[發(fā)明專利]一種雙軸承振鏡和激光雷達(dá)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911275603.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN111175765B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡小波;劉立福;沈儉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市鐳神智能系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/02
• 分類號(hào): G01S17/02;G01S7/481
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發(fā)明公開了一種雙軸承振鏡和激光雷達(dá)，該雙軸承振鏡包括：固定座、振鏡驅(qū)動(dòng)架、反射鏡片、第一磁性結(jié)構(gòu)件、多極磁鐵以及電機(jī)；振鏡驅(qū)動(dòng)架包括固定支架、快軸框和慢軸框，反射鏡片安裝在快軸框中；快軸框旋轉(zhuǎn)連接于固定支架的內(nèi)側(cè)，慢軸框固定連接于固定支架的外側(cè)，振鏡驅(qū)動(dòng)架旋轉(zhuǎn)連接于固定座中；以及第一磁性結(jié)構(gòu)件對(duì)稱設(shè)置于快軸框的兩側(cè)，多極磁鐵設(shè)置于快軸框的一側(cè)，與第一磁性結(jié)構(gòu)件相對(duì)設(shè)置；電機(jī)與多極磁鐵背離快軸框的一側(cè)固定連接，電機(jī)用于帶動(dòng)多極磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，快軸框圍繞第一方向扭動(dòng)，慢軸框圍繞第二方向扭動(dòng)，第一方向與第二方向垂直。如此，可提高M(jìn)EMS振鏡可靠性，提高其抗振動(dòng)和沖擊能力，從而有利于延長(zhǎng)激光雷達(dá)的壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙軸承振鏡和激光雷達(dá)。

背景技術(shù)

激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)物體的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。隨著激光雷達(dá)的發(fā)展，將微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)振鏡(本文中也簡(jiǎn)稱為“振鏡”)應(yīng)用于激光雷達(dá)中，研發(fā)固態(tài)激光雷達(dá)成為近年來激光雷達(dá)的發(fā)展新趨勢(shì)。MEMS振鏡，是采用MEMS工藝制作的一種微鏡，其工作模式多為諧振模式，具有尺寸小、震蕩頻率高、無旋轉(zhuǎn)部件等優(yōu)勢(shì)。

通常，固態(tài)激光雷達(dá)青睞電磁式MEMS振鏡和類MEMS振鏡。電磁式MEMS振鏡和類MEMS振鏡使用電磁力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，鏡面繞扭力梁轉(zhuǎn)動(dòng)。電磁式MEMS振鏡的驅(qū)動(dòng)方式可分為兩種，即高頻諧振式驅(qū)動(dòng)和低頻準(zhǔn)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)。其中，高頻諧振式驅(qū)動(dòng)借助MEMS振鏡諧振狀態(tài)下的高增益振動(dòng)，具有頻率較高，角度較大的特點(diǎn)。但是，高頻諧振式驅(qū)動(dòng)對(duì)環(huán)境及振動(dòng)較為敏感，必須使用位置反饋對(duì)振鏡進(jìn)行閉環(huán)控制；并且，諧振掃描無法實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)所必須的低頻慢軸掃描，掃描角度小，效率低。為獲得較大掃描角度，可采用低頻準(zhǔn)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。低頻準(zhǔn)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)要求電磁力在低頻下克服扭力梁剛度，使鏡面旋轉(zhuǎn)。為了獲得較大的轉(zhuǎn)角，通常需要降低扭力梁的剛度，為滿足此要求，需采用長(zhǎng)度更長(zhǎng)，截面積更小的扭力梁。但是，這種扭力梁剛度低，在外界振動(dòng)環(huán)境下容易發(fā)生應(yīng)力集中而超過材料的應(yīng)力極限，導(dǎo)致MEMS振鏡損壞；或者，由于低剛度而導(dǎo)致MEMS振鏡容易受振動(dòng)影響。由此，MEMS振鏡可靠性較差，易受振動(dòng)或沖擊損壞，導(dǎo)致激光雷達(dá)的壽命較短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙軸承振鏡和激光雷達(dá)，以提高M(jìn)EMS振鏡可靠性，提高其抗振動(dòng)和沖擊能力，從而讓有利于延長(zhǎng)激光雷達(dá)的壽命。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提出一種雙軸承振鏡，該雙軸承振鏡包括：固定座、振鏡驅(qū)動(dòng)架、反射鏡片、第一磁性結(jié)構(gòu)件、多極磁鐵以及電機(jī)；

所述振鏡驅(qū)動(dòng)架包括固定支架、快軸框和慢軸框，所述反射鏡片安裝在所述快軸框中；所述快軸框旋轉(zhuǎn)連接于所述固定支架的內(nèi)側(cè)，所述慢軸框固定連接于所述固定支架的外側(cè)，所述振鏡驅(qū)動(dòng)架旋轉(zhuǎn)連接于所述固定座中；以及

所述第一磁性結(jié)構(gòu)件對(duì)稱設(shè)置于所述快軸框的兩側(cè)，所述多極磁鐵設(shè)置于所述快軸框的一側(cè)，與所述第一磁性結(jié)構(gòu)件相對(duì)設(shè)置；所述電機(jī)與所述多極磁鐵背離所述快軸框的一側(cè)固定連接，所述電機(jī)用于帶動(dòng)所述多極磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)；

其中，所述快軸框圍繞第一方向扭動(dòng)，所述慢軸框圍繞第二方向扭動(dòng)，所述第一方向與所述第二方向垂直。

在一實(shí)施例中，所述多極磁鐵的形狀為圓柱體，所述圓柱體的背離所述快軸框的一底面與所述電機(jī)固定連接，所述圓柱體的靠近所述快軸框的一底面設(shè)置依次間隔分布的N極和S極；

以及所述多極磁鐵與所述反射鏡片中心同軸設(shè)置。

在一實(shí)施例中，該雙軸承振鏡還包括快軸支架和兩個(gè)第一軸承；

所述快軸框固定于所述快軸支架的內(nèi)側(cè)，所述快軸支架包括沿所述第一方向延伸、且相對(duì)設(shè)置的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端分別套入兩個(gè)所述第一軸承。

在一實(shí)施例中，該雙軸承振鏡還包括第一角度傳感器和第一角度磁鐵；