TWI429881B - Non - contact power transmission structure of laser ranging device - Google Patents

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Description

雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構
本發明係有關一種電力傳輸之技術，特別是指一種應用於雷射測距裝置中之無接點電力傳輸之結構。
度量衡之量測及單位為自古以來隨著朝代更迭而不斷變更演進，最後與世界各國統一標準制訂出之公制單位。以往量測距離係以尺為工具，但長距離便有量測上的困難，隨著科技發展開發出以雷射進行距離量測之裝置。
雷射測距原理為利用雷射對目標發射一個光束，目標反射光波回到發射位置，得出光波往返所用時間，即可換算成距離。因此，雷射測距裝置需包含一雷射光管發射雷射光束，並包含一鏡頭做為接收器接收反射光波，再以數位處理器晶片(DSP)計算雷射光管發射時間與鏡頭接收反射光波之時間差，目前更有可360度旋轉之雷射測距裝置，可大範圍測距，但此種雷射測距裝置由於上方承載雷射光管及鏡頭之旋轉盤可旋轉，因此若電線以接點方式提供電力容易因旋轉盤轉動而使接點纏繞脫落，維修時需將整個雷射測距裝置換新，無法單就供電部分進行維修。
有鑑於此，本發明係在針對上述之缺失，提出一種雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，以克服上述該等問題，具體架構及其實施方式將詳述於下。
本發明之主要目的在提供一種雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其係利用電磁接觸器導通後電池充電，以電池來提供整體裝置的電力。
本發明之另一目的在提供一種雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其係利用變壓器原理之線圈感應方式，藉由固定的初級線圈與旋轉的次級線圈產生感應電流，以提供整體裝置之電力。
本發明之另一目的在提供一種雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其係裝設一小型發電機，藉由馬達帶動發電機旋轉以產生電力。
為達上述之目的，本發明提供一種雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，包括一第一電路板、一第二電路板、一第三電路板、二訊號接收器及二訊號發射器、一馬達及一電力結構，其中第一電路板設置於主軸上方之旋轉盤上，此第一電路板上方承載一雷射光管及一鏡頭並與雷射光管及鏡頭電性連接；第二電路板設於主軸底部，並將訊號接收器設在第二電路板底部；第三電路板固定於底座上，此第三電路板不會旋轉，並將訊號發射器設在第三電路板上；訊號接收器及訊號發射器用以傳送訊號到雷射光管及鏡頭，並接收雷射光管及鏡頭送出之訊號；馬達位於主軸側邊，透過傳動皮帶與主軸連接使主軸旋轉，連帶使旋轉盤旋轉；電力結構與第一、第二、第三電路板電性連接，係透過充電方式、變壓器原理、發電機原理及光電轉換原理產生電力，以驅動第一、第二、第三電路板作動。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
本發明提供一種雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其係在雷射測距裝置上以無電線接點之方式對整體裝置提供電力，讓雷射測距裝置旋轉時電線不會纏繞。
第1A圖及第1B圖分別為本發明中第一實施例之結構俯視圖及剖視圖，其係以電磁接觸器充電供電。如圖所示，在本發明第一實施例中，雷射測距裝置10包含位於裝置上方之一旋轉盤12，旋轉盤12承載一第一電路板14、一雷射光管16、一鏡頭18及一電池19，其中雷射光管16、鏡頭18及電池19皆設在第一電路板14上，當旋轉盤12旋轉時，雷射光管16可大範圍掃描，而鏡頭18則可大範圍擷取周遭影像；第一電路板14上更設有複數電路晶片，其中包含一數位處理器晶片(DSP)(圖中未示)，其與雷射光管16及鏡頭18電性連接，以處理該雷射光管16及鏡頭18之光電訊號。
於旋轉盤12下方之空心主軸34底部設有一第二電路板15，另於於雷射測距裝置10之底座13上設有一第三電路板17，二訊號發射器28設在第三電路板17上，另有二訊號接收器26設在第二電路板15底部，此二訊號接收器26分別為一紅外線外部訊號接收器及一紅外線內部訊號接收器，二訊號發射器28分別為一紅外線外部訊號發射器及一紅外線內部訊號發射器，其中紅外線外部訊號發射器將外部訊號發射給紅外線外部訊號接收器，而紅外線內部訊號發射器則是將雷射光管16及鏡頭18處理過之內部訊號發射給紅外線內部訊號接收器。於旋轉盤12旁設有一馬達20，馬達20上方連通一傳動皮帶輪22，一傳動皮帶24繞過傳動皮帶輪22及旋轉盤12，使馬達20旋轉時傳動皮帶輪22同步旋轉，並帶動旋轉盤12旋轉，使雷射光管16及鏡頭18可360度掃描攝影。
在本發明第一實施例中之電力結構為旋轉盤12外側之電磁接觸器30，此電磁接觸器30包括由一鐵心302及環繞鐵心302之線圈304所組成之電磁鐵結構及至少一接觸片32，並在雷射測距裝置10之外部設有至少一接點33，接點33為圓形銅箔片，與電池19電性連接；當外部電源進入時，接點33引入外部電源通過接觸片32對電池19進行充電，由電池19提供雷射測距裝置10整體之電力，而當拔除外部電源時，接觸片32釋放電磁接點，進而停止對電池19充電之動作。此電池19為蓄電池。
第2A圖及第2B圖分別為本發明中第二實施例之結構俯視圖及剖視圖，其係以變壓器方式供電，如圖所示，此實施例中旋轉盤12上僅設置第一電路板14、雷射光管16及鏡頭18，旋轉盤12中央向下設有一空心之主軸34，於主軸34末端設有一第二電路板15，另於底座13上設有第三電路板17。在此實施例中，二訊號發射器28設在第三電路板17上，而二訊號接收器26則設在第二電路板15之底部，其作用與第一實施例相同。此實施例中之電力結構係包含一初級線圈38及一次級線圈36，其中初級線圈38係設置於第三電路板17上，而次級線圈36則設於該旋轉盤12底部，換言之，初級線圈38為固定不動的，次級線圈36會隨著旋轉盤12旋轉，四條線穿過主軸34中心分別連接到初級線圈38及次級線圈36，對初級線圈38通以超音波電壓，利用靜止的初級線圈38隔著小間隙，感應對面另一片同面積旋轉中的次級線圈36，將交流電能感應傳輸到次級線圈36，此為變壓器原理。
第3A圖及第3B圖分別為本發明中第三實施例之結構俯視圖及剖視圖，其係以發電機方式供電，如圖所示，此實施例中旋轉盤12上僅設置第一電路板14、雷射光管16及鏡頭18，旋轉盤12中央向下設有一空心之主軸34，一發電機40設在旋轉盤12底部，於發電機40底部設有第二電路板15，此第二電路板15與第一電路板14透過主軸34電性連接；另於底座13上設有第三電路板17。在此實施例中，二訊號發射器28設在第三電路板17上，而二訊號接收器26則設在第二電路板15底部，其作用與第一實施例相同。此實施例中之電力結構係即為該發電機40，其包含一磁鐵402及一線圈404，此磁鐵402為永久磁鐵，發電機40與第一電路板14電性連接。在此實施例中馬達20的下方另設有一同軸的第二傳動皮帶輪44，一第二傳動皮帶42繞過第二傳動皮帶輪44及發電機40，當馬達20轉動時，同時傳動皮帶輪22及第二傳動皮帶輪44旋轉，進而帶動旋轉盤12及發電機40旋轉發電，而線圈404轉動時近距離切割磁鐵402的磁場，旋轉盤12上的線圈就產生電能，供應旋轉盤12上其他電子零件所需電能。
於本發明中，電力結構除了第1A、1B圖所示之電磁接觸器充電供電、第2A、2B圖所示之變壓器原理發電及第3A、3B圖所示發電機原理發電之結構外，更可為光電轉換原理，利用固定的強光光源照射旋轉盤上的一光電轉換器(圖中未示)以產生電能。
在本發明之各實施例中，訊號發射器及訊號接收器皆為光電晶體。
綜上所述，本發明提供之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構係利用電磁接觸器接通外部電源對電池充電，以提供雷射測距裝置作動之電力；或利用變壓器原理，以線圈感應方式產生感應電流以使雷射測距裝置作動；或利用發電機原理，當線圈轉動時切割磁鐵的磁場，使對應的另一線圈產生電能；或利用光電轉換原理，以光源照射旋轉盤上的光電轉換器，將光能轉換為電能以提供雷射測距裝置電力。由於本發明之電力結構與雷射光管、鏡頭並無接點連接，故不會因旋轉盤轉動使電線纏繞脫落，若電力結構損壞時更可在不動到雷射光管及鏡頭之前提下對電力結構進行維修。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10．．．雷射測距裝置
12．．．旋轉盤
13．．．底座
14．．．第一電路板
15．．．第二電路板
16．．．雷射光管
17．．．第三電路板
18．．．鏡頭
19．．．電池
20．．．馬達
22．．．傳動皮帶輪
24．．．傳動皮帶
26．．．訊號接收器
28．．．訊號發射器
30．．．電磁接觸器
302．．．鐵心
304．．．線圈
32．．．接觸片
33．．．接點
34．．．主軸
36．．．次級線圈
38．．．初級線圈
40．．．發電機
402．．．磁鐵
404．．．線圈
42．．．第二傳動皮帶
44．．．第二傳動皮帶輪
第1A圖及第1B圖分別為本發明中第一實施例以電磁接觸器充電供電之結構俯視圖及剖視圖。
第2A圖及第2B圖分別為本發明中第二實施例以變壓器方式供電之結構俯視圖及剖視圖。
第3A圖及第3B圖分別為本發明中第三實施例以發電機供電之結構俯視圖及剖視圖。
12．．．旋轉盤
13．．．底座
14．．．第一電路板
15．．．第二電路板
16．．．雷射光管
17．．．第三電路板
18．．．鏡頭
19．．．電池
20．．．馬達
22．．．傳動皮帶輪
24．．．傳動皮帶
26．．．訊號接收器
28．．．訊號發射器
302．．．鐵心
304．．．線圈
33．．．接點
34．．．主軸

Claims (11)

  1. 一種雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，包括：一第一電路板，係設置於一主軸上方之一旋轉盤上，該第一電路板上方承載一雷射光管及一鏡頭並與該雷射光管及該鏡頭電性連接；一第二電路板，其係設於該主軸之末端；一第三電路板，其係固定於與該主軸末端相對位置之一底座上；二訊號接收器及二訊號發射器，該二訊號發射器係設於該第三電路板上，而該二訊號接收器則設於該第二電路板上，用以傳送訊號到該雷射光管及該鏡頭，並接收該雷射光管及該鏡頭送出之訊號；一馬達，位於該主軸之側邊，與該主軸連接使該主軸旋轉，連帶使該旋轉盤旋轉；以及一電力結構，與該第一、第二及第三電路板電性連接，係產生電力以驅動該第一、第二及第三電路板作動。
  2. 如請求項1所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其中該二訊號接收器分別為一紅外線外部訊號接收器及一紅外線內部訊號接收器，該二訊號發射器分別為一紅外線外部訊號發射器及一紅外線內部訊號發射器。
  3. 如請求項1所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，更包括一電池，該電力結構係利用外部之一電磁接觸器通電後，該電磁接觸器與測距裝置旋轉盤外側之接觸片接通，引入外部電源通過該接觸片對該電池進行充電。
  4. 如請求項1所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其中該電力結構係於該第二電路板下設置一次級線圈，並在該第三電路板上相對於該次級線圈之位置設一初級線圈，對該初級線圈通以超音波電壓，使該次級線圈感應產生電能。
  5. 如請求項4所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其中該初 級線圈及該次級線圈為超音波感應線圈。
  6. 如請求項1所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其中該電力結構係於該第二電路板及該旋轉盤之間設置中空柱狀之一磁鐵及一線圈構成一發電機，利用該馬達帶動該發電機旋轉，進而使線圈產生感應電流。
  7. 如請求項1所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其中該馬達之軸心係穿過一傳動皮帶輪，一傳動皮帶繞過該傳動皮帶輪與該旋轉盤連接，使該馬達之該軸心旋轉時，帶動該傳動皮帶輪及該旋轉盤旋轉。
  8. 如請求項6所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其中該發電機係透過一傳動皮帶輪及一傳動皮帶與該馬達連結，當該馬達之軸心旋轉時帶動該傳動皮帶輪同步旋轉，並藉由傳動皮帶牽動該發電機旋轉發電。
  9. 如請求項1所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其中該電力結構為一光電轉換器，利用一固定光源照射該旋轉盤上之該光電轉換器以產生電能。
  10. 如請求項1所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其中該第一電路板上更設有複數電路晶片，該等電路晶片中包含一數位處理器晶片(DSP)，其與該雷射光管及該鏡頭電性連接，以處理該該雷射光管及該鏡頭之光電訊號。
  11. 如請求項1所述之雷射測距裝置之無接點電力傳輸結構，其中該等訊號發射器及該等訊號接收器為光電晶體。
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