一種基於三桿支撐式轉臺的自動捕光可見光通信裝置製造方法
2023-06-02 13:04:16
一種基於三桿支撐式轉臺的自動捕光可見光通信裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種自動捕光可見光通信裝置，其特徵在於，包括：捕光通信轉向盤、轉向雲臺；其中捕光通信轉向盤用於探測目標光源方向，並將探測到的光源方向信息輸出給轉向雲臺，轉向雲臺根據所述光源方向進行轉向；其中，所述轉向雲臺具有多個絲槓傳動裝置，所述絲槓傳動裝置具有支杆，所述支杆可上下移動；所述轉向雲臺在接收到光源方向信息後控制所述絲槓傳動裝置的支杆上下移動以帶動捕光通信轉向盤轉向。本發明通過自動捕光裝置，使光電探測器和LED正對目標光源，在直視鏈路上收發信號，提高可見光通信系統的通信質量與移動性能。
【專利說明】一種基於三桿支撐式轉臺的自動捕光可見光通信裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及可見光通信【技術領域】，尤其是涉及一種基於三桿支撐式轉臺的自動捕光可見光通信裝置。
【背景技術】
[0002]室內可見光通信技術是一種新型的光通信技術，隨著LED的快速發展，LED替代白熾燈和日光燈用於照明已經成為明顯的趨勢。LED可以同時用於照明與通信的特點，使得可見光通信(VLC)成為了近年來研究的熱點，如今應用於可見光通信系統的接收機多固定在某一位置與目標光源進行信息交換，移動性能差，且應用於捕光系統中的三維轉臺多為上下、左右旋轉式，存在繞線和捕光效率低的缺點。
【發明內容】
[0003](一 )要解決的技術問題
[0004]為了解決上述現有技術中的不足，本發明提出了一種基於三桿支撐式轉臺的自動捕光可見光通信裝置，該裝置通過直接調節三個支撐杆的高度調節捕光通信轉向盤的朝向，避免了傳統三維轉臺繞線問題，通過本發明裝置對目標光源的捕捉，接收機與目標光源將始終保持直視鏈路條件下傳輸信息，有效地克服了接收裝置移動性不足的問題，大大提高了捕光效率和通信的可靠性。
[0005]( 二 )技術方案
[0006]為了達到上述目的，本發明提出了一種自動捕光可見光通信裝置，其特徵在於，包括:捕光通信轉向盤、轉向雲臺；其中捕光通信轉向盤用於探測目標光源方向，並將探測到的光源方向信息輸出給轉向雲臺，轉向雲臺根據所述光源方向進行轉向；其中，所述轉向雲臺具有多個絲槓傳動裝置，所述絲槓傳動裝置具有支杆，所述支杆可上下移動；所述轉向雲臺在接收到光源方向信息後控制所述絲槓傳動裝置的支杆上下移動以帶動捕光通信轉向盤轉向。
[0007](三)有益效果
[0008]從上述方案可以看出，本發明具有以下有益效果:
[0009]1.本發明提出了一種基於三桿支撐式轉臺的自動捕光可見光通信裝置，該裝置可自動對目標光源進行捕光，提高系統的移動通信性能。
[0010]2.該裝置中的轉向雲臺克服傳統轉臺(上下、左右旋轉三維轉臺)旋轉繞線的缺點，可以快速捕捉、對準目標光源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明做進一步詳細說明。
[0012]圖1 (a)?圖1 (b)是本發明裝置整體結構示意圖、透視結構示意圖；
[0013]圖2(a)?圖2(b)是本發明裝置捕光轉向盤的結構示意圖、透視結構示意圖；
[0014]圖3(a)?圖3(b)是本發明中捕光通信轉向盤中捕光裝置結構示意圖；
[0015]圖4是本發明裝置連接板結構示意圖；
[0016]圖5(a)?圖5(c)是本發明裝置轉向雲臺裝置結構示意圖；
[0017]圖6(a)?圖6(b)是本發明中連接板與滑塊的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
[0019]如圖1(a)和圖1(b)所示，本發明提出的一種基於三桿支撐式轉臺的自動捕光可見光通信裝置包括捕光通信轉向盤、轉向雲臺兩部分。其中，其中捕光通信轉向盤用於探測目標光源方向，並將探測到的光源方向信息輸出給轉向雲臺，轉向雲臺根據所述光源方向進行轉向，所述轉向雲臺具有多個絲槓傳動裝置，所述絲槓傳動裝置可上下移動；所述轉向雲臺在接收到光源方向信息後控制所述絲槓傳動裝置上下移動以帶動捕光通信轉向盤轉向
[0020]圖2(a)和圖2(b)是本發明中捕光通信轉向盤的結構示意圖，捕光通信轉向盤包括一 LED、一光電探測器、一捕光裝置和連接板，所述捕光通信轉向盤為柱體狀，所述捕光系統通過四個螺釘固定在捕光通信轉向盤的下表面，LED和光電探測器通過壓圈固定在捕光通信轉向盤上四象限探測器的兩側。
[0021]圖3(a)和圖3(b)是本發明中捕光通信轉向盤中捕光系統結構示意圖。其中，捕光系統包括光學透鏡、鏡筒、隔圈、壓圈和四象限探測器，光學透鏡用於將目標光源成像至焦面處，鏡筒用於支撐其它部件，隔圈保證光學透鏡和四象限探測器間距，使四象限探測器放置於光學透鏡焦面處或近焦面處，壓圈用於通過螺紋連接將光學透鏡和四象限探測器固定，四象限探測器用於探測目標光源，其在四個象限上分別具有一個光電探測器，當目標光源經光學透鏡所成像的光斑不在垂直於四象限探測器中心的光軸上時，四個象限上的光電探測器接收到的光強不同，導致輸出的光電信號幅度不相同，根據四個光電信號的幅度大小就可以確定目標光源具體位置，通過數據線將這些信息傳遞到轉向雲臺下方的電路板上，從而控制捕光通信轉向盤朝向變化，使其盤面方向正對目標光源，此時，通過可見光通信技術加載到LED光源上的信息通過光的形式發射到轉向盤上的光電探測器上，實現對外界信息的接收，同時通過可見光通信技術加載到轉向盤上LED燈上的信息也將以光的形式發射出來，被光源端光電探測器接收，實現向外界信發射信息，從而實現雙向鏈路的信息傳輸。
[0022]圖4是本發明中連接板的結構示意圖。如圖4所示，其為圓盤狀結構，其大小與所述捕光通信轉向盤的下表面大小相匹配，中心位置具有出線孔，圓盤狀連接板的邊緣部分均勻分布多個螺釘孔，圖4中示出了 3個，連接板的盤面上均勻分布著多個滑塊軌，圖4示出了三個，其形狀為T型槽孔，較大端位於圓盤邊緣，具體位置如圖所示；出線孔用於LED和光電探測器以及四象限探測器的線路通過此孔連接到轉向雲臺的電路板上，三個螺釘孔用於與捕光通信轉向盤通過螺釘進行緊固連接，T型槽孔滑塊軌道用於與轉向雲臺上的滑塊接觸連接，由於轉向雲臺的支杆上下運動，滑塊與連接板的連接位置是相對變化的，連接板上的滑塊軌道可以實現滑塊的滑動，防止支杆與連接板卡死。
[0023]圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)是本發明中轉向雲臺的結構示意圖。如圖5 (a)、圖5 (b)、圖5(c)所示，所述轉向雲臺包括支撐底座、支撐板、三組絲槓傳動裝置、六組光敏電阻，其中支撐底座分為上、下端兩部分，通過螺釘緊固連接，對整體結構起支撐作用，所述支撐板，其形狀為圓盤狀，通過螺釘固定於支撐底座上端部分，用於支撐三組絲槓傳動裝置和光敏電阻.圖5 (b)示出了絲槓傳動裝置的結構示意圖。如圖5 (b)所示，絲槓傳動裝置包括步進電機、第一固定板、聯軸器、絲母、絲槓、遊塊、導向杆、支杆、第二固定板、萬向節、滑塊。所述步進電機用螺釘固定在第一固定板的下表面上，所述步進電機的傳動軸穿過所述第一固定板，通過聯軸器與絲槓的一端連接；所述遊塊具有兩個通孔，其中一個中固定有一絲母，絲母外表面通過與通孔的過盈配合緊固在一起，絲母內表面與絲槓一端的螺紋接觸，所述絲槓的另一端與第二固定板連接；導向杆的一端穿過遊塊的另一個通孔並固定在第一固定板的上表面，其另一端固定在第二固定板的下表面；支杆一端通過螺釘固定在遊塊的一側面，另一端與萬向節連接，步進電機的轉動通過聯軸器帶動絲槓轉動，由於導向杆是固定在絲槓傳動裝置上的上下固定板上，且穿過了遊塊一通孔，限制了遊塊和絲母隨著絲槓旋轉運動，絲槓轉動帶動絲母、遊塊轉動時受到阻礙，絲母連通遊塊、支杆只能在絲槓上做上下運動。支杆與萬向節下端通過螺釘緊固、滑塊下端圓柱面與萬向節上端螺釘緊固，滑塊上端圓盤面放入滑塊軌道中，實現與捕光通信轉向盤連接。三個電機分別控制一個支杆的上下運動，電路板根據四象限探測器反饋信息分別控制三個電機，電機控制對應支杆的上下運動，三支杆的相對位置的變化帶動轉向盤朝向變化，支杆的位置變化導致支杆與捕光通信轉向盤的連接位置會發生改變，需要滑道上滑動的滑塊來過渡連接。轉向盤朝向的變化導致盤面與支杆間產生角度變化，滑塊與支杆間的萬向節用於防止角度變化產生的應力。所述第一固定板，其形狀為圓盤狀，用於固定電機和將絲槓傳動裝置底部與支撐底座通過螺釘固定，所述第二固定板，其形狀為圓角長方體，用於將絲槓傳動裝置頂部與支撐板通過螺釘固定，第二固定板內部裝有軸承，用於與絲槓的另一端連接，以減少絲槓轉動與第二固定板間產生的摩擦，所述支撐板用於支撐絲槓傳動裝置上的第二固定板，即第二固定板位於支撐板的上表面，絲槓傳動裝置中的支杆、導向杆和絲槓穿過所述支撐板而通過第二固定板得到支撐。每組絲槓傳動裝置都配有兩套光敏電阻，一套固定在第一固定板上，一套固定在支撐板上，每套光敏電阻分為發射和接收端，分別放在遊塊運動軌跡的兩側，當遊塊運動到光敏電阻發射端和接收端中間時，光敏電阻發射光束被遮擋，電阻增大，形成斷路，步進電機停止工作，通過此方法設置了遊塊運動的起始和終止位置，防止遊塊運動過位，引起系統故障。
[0024]圖6(a)和6(b)是本發明中連接板與滑塊的連接示意圖。電路板根據四象限探測器反饋信息分別控制支杆的上下運動，當一支杆長度大於其他支杆時，如圖6(b)所示，連接板一側會升高，由位置I變為位置2，支杆與連接板的支點也由支點I變為支點2，支點發生了變化，且支撐角度也發生了變化，由於支杆只能上下運動，因此支杆與連接板的連接需要有一動態的連接裝置，如圖6(a)所示的滑塊和萬向節，滑塊可以在滑軌內移動，用於改變支撐點，萬向節用於調節支撐角度。
[0025]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自動捕光可見光通信裝置，其特徵在於，包括:捕光通信轉向盤、轉向雲臺；其中捕光通信轉向盤用於探測目標光源方向，並將探測到的光源方向信息輸出給轉向雲臺，轉向雲臺根據所述光源方向進行轉向；其中，所述轉向雲臺具有多個絲槓傳動裝置，所述絲槓傳動裝置具有支杆，所述支杆可上下移動；所述轉向雲臺在接收到光源方向信息後控制所述絲槓傳動裝置的支杆上下移動以帶動捕光通信轉向盤轉向。
2.根據權利要求1所述的可見光通信裝置，其特徵在於，所述捕光通信轉向盤包括捕光系統，其固定在捕光通信轉向盤下表面，用於探測目標光源位置。
3.根據權利要求1所述的可見光通信裝置，其特徵在於，所述捕光通信轉向盤還包括一 LED燈，用於發出帶有信息的光束，與目標光源通信。
4.根據權利要求1所述的可見光通信裝置，其特徵在於，所述捕光通信轉向盤包括一光電探測器，用於接收目標光源發出載有信息的光，與目標光源實現通信。
5.根據權利要求1所述的可見光通信裝置，其特徵在於，所述捕光通信轉向盤包括一連接板，用於連接捕光通信轉向臺和轉向雲臺。
6.根據權利要求5所述的可見光通信裝置，其特徵在於，所述連接板頂端通過螺釘與捕光通信轉向盤連接，底端通過滑塊與轉向雲臺連接，且底端具有滑塊移動所需的滑軌；所述絲槓傳動裝置上下移動時，帶動所述滑塊在所述滑軌中移動，進而帶動捕光通信轉向盤轉向。
7.根據權利要求1-6任一項所述的可見光通信裝置，其特徵在於，所述絲槓傳動裝置還包括步進電機、第一固定板、聯軸器、絲母、絲槓、遊塊、導向杆、第二固定板、萬向節、滑塊，所述步進電機固定在第一固定板的下表面，且其傳動軸穿過所述第一固定板，通過聯軸器與絲槓的第一端連接；所述遊塊具有兩個通孔，其中一個中固定有所述絲母，絲母內表面與絲槓第一端螺紋接觸，絲槓的第二端固定在第二固定板上；導向杆穿過遊塊的另一個通孔固定在第一固定板和第二固定板之間，支杆的第一端固定在遊塊的側面，且支杆的第二端通過萬向節與滑塊連接，所述滑塊安裝於所述連接板的滑軌中。
8.根據權利要求7所述的可見光通信裝置，其特徵在於，所述轉向雲臺還包括支撐板，所述第二固定板安裝在其上表面，且與第二固定板固定連接的絲槓、支杆均穿過所述支撐板上的通孔與第二固定板連接。
9.根據權利要求1_6、8任一項所述的可見光通信裝置，其特徵在於，所述轉向雲臺包括多套光敏電阻，與所述絲槓傳動裝置一一對應，每套光敏電阻包括發射端和接收端；所述光敏電阻用於控制所述絲槓傳動裝置的支杆上下移動的起始和終止位置。
10.根據權利要求2所述的可見光通信裝置，其特徵在於，所述捕光系統包括光學透鏡和四象限探測器，所述四象限探測器位於所述光學透鏡的焦面處或近焦面處，其通過探測目標光源經所述光學透鏡成像後，在四個象限上的光強而確定目標光源的位置。
【文檔編號】H04B10/116GK104168061SQ201410414697
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月21日 優先權日:2014年8月21日
【發明者】施安存, 孫達, 段靖遠, 劉大暢, 孫悅, 張雪麗 申請人:中國科學院半導體研究所