CN111025264B - 一种支架装置及激光雷达标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光雷达安装支架技术领域，具体涉及一种支架装置及激光雷达标定装置，其中支架装置包括位移组件，设置在车顶上，包括至少一个可相对车顶面移动的安装底座；翻转机构，设置在所述安装底座上，能够相对所述车顶面翻转转动；升降机构，固定在所述翻转机构上，具有可相对所述车顶面上下移动的移动端。通过位移组件的设置实现沿平行于车顶面的方向做直线移动，通过翻转机构的设置实现相对于车顶面的翻转转动，通过升降机构相对于车顶面做上下方向的移动，移动自由度更高、调整幅度更大；同时通过安装底座实现位移组件、翻转机构和升降机构的配合，集成度更高，从而解决背景技术中的现有支架装置自由度有限、调整幅度小的问题。

Description

一种支架装置及激光雷达标定装置

技术领域

本发明属于激光雷达安装支架技术领域，具体涉及一种支架装置及激光雷达标定装置。

背景技术

激光雷达由于其高精度、高分辨率等测量优势已被广泛应用于各个领域。比如，在自动驾驶汽车测试领域，利用车顶激光雷达对待测试车辆的车顶进行标定，以获取带测定车辆的车顶的图像数据，以便于开发人员完成对车顶的测试。

目前现有的车顶激光雷达设备都是先经过标定校准后固定安装在车顶上的，通常车顶激光雷达设备主要包括支架装置及设置在支架装置上的激光雷达标定结构，由于不同车系之间、相同车系不同车辆之间的车顶尺寸以及不同型号的激光雷达之间存在着差异，因此，对于每台待测车辆而言都需要频繁的调整车顶上的激光雷达标定结构的安装位置。

而现有的激光雷达标定结构的安装支架结构往往只能实现简单的X向、Y向和Z向的三维移动，实现的自由度有限，调整幅度较小，难以满足实际的标定需求，造成安装调整的周期较长，测试周期较长且测试数据不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的激光雷达标定结构的支架结构自由度有限，调整幅度较小，难以满足实际的标定需求的缺陷，从而提供一种自由度高、调整幅度大的支架装置，及设置有该支架装置的激光雷达标定装置。

为此，本发明提供一种支架装置，包括位移组件，设置在车顶上，包括至少一个可相对车顶面移动的安装底座；

翻转机构，设置在所述安装底座上，能够相对所述车顶面翻转转动；

升降机构，固定在所述翻转机构上，具有可相对所述车顶面上下移动的移动端。

可选的，所述的一种支架装置，所述翻转机构包括，

与所述安装底座铰接的第一旋转件，和驱动所述第一旋转件相对所述安装底座翻转的第一驱动件，以及

与所述第一旋转件铰接的第二旋转件，和驱动所述第二旋转件相对所述第一旋转件翻转的第二驱动件。

可选的，所述的一种支架装置，所述第一旋转件为碗状结构的外碗，所述第二旋转件具有置于所述外碗内的与所述外碗形状适配的翻转部。

可选的，所述的一种支架装置，所述第二旋转件为碗状的内碗，所述内碗的外侧壁为所述翻转部。

可选的，所述的一种支架装置，所述第一驱动件为设置在所述安装底座和所述第一旋转件上的蜗轮蜗杆结构，所述第二驱动件为设置在所述第一旋转件和所述第二旋转件上的蜗轮蜗杆结构。

可选的，所述的一种支架装置，所述第一旋转件和所述安装底座、以及所述第二旋转件和所述第一旋转件分别通过轴铰接，所述第一驱动件和所述第一旋转件的铰接处对称设置，所述第二驱动件和所述第二旋转件的铰接处对称设置。

可选的，所述的一种支架装置，所述安装底座具有弧形凹槽，所述弧形凹槽的内侧与所述第一旋转件的外壁形状适配。

可选的，所述的一种支架装置，所述升降机构固定在所述第二旋转件的中部，所述升降机构为由多个套杆螺纹套接而成的螺杆式升降机构。

可选的，所述的一种支架装置，所述位移组件还包括可相互滑动设置的第一位移机构和第二位移机构，

所述第二位移机构滑动设置所述第一位移机构的上方，所述安装底座设置在所述第二位移机构上；

所述第二位移机构的滑动方向和所述第一位移机构的延伸方向在水平面相互垂直。

本发明还提供了一种激光雷达标定装置，包括至少一个激光雷达标定结构和上述任一项所述的支架装置，所述激光雷达标定结构一一对应固定在移动端上。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的支架装置，包括位移组件，设置在车顶上，包括至少一个可相对车顶面移动的安装底座；

翻转机构，设置在所述安装底座上，能够相对所述车顶面翻转转动；

升降机构，固定在所述翻转机构上，具有可相对所述车顶面上下移动的移动端。

此结构的支架装置，包括位移组件、翻转机构和升降机构，通过位移组件的设置实现沿平行于车顶面的方向做直线移动，通过翻转机构的设置实现相对于车顶面的翻转转动，通过升降机构相对于车顶面做上下方向的移动，使得支架装置的移动自由度更高、调整幅度更大；同时通过安装底座实现位移组件、翻转机构和升降机构的配合，集成度更高。

2.本发明提供的支架装置，翻转机构包括与安装底座铰接的第一旋转件和驱动第一旋转件相对于安装底座翻转的第一驱动件及与第一旋转件铰接的第二旋转件和驱动第二旋转件相对于第一旋转件翻转的第二驱动机构，通过第一旋转件和安装底座铰接，使得第一旋转件受第一驱动件的驱动作相对于安装底座的翻转，通过第一旋转件和第二旋转件铰接，使得第二旋转件受第二驱动件的驱动做相对于第一旋转件的翻转，实现支架两个自由度的旋转，将两个旋转方向的自由度集成在一起，结构更加紧凑，同时自由度更高。

3.本发明提供的支架装置，第一驱动件和第二驱动件均为蜗轮蜗杆机构，结构更加紧凑，可得到的传动比很大；同时采用涡轮蜗杆的驱动机构进行调节，纯机械结构，无需消耗电力等能源，节能环保，成本更低。

4.本发明提供的支架装置，第一旋转件为碗状的外碗，第二旋转件为与碗状的外碗相适配的内碗，采用内外碗套接的结构布置，使得结构更加紧凑，降低了整个装置的高度。

5.本发明提供的支架装置，升降机构为套杆螺纹套接的螺杆式升降机构，采用螺纹套接的结构，利用螺纹的自锁功能，实现升降后能够固定在所需的高度，无需增加其他辅助固定结构，结构简单，成本低，调节方便。

6.本发明提供的支架装置，在位移组件、升降机构和翻转机构上设置刻度，便于直观的贯穿移动的距离、升降的高度以及翻转的角度。

7.本发明提供的支架装置，第一旋转件、第二旋转件、第一驱动件和第二驱动件通过轴铰接，拆卸装配方便，操作简单，符合奥卡姆剃刀原理。

8.本发明的激光雷达标定装置，设置在上述的安装支架上，使得自由度更高，调整幅度更大，激光雷达标定结构的扫描范围更加宽广，安装调试的时间短，可以快速的实现多个激光雷达标定结构的标定工作，测试快速，而且数据的采集更加全面准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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为本发明实施例中的支架装置和激光雷达标定装置组装的主视结构图；

图2为本发明实施例中的支架装置的结构示意图(省略了位移组件)；

图3为本发明实施例中的支架装置的翻转机构与安装底座配合结构示意图；

图4为本发明实施例中的支架装置的翻转机构的第一旋转件的结构示意图；

图5为本发明实施例中的支架装置的翻转机构的第二旋转件的结构示意图；

图6为本发明实施例中的支架装置的安装底座的结构示意图；

图7为本发明实施例中的支架装置的升降机构的爆炸结构示意图。

附图标记说明：

1－位移组件；11－第一位移机构；111－第一导轨；112－第一滑块；121－第二导轨；122－第二滑块；12－第二位移机构；

2－安装底座；20－弧形凹槽；21－第一固定架；22－第一铰接耳；

3－翻转机构；31－第二旋转件；311－第四铰接耳；32－第一旋转件；320－容纳腔；321－第二固定架；322－第二铰接耳；323－第三铰接耳；33－第一驱动件；331－第一蜗杆；332－第一涡轮；34－第二驱动件；341－第二蜗杆；342－第二涡轮；

4－升降机构；41－第一套杆；42－第二套杆；43－第三套杆；

5－激光雷达标定结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

实施例1

本实施例的支架装置，如图1至图7所示，包括位移组件1、翻转机构3和升降机构4，其中，位移组件1设置在车顶(未示出)上，包括至少一个可相对车顶面移动的安装底座2；翻转机构3设置在安装底座2上，能够相对车顶面翻转转动；升降机构4，固定在翻转机构3上，具有可相对车顶面上下移动的移动端。

上述结构的支架装置，由位移组件1、翻转机构3和升降机构4构成，通过位移组件1的设置实现沿平行于车顶面的方向做直线移动，通过翻转机构3的设置实现相对于车顶面的翻转转动，通过升降机构4相对于车顶面做上下方向的移动，使得支架装置的移动自由度更高、调整幅度更大；同时通过安装底座2实现位移组件1、翻转机构3和升降机构4的组装配合，集成度更高。

对于安装底座2而言，如图2和图6所示，安装底座2为块状，且中间具有弧形凹槽20，弧形凹槽20的内侧与第一旋转件32的外壁形状适配；如图6所示，在安装底座2的右端面上设有两个间隔布置的第一固定架21，第一固定架21上开设有U型开口槽(未示出)，用于放置第一驱动件33的第一蜗杆331。可选的，弧形凹槽20可以不可以第一旋转件32的外壁形状相适配，比如，还可以为U型或者凵字型等，只要能确保第一旋转件32的外壁不与弧形凹槽20的内壁之间发生干涉，也即第一旋转件32可以在弧形凹槽内自由转动即可。作为可选的，安装底座2可以为两个相对设置的结构，中间形成有供第一旋转件32翻转的避让空间即可。可选的，第一固定架21上的U型开口槽还可以用圆孔代替，第一驱动件33的第一蜗杆331转动设置在两个圆孔内而固定在第一固定架21上。

对于翻转机构3而言，包括第一旋转件32和驱动第一旋转件32相对安装底座2翻转的第一驱动件33以及与第一旋转件32铰接的第二旋转件31和驱动第二旋转件31相对第一旋转件32翻转的第二驱动件34；具体地，如图2至图5所示，第一旋转件32为碗状结构的外碗，第二旋转件31具有置于外碗内的与外碗形状适配的翻转部(未示出)；第二旋转件31为碗状的内碗，内碗的外侧壁为翻转部；也就是说内碗和外碗均呈半球形状，且内碗和外碗之间是内外套接的，也即内碗的球半径要小于外碗的球半径，外碗内具有半球形的容纳腔320，内碗处于该半球形的容纳腔320内，且内碗的外侧壁与外碗的内侧壁之间具有一定的间隙，以确保内碗能够相对于外碗自由翻转。

第一旋转件32和安装底座2、以及第二旋转件31和第一旋转件32分别通过轴(未示出)铰接，第一驱动件33和第一旋转件32的铰接处对称设置，第二驱动件34和第二旋转件31的铰接处对称设置。具体而言，如图3和图4所示，第一旋转件32的左侧壁上设有两个相对间隔布置的第二固定架321，第二固定架321上开设有U型开口槽，位于第一旋转件32的上边沿且位于第二固定架321的上方设有一个沿Z轴方向布置的半圆形的第二铰接耳322，与该半圆形的第二铰接耳322相对的一侧的第一旋转件32的上边沿也对应设有一个半圆形的第二铰接耳322，也即两个半圆形的第二铰接耳322处于第一旋转件32的沿Y轴方向的直径的两端；为了实现第一旋转件32与安装底座2的铰接连接，在第一旋转件32的上边沿设有与安装底座2上的半圆形的第一铰接耳22相对应的半圆形的第三铰接耳323，也即在第一旋转件32的沿X轴方向的直径的两端上也设有两个半圆形的第三铰接耳323，用于与安装底座2上的半圆形的第一铰接耳22通过轴铰接连接；如图3和图5所示，为了实现第一旋转件32和第二旋转件31的铰接连接，在第二旋转件31的沿Y轴方向的直径的两端设有与第一旋转件32的沿Y轴方向的直径的两端的半圆形的第二铰接耳322相对应的半圆形的第四铰接耳311，第一旋转件32和第二旋转件31通过轴穿过第二铰接耳322和第四铰接耳311铰接连接。

对于第一驱动件33和第二驱动件34而言，第一驱动件33为设置在安装底座2和第一旋转件32上的蜗轮蜗杆结构，第二驱动件34为设置在第一旋转件32和第二旋转件31上的蜗轮蜗杆结构。具体地，如图2和图3所示，第一驱动件33包括第一蜗杆331和第一涡轮332，第一蜗杆331呈T字型且可转动的水平放置在安装底座2的两个相对布置的第一固定架21上，且位于第一固定架21上的两个U型开口槽之间的部分设有螺纹部；第一涡轮332设置在第一固定架21上方且设有与第一涡轮332上的螺纹部相匹配且常啮合的螺纹，安装底座2上前后两端相对设有沿Z轴方向设置的半圆形的第一铰接耳22，其中前端的第一铰接耳22位于第一固定架21的正上方，第一涡轮332通过轴与第一铰接耳22及第三铰接耳323连接，第一蜗杆331做前后方向的旋转带动第一涡轮332做左右方向的旋转并驱动第一旋转件32相对于安装底座2做绕X轴方向的翻转；第二驱动件34包括第二蜗杆341和第二涡轮342，第二蜗杆341呈T字型且转动的水平设置在第一旋转件32左侧的第二固定架321上，且位于第二固定架321之间的部分设有螺纹部，第二涡轮342设有与第二蜗杆341上的螺纹布配合且常啮合的螺纹，第二涡轮342通过轴与第二铰接耳322及第四铰接耳311铰接连接，通过第二蜗杆341的左右方向的旋转带动第二涡轮342前后方向旋转并驱动第二旋转件31做绕Y轴方向的翻转。可选的，在第一旋转件32和第二旋转件31的侧壁上还设有刻度(未示出)，通过刻度的设置可以得知第一旋转件32相对于安装底座2的翻转角度以及第二旋转件31相对于第一旋转件32的翻转角度。对于第一涡轮332、第一蜗杆331和第二涡轮342、第二蜗杆341的结构为现有技术，在此不做详细描述和限定，并非本发明的发明点。

对于升降机构4而言，升降机构4固定在第二旋转件31的中部，具体的，如图2所示，升降机构4设置在内碗的底部中间，升降机构4为由套杆螺纹套接而成的螺杆式升降机构。具体地，如图7所示，升降机构4由三个沿Z轴方向上下螺纹套接的圆柱状套杆构成，由下而上，分别命名为第一套杆41、第二套杆42和第三套杆43，第一套杆41的底部固定在第二旋转件31的中部，第二套杆42和第三套杆43可螺旋的升降设置在第一套杆41的上端以形成移动端。对于套杆的数量而言，还可以为两个、四个等等，具体不做限定和描述，并非本发明的发明点。可选的，在套杆的外壁上还设有刻度，便于操作人员了解升降的高度。

对于位移组件1而言，还包括可相互滑动设置的第一位移机构11和第二位移机构12，第二位移机构12滑动设置第一位移机构11的上方，安装底座2设置在第二位移机构12上；第二位移机构12的滑动方向和第一位移机构11的延伸方向在水平面相互垂直。具体地，如图1所示，第一位移机构11包括两个前后间隔平行布置且沿Y轴方向延伸的第一导轨111和滑设在两个第一导轨111上的两个第一滑块112，第一导轨111固定在车顶上；第二位移机构12包括一根固定在两个第一滑块112上的沿X轴方向延伸的第二导轨121和滑设在第二导轨121上的三个第二滑块122，三个安装底座2一一对应固定在三个第二滑块122上；对于第二滑块122的数量，还可以为一个、两个、四个等等，对应的，安装底座2的数量也可以为一个、两个、四个等等；对于第二导轨121的数量还可以为两个、三个等等；对于第一导轨111的数量，可以为一个、三个等等，对应的，对于第一滑块112的数量也可以为一个、三个等等，具体不做限定和描述；对于第一导轨111、第二导轨121、第一滑块112和第二滑块122的结构以及配合方式，为现有技术，在此不做详细描述和限定。可选的，在第一导轨111和第二导轨121上还设有刻度(未示出)。

作为第一种可替换的实施例，第二旋转件31还可以设置为球形机构，全部处于第一旋转件32内或者仅下半部分位于第一旋转件32内。

作为第二种可替换的实施例，第一旋转件32和第二旋转件31还可以为球笼式万向节结构。

作为第三种可替换的实施例，第一旋转件32上的两个第二铰接耳322及对应的第二旋转件31上的两个第四铰接耳311可以不对称设置，也即不在沿Y轴方向的直径的两端，可以为两个第二铰接耳322之间呈小于180°的角度布置，对应的，两个第四铰接耳311也呈对应的小于180°的角度布置。

实施例2

本实施例提供的一种激光雷达标定装置，包括至少一个激光雷达标定结构5和实施例1的支架装置，激光雷达标定结构一一对应固定在移动端上。

由于激光雷达标定结构5设置在上述的支架装置上，因此，激光雷达标定结构5可以随着支架装置做沿X轴方向、沿Y轴方向的直线移动、沿Z轴方向的直线升降移动以及绕X轴方向的旋转运动和绕Y轴方向的旋转运动，使得激光雷达标定结构可以实现五个自由度的移动，自由度更多，可以标定的范围更广，获取的图像数据更加全面，减少开发人员的安装调试可以快速的实现多个激光雷达标定结构的标定工作，测试快速，而且数据的采集更加全面准确。

对于激光雷达标定结构为现有的激光雷达标定传感器等，具体结构和工作原理在此不做详细描述和限定。

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发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种支架装置，其特征在于，包括：

位移组件(1)，设置在车顶上，包括至少一个可相对车顶面移动的安装底座(2)；

翻转机构(3)，设置在所述安装底座(2)上，能够相对所述车顶面翻转转动；

所述翻转机构(3)包括：通过第一铰接轴铰接在所述安装底座(2)上的第一旋转件(32)、以及安装在所述安装底座(2)上用于驱动所述第一旋转件(32)绕所述第一铰接轴的轴线翻转的第一驱动件(33)；通过第二铰接轴铰接在所述第一旋转件(32)上的第二旋转件(31)、以及安装在所述第一旋转件(32)上用于驱动所述第二旋转件(31)绕所述第二铰接轴的轴线翻转的第二驱动件(34)；所述第一旋转件(32)为碗状结构的外碗，所述第二旋转件(31)具有置于所述外碗内的与所述外碗形状适配的翻转部；所述第二旋转件(31)为碗状的内碗，所述内碗的外侧壁为所述翻转部；所述内碗处于所述外碗的半球形容纳腔中；

所述安装底座(2)上设有第一铰接耳(22)，第一旋转件(32)的沿Y轴方向的直径的两端设有两个第二铰接耳(322)，第一旋转件(32)的沿X轴方向的直径的两端设有两个第三铰接耳(323)，第二旋转件(31)的沿Y轴方向的直径的两端设有第四铰接耳(311)；第一铰接轴穿设在第一铰接耳(22)和第三铰接耳(323)上，第二铰接轴穿设在第二铰接耳(322)和第四铰接耳(311)上；

所述第一驱动件(33)与所述第一铰接轴连接，所述第一驱动件(33)驱动所述第一铰接轴转动，所述第一铰接轴带动所述第一旋转件(32)绕所述第一铰接轴转动；

所述第二驱动件(34)与所述第二铰接轴连接，所述第二驱动件(34)驱动所述第二铰接轴转动，所述第二铰接轴带动所述第二旋转件(31)绕所述第二铰接轴转动；

升降机构(4)，固定在所述第二旋转件(31)上，具有可相对所述车顶面上下移动的移动端。

2.根据权利要求1所述的支架装置，其特征在于，所述第一驱动件(33)为设置在所述安装底座(2)和所述第一旋转件(32)上的蜗轮蜗杆结构，所述第二驱动件(34)为设置在所述第一旋转件(32)和所述第二旋转件(31)上的蜗轮蜗杆结构。

3.根据权利要求2所述的支架装置，其特征在于，所述第一旋转件(32)和所述安装底座(2)、以及所述第二旋转件(31)和所述第一旋转件(32)分别通过轴铰接，所述第一驱动件(33)和所述第一旋转件(32)的铰接处对称设置，所述第二驱动件(34)和所述第二旋转件(31)的铰接处对称设置。

4.根据权利要求1－3中任一项所述的支架装置，其特征在于，所述安装底座(2)具有弧形凹槽(20)，所述弧形凹槽(20)的内侧与所述第一旋转件(32)的外壁形状适配。

5.根据权利要求1－3中任一项所述的支架装置，其特征在于，所述升降机构(4)固定在所述第二旋转件(31)的中部，所述升降机构(4)为由多个套杆螺纹套接而成的螺杆式升降机构。

6.根据权利要求1所述的一种支架装置，其特征在于，所述位移组件(1)还包括可相互滑动设置的第一位移机构(11)和第二位移机构(12)，

所述第二位移机构(12)滑动设置所述第一位移机构(11)的上方，所述安装底座(2)设置在所述第二位移机构(12)上；

所述第二位移机构(12)的滑动方向和所述第一位移机构(11)的延伸方向在水平面相互垂直。

7.一种激光雷达标定装置，其特征在于，包括至少一个激光雷达标定结构(5)和权利要求1至6任一项所述的支架装置，所述激光雷达标定结构(5)一一对应固定在移动端上。

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