CN204495329U - 旋转光学测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转光学测距装置，包含固定基座、旋转基座、光学感测装置、发射电路、接收电路、第一感应线圈以及第二感应线圈。旋转基座设置于固定基座上。光学感测装置设置于旋转基座上。发射电路设置于固定基座上。接收电路设置于旋转基座上且与光学感测装置电连接。第一感应线圈设置于固定基座上且与发射电路电连接。第二感应线圈设置于旋转基座上且与接收电路电连接。根据本实用新型的旋转光学测距装置，通过第一感应线圈与第二感应线圈来进行无线电力传输以取代传统旋转装置间上午电力传输设备，使旋转基座变得更容易旋转，且改善传统旋转装置间的电力传输设备磨耗问题。

Description

旋转光学测距装置

技术领域

本实用新型涉及一种光学测距装置，特别涉及一种旋转光学测距装置。

背景技术

目前，现有的测距方式除利用尺具直接测量外，还包括利用标竿配合仪器测量，通过计算其对应角度而推算出距离的方法。然而，因尺具存在长度受限的缺点，所以，尺具法不适用于长距离的测量，而利用标竿配合仪器测量，其缺点为需一人插设标竿，另一人操控仪器，所以该方法耗费人力，且再较长距离的测量中，该方法不方便且容易产生较大的误差。

近年来，激光测距法被广泛应用于距离的测量，而激光测距装置也成为距离测量的重要工具，其原理为由激光发光器对目标物发射出脉冲信号，而再由低噪声、高敏感度的激光接收器接收由该目标物反射回来的信号，利用接收到的反射信号即可计算出目标物的距离。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种旋转光学测距装置，通过第一感应线圈与第二感应线圈来进行无线电力传输以取代传统旋转装置间之电力传输设备，使旋转基座变得更容易旋转，且改善传统旋转装置间之电力传输设备磨耗问题。

根据本实用新型一个实施方式，一种旋转光学测距装置，包含固定基座、旋转基座、光学感测装置、发射电路、接收电路、第一感应线圈以及第二感应线圈。旋转基座设置于固定基座上。光学感测装置设置于旋转基座上。发射电路设置于固定基座上。接收电路设置于旋转基座上且与光学感测装置电连接。第一感应线圈设置于固定基座上且与发射电路电连接。第二感应线圈设置于旋转基座上且与接收电路电连接。

在本实用新型的一个或多个实施方式中，第一感应线圈与第二感应线圈具有同一对称轴。

在本实用新型的一个或多个实施方式中，第一感应线圈与第二感应线圈的尺寸比介于1至2之间。

在本实用新型的一个或多个实施方式中，第一感应线圈与第二感应线圈之间具有间距，此间距小于第一感应线圈或第二感应线圈内切圆最小者的半径。

在本实用新型的一个或多个实施方式中，旋转光学测距装置还包含发光元件，发光元件设置于固定基座上。光学感测装置包含第一反射镜、第二反射镜、收光透镜以及影像感测器。第一反射镜用于接收并反射发光元件所发射的光线。第二反射镜用于接收第一反射镜所反射的光线，并将第一反射镜所反射之光线反射至待测物。收光透镜用于收集待测物所反射的光线。影像感测器用于检测收光透镜所收集的光线。

在本实用新型的一个或多个实施方式中，发光元件为准直激光模块。

在本实用新型的一个或多个实施方式中，旋转基座以第一旋转轴为轴心进行旋转，发光元件与第一反射镜设置于第一旋转轴上。

在本实用新型的一个或多个实施方式中，第一反射镜以第一旋转轴为轴心进行转动，第二反射镜以第二旋转轴为轴心进行方向调整旋转。

在本实用新型的一个或多个实施方式中，第一旋转轴垂直第二旋转轴。

在本实用新型的一个或多个实施方式中，旋转光学测距装置还包含设置于旋转基座上的发光元件，其用于投射光线至待测物，光学感测装置用于检测待测物所反射的光线。

由于旋转光学测距装置在测量其与周遭环境的距离时旋转基座必须不停地旋转，通过第一感应线圈与第二感应线圈来进行无线电力传输，固定基座与旋转基座上将不必另外设置电力传输设备例如传统方式使用的滑环(SlipRing)，因此旋转基座的重量将得以减轻，体积将得以缩小。在此同时，因为固定基座与旋转基座之间不需设置有实体装置以进行电力传输，因此将能减少固定基座与旋转基座之间的摩擦效应。于是，旋转基座变得更容易旋转。

附图说明

图1为根据本实用新型一个实施方式的旋转光学测距装置的立体示意图。

图2为根据本实用新型一个实施方式的旋转光学测距装置的立体剖面示意图。

图3为根据本实用新型一个实施方式的旋转光学测距装置的示意图。

图4为根据本实用新型另一个实施方式的旋转光学测距装置的示意图。

具体实施方式

以下将以附图公开本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多具体的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些具体的细节不应用于限制本实用新型。也就是说，在本实用新型部分实施方式中，这些具体的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

图1为根据本实用新型一个实施方式的旋转光学测距装置100的立体示意图。本实用新型不同实施方式提供一种旋转光学测距装置100，用于测量旋转光学测距装置100与周遭环境的距离。旋转光学测距装置100可以360度旋转而达到全方位测距的效果。旋转光学测距装置100可用于机器人模块，通过测量旋转光学测距装置100与周遭环境的距离，以提供机器人模块所需的视觉侦测。

图2为根据本实用新型一个实施方式的旋转光学测距装置100的立体剖面示意图。图3为根据本实用新型一个实施方式的旋转光学测距装置100的示意图。图2与图3是从图1的视角V观看。如图2与图3所示，旋转光学测距装置100包含固定基座110、旋转基座120、光学感测装置130、发射电路140、接收电路150、第一感应线圈160以及第二感应线圈170。旋转基座120设置于固定基座110上。光学感测装置130设置于旋转基座120上。发射电路140设置于固定基座110上。接收电路150设置于旋转基座120上且与光学感测装置130电连接。第一感应线圈160设置于固定基座110上且与发射电路140电连接。第二感应线圈170设置于旋转基座120上且与接收电路150电连接。

具体而言，第一感应线圈160与第二感应线圈170用于进行无线电力传输(Wireless Power Transfer)。更具体地说，第一感应线圈160与第二感应线圈170以磁耦合共振(Magnetically Coupled Resonance)的方式进行无线电力传输。

于是，在发射电路140产生电流后，电流将流至第一感应线圈160，而第一感应线圈160将产生相对应的电磁场。接着，第一感应线圈160与第二感应线圈170产生磁耦合共振，因而第一感应线圈160上的电力将通过电磁场传输至第二感应线圈170，且第二感应线圈170亦产生电流，此电流将流至接收电路150。最后，电流流向光学感测装置130，以提供光学感测装置130所需的电力。

由于旋转光学测距装置100在测量其与周遭环境的距离时旋转基座120必须不停地旋转，通过第一感应线圈160与第二感应线圈170来进行无线电力传输，固定基座110与旋转基座120上将不必另外设置电力传输设备例如传统方式使用的滑环(Slip Ring)，因此旋转基座120的重量将得以减轻，体积将得以缩小。在此同时，因为固定基座110与旋转基座120之间不需设置有实体装置以进行电力传输，因此将能减少固定基座110与旋转基座120之间的摩擦效应。于是，旋转基座120变得更容易旋转。

此外，若固定基座110与旋转基座120上设置有例如电刷与金属环等电力传输设备，旋转基座120在旋转时电刷与金属环将会摩擦，长期使用下来电刷与金属环可能会磨损或者产生碎屑，因而产生漏电或者电路短路的问题。若是采用第一感应线圈160与第二感应线圈170来进行无线电力传输，将可避免前述问题，因而使旋转光学测距装置100不易损坏而更耐用。

相较于其他电力传输设备例如电刷与金属环，第一感应线圈160与第二感应线圈170的制造成本较为低廉，因此使用第一感应线圈160与第二感应线圈170进行电力传输也能降低旋转光学测距装置100的制造成本。

第一感应线圈160与第二感应线圈170也可以用于进行无线信号传输(Wireless Signal Transfer)。具体而言，在发射电路140产生电流后，电流上将同时承载信号，接着此电流将流至第一感应线圈160，且第一感应线圈160将产生相对应的电磁场。然后，在第一感应线圈160与第二感应线圈170产生磁耦合共振并将第一感应线圈160上的电力通过电磁场传输至第二感应线圈170的同时，因为在第一感应线圈160上的电流振幅会随着时间而改变大小，相对应的电磁场振幅也会随着时间而改变大小，于是第二感应线圈170上所产生的电流振幅也会随着时间而改变大小，且改变方式对应于第一感应线圈160上电流振幅的改变方式。因此，发射电路140所产生电流上承载之信号便通过电磁场从第一感应线圈160传递至第二感应线圈170。第二感应线圈170可再将此信号按序传递至接收电路150与光学感测装置130。

相反地，光学感测装置130也可以将其所产生的信号按序传递至接收电路150与第二感应线圈170，然后再通过电磁场将信号按序传递至第一感应线圈160与发射电路140。

具体而言，第一感应线圈160与第二感应线圈170具有同一对称轴107，且第一感应线圈160与第二感应线圈170的尺寸比介于1至2之间。第一感应线圈160与第二感应线圈170之间具有间距G，间距G小于第一感应线圈160或第二感应线圈170内切圆最小者的半径。

举例来说，第一感应线圈160与第二感应线圈170的形状为圆形，间距G小于第一感应线圈160的半径或第二感应线圈170的半径。另外，第一感应线圈160与第二感应线圈170的半径可为相同。前述描述并不限制本实用新型，在本实用新型其他实施方式中，第一感应线圈160与第二感应线圈170的形状可为其他形状，且第一感应线圈160与第二感应线圈170并不一定需要具有同一对称轴。第一感应线圈160的半径、第二感应线圈170的半径以及第一感应线圈160与第二感应线圈170之间的间距也不一定有前述的对应关系。

图4为根据本实用新型另一个实施方式的旋转光学测距装置100的示意图。如图4所示，旋转光学测距装置100还包含无线信号传输模块180，无线信号传输模块180包含第一部分182与第二部分184。第一部分182设置于固定基座110上且与发射电路140电连接。第二部分184设置于旋转基座120上且与接收电路150电连接。无线信号传输模块180用于进行无线信号传输。

具体而言，无线信号传输模块180的第一部分182与第二部分184可为天线，用于发射或接收无线电波信号。应了解到，以上所举的无线信号传输模块180的具体实施方式仅为示例，并非用于限制本实用新型，本实用新型所属本领域技术人员，应根据实际需要，弹性选择无线信号传输模块180的具体实施方式。

如图2与图3所示，旋转光学测距装置100还包含发光元件190，发光元件190设置于固定基座110上。光学感测装置130包含第一反射镜132、第二反射镜134、收光透镜136以及影像感测器138。第一反射镜132用于接收并反射发光元件190所发射的光线。第二反射镜134用于接收第一反射镜132所反射的光线，并将第一反射镜132所反射的光线反射至待测物(未绘示)。收光透镜136用于收集待测物所反射的光线。影像感测器138设置于收光透镜136的焦点位置附近，并用于检测收光透镜136所收集的光线。

在前述结构中，由于发光元件190为设置于固定基座110上，因此当旋转基座120旋转时，发光元件190是固定不动的，于是发光元件190可提供稳定的激光束，因而能提高测量的准确性并增加测量的距离。另外，由于发光元件190不是设置在旋转基座120上，因而可以减轻旋转基座120的重量与缩小旋转基座120的体积，于是使旋转基座120变得更容易旋转。

具体而言，发光元件190为准直激光模块。应了解到，以上所举的发光元件190的具体实施方式仅为示例，并非用于限制本实用新型，本实用新型所属本领域技术人员，应根据实际需要，弹性选择发光元件190的具体实施方式。

具体而言，旋转基座120以第一旋转轴(即对称轴107)为轴心进行旋转，发光元件190与第一反射镜132设置于第一旋转轴上。应了解到，以上所举的旋转基座120、第一反射镜132以及发光元件190的具体实施方式仅为示例，并非用于限制本实用新型，本实用新型所属本领域技术人员，应根据实际需要，弹性选择旋转基座120、第一反射镜132以及发光元件190的具体实施方式。

此处需要注意的是，在本实施方式中，对称轴107与第一旋转轴为同一轴，但此并不限制本实用新型。在本实用新型其他实施方式中，对称轴107与第一旋转轴可为不同轴。

具体而言，第一反射镜132可以第一旋转轴为轴心进行转动，第二反射镜134可以第二旋转轴108为轴心进行方向调整旋转。更具体地说，第一旋转轴垂直第二旋转轴108。应了解到，以上所举的第一反射镜132与第二反射镜134的具体实施方式仅为示例，并非用于限制本实用新型，本实用新型所属本领域技术人员，应根据实际需要，弹性选择第一反射镜132与第二反射镜134的具体实施方式。

具体而言，旋转基座120具有第一通孔122，固定基座110具有第二通孔112，第一通孔122与第二通孔112用于提供通道，使发光元件190所发射的光线通过通道而到达第一反射镜132。旋转基座120还具有第三通孔124，用于提供通道，使第一反射镜132所反射的光线通过通道而到达第二反射镜134。如图1与图2所示，旋转基座120还具有第四通孔126，用于提供通道，使通过收光透镜136的光线通过通道而到达影像感测器138(此处需要注意的是，为了清楚描述第四通孔126、收光透镜136以及影像感测器138，图1没有绘示出旋转基座120的上半部分128)。

具体而言，如图2与图3所示，在发光元件190发射光线200后，光线200按序通过第二通孔112与第一通孔122而到达第一反射镜132。接着，第一反射镜132反射光线200，反射后的光线200通过第三通孔124而到达第二反射镜134。然后，第二反射镜134反射光线200，于是光线200射出旋转基座120。

由于第一反射镜132和第二反射镜134可旋转调整方向，因此射出旋转基座120的光线200可被轻易地调整至与收光透镜136的光轴139在同一平面上，并使得射出旋转基座120的光线200与光轴139间维持固定夹角θ以进行三角测距。当光线200照射到待测物时，待测物会反射光线200而产生反射光(未绘示)，此反射光通过收光透镜136后聚焦至影像感测器138，因此影像感测器138可检测此反射光与光轴139间的角度差，借此计算出待测物与旋转基座120的轴心之间的距离。

前述叙述并不限制本实用新型。在本实用新型其他实施方式中，光学感测装置130也可通过光线200射出旋转基座120的射出时间与影像感测器138接收反射光的接收时间的时间差来判断待测物与影像感测器138之间的距离。另外，发光元件190也可以设置于旋转基座120上，用于投射光线至待测物，而光学感测装置130用于检测待测物所反射的光线。

旋转光学测距装置100还可包含旋转模块(未绘示)。旋转模块(例如马达)设置于旋转基座120上，用于带动旋转基座120以第一旋转轴为轴心进行转动，但此并不限制本实用新型。在本实用新型其他实施方式中，旋转模块可以设置于固定基座110上。举例来说，旋转模块为马达，用于带动履带，且此履带套设于旋转基座120的***，因而此履带带动旋转基座120以第一旋转轴为轴心进行转动。

由于旋转光学测距装置100在测量其与周遭环境的距离时旋转基座120必须不停地旋转，通过第一感应线圈160与第二感应线圈170来进行无线电力传输，固定基座110与旋转基座120上将不必另外设置电力传输设备，因此旋转基座120的重量将得以减轻，体积将得以缩小。在此同时，因为固定基座110与旋转基座120之间不需设置有实体装置以进行电力传输，因此将能减少固定基座110与旋转基座120之间的摩擦效应。于是，旋转基座120变得更容易旋转。

虽然本实用新型已以实施方式公开如上，然其并非用于限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作各种不同的选择和修改，因此本实用新型的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种旋转光学测距装置，其特征在于，所述旋转光学测距装置包含：

固定基座；

旋转基座，其设置于所述固定基座上；

光学感测装置，其设置于所述旋转基座上；

发射电路，其设置于所述固定基座上；

接收电路，其设置于所述旋转基座上，且与所述光学感测装置电连接；

第一感应线圈，其设置于所述固定基座上，且与所述发射电路电连接；以及

第二感应线圈，其设置于所述旋转基座上，且与所述接收电路电连接。

2.如权利要求1所述的旋转光学测距装置，其特征在于，所述第一感应线圈与所述第二感应线圈具有同一对称轴。

3.如权利要求1所述的旋转光学测距装置，其特征在于，所述第一感应线圈与所述第二感应线圈的尺寸比介于1至2之间。

4.如权利要求1所述的旋转光学测距装置，其特征在于，所述第一感应线圈与所述第二感应线圈之间具有间距，所述间距小于所述第一感应线圈或所述第二感应线圈内切圆最小者的半径。

5.如权利要求1所述的旋转光学测距装置，其特征在于：

所述旋转光学测距装置还包含发光元件，其设置于所述固定基座上；以及

所述光学感测装置包含：

第一反射镜，其用于接收并反射所述发光元件所发射的光线；

第二反射镜，其用于接收所述第一反射镜所反射的光线，并将所述第一反射镜所反射的光线反射至待测物；

收光透镜，其用于收集所述待测物所反射的光线；以及

影像感测器，其用于检测所述收光透镜所收集的光线。

6.如权利要求5所述的旋转光学测距装置，其特征在于，所述发光元件为准直激光模块。

7.如权利要求5所述的旋转光学测距装置，其特征在于，所述旋转基座以第一旋转轴为轴心进行旋转，所述发光元件与所述第一反射镜设置于所述第一旋转轴上。

8.如权利要求7所述的旋转光学测距装置，其特征在于，所述第一反射镜以所述第一旋转轴为轴心进行转动，所述第二反射镜以第二旋转轴为轴心进行方向调整旋转。

9.如权利要求8所述旋转光学测距装置，其特征在于，所述第一旋转轴垂直所述第二旋转轴。

10.如权利要求1所述的旋转光学测距装置，其特征在于，所述旋转光学测距装置还包含设置于所述旋转基座上的发光元件，其用于投射光线至待测物，所述光学感测装置用于检测所述待测物所反射的光线。