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测距装置及扫地机器人的制作方法

专利查询4月前  41

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1.本技术属于位置测量技术领域,具体地,涉及一种测距装置及扫地机器人。


背景技术:

2.psd(position sensitive detector)传感器是一种能测量光点在探测器表面上连续位置的光学探测器,其工作原理为:psd传感器由p衬底、pin光电二极管及表面电阻组成,是基于非均匀半导体的“横向光电效应”,而达到器件对入射激光位置的敏感,即:利用psd的光电流可测量入射到感光区域的光斑能量中心位置,将光敏面上光点位置转化为电信号,从而实现对入射激光方向的测量。
3.现有技术中,psd传感器常用于距离检测,因其对材质变化不敏感,常被用于扫地机器人中,用于沿边或者脱困。其中,psd在障碍物距离检测时,在工作距离范围内,其反馈电信号与距离成一定的曲线关系,对于不同距离会反馈不同的电压。具体为:输出电压值由检测距离的增加先增大后减小,通常情况下检测距离为0到15mm范围内输出电压呈增大趋势,之后呈减小趋势。因此,在扫地机器人的运用中,电信号检测范围0到15mm范围内称作检测盲区,若在此范围内进行检测,会造成检测的失真。
4.因此,需要规避掉psd传感器的的检测范围盲区,提高距离检测的准确性。


技术实现要素:

5.本实用新型提出了一种测距装置及扫地机器人,通过全反射平面镜调整光路的反射,规避常规psd传感器的检测盲区,大大提高了检测准确性。
6.根据本技术实施例的第一个方面,提供了一种测距装置,包括psd传感器、全反射平面镜以及透光盖,psd传感器的发射端将发射光信号发射至全反射平面镜,全反射平面镜将发射光信号进行全反射,全反射后的发射光信号透过透光盖照射至待测平面;
7.待测平面将发射光信号反射为接收光信号,接收光信号按照发射光信号的光路由psd传感器接收,psd传感器的接收端用于根据接收光信号检测psd传感器与待测平面之间距离。
8.在本技术一些实施方式中,全反射平面镜与psd传感器的相对位置和/或倾斜角度为可调节的。
9.在本技术一些实施方式中,psd传感器的发射端与接收端之间设置有隔板,隔板阻挡接收端直接接收发射端的发射光信号。
10.在本技术一些实施方式中,隔板厚度为1mm。
11.在本技术一些实施方式中,还包括psd固定支架,psd传感器与透光盖固定于psd固定支架上。
12.在本技术一些实施方式中,psd传感器与透光盖通过卡扣固定于所述psd固定支架上。
13.在本技术一些实施方式中,psd传感器通过可调节安装角度固定于psd固定支架
上。
14.在本技术一些实施方式中,透光盖为中部向全反射平面镜方向凹陷的凹槽结构。
15.在本技术一些实施方式中,透光盖为全透明盖或红外透光盖。
16.根据本技术实施例的第二个方面,提供了一种扫地机器人,包括以上任一项的测距装置。
17.采用本技术的测距装置及扫地机器人,其中,测距装置包括psd传感器、全反射平面镜以及透光盖,psd传感器的发射端将发射光信号发射至全反射平面镜,全反射平面镜将发射光信号进行全反射,全反射后的发射光信号透过透光盖照射至待测平面;待测平面将发射光信号反射为接收光信号,接收光信号按照发射光信号的光路由psd传感器接收,psd传感器的接收端用于根据接收光信号检测psd传感器与待测平面之间距离。本技术通过全反射平面镜调整光路的反射,延长检测信号范围,规避常规psd传感器的检测盲区,大大提高了检测准确性。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解,构成本技术的一部分,本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术,并不构成对本技术的不当限定。在附图中:
19.图1示出了本技术实施例的测距装置的结构示意图;
20.图2示出了本技术实施例的psd传感器的测量原理图;
21.图3示出了本技术实施例的测距装置的信号发射示意图;
22.图4示出了本技术实施例的测距装置的信号接收示意图;
23.图5示出了本技术实施例的测距装置中psd无隔板的结构示意图;
24.图6示出了本技术实施例的测距装置中psd有隔板的结构示意图。
具体实施方式
25.在实现本技术的过程中,发明人发现psd在障碍物距离检测时,在工作距离范围内,其反馈电信号与距离成一定的曲线关系,对于不同距离会反馈不同的电压,检测距离为0到15mm范围内输出电压呈增大趋势,此检测范围称作检测盲区,若在此范围内进行检测,会造成检测的失真。
26.基于此,本实用新型提供了一种测距装置及扫地机器人,其中,测距装置包括psd传感器、全反射平面镜以及透光盖,psd传感器的发射端将发射光信号发射至全反射平面镜,全反射平面镜将发射光信号进行全反射,全反射后的发射光信号透过透光盖照射至待测平面;待测平面将发射光信号反射为接收光信号,接收光信号按照发射光信号的光路由psd传感器接收,psd传感器的接收端用于根据接收光信号检测psd传感器与待测平面之间距离。本技术通过全反射平面镜调整光路的反射,延长检测信号范围,规避常规psd传感器的检测盲区,大大提高了检测准确性。
27.本技术利用全反射镜片,使psd的发射光线和接受光线转弯,规避掉现有常规psd传感器的盲区,减小安装所需尺寸。
28.同时,通过设置隔板隔开发射端与接收端的信号,形成独立的发射通道和接收通道,避免信号误识别,提高测距精度。
29.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例,而不是所有实施例的穷举。需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.实施例1
31.图1示出了本技术实施例的测距装置的结构示意图。
32.如图1所示,本技术实施例提供的提供了一种测距装置,包括psd传感器10、全反射平面镜30以及透光盖40。
33.具体的,还包括psd固定支架20,psd传感器10与透光盖40通过卡扣方式固定于psd固定支架20上。
34.图2示出了本技术实施例的psd传感器的测量原理图。
35.如图2所示,psd传感器包括发射端11和接收端12,psd在障碍物距离检测时,发射端11发出发射信号至待测平面a,待测平面a反射接收信号至接收端12。
36.图3示出了本技术实施例的测距装置的信号发射示意图;图4示出了本技术实施例的测距装置的信号接收示意图。
37.如图3所示,psd传感器10的发射端11将发射光信号发射至全反射平面镜30,全反射平面镜30将发射光信号进行全反射,全反射后的发射光信号透过透光盖40照射至待测平面a;发射光信号与全反射平面镜30呈一定入射角a。
38.如图4所示,待测平面a将发射光信号反射为接收光信号,接收光信号按照发射光信号的光路有psd传感器10接收,psd传感器10的接收端12用于根据接收光信号检测psd传感器与待测平面a之间距离。
39.为了便于与现有技术做对比,图3和图4示出了普通设置psd传感器b在不通过全反射平面镜的发射光信号路径以及接收光信号路径。
40.由此,可以看出,本技术通过全反射平面镜调整光路的反射,通过延长信号光路,延长检测信号范围,进而规避了常规psd传感器的检测盲区,大大提高了检测准确性。
41.具体的,psd传感器10固定于psd固定支架20上,与待测平面a水平放置,psd传感器10信号发射端11发射的测距信号,经由全反射平面镜30反射后,穿过透光盖40,在障碍物表面即待测平面a反射测距信号,经过透光盖40和全反射平面镜30再次反射后,psd传感器10信号接收端12,反馈与距离相关的电信号。经过平面镜两次反射后,增加了测距信号实际传播距离,规避了psd传感器自带的盲区,节约了空间。
42.图5示出了本技术实施例的测距装置中psd无隔板的结构示意图;图6示出了本技术实施例的测距装置中psd有隔板的结构示意图。
43.进一步的,本技术一些实施方式中,psd传感器10的发射端11与接收端12之间设置有隔板c,隔板c阻挡接收端12直接接收发射端11的发射光信号。本实施方式中,隔板c厚度为1mm。
44.本技术隔板c的最低厚度应保证能有效阻隔测距信号,保证信号接受端接收信号仅来自外部反射。不宜过厚,需保证测距信号强度。
45.本技术在psd信号发射端11及psd信号接收端12中间添加隔板c,减少了信号接收端12直接接收信号发射端11发射及平面镜反射的信号,降低由此部分测距信号引起的距离
偏差,避免了传感器将反射镜和透光盖误识别为障碍物。
46.在本技术一些实施方式中,psd传感器10通过可调节安装角度固定于psd固定支架20上。本技术测距装置在机器上例如扫地机器人上安装时,可以与待测平面垂直放置,也可以成一定角度,可以通过调节psd固定支架与psd的角度保证psd与待测平面水平,也可以保持角度,适应不同环境下对psd测距装置的工作需求。
47.在本技术一些实施方式中,透光盖40为中部向全反射平面镜30方向凹陷的凹槽结构。
48.具体的,透光盖40为全透明盖或红外透光盖40。
49.透光盖外侧设计为喇叭口形状并尽可能向内凹陷,可以增加反射信号接收范围,提高测距精度。
50.在本技术一些实施方式中,全反射平面镜与psd传感器的相对位置和/或倾斜角度为可调节的。通过调整全反射平面镜30与psd传感器10的相对位置和/或倾斜角度,来调整入射角。在本技术一些实施方式中,入射角为45
°

51.具体的,psd传感器10可以水平放置,也可与待测平面a呈一定角度。
52.当psd传感器10与待测平面a成一定角度时,可以通过调整全反射平面镜30与psd传感器10的相对位置补偿倾斜角。
53.当psd传感器10与待测平面水平放置时,全反射平面镜30可与待测平面a成45
°
,也可以成不同角度,所成角度越大时,psd固定支架所需安装垂直高度越低。
54.实施例2
55.图3示出了本技术实施例的器官转运系统的结构示意图。
56.本实施例2提供了一种扫地机器人,包括实施例1中任一实施方式下的测距装置。
57.本实用新型提供的测距装置及扫地机器人,其中,测距装置包括psd传感器、全反射平面镜以及透光盖,psd传感器的发射端将发射光信号发射至全反射平面镜,全反射平面镜将发射光信号进行全反射,全反射后的发射光信号透过透光盖照射至待测平面;待测平面将发射光信号反射为接收光信号,接收光信号按照发射光信号的光路由psd传感器接收,psd传感器的接收端用于根据接收光信号检测psd传感器与待测平面之间距离。本技术通过全反射平面镜调整光路的反射,延长检测信号范围,规避常规psd传感器的检测盲区,大大提高了检测准确性。
58.本技术利用全反射镜片,使psd的发射光线和接受光线转弯,规避掉现有常规psd传感器的盲区,减小安装所需尺寸。
59.同时,通过设置隔板隔开发射端与接收端的信号,形成独立的发射通道和接收通道,避免信号误识别,提高测距精度。
60.本领域内的技术人员应明白,本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
61.应当理解,尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不
脱离本实用新型范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
62.尽管已描述了本技术的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
63.显然,本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样,倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内,则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

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