用于激光雷达的扫描装置及激光雷达的制作方法

    专利查询2026-06-16  8


    本发明涉及激光雷达领域,尤其涉及一种用于激光雷达的扫描装置以及一种激光雷达。


    背景技术:

    1、随着激光雷达作为乘用车配件越来越普及,市场上对激光雷达的成本、产能和激光雷达体积(特别是激光雷达高度)上的要求也越来越高,而扫描装置是激光雷达的核心部件之一,负责控制探测光和回波光的传输方向,以实现视场范围扫描和覆盖。

    2、在采用扫描装置的激光雷达中,一般水平视场范围(通常120°)要远大于垂直视场范围(通常25°)。现有激光雷达采用的扫描装置,大多采用微机电系统(microelectromechanical systems,mems)结构的扫描装置,其扫描视场范围很难满足水平视场范围的要求。该扫描装置包括磁性件和扫描镜组件,扫描镜组件包括扫描镜、支撑组件和电磁器件,其中磁性件大多采用形状规则的磁性件,比如直线型磁铁,支撑组件一体成型。

    3、激光雷达的测远性能受通光口径影响,一般认为通光口径越大,测远能力越好,现有采用mems结构的扫描装置中支撑组件通常为多框设计,包括外框和内框,同时负责垂直视场扫描和水平视场扫描,扫描镜尺寸相比于支撑组件尺寸的占比较小,为了满足激光雷达测远性能和视场范围的要求,就需要增加扫描镜的尺寸,使得支撑扫描镜的支撑组件在高度方向上尺寸增加,从而使得激光雷达在高度方向上尺寸较大,不符合激光雷达体积小、高性能的需求。

    4、在现有技术中,参照图1,扫描装置中设置有多个磁性件,多个磁性件尺寸较大,并且电磁器件需要组装到支撑组件的外框上,成本较高,其中支撑组件为多扭转轴设计,面积较大,需要加工出复杂的图形和弯曲的形状,结构复杂,成本较高。由于扫描镜尺寸小,视场范围有限,并且扫描镜尺寸相比于支撑组件尺寸的占比小,为了提高视场范围需要增大扫描镜尺寸,相应地,扫描装置整体尺寸会明显增加。

    5、因此,亟需设计一种改进的扫描装置,具有结构简单,便于组装生产,有利于降低激光雷达的高度和成本,增加扫描镜相对扫描装置整体的占比和增加扫描视场范围等多种优势。

    6、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。


    技术实现思路

    1、针对现有技术存在问题中的一个或多个,本发明提供一种用于激光雷达的扫描装置,具有结构简单、便于组装生产、有利于降低激光雷达的高度和成本、增加扫描镜相对扫描装置整体的占比和增加扫描视场范围等多种优势。

    2、所述扫描装置包括:

    3、扫描部,包括扫描镜和支撑组件,所述扫描镜设置在所述支撑组件上,所述支撑组件可带动所述扫描镜运动;

    4、支撑部,用于承载所述扫描部;和

    5、驱动部,包括磁性件和电磁器件,其中所述磁性件设置在所述支撑组件上,所述电磁器件设置在所述支撑部上,所述电磁器件配置为可通电以驱动所述磁性件、支撑组件和扫描镜运动。

    6、根据本发明的一个方面,其中所述扫描部还包括分隔部,所述分隔部设置在所述扫描镜与所述支撑组件之间。

    7、根据本发明的一个方面,其中所述分隔部包括柔性件。

    8、根据本发明的一个方面,其中所述分隔部和所述支撑组件由金属材料制成。

    9、根据本发明的一个方面,其中所述扫描镜包括可反射光束的第一面和由金属材料制成的第二面,并且所述第一面和所述第二面相对设置。

    10、根据本发明的一个方面,其中所述支撑组件包括中央部和端部,其中所述端部设置在所述中央部的两侧,所述扫描镜设置在所述中央部上,所述端部用于连接到所述支撑部。

    11、根据本发明的一个方面,其中所述中央部包括主体部和连接部,所述连接部设置在所述主体部的左右两侧,配置为连接所述主体部和所述端部。

    12、根据本发明的一个方面,其中所述主体部的第一面与所述扫描镜连接,所述主体部的第二面与所述磁性件连接。

    13、根据本发明的一个方面,其中所述中央部还包括参考部,所述参考部设置在所述主体部的上下两侧,相对于所述扫描镜的运动轴线对称设置,并且配置为检测所述扫描镜的角度。

    14、根据本发明的一个方面,其中所述支撑部包括电路板和支架,所述电路板固定在所述支架上。

    15、根据本发明的一个方面,其中所述端部包括锚接部和梁,所述锚接部固定到所述支架,所述梁连接所述中央部与所述锚接部,其中扫描镜配置为以所述梁为轴运动。

    16、根据本发明的一个方面,其中所述扫描镜的面积大于所述中央部的面积,所述中央部的面积大于所述分隔部的面积。

    17、根据本发明的一个方面,其中所述主体部包括内框、外框和支撑梁,其中所述内框和所述外框通过所述支撑梁连接,所述外框设置有多个磁性件和对应的多个电磁器件,并且所述多个磁性件对称设置。

    18、根据本发明的一个方面,其中所述内框连接至所述分隔部,并且所述扫描镜连接至所述分隔部。

    19、根据本发明的一个方面,其中所述扫描镜设置在所述外框上,并且所述扫描镜的轮廓与所述外框的轮廓相同。

    20、根据本发明的一个方面,其中所述扫描镜的高度与所述支撑部的高度基本相同。

    21、根据本发明的一个方面,其中所述电磁器件设置在所述电路板上,并且与所述磁性件对应设置,所述电磁器件和所述磁性件相对于所述扫描镜的运动轴线对称设置。

    22、根据本发明的一个方面,其中所述扫描镜和/或所述分隔部设置在所述支撑组件一侧,所述磁性件设置在所述支撑组件另一侧。

    23、根据本发明的一个方面,其中所述驱动部包括一个磁性件和与其相对设置的两个电磁器件;或者,所述驱动部包括两个磁性件和与其相对设置的一个电磁器件。

    24、根据本发明的一个方面,还包括传感器,所述传感器设置在电路板上,并且与所述参考部对应设置,以检测所述参考部的位置。

    25、根据本发明的一个方面,其中所述传感器包括谐振系统,所述传感器通过检测所述谐振系统的谐振频率来检测所述参考部的位置,进而检测所述扫描镜的角度。

    26、根据本发明的一个方面,其中所述扫描部和所述驱动部均设置在所述支撑部的同一侧。

    27、根据本发明的一个方面,其中所述支架远离所述电路板的一侧还设置有法兰,用于连接至所述激光雷达。

    28、本发明还提供一种激光雷达,包括如上所述的扫描装置。

    29、根据本发明的一个方面,还包括发射单元、接收单元和处理单元,

    30、其中所述发射单元配置为发射探测光束,所述探测光束经由所述扫描装置反射到激光雷达周围的环境中;

    31、所述接收单元配置为接收所述探测光束在障碍物上产生的回波,并转换为电信号;

    32、所述处理单元配置为根据所述电信号,获取所述障碍物的信息。

    33、综上,本发明的扫描装置通过扫描部、支撑部、驱动部的紧凑配合,使得整个扫描装置的结构更加简单,尺寸更小,便于组装生产,有利于降低激光雷达的高度和生产成本。通过将驱动部的磁性件设置在支撑组件(动子)上,将电磁器件设置在电路板(定子)上,便于组装生产,有利于降低成本。通过将参考部集成于支撑组件上,并且将电磁器件、传感器集成于同一电路板上,有利于提高集成度,简化组装工序,易于检测扫描镜的角度。由于扫描镜的面积大于中央部的面积、中央部的面积大于分隔部的面积,因此可以有效增大扫描镜相对于支撑部以及扫描装置整体在高度方向上的尺寸占比,使得扫描镜和支撑部、以及扫描装置的高度接近1:1,有利于降低扫描装置和激光雷达的高度以及提高视场范围。此外,由于扫描装置的整体尺寸减小、视场范围增加,因此有利于减小应用该扫描装置的激光雷达的体积(激光雷达的高度),有利于提高激光雷达的内部空间利用率,降低生产成本,并且有利于提高激光雷达的测远能力。


    技术特征:

    1.一种用于激光雷达的扫描装置,包括:

    2.根据权利要求1所述的扫描装置,其中所述扫描部还包括分隔部,所述分隔部设置在所述扫描镜与所述支撑组件之间。

    3.根据权利要求2所述的扫描装置,其中所述分隔部包括柔性件。

    4.根据权利要求3所述的扫描装置,其中所述分隔部和所述支撑组件由金属材料制成。

    5.根据权利要求1-4中任一项所述的扫描装置,其中所述扫描镜包括可反射光束的第一面和由金属材料制成的第二面,并且所述第一面和所述第二面相对设置。

    6.根据权利要求2所述的扫描装置,其中所述支撑组件包括中央部和端部,其中所述端部设置在所述中央部的两侧,所述扫描镜设置在所述中央部上,所述端部用于连接所述支撑部。

    7.根据权利要求6所述的扫描装置,其中所述中央部包括主体部和连接部,所述连接部设置在所述主体部的左右两侧,配置为连接所述主体部和所述端部。

    8.根据权利要求7所述的扫描装置,其中所述主体部的第一面与所述扫描镜连接,所述主体部的第二面与所述磁性件连接。

    9.根据权利要求7所述的扫描装置,其中所述中央部还包括参考部,所述参考部设置在所述主体部的上下两侧,相对于所述扫描镜的运动轴线对称设置,并且用于检测所述扫描镜的角度。

    10.根据权利要求6所述的扫描装置,其中所述支撑部包括电路板和支架,所述电路板固定在所述支架上。

    11.根据权利要求10所述的扫描装置,其中所述端部包括锚接部和梁,所述锚接部固定到所述支架,所述梁连接所述中央部与所述锚接部,其中扫描镜配置为以所述梁为轴运动。

    12.根据权利要求6所述的扫描装置,其中所述扫描镜的面积大于所述中央部的面积,所述中央部的面积大于所述分隔部的面积。

    13.根据权利要求7所述的扫描装置,其中所述主体部包括内框、外框和支撑梁,其中所述内框和所述外框通过所述支撑梁连接,所述外框设置有多个磁性件和对应的多个电磁器件,并且所述多个磁性件对称设置。

    14.根据权利要求13所述的扫描装置,其中所述内框连接至所述分隔部,并且所述扫描镜连接至所述分隔部。

    15.根据权利要求13所述的扫描装置,其中所述扫描镜设置在所述外框上,并且所述扫描镜的轮廓与所述外框的轮廓相同。

    16.根据权利要求1所述的扫描装置,其中所述扫描镜的高度与所述支撑部的高度基本相同。

    17.根据权利要求10所述的扫描装置,其中所述电磁器件设置在所述电路板上,并且与所述磁性件对应设置,所述电磁器件和所述磁性件相对于所述扫描镜的运动轴线对称设置。

    18.根据权利要求2所述的扫描装置,其中所述扫描镜和/或所述分隔部设置在所述支撑组件一侧,所述磁性件设置在所述支撑组件另一侧。

    19.根据权利要求17所述的扫描装置,其中所述驱动部包括一个磁性件和与其相对设置的两个电磁器件;或者,所述驱动部包括两个磁性件和与其相对设置的一个电磁器件。

    20.根据权利要求7或10所述的扫描装置,还包括传感器,所述传感器设置在电路板上,并且与所述参考部对应设置,以检测所述参考部的位置。

    21.根据权利要求20所述的扫描装置,其中所述传感器包括谐振系统,所述传感器通过检测所述谐振系统的谐振频率来检测所述参考部的位置,进而检测所述扫描镜的角度。

    22.根据权利要求1所述的扫描装置,其中所述扫描部和所述驱动部均设置在所述支撑部的同一侧。

    23.根据权利要求10所述的扫描装置,其中所述支架远离所述电路板的一侧还设置有法兰,用于连接至所述激光雷达。

    24.一种激光雷达,包括如权利要求1-23中任一项所述的扫描装置。

    25.根据权利要求24所述的激光雷达,还包括发射单元、接收单元和处理单元,


    技术总结
    本发明提供一种用于激光雷达的扫描装置,包括:扫描部,包括扫描镜和支撑组件,所述扫描镜设置在所述支撑组件上,所述支撑组件可带动所述扫描镜运动;支撑部,用于承载所述扫描部;驱动部,包括磁性件和电磁器件,其中所述磁性件设置在所述支撑组件上,所述电磁器件设置在所述支撑部上,所述电磁器件配置为可通电以驱动所述磁性件、支撑组件和扫描镜运动。采用本发明的扫描装置,具有结构简单、便于组装生产、有利于降低激光雷达的高度和成本、增加扫描镜相对扫描装置整体的占比和增加扫描视场范围等多种优势。

    技术研发人员:叶良琛,高永丰,向少卿
    受保护的技术使用者:上海禾赛科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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