CN114285185A - 一种远程激光传能装置及扫描对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程激光传能装置，包括激光发射端和光能接收端，所述激光发射端包括激光发射器、水平调节平台、转动云台、第一定位器、信号接收器和控制器；光能接收端包括是光电池、光敏元件阵列、第二定位器和信息反馈器。扫描对准方法，由第一定位器和第二定位器确定激光发射器和光敏元件阵列的初始相对方位；激光发射器发射低功率对准激光信号，做水平和竖直扫描，寻找光敏元件阵列位置；光敏元件阵列接受到激光发射器发出的对准激光信号后，由控制器控制微调，直到激光发射器对准光敏元件阵列，然后开始进行远距离激光供电。本发明的优点是：大大提高了激光远距离传输对准的效率，同时使得激光远距离传输更加准确。

Description

一种远程激光传能装置及扫描对准方法

技术领域

本发明涉及一种远程激光传能装置及扫描对准方法。

背景技术

随着经济的发展，各种能量传输系统得到蓬勃发展。激光已被公认为是一种最佳远距离无线传能模式，激光无线能量传输是近十几年来发展起来的一项新技术，激光具有单色性好、方向性强、能量集中等特点，可将光能远距离传输到配备有光电转换器件的用电设备上，为其提供源源不断的能源保障。激光供电传输系统是一种不依赖于能源传输线路，应用灵活的能量传输系统。由于它摆脱了传统能源线路的束缚，而且传输距离远，所以应用领域比较广阔。该技术有望在无人机、微型飞行器、微型卫星、空间探测器、无线传感网络等移动负载的能源供给中得到应用。

激光供电是高压环境中传感节点电源的首选解决方案，激光供电系统优异于常规电源，它不仅大大提高了对电隔离，雷电保护，抗电火花，抗电磁干扰，减轻重量，耐腐蚀等方面的性能，而且具有通过激光供电将多余电能利用起来供额定电压小的负载设备使用，激光供电装置与高压发电装置分体设置，方便检修，提高使用的安全性的优点，因此特别适合应用于设备监测传感节点的安全和保障可靠供电。

但激光传能的距离较远，接收端光电池有效面积小，激光发射与接收端间的对准成了难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种远程激光传能装置及扫描对准方法，能够有效解决现有激光远距离传输对准难的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种远程激光传能装置，包括激光发射端和光能接收端，所述激光发射端包括激光发射器、水平调节平台、转动云台、第一定位器、信号接收器和控制器，所述水平调节平台用于调节激光发射器的水平位置，所述转动云台用于调整激光发射器的竖直位置，所述第一定位器用于确定激光发射器的位置，所述信号接收器用于接收光能接收端发出的对接信号，所述控制器用于控制水平调节平台和转动云台运动；

所述光能接收端包括是光电池、光敏元件阵列、第二定位器和信息反馈器，所述光电池与光敏元件阵列电连接，所述第二定位器用于确定光敏元件阵列的位置，信息反馈器用于与信号接收器通讯。

优选的，所述光敏元件阵列排列成十字形。

优选的，所述光敏元件阵列的尺寸在1m*1m～3m*3m之间。

优选的，所述第一定位器和第二定位器均采用GPS、北斗或者GNSS中的一种。

采用上述远程激光传能装置的扫描对准方法，先由第一定位器确定激光发射器的位置，由第二定位器确定光敏元件阵列的位置，从而确定激光发射器和光敏元件阵列的初始相对方位；

激光发射器发射低功率对准激光信号，控制器控制水平调节平台和转动云台运动，让激光发射器做水平和竖直扫描，寻找光敏元件阵列位置；

光敏元件阵列接受到激光发射器发出的对准激光信号后，通过信息反馈器发送信号给信号接收器，再由控制器控制水平调节平台和转动云台微调，直到激光发射器对准光敏元件阵列，然后开始进行远距离激光供电。

与现有技术相比，本发明的优点是：通过第一定位器和第二定位器先对激光发射端和光能接收端进行大致定位，然后利用激光发射端的水平调节平台和转动云台使激光发射器进行扫描，当光敏元件阵列接收到激光发射器的信号后，通过信息反馈器告知激光发射端，并对激光发射端的激光发射器进行微调到最佳的发射位置，从而大大提高了激光远距离传输对准的效率，同时使得激光远距离传输更加准确，光敏元件阵列也能尽量多的接收激光发射器发出的能量。

附图说明

图1为本发明一种远程激光传能装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1为本发明一种远程激光传能装置的实施例，一种远程激光传能装置包括激光发射端10和光能接收端20，激光发射端10主要用于发射激光，将能量传递出去，而光能接收端20用于接收激光传递的能量，并将这些能量收集存储。

激光发射端10包括激光发射器11、水平调节平台12、转动云台13、第一定位器、信号接收器和控制器，水平调节平台12用于调节激光发射器11的水平位置，转动云台13用于调整激光发射器11的竖直位置，可以将转动云台13固定在水平调节平台12上，水平调节平台12可以采用同步轮作为驱动部件带动激光发射器11做水平方向运动；转动云台13可以进行水平转动，也可以进行竖直调整，主要是需要具有竖直调整能力，以便和水平调节平台12配合，实现激光发射器的逐行扫描，更快速的与光能接收端20对准；第一定位器用于确定激光发射器11的位置，也就是确定激光发射器11的大致坐标，以便大致确定与光能接收端20的相对方位；信号接收器用于与光能接收端20通讯，接收光能接收端20的调整指令，然后通过控制器控制水平调节平台12和转动云台13运动，精细调整激光发射端10的位置。

光能接收端20包括光电池、光敏元件阵列21、第二定位器和信息反馈器，光电池与光敏元件阵列21电连接，用于存储接收到的能量，光敏元件阵列21成十字形排列，一般光敏阵列的尺寸在1m*1m～3m*3m之间，根据实际环境影响，最好选择2m*2m的尺寸，过大的尺寸对强度要求较高，不易安装固定，较小的尺寸增加激光发射端10和光能接收端20对准难度，并且十字形的光敏元件阵列21在激光发射器11扫描时能较为高效的扑捉到激光发射器11发出的信号。第二定位器用于确定光能接收端20的位置，而信息反馈器用于向激光发射器11发出信号，便于激光发射器11进行位置调整。

第一定位器和第二定位器均采用GPS、北斗或者GNSS中的一种，最好还是采用同一种定位信号，以便获得准确的精度。

采用上述远程激光传能装置的扫描对准方法：

先由第一定位器确定激光发射器11的位置，由第二定位器确定光敏元件阵列21的位置，从而确定激光发射器11和光敏元件阵列21的初始相对方位；

激光发射器11发射低功率对准激光信号，控制器控制水平调节平台12和转动云台13运动，让激光发射器11做水平和竖直扫描，寻找光敏元件阵列21位置；

光敏元件阵列21接受到激光发射器11发出的对准激光信号后，通过信息反馈器发送信号给信号接收器，再由控制器控制水平调节平台12和转动云台13微调，直到激光发射器11对准光敏元件阵列21，然后开始进行远距离激光供电。

通过第一定位器和第二定位器先对激光发射端10和光能接收端20进行大致定位，然后利用激光发射端10的水平调节平台12和转动云台13使激光发射器11进行扫描，当光敏元件阵列21接收到激光发射器11的信号后，通过信息反馈器告知激光发射端10，并对激光发射端10的激光发射器11进行微调到最佳的发射位置，从而大大提高了激光远距离传输对准的效率，同时使得激光远距离传输更加准确，光敏元件阵列21也能尽量多的接收激光发射器11发出的能量。并且采用该方法进行对准，对准速度得到答复提高，能快速实现激光发射端10和光能接收端20的对准，提高电能传输效率。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (5)

1.一种远程激光传能装置，其特征在于：包括激光发射端(10)和光能接收端(20)，所述激光发射端(10)包括激光发射器(11)、水平调节平台(12)、转动云台(13)、第一定位器、信号接收器和控制器，所述水平调节平台(12)用于调节激光发射器(11)的水平位置，所述转动云台(13)用于调整激光发射器(11)的竖直位置，所述第一定位器用于确定激光发射器(11)的位置，所述信号接收器用于接收光能接收端(20)发出的对接信号，所述控制器用于控制水平调节平台(12)和转动云台(13)运动；

所述光能接收端(20)包括是光电池、光敏元件阵列(21)、第二定位器和信息反馈器，所述光电池与光敏元件阵列(21)电连接，所述第二定位器用于确定光敏元件阵列(21)的位置，信息反馈器用于与信号接收器通讯。

2.如权利要求1所述的一种远程激光传能装置，其特征在于：所述光敏元件阵列(21)排列成十字形。

3.如权利要求1所述的一种远程激光传能装置，其特征在于：所述光敏元件阵列(21)的尺寸在1m*1m～3m*3m之间。

4.如权利要求1所述的一种远程激光传能装置，其特征在于：所述第一定位器和第二定位器均采用GPS、北斗或者GNSS中的一种。

5.采用权利要求1至4中任一项所述远程激光传能装置的扫描对准方法，其特征在于：先由第一定位器确定激光发射器(11)的位置，由第二定位器确定光敏元件阵列(21)的位置，从而确定激光发射器(11)和光敏元件阵列(21)的初始相对方位；

激光发射器(11)发射低功率对准激光信号，控制器控制水平调节平台(12)和转动云台(13)运动，让激光发射器(11)做水平和竖直扫描，寻找光敏元件阵列(21)位置；

光敏元件阵列(21)接受到激光发射器(11)发出的对准激光信号后，通过信息反馈器发送信号给信号接收器，再由控制器控制水平调节平台(12)和转动云台(13)微调，直到激光发射器(11)对准光敏元件阵列(21)，然后开始进行远距离激光供电。

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