一种抗变形的码盘结构的制作方法

专利2025-01-27  45


本技术涉及光电测距领域,具体涉及一种抗变形的码盘结构。


背景技术:

1、激光雷达以其扫描形制可分为三类,即机械转扫、振镜扫描和光学相控阵。其中机械转扫的激光雷达为实现角度定位,通常采用光电编码器测量与控制扫描角度。光电编码器上通常包括码盘和读码器,读码器又由光源和光电传感器组成。

2、基于光源与码盘相互作用的机理不同,光电编码器又可分为反射式和透射式两类。基于码盘的形制不同,光电编码器又可分为增量编码和绝对编码两类。在机械转扫激光雷达的实际实现方案中,通常采用透射式增量光电编码或反射式增量光电编码。

3、为确保雷达扫描角度精准,测量轮廓的还原度高,要求码盘上的栅/齿具有较高的均匀度,同时也对码盘的物理稳定性提出严格要求。在实际应用过程中,码盘应稳定地安装在稳固平面上,且不受外部温度变化、振动冲击等的干扰。码盘栅/齿细微的变形及码盘与读码器相对位置的改变,都会引发以码盘为角度基准的雷达扫描角定位的偏差。

4、编码器码盘的材料有玻璃、菲林和金属,玻璃码盘是在玻璃镀铬面上腐蚀出明暗码道,其热稳定性好,精度高,易碎,成本高;金属码盘直接以通和不通或高反和低反刻线,不易碎,但由于金属不易腐蚀,易形变,精度受限制,其热稳定性比玻璃材质的码盘差一个数量级;菲林码盘是经济型的,其成本低,不易碎,易变形,精度、热稳定性、寿命均要差一些。在平衡性能与成本的前提下,金属码盘成为激光雷达的首选。金属码盘的易形变、热稳定性差的缺点也需寻找方法加以应对。金属码盘的材料一般使用不锈钢,通常与附着主体的激光雷达壳体的材质不同,材料热膨胀系数的差异造成两者对外界环境变化产生的形变也不相同,由此造成的码盘拉伸或挤压变形是金属码盘实际应用需迫切解决的首要问题。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述缺陷,提供了一种抗变形的码盘结构,在保证码盘固定的情况下,使用悬臂代偿了码盘受到温度环境影响下的形变,使激光雷达角度定位基准更稳定。

2、本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:

3、一种抗变形的码盘结构,其特征在于:包括主体圆环片和抗变形模块,抗变形模块周向间隔固定连接在主体圆环片的外圆侧壁上;在主体圆环片的一侧环面刻有若干数量的凹槽或通孔,形成码盘栅/齿;

4、抗变形模块包括悬臂和连接片,悬臂呈现中间宽、两端窄的结构,悬臂的一端固定连接在主体圆环片的外圆侧壁上,悬臂的另一端与连接片相连,连接片固定在外部的激光雷达外壳上。

5、按上述技术方案,抗变形模块等间隔分布在主体圆环片的外圆侧壁上。

6、按上述技术方案,抗变形模块对称分布在主体圆环片的外圆侧壁上,且抗变形模块位于对称轴的两侧。

7、按上述技术方案,抗变形模块的数量不少于3个。

8、按上述技术方案,抗变形模块由一个悬臂和一个连接板组成。

9、按上述技术方案,抗变形模块由两个悬臂和一个连接板组成,两个悬臂关于连接片圆心和主体圆环片圆心的连线对称,两个悬臂的一端与连接片固定连接,另一端与主体圆环片的外周连接。

10、按上述技术方案,抗变形模块由两个悬臂和两个连接板组成,两个悬臂关于两个连接片圆心连线的中点和主体圆环片圆心的连线对称,两个悬臂朝向对称轴方向倾斜,悬臂的两端连接在主体圆环片和连接片之间。

11、按上述技术方案,悬臂采用椭圆形结构。

12、按上述技术方案,连接片通过螺栓连接的方式或者粘接、焊接的方式与外部激光雷达壳体相连。

13、本实用新型具有以下有益效果:

14、激光雷达受热后,码盘和激光雷达外壳都会受热形变,因为码盘和激光雷达外壳的材料不一致,所以形变的大小也不一致。码盘与激光雷达外壳是固定连接的,两者形变大小不一,会造成码盘的挤压和拉伸,码盘将会弯曲或在连接点形成凸起。码盘形变会造成读码器不能正确读取码盘上的齿数,造成激光雷达扫描精确度的下降。

15、在本实施例中,在码盘与激光雷达外壳的连接处使用抗形变模块,模块包括悬臂,悬臂两端细小(即呈现中间宽、两端窄的结构),在形变过程中,悬臂两端由于应力分布集中,会形成相对剧烈变形,由此补偿码盘主体的整体形变量,令码盘主体应力分布均匀,减少挤压及拉伸造成的翘曲和平移。基于上述措施,在保证码盘固定的情况下,使用悬臂代偿了码盘受到温度环境影响下的形变,使激光雷达角度定位基准更稳定。



技术特征:

1.一种抗变形的码盘结构,其特征在于:包括主体圆环片和抗变形模块,抗变形模块周向间隔固定连接在主体圆环片的外圆侧壁上;在主体圆环片的一侧环面刻有若干数量的凹槽或通孔,形成码盘栅/齿;

2.根据权利要求1所述的抗变形的码盘结构,其特征在于:抗变形模块等间隔分布在主体圆环片的外圆侧壁上。

3.根据权利要求1所述的抗变形的码盘结构,其特征在于:抗变形模块对称分布在主体圆环片的外圆侧壁上,且抗变形模块分布在对称轴的两侧。

4.根据权利要求2或3所述的抗变形的码盘结构,其特征在于:抗变形模块的数量不少于3个。

5.根据权利要求1或2所述的抗变形的码盘结构,其特征在于:抗变形模块由一个悬臂和一个连接板组成。

6.根据权利要求1-3任一所述的抗变形的码盘结构,其特征在于:抗变形模块由两个悬臂和一个连接板组成,两个悬臂关于连接片圆心和主体圆环片圆心的连线对称,两个悬臂的一端与连接片固定连接,另一端与主体圆环片的外周连接。

7.根据权利要求1-3任一所述的抗变形的码盘结构,其特征在于:抗变形模块由两个悬臂和两个连接板组成,两个悬臂关于两个连接片圆心连线的中点和主体圆环片圆心的连线对称,两个悬臂朝向对称轴方向倾斜,悬臂的两端连接在主体圆环片和连接片之间。

8.根据权利要求1所述的抗变形的码盘结构,其特征在于:悬臂采用椭圆形结构。

9.根据权利要求1所述的抗变形的码盘结构,其特征在于:连接片通过螺栓连接的方式或者粘接、焊接的方式与外部激光雷达壳体相连。


技术总结
本技术涉及光电测距领域,公开了一种抗变形的码盘结构。在码盘与激光雷达外壳的连接处使用抗形变模块,模块包括悬臂,悬臂两端细小(即呈现中间宽、两端窄的结构),在形变过程中,悬臂两端由于应力分布集中,会形成相对剧烈变形,由此补偿码盘主体的整体形变量,令码盘主体应力分布均匀,减少挤压及拉伸造成的翘曲和平移。基于上述措施,在保证码盘固定的情况下,使用悬臂代偿了码盘受到温度环境影响下的形变,使激光雷达角度定位基准更稳定。

技术研发人员:张强,田家豪
受保护的技术使用者:山东富锐光学科技有限公司
技术研发日:20231201
技术公布日:2024/6/26
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