CN206060499U - 一种基于近场通信的自供电激光扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，包括NFC通信单元、电机驱动单元、自供电单元和激光扫描单元，其中光通信单元安装于电机单元的中空轴位置，通过磁场耦合的非接触方式实现激光扫描单元数据的收发，电机单元驱动自供电单元旋转，以切割磁力线的方式为激光扫描单元提供电力，本实用型新在不影响装置旋转稳定性的基础上，利用自供电单元的磁力发电功能，结合NFC无线通信技术，同时解决了激光扫描单元连续运作过程中的电力供给和信号传输问题，该装置不仅结构简单、节约成本，而且很大程度上提高了激光扫描装置使用寿命。

Description

一种基于近场通信的自供电激光扫描装置

技术领域

本实用新型属于永磁发电技术领域，尤其涉及一种基于近场通信的自供电激光扫描装置。

背景技术

随着航拍、视频监控技术的快速发展，其相应的产品也越来越多的投入到民用生活当中，如何实现对旋转负载稳定通信和供电成为阻碍其发展的一大难题。

为了解决旋转负载的供电问题，目前采用较多的是滑环供电方案，其中水银滑环在各类产品中应用的最为广泛，由于其噪声系数低，驱动电流大、转速稳定性好等特性使其在诸多行业领域都占有一席之地，但随着滑环产品的广泛推广，其在价格高、安装复杂的缺点也显现出来，为解决以上问题，现有技术公开了一种基于无线供电和无线通讯的云台，利用初级线圈和次级线圈之间的交变磁场，实现无线供电功能，同时结合无线收发装置完成无线数据传输功能，该技术一定程度上解决了旋转负载的供电通信问题，但线圈之前能量的传递过程中发热情况严重，严重影响了旋转负载运转的稳定性，极大的缩短了旋转电机的使用寿命。

鉴于此，如何在不影响电机运转性能的基础上，提供一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，利用自供电单元的磁力发电功能，结合NFC通信单元的红外收发技术，实现对激光扫描负载稳定供电通信功能成为目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述的技术问题，本实用新型提供一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，利用自供电单元的磁力发电功能，结合NFC无线通信技术，实现对激光扫描负载稳定供电和数据通信功能。

本实用新型解决其技术问题采用了以下技术方案：一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，其特征在于：包括电机驱动单元、自供电单元、NFC通信单元和激光扫描单元；

进一步，所述电机驱动单元采用外转子中空轴伺服电机，用于驱动所述激光扫描单元旋转运作，具体包括：电机定子、定子结构件、电机外转子、转子结构件、旋转台；

进一步，所述自供电单元包括发电永磁体、发电线圈和发电单元电路，所述发电永磁体通过所述定子结构件与所述电机定子机械连接，且所述发电永磁体与所述电机定子的中心轴线重合；所述发电线圈通过所述转子结构件与所述电机外转子机械连接，且所述发电线圈与所述电机外转子的中心轴线重合；

进一步，所述NFC通信单元包括：NFC通信第一电路、NFC通信第二电路，所述NFC通信第一电路通过所述定子结构件安装于所述电机驱动单元的空心轴底部，所述NFC通信第二电路通过所述转子结构件安装于所述电机驱动单元的空心轴顶部，且所述NFC通信第一电路和所述NFC通信第二电路与所述电机驱动单元的中心轴线重合。

进一步，所述电机驱动单元内部集成伺服电机驱动器，所述伺服电机驱动器采用空间矢量正弦波方法驱动电机，通过UART接口发送指令可控制电机运转参数，电机转速最大偏移为±1转，电机最大转速为2000RPM，最大扭矩为5N.M。

更进一步，所述NFC通信第一电路包括：NFC第一天线和NFC第一芯片，所述NFC通信第二电路包括：NFC第二天线和NFC第二芯片，所述NFC第一芯片提供专用通信接口，所述NFC第二芯片与旋转负载通过专用通信接口传输数据。

进一步，所述NFC通信第一电路和所述NFC通信第二电路仅在安装方式上进行区别，具体包括：NFC控制芯片、收发线圈、UART接口，所述收发线圈位于所述NFC通信第一电路和所述NFC通信第二电路的中心位置，所述NFC通信单元可通过所述UART接口与所述激光扫描单元进行数据传输。

进一步，所述发电线圈随着所述电机外转子结构体的转动而转动，所述发电线圈旋转过程中通过切割所述发电永磁体的磁场产生电能。

进一步，所述发电单元电路包括：整流器电路、稳压电路、匹配滤波电路，所述发电线圈的输出与所述整流器电路相连接，所述整流器电路与所述稳压电路相连接，所述稳压电路与所述滤波电路相连接。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置的NFC无线通信原理图；

图3为本实用新型提供的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型提供的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置的结构图，如图1所示，一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，参照图1，该激光扫描装置，包括：电机驱动模块101、发电永磁体102、发电线圈103、自供电电路104、NFC通信第一电路105、NFC通信第二电路106，激光扫描单元107；

所述电机驱动模块101采用外转子中空轴伺服电机，用于驱动所述发电线圈103、所述自供电电路104、所述NFC通信第一电路105和所述激光扫描单元107旋转，具体包括：电机定子201、定子结构件301、电机外转子401、转子结构件501、旋转台601；

所述电机定子201通过所述定子结构件301与所述发电永磁体102机械衔接，且所述电机定子201和所述发电永磁体102的中心轴线与中空轴电机的中心轴线重合，

所述电机外转子401通过所述转子结构件501与所述发电线圈103机械衔接，且所述电机外转子401和所述发电线圈103的中心轴线与中空轴电机的中心轴线重合，

所述旋转台601通过所述转子结构件501与所述电机外转子401机械衔接，且所述旋转台601和所述电机外转子401与中空轴电机的中心轴线重合，

所述NFC通信第一电路105通过所述转子结构件501与所述旋转台601机械衔接，且所述NFC通信第一电路105和所述旋转台601与中空轴电机的中心轴线重合，所述NFC通信第二电路106通过所述定子结构件301与所述电机定子201机械衔接，且所述NFC通信第二电路106和所述电机定子201与中空轴电机的中心轴线重合。

图2为本实用新型提供的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置的NFC无线通信原理图，如图2所示，所述NFC通信第一电路105和所述NFC通信第二电路106均由NFC天线和NFC芯片组成，二者仅在安装方式上进行区别，所述NFC通信第一电路105的NFC芯片配置NFC天线为发射状态，所述NFC通信第二电路106的NFC芯片配置NFC天线为接收状态，实现旋转端向固定端的数据传输功能，所述NFC通信第二电路106的NFC芯片配置NFC天线为发射状态，所述NFC通信第一电路105的NFC芯片配置NFC天线为接收状态，实现旋转端向固定端的数据传输功能，通过所述NFC通信第一电路105和所述NFC通信第二电路106之间的近场通信实现了旋转端与固定端数据的双向传输，其最大通信距离可达20cm，数据传输最大速率为424kb/s。

图3示出了本实用新型提供的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置的电路图，如图3所示，所述自供电电路包括：整流器1041、滤波器1042、稳压器1043、供电控制器1044、可充电池1045，所述发电线圈103旋转过程中通过切割磁力获取到交流电信号，所述发电线圈103输出端与所述整流器1041输入端连接，交流电信号经所述整流器1041整流得到直流电信号，所述整流器1041输出端与所述滤波器1042输入端连接，直流电信号经所述滤波器1042滤除杂波，所述滤波器1042输出端与所述稳压器1043输入端连接，整流所得到的直流电信号经所述稳压器1043转换得到稳定可用的直流电压信号，所述稳压器1043输出端与所述供电控制器1044的输入端连接，所述供电控制器1044输出端与所述可充电池1045和旋转端负载连接，所述供电控制器1044可根据所述可充电池1045的实际电量可控制所述可充电池1045可向旋转端负载供电或者所述供电控制器1044直接向激光扫描负载供电。

所述供电控制器可输出5V稳定电压，输出最大功率为20W，所述可充电池容量为5000MAH。

Claims (5)

1.一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，其特征在于：包括电机驱动单元、自供电单元、NFC通信单元和激光扫描单元；

所述电机驱动单元采用外转子中空轴伺服电机，用于驱动所述激光扫描单元旋转运作，具体包括：电机定子、定子结构件、电机外转子、转子结构件、旋转台；

所述自供电单元包括发电永磁体、发电线圈和发电单元电路，所述发电永磁体通过所述定子结构件与所述电机定子机械连接，且所述发电永磁体与所述电机定子的中心轴线重合；所述发电线圈通过所述转子结构件与所述电机外转子机械连接，且所述发电线圈与所述电机外转子的中心轴线重合；

所述NFC通信单元包括：NFC通信第一电路、NFC通信第二电路，所述NFC通信第一电路通过所述定子结构件安装于所述电机驱动单元的空心轴底部，所述NFC通信第二电路通过所述转子结构件安装于所述电机驱动单元的空心轴顶部，且所述NFC通信第一电路和所述NFC通信第二电路与所述电机驱动单元的中心轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，其特征在于，所述电机驱动单元内部集成伺服电机驱动器，所述伺服电机驱动器采用空间矢量正弦波方法驱动电机，通过UART接口发送指令可控制电机运转参数，电机转速最大偏移为±1转，电机最大转速为2000RPM，最大扭矩为5N.M；

所述NFC通信第一电路包括：NFC第一天线和NFC第一芯片，所述NFC通信第二电路包括：NFC第二天线和NFC第二芯片，所述NFC第一芯片提供专用通信接口，所述NFC第二芯片与旋转负载通过专用通信接口传输数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，其特征在于，所述NFC通信第一电路和所述NFC通信第二电路仅在安装方式上进行区别，具体包括：NFC控制芯片、收发线圈、UART接口，所述收发线圈位于所述NFC通信第一电路和所述NFC通信第二电路的中心位置，所述NFC通信单元可通过所述UART接口与所述激光扫描单元进行数据传输。

4.根据权利要求1所述的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，其特征在于，所述发电线圈随着所述电机外转子结构体的转动而转动，所述发电线圈旋转过程中通过切割所述发电永磁体的磁场产生电能。

5.根据权利要求1所述的一种基于近场通信的自供电激光扫描装置，其特征在于，所述发电单元电路包括：整流器电路、稳压电路、匹配滤波电路，所述发电线圈的输出与所述整流器电路相连接，所述整流器电路与所述稳压电路相连接，所述稳压电路与所述滤波电路相连接。