CN219533394U - 外罩、光学系统及激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及雷达测距装置技术领域，尤其涉及一种外罩、一种光学系统和一种激光雷达。本实用新型中的外罩包括下端为开口结构的外罩本体，外罩本体下端具有用于连接基座的基座连接结构，外罩本体的顶板和侧壁均为高透光材料，外罩本体的侧壁下端表面在设定高度范围内设置有遮光结构，遮光结构为低透过率消光漆涂层、低透过率反射膜或者低透过率吸收膜。通过对高透过率的外罩进行特殊处理，当外界环境光以不同的角度入射到激光雷达上时，外罩下端设置的遮光结构可以把这些环境光挡在外面，使外界光无法到达激光雷达内部光电开关接收端，从而有效阻止环境光干扰激光雷达获取角度信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及雷达测距装置技术领域，尤其涉及一种外罩、一种光学系统和一种激光雷达。
背景技术
随着时代的发展，智能家居的发展突飞猛进，其中以扫地机器人的发展较为突出，而扫地机器人是依赖激光雷达来获取周围物体的角度和位置信息。
常规的激光雷达是通过置于雷达边沿位置的编码盘和光电开关组合来获取雷达角度信息。常规激光雷达为了实现更大测距量程，一般使用高透过率外罩，这时外界环境光也能透过外罩进入到激光雷达造成干扰。而当激光雷达放置在一定强光环境下，外界光经过高透材质的外罩1透射进入雷达内部，再经位于基座2上编码盘21表面反射到达光电开关3的接收端32，这时候外界光被光电开关3的接收端32接收导致光电开关3误判（原本当编码盘21位于光电开关3之间时，发射端31发射的连续光被编码盘21挡住，接收端32没有接收到光信号而没有响应），光路图如图1所示，从而导致雷达不能获得准确的角度信息，雷达图会不自主旋转、闪烁、不出图。专利文献CN216209860U的方案是通过两个独立的结构件配合使用来实现对有效光脉冲信号产生的杂散光来进行遮挡，而没有对自然界环境光（最典型的就是自然光）产生的干扰进行处理，并且额外的组件会增加组装工艺复杂度和物料成本。另外，在申请人的申请号为202320486453.4的中国实用新型专利申请方案中，是通过基座上第一侧壁和第二侧壁组合而成的环形结构来实现对外界环境光进行消光遮挡，而没有对外罩进行处理。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是：提供一种外罩，在安装于基座上后可以有效阻止外界环境光到达光电开关接收端，从而使激光雷达可以获取无干扰、准确的角度信息。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：外罩，包括下端为开口结构的外罩本体，外罩本体下端具有用于连接基座的基座连接结构，外罩本体的顶板和侧壁均为高透光材料，外罩本体的侧壁下端表面在设定高度范围内设置有遮光结构，遮光结构为低透过率消光漆涂层、低透过率反射膜或者低透过率吸收膜。
在优选的实施方式中，外罩本体包括与驱动板安装区域相对应的第一区域和与驱动马达安装区域相对应的第二区域，第二区域的顶板位置低于第一区域的顶板位置，第一区域的侧壁、第二区域的侧壁及第二区域的顶板均设置有遮光结构。
在优选的实施方式中，基座连接结构为卡扣结构和螺钉过孔的组合。
在采用上述外罩技术方案的基础上，本实用新型同时提供一种抗环境光干扰能力强的光学系统，包括基座、编码盘、光电开关及驱动板，基座上部具有与驱动板安装区域相对应的第一安装腔和与驱动马达安装区域相对应的第二安装腔，光电开关固定安装在驱动板的下表面，驱动板旋转设置在基座的第一安装腔内，编码盘固定设于基座的第一安装腔内，编码盘呈圆形阵列分布，编码盘位于驱动板下方，且编码盘的设置位置与光电开关的位置相适配，基座上部固定连接有上述的外罩，外罩至少能够将第一安装腔罩附在内，遮光结构的上端边缘位置高于驱动板的上表面，遮光结构的下端边缘位置低于编码盘的信号接收面。
在优选的实施方式中，外罩本体包括与驱动板安装区域相对应的第一区域和与驱动马达安装区域相对应的第二区域，第二区域的顶板上表面位置低于驱动板的上表面，第一区域的侧壁、第二区域的侧壁及第二区域的顶板均设置有遮光结构。
在优选的实施方式中，光电开关包括发射端和接收端，其中发射端朝外、接收端朝内，编码盘设置在发射端与接收端之间的区域。
在优选的实施方式中，外罩与基座通过卡扣连接结构和螺钉连接结构的组合进行连接。
在采用上述光学系统技术方案的基础上，本实用新型同时提供一种抗环境光干扰能力强的激光雷达。
本实用新型的有益效果是：通过对高透过率的外罩进行特殊处理，可以有效阻止外界环境光进入到激光雷达内部而影响其获取角度信息，同时不影响有效光信号的传输。当外界环境光以不同的角度入射到激光雷达上时，外罩下端表面（内外表面均可）设置的遮光结构可以把这些环境光挡在外面，使外界光无法到达激光雷达内部光电开关接收端，从而有效阻止环境光干扰激光雷达获取角度信息。外罩表面的低透过率消光漆涂层可以利用喷镀工艺加工得到，低透过率反射膜、低透过率吸收膜可通过镀膜工艺施加到外罩上，工艺成熟，生产加工简单，成本低。
附图说明
图1为本实用新型中涉及的常规激光雷达光路原理图；
图2为本实用新型中所述的激光雷达的爆炸结构示意图；
图3为本实用新型中所述的激光雷达的剖视图；
图4为本实用新型中所述的外罩的立体图（为便于观察遮光结构，该图中外罩的顶板朝下、下端开口朝上）；
图5为本实用新型中所述的遮光罩的剖视图；
图6为本实用新型中所述的激光雷达光路原理图。
图中零部件标记为：外罩1，基座2，编码盘21，光电开关3，发射端31，接收端32，驱动板4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
需要说明，若本实用新型中有涉及方向性指示用语，如上、下、左、右、前、后的方向、方位用语，是为了利于构件间相对位置联系的描述，非为相关构件、构件间位置关系的绝对位置特指，仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、 运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。若本实用新型中有涉及数量的用语，如“多”、“多个”、“若干”等，具体指的是两个及两个以上。
如图2至图5所示，本实用新型所述的外罩1，包括下端为开口结构的外罩本体，外罩本体下端具有用于连接基座2的基座连接结构，外罩本体的顶板和侧壁均为高透光材料，外罩本体的侧壁下端表面在设定高度范围内设置有遮光结构，遮光结构为低透过率消光漆涂层、低透过率反射膜或者低透过率吸收膜。
需要说明的是，本实用新型中限定的“高透光”是相对于本申请中限定的“低透过率”而言，两者互为参照，因此上述限定是清楚的。高透光材料可参照现有技术实施，“低透过率”的材料则是本领域技术人员根据材料的遮光效果在现有材料中合理选用即可。其中，外罩1表面的低透过率消光漆涂层可以利用喷镀工艺加工得到，低透过率反射膜、低透过率吸收膜可通过镀膜工艺施加到外罩1上，工艺成熟，生产加工简单，成本低。
可以理解的是，遮光结构设置在外罩1侧壁的内表面、外表面均可，对于本实用新型限定的“遮光结构的设定高度范围”，本领域技术人员可以根据激光雷达的光路路径进行适配设计即可，本实用新型的优选方案在后文中的光学系统部分再详细介绍。
在现有技术中，基座2的上部通常采用分区设计，基座2上部具有与驱动板4安装区域相对应的第一安装腔和与驱动马达安装区域相对应的第二安装腔。为了简化装配工序，外罩1优选为一体式设计，外罩本体包括与驱动板4安装区域相对应的第一区域11和与驱动马达安装区域相对应的第二区域12，第二区域12的顶板位置低于第一区域11的顶板位置，第一区域11的侧壁、第二区域12的侧壁及第二区域12的顶板均设置有遮光结构。可以理解的是，在替代方案中，外罩1可以仅仅覆盖第一安装腔，第二安装腔则由独立设置的挡光盖进行覆盖。
可以理解的是，基座连接结构可以有多种，在优选的实施方式中，基座连接结构为卡扣结构和螺钉过孔的组合，兼顾了安装固定时的便利性和连接结构的可靠性。
在采用上述外罩技术方案的基础上，本实用新型同时提供一种抗环境光干扰能力强的光学系统，包括基座2、编码盘21、光电开关3及驱动板4，基座2上部具有与驱动板4安装区域相对应的第一安装腔和与驱动马达安装区域相对应的第二安装腔，光电开关3固定安装在驱动板4的下表面，驱动板4旋转设置在基座2的第一安装腔内，编码盘21固定设于基座2的第一安装腔内，编码盘21呈圆形阵列分布，编码盘21位于驱动板4下方，且编码盘21的设置位置与光电开关3的位置相适配，基座2上部固定连接有上述的外罩1，外罩1至少能够将第一安装腔罩附在内，遮光结构的上端边缘位置高于驱动板4的上表面，遮光结构的下端边缘位置低于编码盘21的信号接收面。遮光结构的下端边缘位置可以与外罩1的下端面齐平，也可以不齐平，只要达到设定的遮光效果即可，为便于喷涂或者镀膜加工，通常采用的是齐平设置。其中的驱动马达通过传动机构带动驱动板4旋转，驱动马达及传动机构为现有常规技术，与本实用新型要解决的技术问题无关，因此，图中未示出驱动马达及传动机构。
在优选的实施方式中，外罩本体包括与驱动板4安装区域相对应的第一区域11和与驱动马达安装区域相对应的第二区域12，第二区域12的顶板上表面位置低于驱动板4的上表面，第一区域11的侧壁、第二区域12的侧壁及第二区域12的顶板均设置有遮光结构。
在优选的实施方式中，光电开关3包括发射端31和接收端32，其中发射端31朝外、接收端32朝内，编码盘21设置在发射端31与接收端32之间的区域。
在优选的实施方式中，外罩1与基座2通过卡扣连接结构和螺钉连接结构的组合进行连接。
在采用上述光学系统技术方案的基础上，本实用新型同时提供一种抗环境光干扰能力强的激光雷达。
参考图6，利用本实用新型实施后，当外界环境光以不同的角度入射到激光雷达上时，外罩1表面设置的遮光结构可以把这些环境光挡在外面，使外界光无法到达激光雷达内部光电开关3的接收端32，从而有效阻止环境光干扰激光雷达获取角度信息。
Claims (8)
1.外罩，包括下端为开口结构的外罩本体，外罩本体下端具有用于连接基座（2）的基座连接结构，外罩本体的顶板和侧壁均为高透光材料，其特征在于：外罩本体的侧壁下端表面在设定高度范围内设置有遮光结构，遮光结构为低透过率消光漆涂层、低透过率反射膜或者低透过率吸收膜。
2.如权利要求1所述的外罩，其特征在于：外罩本体包括与驱动板（4）安装区域相对应的第一区域（11）和与驱动马达安装区域相对应的第二区域（12），第二区域（12）的顶板位置低于第一区域（11）的顶板位置，第一区域（11）的侧壁、第二区域（12）的侧壁及第二区域（12）的顶板均设置有遮光结构。
3.如权利要求1或2所述的外罩，其特征在于：基座连接结构为卡扣结构和螺钉过孔的组合。
4.光学系统，包括基座（2）、编码盘（21）、光电开关（3）及驱动板（4），基座（2）上部具有与驱动板（4）安装区域相对应的第一安装腔和与驱动马达安装区域相对应的第二安装腔，光电开关（3）固定安装在驱动板（4）的下表面，驱动板（4）旋转设置在基座（2）的第一安装腔内，编码盘（21）固定设于基座（2）的第一安装腔内，编码盘（21）呈圆形阵列分布，编码盘（21）位于驱动板（4）下方，且编码盘（21）的设置位置与光电开关（3）的位置相适配，其特征在于：基座（2）上部固定连接有如权利要求1所述的外罩（1），外罩（1）至少能够将第一安装腔罩附在内，遮光结构的上端边缘位置高于驱动板（4）的上表面，遮光结构的下端边缘位置低于编码盘（21）的信号接收面。
5.如权利要求4所述的光学系统，其特征在于：外罩本体包括与驱动板（4）安装区域相对应的第一区域（11）和与驱动马达安装区域相对应的第二区域（12），第二区域（12）的顶板上表面位置低于驱动板（4）的上表面，第一区域（11）的侧壁、第二区域（12）的侧壁及第二区域（12）的顶板均设置有遮光结构。
6.如权利要求4所述的光学系统，其特征在于：光电开关（3）包括发射端（31）和接收端（32），其中发射端（31）朝外、接收端（32）朝内，编码盘（21）设置在发射端（31）与接收端（32）之间的区域。
7.如权利要求4至6任意一项所述的光学系统，其特征在于：外罩（1）与基座（2）通过卡扣连接结构和螺钉连接结构的组合进行连接。
8.激光雷达，其特征在于：激光雷达包括有如权利要求4至7中任意一项所述的光学系统。
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