CN108828610B - 旋转距离测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转距离测量设备。根据本发明的距离测量设备可以包括：距离测量单元；电机；以及旋转无线收发器，该旋转无线收发器包括由电机旋转的转子芯、定子芯、分别围绕转子芯和定子芯缠绕的电力线圈和信号线圈，该电力线圈和信号线圈被配置为经由围绕定子芯缠绕的电力线圈向围绕转子芯缠绕的电力线圈无线地供应电力并且经由围绕转子芯缠绕的信号线圈向围绕定子芯缠绕的信号线圈无线地传输从距离测量单元输出的信号。转子芯和定子芯可以具有圆形平面的形状从而转子芯和定子芯彼此面对，垂直于电机旋转轴线的平面被置入它们之间。

Description

旋转距离测量设备

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(a)要求于2017年3月16日提交的韩国专利申请No.10-2017-0033115的优先权，其全部内容在此通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种旋转距离测量设备，并且更加具体地涉及一种用于在旋转的同时测量距离的距离测量设备的结构。

背景技术

由于老年人口增加，健康时尚和避免辛勤的工作，对诸如机器人清洁器的家务助理机器人的需求已经增加并且服务机器人市场已经增长。基于自主驱动的服务机器人辨识室内配置环境，创建室内地形图，检测障碍物，并且根据自主确定移动。因此，在服务机器人中采用了包括用于距离测量的距离测量传感器的各种传感器。

用于测量距离的传感器的示例包括使用红外线的红外传感器、使用超声波的超声波传感器，和TOF传感器。红外传感器能够通过使用PSD(位置敏感检测器)测量距目标物体的距离，PSD经由光源发射红外光，接收从目标物体的表面反射的入射光并且根据三角测量原理通过输出电流计算光接收点。TOF传感器包括光源诸如发射非常短的红外脉冲的LED，和用于检测从物体反射的反射光的光接收传感器，并且通过测量从当光被从光源发射时的时间到当从物体反射的光返回光接收传感器时的时间的间隔而计算距物体的距离。

图1是用于测量距离的距离测量设备的顶视图，并且涉及使用三角测量原理的红外传感器或者使用三角测量的TOF传感器。

该距离测量设备可以包括用于发射红外线或者红外脉冲的光发射单元，和用于检测由光发射单元发射并且然后由目标物体反射的光的光接收单元。

光发射单元可以包括用于产生可视光束外侧的红外线的光源诸如激光二极管，和用于作为平行光输出该光线的准直透镜。光接收单元可以包括用于以预定尺寸和形状输出入射光的光接收透镜、用于接收从发光源发射的激光束的波长带的带通滤波器，和用于检测入射光并且将其作为电信号输出的检测器。在三角测量方法中，反射和入射光形成的位置根据距离改变，从而使用三角测量方法的距离测量设备的检测器能够通过使用入射光的位置测量距物体的距离。

同时，因为服务机器人进行运动，所以如果安装的距离测量装置仅仅测量沿着固定方向的距离，则要求大量的距离测量装置来测量沿着各种方向的距离。对此加以考虑地，用于在旋转的同时在360度或者预定角度范围中测量距离的距离测量装置正被研发。

图2示出用于在旋转的同时测量距离的传统旋转距离测量设备的结构。

在图2所示的旋转距离测量设备中，包括光发射单元和光接收单元的图1的距离检测体在由电机旋转的同时发射激光束并且通过在物体上反射并且在检测器上形成的入射光获得信号。并且距离检测体向被固定而不旋转的主PCB传输信号，以基于该信号计算距离。

距离检测体接收通过带安装在外侧上的电机的旋转力。轴承被设置在旋转体和电机板之间以减小滚动摩擦并且在固定的电机板上支撑旋转体从而旋转体在恒定轨道中稳定地旋转。

以柱形形状缠绕的成对的感应线圈(旋转感应线圈和固定感应线圈)被布置在该设备的中心处从而电力能够被从主PCB无线地施加到旋转体。在旋转体上构造的旋转PCB通过LED将与由距离检测体获得的距离有关的信号转换成光并且通过设置在该设备的中心处的通道将其传输到主PCB。主PCB可以经由检测器检测光并且获得距离信息。

然而，因为信号通过LED和检测器被从旋转体传输到固定PCB，所以该设备的结构是复杂的并且在设备的中心处设置通道存在结构限制。即，根据这个限制，电机不能直接地驱动旋转体，而是应该通过带间接地驱动旋转体，并且旋转体应该通过轴承被支撑在固定板上。

此外，因为连接到电机的带驱动主体旋转，所以由于带的旋转而产生噪声，并且由于带或者轴承的耐久性，产品的寿命受到限制。

发明内容

相应地，已经鉴于这种情况做出本发明，并且本发明的目的在于简化该旋转距离测量设备。

根据本发明实施例的一种旋转距离测量设备可以包括：用于发射光并且输出对应于在物体上反射并且从其返回的反射光的信号的距离测量单元；用于旋转距离测量单元的电机；以及旋转无线收发器，该旋转无线收发器包括由电机旋转的转子芯、不旋转并且被固定的定子芯，和分别地围绕转子芯和定子芯缠绕的电力线圈和信号线圈，电力线圈和信号线圈被配置为经由围绕定子芯缠绕的电力线圈向围绕转子芯缠绕的电力线圈无线地供应电力，并且经由围绕转子芯片缠绕的信号线圈向围绕定子芯缠绕的信号线圈无线地传输从距离测量单元输出的信号，其中转子芯和定子芯具有圆形平面的形状，从而在垂直于电机旋转轴线的平面被置入转子芯和定子芯之间的情况下，转子芯和定子芯彼此面对。

在实施例中，该设备可以进一步包括用于覆盖距离测量单元的帽。

在实施例中，帽可以包括在从第一区域和第二区域中的透明窗口，从与帽同步旋转的距离测量单元发射的光穿过第一区域，反射光穿过第二区域在距离测量单元上入射，并且帽的其余区域可以是不透明的。

在实施例中，该设备可以进一步包括用于将定子芯固定到电机的连接单元。

在实施例中，该距离测量单元可以包括：用于以带有预定宽度的脉冲形状发射光的光发射单元；以及，包括沿着一个方向布置的多个元胞(cell)的光接收单元，光接收单元被配置为接收从光发射单元发射、在物体上反射并且返回的反射光，并且输出对应于接收光的量的信号。

在实施例中，包括第一凹槽和第二凹槽的两个凹槽可以在转子芯和定子芯每一个的内表面上形成为环形状，转子芯的内表面面对定子芯的内表面，第一凹槽的环的半径不同于第二凹槽的环的半径，并且电力线圈可以围绕第一凹槽缠绕并且信号线圈围绕第二凹槽缠绕。

在实施例中，旋转无线收发器可以进一步包括：用于产生交流信号的振荡器；用于将由振荡器产生的交流信号放大为高功率并且向围绕转子芯缠绕的电力线圈输出放大的交流信号的功率放大器；用于将通过围绕转子芯缠绕的电力线圈流动的交流电流整流成直流电流的整流器；以及用于使用从整流器输出的直流电流产生电压的调节器。

在实施例中，旋转无线收发器可以进一步包括：用于将从距离测量单元输出的信号调制成用于无线传输的信号的调制器；用于放大从调制器输出的信号并且向围绕转子芯缠绕的信号线圈输出放大信号的传输信号放大器；用于放大通过围绕定子芯缠绕的信号线圈流动的电流的接收信号放大器；以及用于解调从接收信号放大器输出的信号的解调器。

在实施例中，用于延伸并且将围绕转子芯缠绕的电力线圈连接到距离测量单元的电力配线和用于延伸并且将围绕转子芯缠绕的信号线圈连接到距离测量单元的信号配线可以相对于电机旋转轴线从相反方向引出。

相应地，通过采用电力和信号能够由感应线圈结构分开并且无线地传输的结构，能够简化构成旋转部和固定部的距离测量装置的结构。另外，旋转体直接地由电机驱动，从而不使用任何轴承或者带，这改进了耐久性，延长了设备寿命，并且降低了成本。

附图简要说明

被包括以提供本发明的进一步的理解并且在该说明书中结合并且构成它的一个部分的附图示意本发明的实施例并且与说明书一起地用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是用于测量距离的距离测量设备的顶视图；

图2示出用于在旋转的同时测量距离的传统旋转距离测量设备的结构；

图3概略地示出根据本发明的旋转距离测量设备的结构；

图4示出根据本发明的旋转距离测量设备的分解透视图和截面视图；

图5是以功能块为单位示出根据本发明的旋转距离测量设备的配置的框图；

图6示意用于用旋转体传输和接收电力和信号的旋转无线收发器的物理配置；

图7在功能块单元中示出旋转无线收发器和相关周边元件；

图8概略地示出用于使用具有多个元胞的光接收传感器用三角测量方法和TOF方法测量距离的设备的配置；

图9以功能块为单位示出距离检测单元的配置。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的旋转距离测量设备的实施例。

在一种距离测量设备中，光源发射光，并且光接收传感器输出与从物体反射的入射光的量成比例的信号。为了使得该距离测量设备在旋转的同时操作，必须从不旋转并且被固定到光源的主PCB和旋转的光接收传感器传输电力，并且光接收传感器的输出信号必须被传输到主PCB。

在本发明中，为了简化旋转距离测量设备的结构，配备有距离测量装置的主体能够使用电机被直接地驱动以进行旋转，并且旋转变换器(旋转无线收发器)能够被用于以非接触方式在旋转体和固定体之间无线地传输电力和信号。

设置了用于以非接触方式无线地供应信号和电力的旋转变换器，并且用于供电的电力线圈和用于信号传输的信号线圈以圆形板的形式被分开地缠绕在转子和定子上，这使得电力能够被从固定体传输到旋转体并且信号能够被从旋转体传输到固定体。

图3概略地示出根据本发明的旋转距离测量设备的结构，并且图4示出根据本发明的旋转距离测量设备的分解透视图和截面视图。

在连接到电机的轴的同时旋转的旋转体可以包括距离测量单元230、用于覆盖并且保护距离测量单元230的帽或者盖240、用于向距离测量单元230供应电力并且重复从距离测量单元230输出信号的旋转PCB(印刷电路板)220，和用于无线地向固定体传输以及从固定体接收电力和信号的旋转变换器的转子(包括转子芯和电力/信号线圈211/212)。

固定体可以包括用于控制距离测量设备的驱动的主PCB 120、电机140、用于向旋转体供应电力并且接收与距旋转体的距离有关的信号的旋转变换器的定子(包括定子芯和电力/信号线圈111/112)和用于将旋转变换器的定子固定到电机140或者主PCB 120的连接单元130。

旋转变换器包括连接到固定体的定子芯和连接到旋转体的转子芯。转子芯被连接到电机140的轴240并且围绕作为旋转轴线的轴旋转。在连接到电机板(对应于连接单元130)的同时，定子芯被固定。

定子芯和转子芯的形式为圆形板(圆盘)、具有作为旋转轴线的轴240并且被布置成相对于旋转轴线延伸的方向彼此面对同时以预定间隔分离。两个或者更多环形凹槽围绕旋转轴线分别地在定子芯和转子芯的内表面上形成。用于供电的电力线圈111和211可以被缠绕在凹槽中的一个上，并且用于信号传输的信号线圈112和212可以被缠绕在凹槽中的另一个上。

电力能够基于磁感应现象以感应耦合方式通过彼此面对的电力线圈111和211从固定体被供应到旋转体。类似地，通过彼此面对的信号线圈112和212，与从距离测量设备输出的距离有关的信号能够从旋转体被供应到固定体。

围绕定子芯缠绕的电力传输线圈111和信号接收线圈112通过固定的线圈配线被连接到主PCB 120，并且围绕转子芯缠绕的电力接收线圈211和信号传输线圈212通过旋转线圈配线被连接到旋转PCB 220。

在被安装在旋转PCB 220和距离测量单元230的顶部上并且以同步的方式与距离测量单元230一起旋转的同时，帽250针对外部冲击或者灰尘保护距离测量单元230。在帽250中，在从距离测量单元230发射的光穿过的区域以及在物体上反射的光穿过而在距离测量单元230上入射的区域中形成穿透性良好的窗口，并且其余区域能够被形成为是不透明的从而不引入不必要的光。

或者，帽250能够在被固定并且不旋转的同时针对外部冲击或者灰尘保护距离测量单元230、旋转PCB 220和旋转变换器。在此情形中，仅仅从距离测量单元230发射的光穿过的以及在物体上反射的光穿过而在距离测量单元230上入射的区域的预定范围(具有预定高度的360度条形区域)能够形成透明窗口。

图5是以功能块为单位示出根据本发明的旋转距离测量设备的配置的框图。

旋转距离测量设备1包括不旋转的固定单元10和旋转的旋转单元20。

旋转单元20包括旋转变换器(或者旋转无线收发器)的定子芯110、主PCB 120和电机140，从而旋转旋转单元20，向旋转单元20供应电力，并且基于从旋转单元20发送的信号测量距离。

主PCB 120可以包括用于控制电机的驱动的电机驱动单元127、用于经由旋转变换器向旋转单元20供应电力的电力传输单元、用于经由旋转变换器接收从旋转单元20发送的信号的信号接收单元，和用于控制旋转距离测量设备1的总体操作的控制器128。

旋转单元20可以包括旋转PCB 220和用于发射光、接收在物体上反射的光并且输出对应于距物体的距离的信号的距离测量单元230。

旋转PCB 220可以包括用于经由旋转变换器从旋转单元20接收电力的电力接收单元和用于经由旋转变换器向固定单元10传输从距离测量单元230输出的距离相关信号的信号传输单元。

控制器128可以控制电机驱动单元127旋转电机140的轴240、控制电力传输单元以非接触方式向旋转单元20供应电力、控制信号接收单元以非接触方式从旋转单元20接收距离相关信号，并且基于所接收的信号计算并且输出距离。

图6示意用于用旋转体传输和接收电力和信号的旋转无线收发器的物理配置。

旋转变换器或者旋转无线收发器是用于从固定体的固定单元10向旋转体的旋转单元20供应电力并且从旋转单元20向固定单元10传输距离相关信号的装置。线圈被布置成彼此面对以实现为了传输电力和信号而必要的感应耦合。

因为旋转单元20围绕作为中心轴线的轴240旋转，所以线圈应该被缠绕成围绕轴240对称的环形状从而在固定单元10和旋转单元20之间传输和接收电力和信号。并且，将被感应耦合的两个线圈，即传输线圈和接收线圈布置成具有小间隙地彼此面对。

并且，为了分开传输电力和信号，电力线圈和信号线圈应该被布置成不相互重叠。

在本发明中，如在图6中所示，将以环形状围绕其缠绕线圈的芯具有圆形板(或者圆盘)的形状，并且两个芯的圆形板相对于轴240延伸的方向彼此面对。用于供电的电力线圈的环的直径不同于用于信号传输的信号线圈的环的直径，从而电力线圈和信号线圈不相互干扰。

在图6中，旋转变换器包括不旋转的定子芯110和连接到轴240以旋转的转子芯210。

具有不同半径的环形状(环形状是从轴240延伸的方向看的)的两个凹槽在圆盘形状的定子芯110的内表面上，即在面对转子芯210的表面(图6中的上表面)上形成。用于供电的电力传输线圈111被缠绕在该两个凹槽中的一个上，并且用于信号接收的信号接收线圈112被缠绕在该两个凹槽中的另一个上。

在图6中，示出电力传输线圈111被缠绕在更加靠近旋转轴线的凹槽上并且信号接收线圈112被缠绕在更加远离旋转轴线的凹槽上。相反，电力传输线圈111可以被缠绕在更加远离旋转轴线的凹槽上并且信号接收线圈112可以被缠绕在更加靠近旋转轴线的凹槽上。

三个或者更多凹槽可以在定子芯110的内表面上形成，并且电力传输线圈111和信号接收线圈112可以被缠绕在不彼此相邻的凹槽上，这使得防止当传输和接收电力和信号时产生的磁场相互影响成为可能。

定子芯110可以被连接到图4所示的连接单元130以被固定到电机140或者主PCB120。

具有不同半径的环形状的两个凹槽在转子芯210的内表面上，即在面对定子芯110的表面(图6中的下表面)上形成。用于电力接收的电力接收线圈211被缠绕在该两个凹槽中的一个上，并且用于信号传输的信号传输线圈212被缠绕在该两个凹槽中的另一个上。

转子芯210上的凹槽和定子芯110上的凹槽应该在从旋转轴线相同半径的位置处形成。电力传输线圈111和电力接收线圈211应该被缠绕在相应的凹槽上并且信号接收线圈112和信号传输线圈212应该被缠绕在相应的凹槽上。

在本发明中，如在图6中所示，用于供电的电力线圈和用于信号传输的信号线圈在围绕轴240，即旋转轴线的不同半径处被缠绕成环形状。并且，相应的两个线圈(电力传输线圈和电力接收线圈，以及信号传输线圈和信号接收线圈)被布置成相对于旋转轴线延伸的方向彼此面对。对于该布置，将围绕其缠绕线圈的芯能够被形成为沿着旋转轴线延伸的方向具有低高度的圆形板。相应地，该设备的高度能够减小并且该设备能够被紧凑地配置。

进而，因为电力线圈和信号线圈被以不同半径缠绕，所以用于分别地将转子芯210的电力接收线圈211和信号传输线圈212连接到旋转PCB 220的连接配线(电力配线和信号配线)应该从不同半径引出并且相对于旋转轴线沿着相反方向引出，这能够防止在连接配线之间并且在连接配线和线圈之中发生信号干扰。

在另一方面，当改变其中如在传统技术的图2中所示的相应的两个线圈从旋转轴线沿着径向方向彼此面对的配置时，可设想沿着旋转中心轴线延伸的方向以不同高度缠绕用于供电的电力线圈和用于信号传输的信号线圈，从而无线地传输电力和信号这两者。

然而，在所设想的配置中，设备的高度增加。并且当从以较低高度缠绕的线圈延伸的连接配线围绕以更高高度缠绕的线圈经过从而将连接配线连接到旋转体时，连接配线应该穿过窄的间隙(因为相应的两个线圈应该被紧密地布置，使得在它们之间具有窄的间隙以实现更高的感应耦合)。因此，很可能在连接配线和线圈之间存在信号干扰。

进而，在相应的两个线圈中，内部线圈能够被缠绕在管道形芯的外侧，但是外部线圈不能被缠绕在另一个管道形管道的内侧。因此，外部线圈也被强制缠绕在具有更大直径的管道形芯的外侧。因此，难以缩窄在相应的两个线圈之间的间隙，由此使得感应耦合效率劣化。

然而，在本发明中，如在图6中所示，圆形板的芯被平行地布置成相对于旋转轴线延伸的方向以窄的间隔彼此面对，环形状的两个凹槽围绕旋转轴线在不同的半径处形成，并且电力线圈和信号线圈被缠绕在该两个凹槽上。因此，能够通过在不相互干扰地传输电力和信号的同时减小在相应的两个线圈之间的间隙而增加感应耦合效率。

图7在功能块单元中示出旋转无线收发器和相关周边元件。

在定子芯110和主PCB 120中嵌入以向旋转单元20供应电力的电力传输单元可以包括用于产生用于供电的交流信号的振荡器121、用于将由振荡器121产生的交流信号放大成高功率交流电流的功率放大器122，和围绕定子芯110缠绕从而以非接触方式传输从功率放大器122输出的交流电流的电力传输线圈111。

在转子芯210和旋转PCB 220中嵌入以从固定单元10接收电力的电力接收单元可以包括围绕转子芯210缠绕以与电力传输线圈111感应耦合的电力接收线圈211、用于将通过电力接收线圈211流动的交流电流整流成直流电流的整流器221，和用于使用从整流器211输出的直流电流产生对于旋转PCB 220和距离测量单元230的操作必要的电压的调节器222。

在转子芯210和旋转PCB 220中嵌入以向固定单元10供应信号的信号传输单元可以包括用于将从距离测量单元230输出的距离相关信号调制成用于无线传输的信号的调制器224、用于放大从调制器224输出的信号的传输信号放大器225，和围绕转子芯210缠绕从而以非接触方式传输由传输信号放大器225放大的信号的信号传输线圈212。

在定子芯110和主PCB 120中嵌入以从旋转单元20接收距离相关信号的信号接收单元可以包括围绕定子芯110缠绕以与信号传输线圈212感应耦合的信号接收线圈112、用于放大通过信号接收线圈112流动的电流的接收信号放大器124和用于解调从接收信号放大器124输出的信号的解调器。

当电力接收线圈211与电力传输线圈111感应耦合以输出包括电力的交流信号并且整流器221和调节器222基于该交流信号输出操作要求的电压时，距离测量单元230和旋转PCB 220能够开始预定操作，即由发光源发射光，由接收传感器输出对应于入射光的信号，并且由信号传输单元无线地传输距离相关信号的操作。

旋转无线收发器不限于包括定子芯110、围绕定子芯110缠绕的电力传输线圈111和信号接收线圈112、转子芯210和围绕转子芯210缠绕的电力接收线圈211和信号传输线圈212。旋转无线收发器可以包括电力传输单元、电力接收单元、信号传输单元和信号接收单元，从而能够说旋转无线收发器包括用于执行无线传输电力和信号的功能的所有元件。

同时，距离测量单元230在旋转的同时输出在360度的范围或者预定限制角度范围中反映距物体的距离的距离相关信号。距离测量单元230可以用三角测量方法或者TOF方法测量距离。

用于使用TOF方法测量距离的距离测量设备可能存在当测量短距离时形成传感器的元胞饱和的问题并且可能存在当测量长距离时光的量不足的问题。

在TOF方法中，要求用于发射光的光发射单元和用于接收从物体反射的反射光的光接收单元。在同一条线上对准光发射单元和光接收单元是理想的，但是这是不可能的。如果在光发射单元和光接收单元之间存在间隙，则反射光在此处在光接收传感器上形成的位置根据距物体的距离改变，并且反射光可能从光接收传感器中的有效元胞逃逸。

在使用传统TOF方法的距离测量设备中，因为光发射单元和光接收单元不能被布置在同一条线上并且被以预定间隔相互分离，所以反射光在此处在光接收传感器上形成的位置根据距物体的距离改变。对此加以考虑地，为了使得从待测量距离范围内的物体反射的全部光会聚在光接收传感器上，能够使用包括沿着一个方向布置的多个元胞的线性阵列类型的光接收传感器。

通过采用包括沿着一个方向对准的多个元胞的光接收传感器并且采用使用反射光在其上会聚的元胞的位置计算距物体的距离的三角测量方法而作出尝试以解决当使用TOF方法时在短距离中的元胞饱和问题和在长距离中的光不足的问题。

如在图8中所示，使用包括多个元胞的光接收传感器的TOF方法的距离测量设备可以包括用于发射具有特定宽度的红外脉冲从而测量距物体的距离的光发射单元，和用于检测由光发射单元辐射并且然后由物体反射的红外光的反射光的光接收单元。

图9以功能块为单位示出距离检测单元的配置。

由根据本发明的旋转距离测量设备采用的距离测量单元230可以包括用于发射具有特定宽度的红外脉冲的光发射单元231、用于检测由光发射单元231辐射并且然后由物体反射的红外光的反射光的光接收单元234，和用于使用三角测量方法和/或TOF方法基于光接收单元234的输出信号计算距物体的距离的处理器239。

光发射单元231可以包括：包括诸如用于辐射红外光的LED的光发射模块和用于驱动光发射模块从而它以具有预定宽度的脉冲形状发射光的驱动单元的光发射源232；以及用于控制将在光发射源232的前表面中辐射的光的角度和/或强度的光学系统，例如准直透镜233。

光接收单元234可以包括用于以特殊尺寸和形状转换入射光的光接收透镜235诸如远心透镜、用于选择性地透射仅仅由发光源232发射的光的波长带的滤波器236，和包括沿着一个方向对准从而检测反射光的多个单元的光接收传感器237。

为了使用TOF方法测量距离，光接收传感器237的每一个元胞可以与由发光源232发射的红外脉冲同步地接收反射光(相位1)，接收与由光发射源232发射的红外脉冲具有180度的相差的反射光(相位2)，并且输出用于相位1的电信号V1和用于相位2的电信号V2。

处理器239可以通过使用从光接收传感器237的元胞输出的电信号计算距发射光从其反射的物体的距离。处理器239可以使用元胞的分布(即，电信号的强度和产生电信号的元胞的部分)识别会聚光的中心点被置于的元胞或者电信号的最大值被置于的元胞，并且使用从识别的元胞输出的电信号或者从包括使用TOF方法识别的元胞的周围元胞输出的电信号来计算距离。或者，处理器239可以根据三角测量方法基于入射光会聚在其上的元胞的位置来计算到物体的距离。或者，处理器239可以以关联的方式使用三角测量法和TOF方法来计算距离。

即，处理器239可以根据TOF方法通过基于由光接收传感器237的元胞产生的相位1的电信号V1和相位2的电信号V2计算发射光被会聚在光接收传感器237上作为反射光所花费的时间来计算距物体的距离。

虽然在以上段落中已经描述了在距离测量单元230中包括的处理器239使用从光接收传感器237输出的信号计算距离，但是处理器239可以执行仅仅无线传输从光接收传感器237向主PCB 120输出的信号所要求的操作而不计算距离。即，处理器239可以执行在信号传输单元中包括的调制器224的功能。此时，在主PCB 120中包括的控制器128能够使用通过信号接收单元接收的信号计算距离。

如以上示出并且描述地，距离测量单元不使用带或者轴承并且通过采用其中距离测量单元被直接地连接到电机的轴的简单结构旋转。并且，通过使用包括在具有垂直于轴的旋转轴线的平面被置入它们之间时一个旋转并且另一个被固定的状态下彼此面对的两个圆盘形芯和在分别的芯上形成并且具有不同半径的两个环形凹槽上缠绕的线圈的旋转变换器，在旋转的同时，距离测量单元可以从不旋转的固定单元接收电力并且以非接触方式向固定单元传输距离相关信号。

如上所述，已经为了示意性的意图公开了本发明的实施例，并且本领域技术人员可以在不偏离在所附权利要求中公开的本发明的技术精神和范围的情况下改进、改变、替代或者增加各种其它实施例。

Claims (7)

1.一种旋转距离测量设备，包括：

距离测量单元，所述距离测量单元用于发射光并且输出对应于在物体上反射并且返回的反射光的信号；

电机，所述电机用于旋转所述距离测量单元；以及

旋转无线收发器，所述旋转无线收发器包括由所述电机旋转的转子芯、不旋转并且被固定的定子芯，以及分别围绕所述转子芯和所述定子芯缠绕的电力线圈和信号线圈，所述电力线圈和所述信号线圈被配置为经由围绕所述定子芯缠绕的所述电力线圈向围绕所述转子芯缠绕的所述电力线圈无线地供应电力，并且经由围绕所述转子芯缠绕的所述信号线圈向围绕所述定子芯缠绕的所述信号线圈无线地传输从所述距离测量单元输出的信号，

其中，所述转子芯和所述定子芯具有圆形平面的形状，使得所述转子芯和所述定子芯彼此面对，垂直于所述电机的旋转轴线的平面被置入所述转子芯和所述定子芯之间，

其中，包括第一凹槽和第二凹槽的两个凹槽在所述转子芯和所述定子芯每一个的内表面上形成为环形状，所述转子芯的内表面面对所述定子芯的内表面，所述第一凹槽的环的半径不同于所述第二凹槽的环的半径，

其中，所述电力线圈围绕所述第一凹槽缠绕，并且所述信号线圈围绕所述第二凹槽缠绕，

其中，用于延伸并且将围绕所述转子芯缠绕的所述电力线圈连接到所述距离测量单元的电力配线和用于延伸并且将围绕所述转子芯缠绕的所述信号线圈连接到所述距离测量单元的信号配线相对于所述电机的所述旋转轴线从相反方向引出。

2.根据权利要求1所述的旋转距离测量设备，进一步包括：

帽，所述帽用于覆盖所述距离测量单元。

3.根据权利要求2所述的旋转距离测量设备，其中，所述帽包括在第一区域和第二区域中的透明窗口，并且所述帽的其余区域是不透明的，其中从与所述帽同步旋转的所述距离测量单元发射的光穿过所述第一区域，并且反射光穿过所述第二区域在所述距离测量单元上入射。

4.根据权利要求1所述的旋转距离测量设备，进一步包括：

连接单元，所述连接单元用于将所述定子芯固定到所述电机。

5.根据权利要求1所述的旋转距离测量设备，其中，所述距离测量单元包括：

光发射单元，所述光发射单元用于以具有预定宽度的脉冲形状发射光；以及

光接收单元，所述光接收单元包括沿着一个方向布置的多个元胞，所述光接收单元被配置为接收从所述光发射单元发射、在物体上反射并且返回的反射光，并且输出对应于接收光的量的信号。

6.根据权利要求1所述的旋转距离测量设备，其中，所述旋转无线收发器进一步包括：

振荡器，所述振荡器用于产生交流信号；

功率放大器，所述功率放大器用于将由所述振荡器产生的交流信号放大为高功率并且向围绕所述转子芯缠绕的所述电力线圈输出放大的交流信号；

整流器，所述整流器用于将通过围绕所述转子芯缠绕的所述电力线圈流动的交流电流整流成直流电流；以及

调节器，所述调节器用于使用从所述整流器输出的所述直流电流产生电压。

7.根据权利要求6所述的旋转距离测量设备，其中，所述旋转无线收发器进一步包括：

调制器，所述调制器用于将从所述距离测量单元输出的信号调制成用于无线传输的信号；

传输信号放大器，所述传输信号放大器用于放大从所述调制器输出的信号并且向围绕所述转子芯缠绕的所述信号线圈输出放大信号；

接收信号放大器，所述接收信号放大器用于放大通过围绕所述定子芯缠绕的所述信号线圈流动的电流；以及

解调器，所述解调器用于解调从所述接收信号放大器输出的信号。

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