一种新型组合式多像素4D激光雷达及其扫描方法

技术领域

本发明属于激光雷达领域，特别涉及一种新型组合式多像素4D激光雷达及其扫描方法。

背景技术

激光雷达是一种通过脉冲激光照射目标并用传感器测量反射脉冲返回时间来测量目标距离的测量方法。可以用激光返回时间和波长的差异制作目标的数字三维表示。激光雷达，现在常称为光探测(或光成像、检测和测距)，最初是光和雷达的混合体。激光雷达通常用于制作高分辨率地图，应用于大地测量学、地理信息学、考古学、地理学、地质学、地貌学、地震学、林业、大气物理学，激光制导、机载激光条带测绘(ALSM)和激光测高。目前市面上机械式激光雷达以一定的转速在同一水平高速旋转，采用机械360°旋转扫描的效果，在垂直方向采用定向分布式扫描，以收集动态信息，这样机械式激光雷造价成本相对较低，得到了广泛的普及，但扫描的方式往往效率较低，容易出现盲区，造成了扫描精度较差，因此，为了解决上述的问题，需要一种新型组合式多像素4D激光雷达及其扫描方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种新型组合式多像素4D激光雷达，包括轨道框体和密封盖板，所述轨道框体的内壁开设有内轨槽腔，所述内轨槽腔的内壁滑动连接有联动杆，所述联动杆上固定连接有联动块，所述轨道框体的顶端开设有外轨道腔，所述外轨道腔的顶端开口处滑动连接有激光雷达壳体组件，所述激光雷达壳体组件的底端延伸至外轨道腔内与联动杆的端部固定连接，所述密封盖板卡接在轨道框体的内侧壁，所述密封盖板的顶端固定连接有太阳能电池板和电机罩体，且所述太阳能电池板设置在电机罩体的外侧，所述密封盖板的表面开设有通孔，所述电机罩体的内壁顶端固定连接有伺服电机，所述伺服电机的输出端固定连接有驱动块，所述驱动块与联动块传动连接，所述激光雷达壳体组件的内壁底端固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端固定连接有激光雷达本体，所述激光雷达本体的顶端固定连接有高清球型摄像头。

进一步的，所述内轨槽腔呈环形设置在轨道框体的内侧壁上，且所述内轨槽腔的两端开口处相互对接，所述联动块为圆柱形结构，且所述联动块设置在联动杆的中部，所述外轨道腔呈环形设置，且所述外轨道腔的两端开口处相互对接，所述外轨道腔与内轨槽腔相互连通。

进一步的，所述激光雷达壳体组件的底端固定连接有导向杆，所述导向杆的底端延伸至外轨道腔内，且所述导向杆的底端螺纹连接在联动杆的端部，所述联动块的顶端开设有锁止槽，所述锁止槽为矩形结构，且所述驱动块嵌入在锁止槽的内部。

进一步的，所述轨道框体的外壁固定连接有行李架平衡板，所述行李架平衡板的数量为两个，且两个所述行李架平衡板对称设置在轨道框体的外壁两侧，所述行李架平衡板的端部设置有弯头卡件。

进一步的，所述轨道框体的底端两侧对称开设有两组开口槽，两组所述开口槽内设置有限位板，所述限位板的两端固定连接有盖板，所述盖板延伸至轨道框体的外侧，且所述盖板的顶端与行李架平衡板的底端接触，所述限位板的顶端开设有第一通孔。

进一步的，所述限位板的底端开设有第二通孔，且所述第二通孔的内径大于第一通孔的内径，所述第二通孔的内壁固定连接有轴承，所述轴承内转动连接有螺栓，且所述螺栓上还套有限位垫片。

本发明的有益效果是：

1、通过太阳能电池板为电动伸缩杆、激光雷达本体、高清球型摄像头和伺服电机持续供电，使得高速旋转的伺服电机带动驱动块同步转动的同时，使其联动块以及联动杆进行同步转动，联动杆的两端分别与激光雷达壳体组件的底端进行传动连接，实现两组激光雷达壳体组件在轨道框体的顶端进行环形转动的效果，避免了传统机械式激光雷达单一扫描方式的缺陷，减少了激光雷达扫描过程中的盲区；

2、通过利用激光雷达本体与高清球型摄像头的配合使用，达到多像素扫描的效果，并且利用电动伸缩杆向上推动激光雷达本体的效果，能够在激光雷达本体的扫描过程中达到纵向调节的效果，能够对较高的障碍物进行扫描，避免出现扫描盲区，使得环形移动的激光雷达本体达到纵向移动4D空间的效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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示出了本发明实施例组合式多像素4D激光雷达结构爆炸图；

图2示出了本发明实施例电机罩体的结构剖视图；

图3示出了本发明实施例激光雷达壳体组件与联动杆连接示意图；

图4示出了本发明实施例激光雷达壳体组件的结构剖视图；

图5示出了本发明实施例组合式多像素4D激光雷达结构示意图；

图6示出了本发明实施例轨道框体与限位板的结构连接示意图；

图7示出了本发明实施例限位板与螺栓的连接示意图。

图中：1、轨道框体；2、内轨槽腔；3、联动杆；4、联动块；41、锁止槽；5、外轨道腔；6、激光雷达壳体组件；61、导向杆；62、电动伸缩杆；63、激光雷达本体；64、高清球型摄像头；7、密封盖板；8、太阳能电池板；9、通孔；10、电机罩体；101、伺服电机；102、驱动块；11、行李架平衡板；12、弯头卡件；13、开口槽；14、限位板；15、盖板；16、第一通孔；17、第二通孔；18、轴承；19、螺栓；20、限位垫片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，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。

本发明实施例提出了一种新型组合式多像素4D激光雷达，包括轨道框体1和密封盖板7，示例性的，如图1所示。

所述轨道框体1的内壁开设有内轨槽腔2，所述内轨槽腔2呈环形设置在轨道框体1的内侧壁上，且所述内轨槽腔2的两端开口处相互对接，所述内轨槽腔2的内壁滑动连接有联动杆3，所述联动杆3上固定连接有联动块4，所述联动块4为圆柱形结构，且所述联动块4设置在联动杆3的中部，所述轨道框体1的顶端开设有外轨道腔5，所述外轨道腔5呈环形设置，且所述外轨道腔5的两端开口处相互对接，所述外轨道腔5与内轨槽腔2相互连通，所述外轨道腔5的顶端开口处滑动连接有激光雷达壳体组件6，所述密封盖板7卡接在轨道框体1的内侧壁，所述密封盖板7的顶端固定连接有太阳能电池板8，且所述太阳能电池板8为圆环形结构，所述密封盖板7的表面开设有通孔9，所述密封盖板7的顶端固定连接有电机罩体10。通过太阳能电池板8吸收太阳能方便转化为电能为激光雷达内的电子元件进行供电的效果，通过在内轨槽腔2内滑动连接联动杆3，使得联动杆3的两端分别与激光雷达壳体组件6的底端进行传动连接的效果，实现两组激光雷达壳体组件6在轨道框体1的顶端进行环形转动的效果，避免了传统机械式激光雷达单一扫描方式的缺陷，减少了激光雷达扫描过程中的盲区。

如图2所示，所述电机罩体10的内壁顶端固定连接有伺服电机101，所述伺服电机101的输出端固定连接有驱动块102，所述驱动块102与联动块4传动连接。通过电机罩体10方便将伺服电机101进行防水保护的同时，又能够将伺服电机101固定安装在密封盖板7的顶端，使得高速旋转的伺服电机101带动驱动块102同步转动的同时，使其联动块4以及联动杆3进行同步转动的效果，达到两组激光雷达壳体组件6呈环形扫描的效果。

如图3所示，所述激光雷达壳体组件6的底端固定连接有导向杆61，所述导向杆61的底端延伸至外轨道腔5内，且所述导向杆61的底端螺纹连接在联动杆3的端部，所述联动块4的顶端开设有锁止槽41，所述锁止槽41为矩形结构，且所述驱动块102嵌入在锁止槽41的内部。通过将导向杆61螺纹连接在联动杆3的端部，能够实现激光雷达壳体组件6在外轨道腔5上平稳转动的同时，又提高了激光雷达壳体组件6与轨道框体1拆卸时的便利，有利于拆卸后对激光雷达壳体组件6内的组件结构进行检修更换的效果，通过在联动块4的顶端开设锁止槽41，方便利用该锁止槽41的作用，方便将安装后伺服电机101上的驱动块102插入到对应的锁止槽41内，达到联动块4与伺服电机101传动连接的效果，达到该扫描组件内部结构相互组装的作用。

如图4所示，所述激光雷达壳体组件6的内壁底端固定连接有电动伸缩杆62，所述电动伸缩杆62的输出端固定连接有激光雷达本体63，所述激光雷达本体63的顶端固定连接有高清球型摄像头64。通过太阳能电池板8为电动伸缩杆62、激光雷达本体63、高清球型摄像头64和伺服电机101持续供电的作用，使得激光雷达壳体组件6在环形转动的同时，利用激光雷达本体63与高清球型摄像头64的配合使用，达到多像素扫描的效果，并且利用电动伸缩杆62向上推动激光雷达本体63的效果，能够在激光雷达本体63的扫描过程中达到纵向调节的效果，能够对较高的障碍物进行扫描，避免出现扫描盲区，使得环形移动的激光雷达本体63达到纵向移动4D空间的效果。

如图5所示，所述轨道框体1的外壁固定连接有行李架平衡板11，所述行李架平衡板11的数量为两个，且两个所述行李架平衡板11对称设置在轨道框体1的外壁两侧，所述行李架平衡板11的端部设置有弯头卡件12。通过利用轨道框体1外壁两侧的行李架平衡板11，配合行李架平衡板11端部的弯头卡件12的作用，方便将轨道框体1卡接在汽车行李支架上，并利用螺栓进行紧固连接，达到该多像素4D激光雷达与汽车顶部稳定安装的效果，便于汽车在行驶过程中的扫描。

如图6所示，所述轨道框体1的底端两侧对称开设有两组开口槽13，两组所述开口槽13内设置有限位板14，所述限位板14的两端固定连接有盖板15，所述盖板15延伸至轨道框体1的外侧，且所述盖板15的顶端与行李架平衡板11的底端接触，所述限位板14的顶端开设有第一通孔16，通过在轨道框体1的底端设置限位板14，能够将用于固定密封盖板7的组件安装在限位板14上，达到固定连接密封盖板7的效果。

如图7所示，所述限位板14的底端开设有第二通孔17，且所述第二通孔17的内径大于第一通孔16的内径，所述第二通孔17的内壁固定连接有轴承18，所述轴承18内转动连接有螺栓19，且所述螺栓19上还套有限位垫片20，所述螺栓19的一端延伸至锁止槽41内，且所述螺栓19的端部固定连接在驱动块102的底端。通过将螺栓19上套入限位垫片20，当螺栓19贯穿在轴承18内时，限位垫片20能够使螺栓19限位在第二通孔17内，并且螺栓19的端部能够延伸至锁止槽41内，达到螺栓19与驱动块102螺纹固定连接的效果，使得密封盖板7与轨道框体1呈一体结构固定连接。

利用本发明实施例提出的一种新型组合式多像素4D激光雷达，其工作原理如下：通过太阳能电池板8为电动伸缩杆62、激光雷达本体63、高清球型摄像头64和伺服电机101持续供电的作用，使得高速旋转的伺服电机101带动驱动块102同步转动的同时，使其联动块4以及联动杆3进行同步转动的效果，联动杆3的两端分别与激光雷达壳体组件6的底端进行传动连接的效果，实现两组激光雷达壳体组件6在轨道框体1的顶端进行环形转动的效果，避免了传统机械式激光雷达单一扫描方式的缺陷，减少了激光雷达扫描过程中的盲区；通过利用激光雷达本体63与高清球型摄像头64的配合使用，达到多像素扫描的效果，并且利用电动伸缩杆62向上推动激光雷达本体63的效果，能够在激光雷达本体63的扫描过程中达到纵向调节的效果，能够对较高的障碍物进行扫描，避免出现扫描盲区，使得环形移动的激光雷达本体63达到纵向移动4D空间的效果。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。