一种车用激光雷达防护装置的制作方法

本发明涉及车用雷达防护技术领域，具体涉及一种车用激光雷达防护装置。

背景技术：

无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。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。从工作原理上讲，与微波雷达没有根本的区别：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，就可获得目标的有关信息。

但是现有的车用激光雷达在行驶的过程中存在以下缺陷：

(1)激光雷达在行驶的过程中，由于固定安装在车顶上方，在受到撞击的情况下，容易发生损坏；

(2)车辆常常行经不不同的路况，激光雷达的表面容易积攒灰尘，如果得不到有效清理，将会影响雷达测量的精准程度。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种车用激光雷达防护装置，以解决现有技术中的上述缺陷。

一种车用激光雷达防护装置，包括

安装支架，包括升降缓冲组件和导向组件，激光雷达安装在所述升降缓冲组件的上方；

防护组件，包括防护框架以及透光防护罩，所述防护框架镂空设置且笼罩在所述安装支架的上方，所述透光防护罩安装在升降缓冲组件的上方，并且所述激光雷达套装在透光防护罩的内部，所述导向组件为透光防护罩提供竖向导向；

清洁装置，可拆卸的安装在安装支架上，并且形状与透光防护罩的外围相互配合；激光雷达的驱动部通过传力组件驱使升降缓冲组件做间歇性升降运动，从而使透光防护罩与所述清洁装置的表面接触。

优选的，所述升降缓冲组件包括升降板以及连动组件，激光雷达安装在所述升降板的上方；连动组件，为正对设置的两组，均包括安装在车顶钣金件上的第一安装板以及安装在所述升降板下表面的第二安装板，所述第一安装板的中间铰接有第一活动板，所述第二安装板的中间铰接有第二活动板，所述第一活动板和第二活动板等长设置，两组所述第一活动板和第二活动板形成相对的v型开口，在所述v型开口的对称轴线位置设置有中空限位套筒，所述第一活动板和第二活动板的一端均与所述中空限位套筒的远端相互铰接，两组所述中空限位套筒之间通过复位弹簧连接。

优选的，所述传力组件包括第一驱动组件、第二驱动组件以及双向蜗杆，所述驱动部通过第一驱动组件驱动所述双向蜗杆转动，双向蜗杆通过第二驱动组件驱动所述升降板升降；

所述第一驱动组件包括安装在升降板下方的竖向滑轨、滑动设置在所述竖向滑轨内的齿条板以及固定安装在竖向滑轨一侧的第一滑轮安装板，所述第一滑轮安装板上通过转轴安装有第一伞型齿轮，所述驱动部的驱动轴上安装有伞型不完整齿轮，所述伞型不完整齿轮与所述第一伞型齿轮相互啮合，所述第一伞型齿轮与所述齿条板相互啮合，并且在所述双向蜗杆的中部设置有与所述齿条板的卡齿相互啮合的传动卡齿；

所述第二驱动组件包括设置在所述双向蜗杆的两端，并且与双向蜗杆两头蜗杆齿纹相互配合的蜗轮，所述蜗轮的一侧啮合安装有卡齿升降板，所述卡齿升降板固定安装在所述升降板上。

优选的，所述清洁装置包括套装环，所述套装环的内侧设置有若干朝向所述透光防护罩的橡胶毛刷。

优选的，所述导向组件包括设置在所述防护框架侧边支撑柱上的导向轨，所述升降板的侧边设置有与所述导向轨相互配合的导向限位块。

优选的，所述双向蜗杆的两侧设置有用于架空双向蜗杆的蜗杆安装座，双向蜗杆通过轴承架设在所述蜗杆安装座上。

优选的，两组所述中空限位套筒的长度和大于两组所述连动组件之间的最小间距。

优选的，透光防护罩采用透明的钢化玻璃材质。

本发明具有如下优点：

(1)本发明利用防护框架和透光防护罩形成对车用激光雷达的双层保护，在激光雷达的表面受到压迫时，透光防护罩连同激光雷达一起没入防护框架的内部，避免损伤，并且由于雷达清洁的同时提供的一个驱使激光雷达下降的作用力，可以加速雷达进入防护框架的内部进行防护；

(2)本发明利用转动的雷达自身的转动作用力驱使激光雷达发生同步的上下运动，与设置在激光雷达一侧的清洁装置发生摩擦，间歇性的对雷达的表面进行清洁，减少雷达表面的灰尘，提高雷达测量的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的升降缓冲组件的结构示意图；

图3为本发明的升降缓冲组件的细部结构示意图；

图4为本发明的传力组件的结构示意图；

图5为本发明的第一驱动组件的结构示意图；

图6为本发明的清洁装置的结构示意图。

图中：

1-安装支架；2-激光雷达；3-防护组件；4-清洁装置；5-传力组件；

101-升降缓冲组件；103-升降板；104-第一安装板；105-第二安装板；106-第一活动板；107-第二活动板；108-中空限位套筒；109-复位弹簧；110-导向轨；111-导向限位块；201-驱动部；

301-防护框架；302-透光防护罩；401-套装环；402-橡胶毛刷；

501-竖向滑轨；502-双向蜗杆；503-第一滑轮安装板；504-第一伞型齿轮；505-齿条板；506-伞型不完整齿轮；507-传动卡齿；508-蜗轮；509-卡齿升降板；510-蜗杆齿纹；511-蜗杆安装座；512-轴承。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。

如图1至图6所示，本发明提供了一种车用激光雷达防护装置，旨在为激光雷达提供防护的同时，利用激光雷达自带的动力装置驱动自身间歇性升降从而起到定时清洁的作用。具体的：

该雷达防护装置包括安装支架1、防护组件3以及清洁装置4。

安装支架1实现对激光雷达2的活动安装，使其可以在竖直方向活动，并且对外部的撞击具有缓冲作用；

防护组件3可对激光雷达2受到撞击和未受撞击两种形态提供全方位地保护，提高激光雷达2的使用寿命；

清洁装置4可在激光雷达2升降的过程中，对其观察窗口进行定期的清洁，提高激光雷达2的测算精准程度。

其中，安装支架1包括升降缓冲组件101和导向组件，并且激光雷达2安装在所述升降缓冲组件101的上方可随升降缓冲组件101做同步的升降运动。特别在受到外力作用时，可以起到有效的缓冲作用。具体的：

所述升降缓冲组件101包括升降板103以及连动组件，激光雷达2安装在所述升降板103的上方。

连动组件，为正对设置的两组，可提高升降缓冲组件101升降的稳定性。每组连动组件均包括安装在车顶钣金件上的第一安装板104以及安装在所述升降板103下表面的第二安装板105，所述第一安装板104的中间铰接有第一活动板106，所述第二安装板105的中间铰接有第二活动板107。在中部铰接，可以使之后第一活动板106和第二活动板107传递的竖向的支撑力，传递给第一安装板104和第二安装板105，从而增加连动组件与其连接部位的受力面积，传力更加均匀。

所述第一活动板106和第二活动板107等长设置，两组所述第一活动板106和第二活动板107形成相对的v型开口。这里的第一活动板106和第二活动板107之间非接触连接。等长设置的目的在于，第一活动板106和第二活动板107可以违和成等腰三角形的结构。

在所述v型开口的对称轴线位置设置有中空限位套筒108，所述第一活动板106和第二活动板107的一端均与所述中空限位套筒108的远端相互铰接，两组所述中空限位套筒108之间通过复位弹簧109连接。此时，中空限位套筒108由于腰三角形的结构，中空限位套筒108可以在连动组件中水平方向上运动。复位弹簧109在自然状态下处于拉近的状态。

优选的，两组所述中空限位套筒108的长度和大于两组所述连动组件之间的最小间距。当施加在升降缓冲组件101上的力撤去后，在复位弹簧109的拉升作用下，两个中空限位套筒108相互靠近，并且最终针对的面相互接触，从而形成对两侧连动组件的支撑，此时，激光雷达2刚好从防护组件3内伸出。

需要解释的是：当下述的透光防护罩302受到挤压力时，升降板103促使连动组件向下，当外力撤去后，在连动组件的弹力作用下，升降板103又可以很快恢复初始的状态。

导向组件的设置目的在于保证激光雷达2在竖直方向的垂直稳定运动。

其中，防护组件3包括防护框架301以及透光防护罩302。形成对激光雷达2的双层保护。具体的：

所述防护框架301镂空设置且笼罩在所述安装支架1的上方，所述透光防护罩302安装在升降缓冲组件101的上方，并且所述激光雷达2套装在透光防护罩302的内部。激光雷达2受到撞击时，防护框架301可形成对激光雷达2的第二层防护。将下降后的激光雷达2保护在其框架的内部。

透光防护罩302优选采用透明的钢化玻璃材质。钢化玻璃的表面光洁，一方面不影响激光雷达2的激光信号的传输；另一方面，表面钢化，便于排水以及表面清洁。

所述导向组件为透光防护罩302提供竖向导向。具体的：

所述导向组件包括设置在所述防护框架301侧边支撑柱上的导向轨110，所述升降板103的侧边设置有与所述导向轨110相互配合的导向限位块111。当激光雷达2上下升降的时候，由于其下方的升降板103在导向轨110的导向作用下只能上下运动，因此激光雷达2也沿着上下方向运动。

其中，清洁装置4，可拆卸的安装在安装支架1上，并且形状与透光防护罩302的外围相互配合。本发明实施例中的透光防护罩302设置成圆形结构。因此，清洁装置4设置成环绕透光防护罩302的圆环结构，当透光防护罩302上下运动的过程中，与清洁装置4的毛刷形成摩擦，将透光防护罩302表面的灰尘清洁干净。

优选的，所述清洁装置4包括套装环401，所述套装环401的内侧设置有若干朝向所述透光防护罩302的橡胶毛刷402。橡胶毛刷402与透光防护罩302的表面之间形成摩擦，容易产生静电短暂吸附透光防护罩302表面的尘埃，当摩擦解除后，由于车辆行驶产生的风力，将静电逐渐减小的橡胶毛刷402上的灰尘散去，保持透光防护罩302表面的清洁。

现在的车用雷达一般都具有转向的功能，因此具有驱动激光雷达2转向的驱动部201。本发明考虑借助此驱动力，作为驱使激光雷达2上下运动，从而对激光雷达2表面进行清洁的动力。具体的：

激光雷达2的驱动部201通过传力组件5驱使升降缓冲组件101做间歇性升降运动，从而使透光防护罩302与所述清洁装置4的表面接触。

所述传力组件5包括第一驱动组件、第二驱动组件以及双向蜗杆502，所述驱动部201通过第一驱动组件驱动所述双向蜗杆502转动，双向蜗杆502通过第二驱动组件驱动所述升降板103升降；

所述第一驱动组件包括安装在升降板103下方的竖向滑轨501、滑动设置在所述竖向滑轨501内的齿条板505以及固定安装在竖向滑轨501一侧的第一滑轮安装板503，所述第一滑轮安装板503上通过转轴安装有第一伞型齿轮504，所述驱动部201的驱动轴上安装有伞型不完整齿轮506，所述伞型不完整齿轮506与所述第一伞型齿轮504相互啮合，所述第一伞型齿轮504与所述齿条板505相互啮合，并且在所述双向蜗杆502的中部设置有与所述齿条板505的卡齿相互啮合的传动卡齿507；

所述第二驱动组件包括设置在所述双向蜗杆502的两端，并且与双向蜗杆502两头蜗杆齿纹510相互配合的蜗轮508，所述蜗轮508的一侧啮合安装有卡齿升降板509，所述卡齿升降板509固定安装在所述升降板103上。

优选的，所述双向蜗杆502的两侧设置有用于架空双向蜗杆502的蜗杆安装座511，双向蜗杆502通过轴承512架设在所述蜗杆安装座511上。利用轴承512提高了双向蜗杆502转动的顺畅程度，保证了本发明装置功能的有利实现。

本发明的工作方式及原理，分为两种情形：

情形一：激光雷达正常工作时；

此时激光雷达2可以通过正常的升降完成表面灰尘的间隔性清洁。即，激光雷达2的驱动部201的转轴驱动伞型不完整齿轮506做圆周运动，伞型不完整齿轮506拥有齿纹的一面间歇性的与第一伞型齿轮504啮合传动，从而使与第一伞型齿轮504啮合的齿条板505做竖直方向的单向运动。齿条板505通过传动卡齿507驱动双向蜗杆502做径向的旋转运动，之后通过蜗轮508传动卡齿升降板509做下降运动，即，卡齿升降板509所在的升降板103也做下降运动，升降板103上的透光防护罩302在下降的过程中与清洁装置4接触完成一次清洁，此时，升降缓冲组件101中的复位弹簧109处于拉伸的状态；

之后，伞型不完整齿轮506没有齿纹的一面朝向第一伞型齿轮504，由于第一伞型齿轮504未受力，因此在升降缓冲组件101的复位弹簧109的拉力的作用下，升降板103上的激光雷达2再次恢复初始的状态，即位于防护框架301的上方。

情形二：激光雷达受到撞击时：

透光防护罩302受到顶部的挤压作用，同下方的升降板103一同缩至防护框架301的内部，此时升降板103下方的第一滑轮安装板503连同齿条板510同步向下运动，并且由于驱动部201驱动第一滑轮安装板503上的同齿条板510向下运动，同齿条板510同时可获得两个向下的速度，可加速升降板103上激光雷达2的下降，即使对激光雷达2产生有效的保护。

本发明利用防护框架和透光防护罩形成对车用激光雷达的双层保护，在激光雷达的表面受到压迫时，透光防护罩连同激光雷达一起没入防护框架的内部，避免损伤，并且由于雷达清洁的同时提供的一个驱使激光雷达下降的作用力，可以加速雷达进入防护框架的内部进行防护；本发明利用转动的雷达自身的转动作用力驱使激光雷达发生同步的上下运动，与设置在激光雷达一侧的清洁装置发生摩擦，间歇性的对雷达的表面进行清洁，减少雷达表面的灰尘，提高雷达测量的精度。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。