1.本实用新型涉及远程激光传能装置。
背景技术：2.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。
3.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。
4.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。
技术实现要素：5.本实用新型的目的在于提供远程激光传能装置，能够有效解决现有激光传能远距离传输对准困难的问题。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：远程激光传能装置，包括激光发射端和光能接收端；
7.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、运动控制器和底座，所述水平调节平台固定在底座上，所述转动云台安装在水平调节平台上，所述激光发射器、第一定位器、信号接收器和运动控制器均安装在转动云台上，所述第一定位器和信号接收器均与运动控制器电连接，所述运动控制器控制水平调节平台和转动云台运行；
8.所述光能接收端包括光电池、光敏元件、壳体、第二定位器、电能控制器和信息反馈器，所述光敏元件成阵列排布固定在壳体上，所述第二定位器、电能控制器和信息反馈器固定在壳体内，所述光敏元件、信息反馈器和光电池均与电能控制器电连接，所述第二定位器与信息反馈器电连接；
9.所述信息反馈器与信号接收器无线通讯。
10.优选的，所述光敏元件成十字形阵列排布。十字形排布可以用最少的光敏元件形成最大的可接收范围，能尽量快的扑捉到激光信号，同时利用十字形光敏元件阵列的中心
进行光能接收，也能获得与普通光能接收端一样的接收效果。
11.优选的，所述水平调节平台包括第一齿条和移动台，所述第一齿条固定在底座上，所述移动台内设有第一步进电机和由第一步进电机驱动的第一齿轮，所述第一齿轮与第一齿条啮合。通过步进电机控制齿轮与齿条啮合，可以精准的控制水平调节平台中移动台的移动位置。
12.优选的，所述转动云台包括转动座、转动柱和升降台，所述转动座固定在水平调节平台上，所述转动柱竖直设置在转动座上，所述升降台竖直滑动设置在转动柱上，所述激光发射器、第一定位器、信号接收器和运动控制器均安装在升降台上。
13.优选的，沿所述转动柱的轴向方向，在转动柱的外侧壁上开有竖直设置的滑槽，所述滑槽为燕尾槽，所述滑槽的底部设有竖直设置的第二齿条，所述升降台的尾部与滑槽相适配，所述升降台的尾部设有与第二齿条相适配的第二齿轮，所述升降台的尾部固定有驱动第二齿轮转动的第二步进电机。
14.优选的，所述转动柱转动连接在所述转动座上，沿所述转动柱的圆周面设有齿圈，所述转动座上固定有第三步进电机，所述第三步进电机上设有与齿圈配合的第三齿轮。
15.与现有技术相比，本实用新型的优点是：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。
16.在激光发射端配置了底座，让整个装置放置更加平稳，而水平调节平台负责大范围水平调节，然后通过转动云台进行微调并且执行扫描操作。而在光能接收端也设置了壳体对第二定位器、电能控制器和信息反馈器进行保护。
附图说明
17.图1为本实用新型远程激光传能装置的结构示意图；
18.图2为本实用新型远程激光传能装置中转动云台的剖视图。
具体实施方式
19.下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
20.在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
21.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。在本实用新型的描述中，“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。
22.在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。
23.参阅图1为本实用新型远程激光传能装置的实施例，远程激光传能装置，包括激光发射端100和光能接收端200；
24.激光发射端100包括激光发射器110、水平调节平台120、转动云台130、第一定位器140、信号接收器150、运动控制器160和底座170，底座170位于最下方，成长条形，保证整个激光发射端100的稳定，在底座170上设有水平调节平台120，水平调节平台120包括第一齿条121和移动台122，第一齿条121固定在底座170上，底座170上开有横向的导向槽，移动台122滑动设置在导向槽内，齿条固定在导向槽底部，在移动台122上固定有第一步进电机，第一步进电机驱动第一齿轮转动，第一齿轮与第一齿条121啮合，从而通过步进电机控制移动台122的水平移动。
25.如图2所示，在移动台122上设有转动云台130，转动云台130包括转动座131、转动柱132和升降台133，转动座131固定在移动台122上，转动柱132底端设有凸出的转轴，通过转轴与转动座131转动连接，在转动座131的外圆周面底部固定有齿圈137，转动座131上固定有第三步进电机138，第三步进电机138驱动第三齿轮139转动，通过第三齿轮139与齿圈137啮合，从而驱动转动柱132绕自身轴线转动，实现固定在升降台133上的激光发射器110水平扫描。
26.在转动柱132的外圆周面上，沿轴向还开有滑槽134，滑槽134采用燕尾槽形式，升降台133的尾部与滑槽134滑动配合，使升降台133可以在竖直方向滑动，滑槽134底部设有第二齿条135，在升降台133上固定有第二步进电机，第二步进电机驱动第二齿轮136转动，第二齿轮136与第二齿条135啮合，从而利用第二步进电机带动升降台133在竖直方向运动，实现竖直扫描。
27.在升降台133上固定有激光发射器110、第一定位器140、信号接收器150和运动控制器160，激光发射器110用于发射激光传递能量，第一定位器140用于通过卫星定位确定当前激光发射端100的位置，便于确定与光能接收端200的大致方位，而信号接收器150用于接收光能接收端200发出的信号，确定激光发射器110是否对准，如果没有对准，则发送信号给运动控制器160，运动控制器160可以控制第一步将电机、第二步进电机和第三步进电机138运动，以调整激光发射端100的位置。
28.光能接收端200包括光电池、光敏元件210、壳体220、第二定位器、电能控制器和信息反馈器，光敏元件210成十字形阵列固定在壳体220上，第二定位器、电能控制器和信息反馈器固定在壳体220内，通过光敏元件210接收激光发射器110的信号或者能量，然后将信息反馈给电能控制器，电能控制器将信息通过信息反馈器发送至激光发射端100，从而告知激光发射端100是否对准，或者需要便宜的角度与距离，当激光发射端100对准光敏元件210阵列中心时，便可以开始能量传输，通过光电池收集接收到的能量。利用光敏元件210组成十
字形阵列，可以用尽量少的光敏元件210覆盖较大的范围，尽快的接收到激光发射端100发出的信号，从而进行微调。
29.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140确定激光发射器110的位置，由第二定位器确定光敏元件210阵列的位置，从而确定激光发射器110和光敏元件210阵列的初始相对方位；
30.激光发射器110发射低功率对准激光信号，控制器控制水平调节平台120和转动云台130运动，让激光发射器110做水平和竖直扫描，寻找光敏元件210阵列位置；
31.光敏元件210阵列接受到激光发射器110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150，再由控制器控制水平调节平台120和转动云台130微调，直到激光发射器110对准光敏元件210阵列，然后开始进行远距离激光供电。
32.以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。
技术特征：1.远程激光传能装置，其特征在于：包括激光发射端(100)和光能接收端(200)；所述激光发射端(100)包括激光发射器(110)、水平调节平台(120)、转动云台(130)、第一定位器(140)、信号接收器(150)、运动控制器(160)和底座(170)，所述水平调节平台(120)固定在底座(170)上，所述转动云台(130)安装在水平调节平台(120)上，所述激光发射器(110)、第一定位器(140)、信号接收器(150)和运动控制器(160)均安装在转动云台(130)上，所述第一定位器(140)和信号接收器(150)均与运动控制器(160)电连接，所述运动控制器(160)控制水平调节平台(120)和转动云台(130)运行；所述光能接收端(200)包括光电池、光敏元件(210)、壳体(220)、第二定位器、电能控制器和信息反馈器，所述光敏元件(210)成阵列排布固定在壳体(220)上，所述第二定位器、电能控制器和信息反馈器固定在壳体(220)内，所述光敏元件(210)、信息反馈器和光电池均与电能控制器电连接，所述第二定位器与信息反馈器电连接；所述信息反馈器与信号接收器(150)无线通讯。2.如权利要求1所述的远程激光传能装置，其特征在于：所述光敏元件(210)成十字形阵列排布。3.如权利要求1所述的远程激光传能装置，其特征在于：所述水平调节平台(120)包括第一齿条(121)和移动台(122)，所述第一齿条(121)固定在底座(170)上，所述移动台(122)内设有第一步进电机和由第一步进电机驱动的第一齿轮，所述第一齿轮与第一齿条(121)啮合。4.如权利要求1所述的远程激光传能装置，其特征在于：所述转动云台(130)包括转动座(131)、转动柱(132)和升降台(133)，所述转动座(131)固定在水平调节平台(120)上，所述转动柱(132)竖直设置在转动座(131)上，所述升降台(133)竖直滑动设置在转动柱(132)上，所述激光发射器(110)、第一定位器(140)、信号接收器(150)和运动控制器(160)均安装在升降台(133)上。5.如权利要求4所述的远程激光传能装置，其特征在于：沿所述转动柱(132)的轴向方向，在转动柱(132)的外侧壁上开有竖直设置的滑槽(134)，所述滑槽(134)为燕尾槽，所述滑槽(134)的底部设有竖直设置的第二齿条(135)，所述升降台(133)的尾部与滑槽(134)相适配，所述升降台(133)的尾部设有与第二齿条(135)相适配的第二齿轮(136)，所述升降台(133)的尾部固定有驱动第二齿轮(136)转动的第二步进电机。6.如权利要求4所述的远程激光传能装置，其特征在于：所述转动柱(132)转动连接在所述转动座(131)上，沿所述转动柱(132)的圆周面设有齿圈(137)，所述转动座(131)上固定有第三步进电机(138)，所述第三步进电机(138)上设有与齿圈(137)配合的第三齿轮(139)。
技术总结本实用新型公开了远程激光传能装置，包括激光发射端和光能接收端；激光发射端的水平调节平台固定在底座上，转动云台安装在水平调节平台上，激光发射器、第一定位器、信号接收器和运动控制器均安装在转动云台上，第一定位器和信号接收器均与运动控制器电连接，运动控制器控制水平调节平台和转动云台运行；光能接收端包括光电池、光敏元件、壳体、第二定位器、电能控制器和信息反馈器，光敏元件成阵列排布固定在壳体上，第二定位器、电能控制器和信息反馈器固定在壳体内，光敏元件、信息反馈器和光电池均与电能控制器电连接，第二定位器与信息反馈器电连接；信息反馈器与信号接收器无线通讯。大大提高了激光远距离传输对准的效率。大大提高了激光远距离传输对准的效率。大大提高了激光远距离传输对准的效率。
技术研发人员：郑立 潘捷凯 郑文斌 徐前茅 陆绍彬 陈茗 薛坚 郑耀 马凌云
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司温州供电公司
技术研发日：2021.12.01
技术公布日：2022/7/5
