支撑台-332；轴承支架的底端-333；压紧件-34；打扭矩工装接口-341；容置槽-342；避让口-343；弹性件-35；定子-36；转子-37；底座-40；支撑件-50；读码器-61；码盘-62；接收电路板-71；发射电路板-72；无线接收线圈-81；无线发射线圈-82。
具体实施方式
32.如上所述，机械旋转式激光雷达拥有360
°
视场角，具有点云无需拼接等优势。轴系设计质量直接关系到机械旋转式雷达的可靠性。机械旋转式激光雷达分为贯穿轴和非贯穿轴两种架构。目前现有的非贯穿轴架构设计中，轴系的预紧方式需要各部件之间的热膨胀系数相近，以避免在高温或低温时由于热膨胀系数不同而导致轴承预紧失效问题，进而造成激光雷达晃动影响激光雷达的探测性能。这对各部件的材质要求较为严格，而各部件的热膨胀系数相近的需求导致产品的设计灵活性较低，且产品成本较高。
33.为解决上述问题，本实用新型实施例提供一种激光雷达的旋转组件，所述旋转组件可以实现旋转件的转动，激光雷达的旋转组件包括主轴、轴承组、轴承支架、压紧件以及弹性件。轴承组套设于主轴的外侧并与主轴连接。轴承支架设置有与轴承组配合的容置腔。轴承支架与轴承组以及旋转件连接。压紧件设置于主轴的第一端，并与主轴连接。弹性件套设于主轴的外侧，并位于压紧件和第一轴承之间，用于压紧第一轴承。在压紧件的压紧下，可以使得弹性件压紧第一轴承，由于弹性件具有相应的弹性，通过弹性件的弹性形变，来实现持续的压紧第一轴承。如此，可以提高对旋转组件中的主轴、轴承组、轴承支架等部件的热膨胀系数要求的灵活性，使得旋转组件中的各部件可以采用不同的热膨胀系数，通过弹性件的弹性形变来压紧第一轴承，可以有效避免旋转组件中的各部件因在高温或低温下因热膨胀系数不同导致的预紧失效，从而避免预紧失效带来的晃动。因此，采用本实用新型实施例提供的用于激光雷达的旋转组件，可以降低对旋转组件中各部件的热膨胀系数要求的严格程度，提高旋转组件的设计灵活性。
34.为使本实用新型的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
35.参照图1，给出了本实用新型实施例中的一种激光雷达的部分结构示意图；参照图2，给出了本实用新型实施例中的一种激光雷达的在一种视角下的部分结构的示意图；图3是图2在o-o方向的剖视图；图4是图2的爆炸图；图5是图4在n-n方向的剖视图；参照图6，给出了本实用新型实施例中的一种主轴的结构示意图。下面结合图1至图6对激光雷达的旋转组件具体结构进行说明。
36.在具体实施中，本实用新型实施例提供一种激光雷达的旋转组件，激光雷达的旋转组件30用于实现激光雷达1的旋转件20转动。
37.激光雷达的旋转组件30(下文简称为旋转组件)可以包括主轴31、轴承组32、轴承支架-33、压紧件34以及弹性件35。
38.结合图6，主轴31可以包括第一端311和第二端312。主轴31的第二端312用于连接激光雷达1的底座40。
39.当旋转组件30用于激光雷达1时，主轴31的第二端312与底座40连接。其中，主轴31可以通过多种方式连接于底座40。例如，在主轴31上设置有若干个安装孔315，通过安装孔315配合螺钉、螺栓等紧固件，可以将主轴31固定于底座40。又如，主轴31的第二端312通过粘接方式固定于底座40。
40.进一步，主轴31还可以包括轴向支撑部313。轴向支撑部313设置于主轴31的第二端312。若干个安装孔315设置于轴向支撑部313。
41.轴承组32套设于主轴31的外侧并与主轴31连接。轴承组32包括第一轴承321和第二轴承322。第一轴承321靠近主轴31的第一端311。第二轴承322靠近主轴31的第二端312。
42.轴承支架33可以包括容置腔331。容置腔331与轴承组32相配合。也即轴承组32位于容置腔331内，轴承组32的外部形状与容置腔331的内部形状适配。轴承支架33与轴承组32连接，且轴承支架33用于连接旋转件20。
43.压紧件34设置于主轴31的第一端311，并与主轴31连接。压紧件34可以通过多种方式连接于主轴31。例如，压紧件34与主轴31螺纹连接，具体而言，主轴31的第一端311设置有外螺纹，压紧件34设置有内螺纹，内螺纹与外螺纹适配。又如，压紧件34粘接于主轴31的第一端311。再如，压紧件34焊接于主轴31的第一端311。
44.弹性件35套设于主轴31的外侧。弹性件35位于压紧件34和第一轴承321之间，用于压紧第一轴承321。弹性件35的两端分别与弹性件35以及第一轴承321接触。
45.在一些非限制性实施例中，弹性件35具有弹性，能够发生形变。具体地，弹性件35可以在受到挤压作用力时被压缩，在挤压作用力减小或者消失时而恢复至自由状态，或者朝向自由状态恢复的趋势。
46.弹性件35可以为对顶波形弹簧，也可以为环形橡胶圈，还可以为其他具有弹性的部件。
47.由上可知，本实用新型实施例提供一种激光雷达的旋转组件，所述旋转组件可以实现旋转件的转动，激光雷达的旋转组件包括主轴、轴承组、轴承支架、压紧件以及弹性件。轴承组套设于主轴的外侧并与主轴连接。轴承支架设置有与轴承组配合的容置腔。轴承支架与轴承组以及旋转件连接。压紧件设置于主轴的第一端，并与主轴连接。弹性件套设于主轴的外侧，并位于压紧件和第一轴承之间，用于压紧第一轴承。在压紧件的压紧下，可以使得弹性件压紧第一轴承，由于弹性件具有相应的弹性，通过弹性件的弹性形变，来实现持续的压紧第一轴承。如此，可以提高对旋转组件中的主轴、轴承组、轴承支架等部件的热膨胀系数要求的灵活性，使得旋转组件中的各部件可以使用不同的热膨胀系数，通过弹性件的弹性形变来压紧第一轴承，可以有效避免旋转组件中的各部件在高温或低温环境下因热膨胀系数不同导致的预紧失效，从而避免预紧失效带来的晃动。因此，采用本实用新型实施例提供的用于激光雷达的旋转组件，可以降低对旋转组件中各部件的热膨胀系数要求的严格程度，提高旋转组件的设计灵活性。
48.此外，通过降低对旋转组件中各部件的热膨胀系数要求的严格程度，可以根据实际需求灵活选择旋转组件中各部件的材料，这将有利于降低旋转组件的成本以及有助于实现旋转组件的量产，进而有助于降低激光雷达的成本以及实现量产。
49.在一些非限制性实施例中，参照图7，给出了本实用新型实施例中的一种压紧件的结构示意图。压紧件34可以设置有若干个打扭矩工装接口341。打扭矩工装接口341可以用于配合安装工具的接口，实现压紧件34的自动安装。打扭矩工装接口341的形状与安装工具的接口的形状适配。
50.在一些非限制性实施例中，压紧件34还可以设置有容置槽342。容置槽342用于容置弹性件35。
51.进一步，容置槽342具有朝向第一轴承321开放的开口，以使得弹性件35放置于容置槽342之后，弹性件35能够在压紧件34的压紧下，与第一轴承321接触，并压紧第一轴承321，实现对轴承组32的预紧。
52.在一些非限制性实施例中，压紧件34可以具有避让口343，避让口343用于避让主轴31的第一端311。需要说明的是，避让口343可以根据需求进行配置，从而在一些实施例中，压紧件34可以不设置避让口343。
53.压紧件34可以为压紧螺母，如图7所示意。需要说明的是，图7仅给出了压紧件34的一种结构示意图，在实际中，还可以存在其他的形状，此处不再一一举例。
54.在具体实施中，轴承组32可以包括滚珠轴承。也即第一轴承321可以为滚珠轴承，第二轴承322可以为滚珠轴承。
55.在具体实施中，参照图8给出了本实用新型实施例中的一种激光雷达在另一视角下的结构示意图，参照图9给出了本实用新型实施例中的一种激光雷达又一视角下的部分结构示意图。结合图8及图9，第一轴承321可以包括第一轴承的内圈3211、第一轴承的外圈3212以及若干个第一滚珠3213。第一滚珠3213设置于第一轴承的内圈3211和第一轴承的外圈3212之间。
56.在具体实施中，第二轴承322可以包括第二轴承的内圈3221、第二轴承的外圈3222以及若干个第二滚珠3224。第二滚珠3224位于第二轴承的内圈3221和第二轴承的外圈3222之间。
57.在具体实施中，第二轴承的内圈3221与主轴31的外侧固定连接。轴承组的外圈与轴承支架33固定连接。
58.进一步，可以通过多种方式实现第二轴承的内圈3221与主轴31的外侧固定连接。例如，第二轴承的内圈3221与主轴31的外侧过盈配合连接。又如，第二轴承的内圈3221与主轴31的外侧粘接。再如，第二轴承的内圈3221与主轴31的外侧过盈配合连接的同时，第二轴承的内圈3221与主轴31的外侧粘接，从而即使第二轴承的内圈3221与主轴31的外侧过盈配合连接失效，通过第二轴承的内圈3221与主轴31的外侧粘接可以继续保持第二轴承322与轴承支架33之间位置的相对固定，避免第二轴承322相对轴承支架33发生晃动，进一步提高第二轴承322与轴承支架33固定连接的牢固性。
59.在具体实施中，可以通过多种方式实现轴承组32的外圈与轴承支架33的固定连接。例如，所述轴承组32的外圈与所述轴承支架33过盈配合连接，又如，所述轴承组的外圈与所述轴承支架33粘接。再如，所述轴承组32的外圈与所述轴承支架33过盈配合连接，且所述轴承组32的外圈与所述轴承支架33粘接。
60.其中，轴承组32的外圈与轴承支架33固定连接可以包括以下一种：第一轴承的外圈3212与轴承支架33固定连接；第二轴承的外圈3222与轴承支架33固定连接；第一轴承的
外圈3212与轴承支架33固定连接，且第二轴承的外圈3222与轴承支架33固定连接。
61.在具体实施中，轴承支架33靠近主轴31的第一端具有支撑台332。第一轴承的外圈3212靠近主轴31的第一端311具有第一翻边结构3214。第一翻边结构3214支撑于支撑台332。
62.在一些非限制性实施例中，可以通过第一翻边结构3214与支撑台332的粘接，实现第一轴承的外圈3212与轴承支架33的固定连接。
63.进一步，在一些实施例中，第一翻边结构3214的边缘具有倒角。在倒角与轴承支架33之间点胶，以将第一翻边结构3214粘接于轴承支架33，进而实现第一轴承的外圈3212与轴承支架33的固定连接。
64.其中，第一翻边结构3214的倒角可以沿第一翻边结构3214的边缘连续设置，也可以沿第一翻边结构3214的边缘间断设置。当倒角沿第一翻边结构3214间断设置时，可以等间距的间隔设置，也可以不等间距的间隔设置。
65.在具体实施中，第二轴承的外圈3222靠近主轴的第二端312设置有第二翻边结构3223。第二翻边结构3223与轴承支架33的底端333抵持，轴承支架33的底端333靠近主轴的第二端312。
66.在一些非限制性实施例中，可以通过第二翻边结构3223与轴承支架33的底端333的粘接，实现第二轴承的外圈3222与轴承支架33的固定连接。
67.进一步，在一些实施例中，第二翻边结构3223的边缘具有倒角。可以在第二翻边结构3223的倒角与轴承支架33之间点胶，以将第二翻边结构3223粘接于轴承支架33，进而实现第二轴承的外圈3222与轴承支架33的固定连接。
68.其中，第二翻边3223的倒角可以沿第二翻边结构3223的边缘连续设置，也可以沿第二翻边结构3223的边缘间断设置。当倒角沿第二翻边结构3223间断设置时，可以等间距的间隔设置，也可以不等间距的间隔设置。
69.在具体实施中，激光雷达的旋转组件30还可以包括定子36和转子37。定子36套设于轴承支架33的外侧，用于连接底座40。转子37套设于轴承支架33的外侧，与轴承支架33连接，当定子36通电工作时，转子37可以在定子36的驱动下带动轴承支架33转动。
70.在具体实施中，激光雷达的旋转组件30还可以包括支撑件50。支撑件50用于连接定子36，也即定子36固定于支撑件50。支撑件50固定于底座40。
71.在一些实施例中，主轴31还可以具有空腔314。空腔314用于设置信号传输组件，其中信号传输组件可以为无线信号收发组件，或有线信号收发组件。
72.本实用新型实施例还提供一种激光雷达，激光雷达1可以包括旋转件20以及上述任一实施例提供的激光雷达的旋转组件30。
73.在具体实施中，旋转件20可以包括旋转平台、激光发射模组、激光接收模组，及其他随旋转平台转动的部件，如码盘62、接收电路板71、无线接收线圈81等。
74.在具体实施中，结合图1至图9，激光雷达1还可以包括角度测量组件，角度测量组件用于确定激光雷达1的在指定方向的扫描角度。在一些实施中，角度测量组件可以包括读码器61以及码盘62。码盘62大致为圆环状，可以环绕主轴31设置。码盘62上具有规律分布的空隙或者编码标志，以供光电原件测量使用，通过读码器61读取码盘62上的间隙或者编码标识，来确定激光雷达1在指定方向的扫描角度。
75.在具体实施中，激光雷达1还可以包括接收电路板71、发射电路板72、无线接收线圈81以及无线发射线圈82。接收电路板71、发射电路板72、无线接收线圈81以及无线发射线圈82均环绕主轴31设置。发射电路板72以及无线发射线圈82相对主轴31对应设置。接收电路板71以及无线接收线圈81相对主轴31运动，用于向一些元器件供电。
76.需要说明的是，激光雷达1还可以包括一些其他部件，此处不再一一举例说明。
77.关于激光雷达1的具体结构的描述，可以参照上述实施例中对激光雷达的旋转组件30的描述，此处不再赘述。
78.本实用新型实施例还提供一种车辆，车辆上可以设置有上述任一实施例提供的激光雷达1。
79.在一些实施例中，激光雷达1可以设置于车辆的车顶。
80.虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。