用于激光雷达的一体式光罩及激光雷达的制作方法

1.本实用新型涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种用于激光雷达的一体式光罩及激光雷达。


背景技术：

2.激光雷达是自动驾驶重要的传感器，现有的激光雷达在外部环境使用时，接受到太阳辐射后，激光雷达内部会有明显的温升，目前的解决方案是在光罩上加金属顶盖，将这部分能量通过反射向外释放，但该设计会影响雷达的可靠性。具体地，现有方案是在原光罩顶部通过胶粘的方式，把金属顶盖粘接在光罩上方，如图1所示。胶粘金属顶盖方案经温冲、湿热等可靠性试验后，容易出现脱落失效，而且金属顶盖、光罩加工以及胶粘剂等多道工序带来了物料和加工成本的提升。激光雷达对光罩的洁净度要求高，若采用直接在光罩顶部镀反射膜的方式，喷射过程极易造成光罩表面的污染，导致光罩报废。
3.背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种用于激光雷达的一体式光罩，实现了与金属顶盖激光雷达相同的效果，降低了激光雷达的制造和物料成本，提高了激光雷达外观系统的可靠性。
5.有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本实用新型提出一种用于激光雷达的一体式光罩，其中所述激光雷达为非贯穿轴型激光雷达，所述一体式光罩包括：
6.罩体，所述罩体为中空的柱状，具有第一端和第二端；
7.顶盖，所述顶盖位于所述罩体的第一端，并与所述罩体为一体式构造，其中所述顶盖和所述罩体由至少两种反射率不同的塑料制成。
8.根据本实用新型的一个方面，其中所述罩体包括第一塑料，所述顶盖包括第二塑料，所述顶盖和所述罩体通过双色注塑从而形成所述一体式构造，所述罩体的第一端为开放的。
9.根据本实用新型的一个方面，其中所述罩体包括第一塑料，所述顶盖包括第二塑料，所述顶盖和所述罩体通过双色注塑或超声波焊接从而形成所述一体式构造，所述罩体的第一端为封闭的。
10.根据本实用新型的一个方面，其中所述罩体由第一塑料制成，所述顶盖包括第三塑料制成的覆盖件和反射膜，所述覆盖件覆盖或包裹在所述罩体的第一端上，所述反射膜位于所述覆盖件的与所述罩体相反的一侧上，所述顶盖和所述罩体通过超声波焊接或激光焊接从而形成所述一体式构造。
11.根据本实用新型的一个方面，其中所述罩体包括第一塑料，所述顶盖包括第二塑料和第三塑料，所述顶盖和所述罩体通过三色注塑从而形成所述一体式构造，所述罩体的第一端为封闭的或者开放的。
12.根据本实用新型的一个方面，其中所述罩体由第一塑料制成，所述顶盖由第二塑料和第三塑料通过双色注塑成型，所述顶盖和所述罩体通过超声波焊接或激光焊接从而形成所述一体式构造，所述罩体的第一端为封闭的。
13.根据本实用新型的一个方面，其中所述第一塑料为可透过红外光且不可透过可见光的pc塑料，所述第二塑料的反射率大于所述第三塑料的反射率，在所述顶盖中，所述第二塑料位于所述顶盖的外侧。
14.根据本实用新型的一个方面，其中所述第二塑料全波段反射率为 50％-99％，所述第三塑料全波段反射率为1％-20％。
15.本实用新型还涉及一种激光雷达，包括：
16.基座；
17.转轴；
18.光机转子，所述光机转子通过所述转轴可旋转地设置在所述基座上，并且包括发射单元和接收单元；和
19.如上任一项所述的一体式光罩，所述一体式光罩设置在所述基座上，并且罩设所述光机转子。
20.根据本实用新型的一个方面，其中所述光机转子设置在所述转轴的上方，所述转轴未凸出于所述光机转子。
21.本实用新型的实施例通过对激光雷达采用一体式光罩，既满足了激光雷达的透过功能，也实现了在去除金属顶盖的情况下反射太阳辐射能的功能，同时实现了降低激光雷达的制造和物料成本，以及提高了车规可靠性。
附图说明
22.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
23.图1示出了现有技术中的激光雷达的光罩顶部通过胶粘的方式粘接金属顶盖的示意图；
24.图2示出了根据本实用新型第一实施例的激光雷达的示意图；
25.图3示出了根据本实用新型的第二实施例的激光雷达的示意图；
26.图4示出了根据本实用新型的第三实施例的一体式光罩的示意图；
27.图5示出了根据本实用新型的第四实施例的一体式光罩的示意图；
28.图6示出了根据本实用新型的第五实施例的激光雷达的示意图；
29.图7示出了根据本实用新型的第六实施例的激光雷达的示意图；
30.图8示出了根据本实用新型的第七实施例的一体式光罩的示意图；和
31.图9示出了根据本实用新型一个实施例的用于激光雷达的一体式光罩的制备方法的流程图。
具体实施方式
32.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实
设置在所述基座110上，并且罩设所述光机转子130。所述一体式光罩200 包括：罩体210和顶盖220。其中所述罩体210为中空的柱状，环绕所述光机转子130设置，并且具有第一端210-1和第二端210-2。其中所述第一端 210-1远离所述基座110，所述第二端210-2具有开口，且靠近所述基座110，并通过螺纹、卡扣等方式与基座110固定。所述顶盖220位于所述罩体的第一端210-1，并与所述罩体210为一体式构造，其中所述顶盖220和所述罩体210由至少两种反射率不同的塑料制成，下面将详细描述。
40.根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，其中所述光机转子130设置在所述转轴120的上方，所述转轴120未凸出于所述光机转子130，仅设置在所述基座110中。
41.如图2所示，所述罩体210包括第一塑料a，所述顶盖220包括第二塑料b，可选地，其中所述第一塑料a为可透红外光且不可透过可见光的pc塑料，所述第二塑料b为高反射率工程塑料。所述顶盖220和所述罩体210通过双色注塑从而形成所述一体式构造。根据本实用新型的一个实施例，如图 2所示，所述罩体210的第一端210-1为开放的，具有开口，顶盖220通过双色注塑，通过点接合(如图2中的圆圈所示)的方式进行注塑，覆盖在所述第一端210-1的开口上。
42.图3示出了根据本实用新型第二实施例的激光雷达的示意图，下面重点描述第二实施例与第一实施例的区别之处。如图3所示，所述罩体210的第一端210-1为封闭的，具有端面因此顶盖220也可以通过面接合(如图3中的圆圈所示)的方式进行双色注塑，从而覆盖在第一端210-1的端面上。相较而言，图3所示的面接合的方式，能够使得罩体与顶盖之间的提供更强的附着力。
43.图4示出了根据本实用新型的第三实施例的一体式光罩的示意图。如图 4所示，所述一体式光罩200包括罩体210和顶盖220。其中所述罩体210包括第一塑料a，可选地为可透红外光且不可透过可见光的pc塑料，所述顶盖 220包括第二塑料b，可选地为高反射率工程塑料，所述高反射率工程塑料例如为白色工程塑料。所述顶盖220和所述罩体210通过双色注塑或超声波焊接从而形成所述一体式构造。具体地，当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接具有焊接速度快、焊接强度高，密封性好等优点。通过超声波焊接塑料得到一体式光罩200，与传统的粘接工艺相比，成本低廉、清洁无污染且不会损伤材料。可选地，如图4所示，所述罩体210的第一端210-1为封闭的。
44.图5示出了根据本实用新型的第四实施例的一体式光罩的示意图。如图 5所示，所述一体式光罩200包括罩体210和顶盖220。其中所述罩体210由第一塑料a制成，所述顶盖220包括第三塑料c制成的覆盖件221和反射膜 222。其中所述第一塑料a可选地为可透红外光且不可透过可见光的pc塑料，所述第三塑料c可选地为低反射率工程塑料，例如为黑色工程塑料，所述第三塑料c的反射率小于所述第二塑料b的反射率。所述覆盖件221覆盖或包裹在所述罩体210的第一端210-1上，即所述覆盖件221可以是与所述罩体 210的大小(直径)完全相同，或者如图5所示的大于所述罩体210，所述覆盖件221的边缘向所述罩体210的方
向延伸，将所述罩体210完全包覆起来。所述反射膜222镀在所述覆盖件221的与所述罩体210相反的一侧上，将镀反射膜222后的顶盖220和所述罩体210通过超声波焊接或激光焊接从而形成所述一体式构造。其中，激光焊接的过程为：首先将两个待焊接塑料零部件(例如罩体210和顶盖220)夹在一起，然后将一束短波红外区的激光定向到待粘结的部位。激光束通过上层透明材料，然后被下层材料吸收。激光能量被吸收使得下层材料温度升高，熔化上层以及和下层的塑料。由于所述反射膜222镀在所述顶盖220上，镀膜后再与所述罩体210组合，因此镀膜喷射过程不会对所述一体式光罩200造成影响。激光焊接具有不受环境的限制，焊接速度快，且焊接材料不易变形、焊接效果好等优点。
45.图6示出了根据本实用新型的第五实施例的激光雷达的示意图，如图6 所示，所述罩体210包括第一塑料a，所述顶盖220包括第二塑料b和第三塑料c(在图6中以不同的灰度示出)，其中靠近所述光机转子130一侧的为第三塑料c，位于所述顶盖220外侧的为所述第二塑料b，所述第二塑料b的反射率大于所述第三塑料c的反射率。可选地，所述第一塑料a为可透红外光且不可透过可见光的pc塑料，所述第二塑料b为高反射率工程塑料，例如为白色工程塑料；所述第三塑料c为低反射率工程塑料，例如为黑色工程塑料。所述顶盖220和所述罩体210通过三色注塑从而形成所述一体式构造，所述罩体220的第一端210为封闭的或者开放的。其中所述三色注塑可以通过点接合(如图6中的圆圈所示)的方式进行注塑。
46.图7示出了根据本实用新型的第六实施例的激光雷达的示意图，第六实施例与第五实施例接近，下面重点描述二者的区别之处。如图7所示，所述罩体210的第一端210-1为封闭的，具有端面，因此顶盖220也可以通过面接合(如图7中的圆圈所示)的方式进行注塑，从而覆盖在第一端210-1的端面上。
47.当激光雷达的垂直视场角较大时，图5、图6和图7的实施例是有利的。激光雷达的垂直视场角较大时，边缘视场的探测光束容易投射在光罩的顶部，如投射在高反射率材料上，则会造成激光在雷达内部反射，带来干扰。图5、图6和图7的实施例中，顶盖220的下部由低反射率的第三塑料c制成，能够避免或者减少激光在雷达内部的反射，减轻干扰的问题。图8示出了根据本实用新型的第七实施例的一体式光罩的示意图。如图8所示，所述一体式光罩200包括罩体210和顶盖220。其中所述罩体210包括第一塑料a，可选地为可透红外光且不可透过可见光的pc塑料，所述顶盖220包括第二塑料b 和第三塑料c，所述第二塑料b位于所述顶盖220的外侧。其中所述第二塑料b的反射率大于所述第三塑料c的反射率。可选地，所述第二塑料b为为高反射率工程塑料，例如为白色工程塑料；所述第三塑料c为低反射率工程塑料，例如为黑色工程塑料。所述顶盖220由第二塑料b和第三塑料c通过双色注塑成型得到，注塑后的顶盖220和所述罩体210通过超声波焊接或激光焊接从而形成所述一体式构造，所述罩体210的第一端210-1为封闭的。
48.在上述第一实施例至第七实施例中，所述第二塑料b为高反射率工程塑料，且可以和pc塑料相融。其中，所述第二塑料b具有对全波段光线高反射率的功能，全波段反射率为50％-99％。可选地，所述第三塑料c的全波段反射率为1％-20％。构成顶盖的塑料可以通过调色实现不同外观以及反射率的需求，其中所述可透红外光且不可透过可见光的pc塑料具有红外高透过率的性能，红外透过率例如＞88％。可选地，上述第二塑料b和/或第三塑料c例如是pc、abs、ps、pei等。
49.图9示出了根据本实用新型一个实施例的用于激光雷达的一体式光罩的制备方法
的流程图，其中所述激光雷达为非贯穿轴型激光雷达。如图9所示，所述制备方法100包括：
50.在步骤s101：提供至少两种反射率不同的塑料。
51.在步骤s102：利用所述至少两种反射率不同的塑料，制备所述一体式光罩。
52.根据本实用新型的一个实施例，其中所述至少两种反射率不同的塑料包括第一塑料和第二塑料，所述步骤s102包括：利用所述第一塑料和第二塑料，通过双色注塑，形成所述一体式光罩。其中所述第一塑料构成所述罩体，所述第二塑料构成所述顶盖，所述罩体的第一端形成为开放的。其中所述罩体的第一端为远离激光雷达的转轴的一端。
53.根据本实用新型的一个实施例，其中所述至少两种反射率不同的塑料包括第一塑料和第二塑料，所述步骤s102包括：
54.利用所述第一塑料制成所述罩体；
55.利用所述第二塑料制成所述顶盖；
56.通过双色注塑或超声波焊接，将所述顶盖和所述罩体结合在一起，形成所述一体式光罩，所述罩体的第一端形成为封闭的。
57.根据本实用新型的一个实施例，其中所述至少两种反射率不同的塑料包括第一塑料和第三塑料，所述步骤s102包括：
58.利用所述第一塑料制成所述罩体；
59.利用所述第三塑料制成覆盖件，并在所述覆盖件上镀反射膜，制成所述顶盖；
60.通过超声波焊接或激光焊接，将所述顶盖和所述罩体结合在一起，形成所述一体式光罩，其中所述覆盖件覆盖或包裹在所述罩体的第一端上，所述反射膜位于所述覆盖件的与所述罩体相反的一侧上。
61.根据本实用新型的一个实施例，其中所述至少两种反射率不同的塑料包括第一塑料、第二塑料和第三塑料，所述步骤s102包括：
62.利用所述第一塑料、第二塑料和第三塑料，通过三色注塑，形成所述一体式光罩，其中所述第一塑料构成所述罩体，所述第二塑料和第三塑料构成所述顶盖。
63.根据本实用新型的一个实施例，其中所述至少两种反射率不同的塑料包括第一塑料、第二塑料和第三塑料，所述步骤s102包括：
64.利用所述第一塑料制成所述罩体；
65.利用所述第二塑料和第三塑料，通过双色注塑成型，制成所述顶盖；和
66.通过超声波焊接或激光焊接，将所述罩体和顶盖结合在一起，形成所述一体式光罩，所述罩体的第一端形成为封闭的。
67.在上述实施例中，其中所述第一塑料为可透过红外光且不可透过可见光的pc塑料，所述第二塑料的反射率大于所述第三塑料的反射率，在所述顶盖中，所述第二塑料位于所述顶盖的外侧。可选地，所述第二塑料b为为高反射率工程塑料，例如为白色工程塑料；所述第三塑料c为低反射率工程塑料，例如为黑色工程塑料。
68.本实用新型的具有一体式光罩的激光雷达，曝晒在太阳光下，因顶盖的高反射特点能有效辐射走太阳热量，可避免太阳光线进入光罩内部，引起雷达内部温升。同时避免了现有金属顶盖可靠性差的问题。
69.下表示出了本实用新型的激光雷达与现有技术的激光雷达在可靠性试验中的比较，由此表可以看出本实用新型的激光雷达的优势明显。
[0070][0071]
本实用新型的实施例通过提出一种用于激光雷达的一体式光罩及包括其的激光雷达，一方面，所述一体式光罩兼顾了激光雷达的光学性能和避免因太阳辐射引起的激光雷达温升问题，实现了与具有金属顶盖的激光雷达相同的效果；另一方面，既降低了激光雷达的制造和物料成本，又提升了激光雷达外观系统的可靠性。
[0072]
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。