一种双波长光电传感器测距系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种双波长光电传感器测距系统，包括双波长发射模块、接收模块、控制器模块和信号调理器；所述双波长发射模块包括红外光发射器、可见光发射器、分束镜和发射透镜；所述控制器模块含TOF芯片，用于测试距离和光强度；控制器模块控制信号调理器切换红外光发射器和可见光发射器工作。本实用新型专利技术对于远距离测距，使用红外发射模块，红外敏感元件灵敏度高，大气衰减弱，对空气中微粒绕射能力好；近距离使用可见光测量系统进行检测，可提高精度及减少盲区。采用所述双波长系统，调试时，打开可见光信号，将测量区域指示出来，极大的方便安装调试，实现了黑色物体稳定检测，传感器对检测目标物依赖度大大降低。

A dual wavelength photoelectric sensor ranging system

The utility model discloses a dual-wavelength photoelectric sensor ranging system, which comprises a dual-wavelength transmitting module, a receiving module, a controller module and a signal conditioner; the dual-wavelength transmitting module comprises an infrared light emitter, a visible light emitter, a beam splitting mirror and a transmitting lens; and the controller module contains a TOF chip for measuring. Test distance and light intensity; controller module control signal conditioner switch infrared light emitter and visible light emitter work. The utility model has the advantages of high sensitivity of infrared sensing elements, weak atmospheric attenuation and good diffraction ability for particulates in the air when the infrared transmitting module is used for long-distance ranging, and the detection by using the visible light measuring system at close range can improve the accuracy and reduce the blind area. Using the dual-wavelength system, when debugging, the visible light signal is turned on, and the measuring area is indicated. It is convenient to install and debug, realizes the stable detection of the black object, and greatly reduces the dependence of the sensor on the detected object.

【技术实现步骤摘要】
一种双波长光电传感器测距系统
本技术涉及传感器领域，具体涉及一种双波长光电传感器测距系统。
技术介绍
激光测距产品不断渗透到日常生产生活中，发挥作用越来越大，例如可以进行工程施工中各种尺寸的测量，可以对各种智能系统中进行精确定位等。但是，激光测距由于其对目标物颜色、表面粗糙度等有较大的依赖关系，因此，目前激光测距产品适用场景依然只能限定在特定目标物上。例如，对于较光滑的表面或者接近黑色表面，激光测距需要配合反光板才能工作。但是在实际使用环境中，很多场景具有较恶劣的反射面，同时又不具备安装反光板的条件。使得激光测距产品适用范围受到很大限制。目前测距产品基于TOF原理的一般有两种：1、可见激光测距产品，通常采用红色激光器作为发射源，接收器使用具有较高增益倍数的雪崩光电二极管(APD)进行信号高灵敏探测，同时需要在接收器前端增加只透过发射光源的窄带滤光片，滤除环境光线对产品的影响。这种产品能够清晰指示测量点位置，方便进行调试以及多次测量。2.红外测距产品，这种产品通常采用红外LED或者红外激光器作为发射源，由于红外发射与接收波段器件灵敏度大于红色波段，如图1，从典型光敏二极管光谱响应曲线图可见，600nm的红色光谱响应灵敏度是850nm的红外光谱响应灵敏度的60％，因此，使用红外波段更适合进行远距离测距。经试验测定，650nm红色光源照射到黑色和白色目标物反射比约为1:10，850nm红外光源照射到黑色和白色目标物反射比约为1:3.可见使用红外光源产品优势是对目标物颜色的色差较小。所以，红外测距产品一般对黑色目标物也能较稳定检测。可见激光测距产品缺点是由于红色光源对材质色差较大，对于黑色目标物，可见激光测距产品基本都无能为力。因此，其测量结果高度依赖目标物体颜色及表明粗糙度。红外测距产品，尽管红外测距产品有很多优势，但是由于其光斑不可见，对安装调试以及工程测量带来很多不便。如图2，对于近距离测距，由于红外系统信号灵敏度高，红外系统能够接收到多次反射信号，造成接收信号相位发生多次谐波，使测量结果偏差较大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种双波长光电传感器测距系统。本技术是通过以下技术方案实现的：一种双波长光电传感器测距系统，包括双波长发射模块、接收模块、控制器模块和信号调理器；所述双波长发射模块包括红外光发射器、可见光发射器、分束镜和发射透镜；所述控制器模块含TOF处理芯片，用于测试距离和光强度；所述控制器模块与所述信号调理器连接，所述信号调理器分别连接所述红外光发射器和所述可见光发射器，在所述红外光发射器和所述可见光发射器的发射光线交集区域设置所述分束镜，在所述分束镜的出射光线区域设置所述发射透镜，在所述发射透镜的发射光线经反射体光线返回区域设置所述接收模块，所述接收模块与所述控制器模块连接；所述控制器模块控制所述信号调理器切换所述红外光发射器和所述可见光发射器工作。进一步的，所述红外光发射器用于发射红外光信号，波长范围从700nm～2000nm，所述红外光发射器包括发光二极管LED、激光二极管和垂直腔面发射激光管中的任意一种。进一步的，所述可见光发射器用于发射可见光信号，波长范围从390～760nm,所述可见光发射器包括二极管LED、激光二极管和垂直腔面发射激光管中的任意一种。进一步的，所述分束镜用于对可见光信号与红外光信号进行空间调制，包括玻璃基板、棱镜和镀膜玻璃基板中的任意一种。进一步的，所述发射透镜用于聚焦所述红外发射器或所述可见光发射器出射光能量，包括凸透镜或反射杯。进一步的，所述接收模块包括聚焦红外光信号和可见光信号的装置以及能够感应可见光信号和红外光信号的敏感器件。更进一步的，所述接收模块包括凸透镜和接收管，所述接收管采用具有可见光和红外光均敏感的光敏二极管。一种双波长光电传感器测距方法，包括调试模式，在所述调试模式下，所述信号调理器不断在所述红外发射器和所述可见光发射器之间切换进行距离测试，即能够清楚看见光斑位置，又能够获取准确距离信息。进一步的，一种双波长光电传感器测距方法，还包括测量模式，所述测量模式包括以下步骤：S1、设定系统参数距离阈值D和光强度阈值Q；S2、所述控制器模块发射脉冲信号，经被测物体反射后，所述接收模块获得接收信号，所述TOF处理芯片处理所述发射脉冲信号与所述接收信号得到预测距离和预测光强度；S3、当所述预测距离小于所述距离阈值D或者所述预测光强度大于所述光强度阈值Q，判断为所述被测物较近，所述信号调理器将所述控制器模块发送的调制信号分发给所述可见光发射器进行测量；S4、当所述预测距离大于所述距离阈值D或者所述预测光强度小于所述光强度阈值Q，判断为所述被测物较远或者颜色较黑，所述信号调理器将所述控制器模块发送的调制信号分发给所述红外光发射器进行测量；S5、输出测量结果。进一步的，所述双波长发射模块通过生产标定使得双波长信号同轴，保证双波长能够检测相同点。相比现有技术,本技术具有如下有益效果：本专利技术采用双波长同时测量，取可见光测量与红外测量的优势进行结合，产品具有以下优点：1、对于远距离测距，使用红外发射模块进行测量，红外敏感元件灵敏度高，大气衰减弱，对空气中微粒绕射能力好。2、对于近距离测距，由于红外系统信号灵敏度高，红外系统能够接收到多次反射信号，造成接收信号相位发生多次谐波，使测量结果偏差较大。因此，近距离使用可见光测量系统进行检测，可提高精度及减少盲区。3、对于使用红外检测系统的用户，由于检测光路不可见，往往存在调试困难。尤其对于远距离调试更加困难。采用所述双波长系统，在用户调试时，可以打开可见光信号，将测量区域指示出来，极大的方便了安装调试过程。4、由于引进红外测试系统，接收器不需要使用具有较高增益的雪崩光电二极管(APD)，系统抗环境及稳定性极大提升。5、通过双波长光电测距，实现了黑色物体稳定检测，传感器对检测目标物依赖度大大降低。6、双波长光电测距技术，可见光用于近距离测量及检测区域指示，因此，能够很好控制可见光信号强度等级，避免对操作人员的皮肤或者眼睛产生伤害。附图说明图1为典型光敏二极管光谱响应曲线图；图2为近距离红外测距系统信号回路图；图3为本技术双波长光电传感器测距系统结构图；图4为经棱镜分束镜光路图；图5为经一定反射比的反射板光路图；图6为接收管光谱响应曲线图；图7为TOF测距系统工作原理图；图8为本技术一种双波长光电传感器测距方法流程图。其中，1.红外发射管，2.分束镜，3.第一聚焦透镜，4.可见光发射器，5.信号调理器，6.第二聚焦透镜，7.接收管，8.控制器模块，9.反射体。具体实施方式下面对本技术的实施例作详细说明，本实施例以本技术的技术方案为依据开展，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。如图3,本技术双波长光电传感器测距系统结构图，包括红外发射管1，分束镜2，第一聚焦透镜3，可见光发射器4，信号调理器5，第二聚焦透镜6，接收管7，控制器模块8，反射体9。信号调理器5接收来自控制器模块8的调制信号，根据控制指令将信号传输给红外发射器1或者可见光发射器4；信号调理器5具体形式可以是模拟开关、继电器以及三极管、场效应管、晶体管能够实现可见光发射与红外发射切换。如图3～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双波长光电传感器测距系统，其特征在于：包括双波长发射模块、接收模块、控制器模块和信号调理器；所述双波长发射模块包括红外光发射器、可见光发射器、分束镜和发射透镜；所述控制器模块含TOF处理芯片，用于测试距离和光强度；所述控制器模块与所述信号调理器连接，所述信号调理器分别连接所述红外光发射器和所述可见光发射器，在所述红外光发射器和所述可见光发射器的发射光线交集区域设置所述分束镜，在所述分束镜的出射光线区域设置所述发射透镜，在所述发射透镜的发射光线经反射体光线返回区域设置所述接收模块，所述接收模块与所述控制器模块连接；所述控制器模块控制所述信号调理器切换所述红外光发射器和所述可见光发射器工作。

【技术特征摘要】
1.一种双波长光电传感器测距系统，其特征在于：包括双波长发射模块、接收模块、控制器模块和信号调理器；所述双波长发射模块包括红外光发射器、可见光发射器、分束镜和发射透镜；所述控制器模块含TOF处理芯片，用于测试距离和光强度；所述控制器模块与所述信号调理器连接，所述信号调理器分别连接所述红外光发射器和所述可见光发射器，在所述红外光发射器和所述可见光发射器的发射光线交集区域设置所述分束镜，在所述分束镜的出射光线区域设置所述发射透镜，在所述发射透镜的发射光线经反射体光线返回区域设置所述接收模块，所述接收模块与所述控制器模块连接；所述控制器模块控制所述信号调理器切换所述红外光发射器和所述可见光发射器工作。2.根据权利要求1所述的一种双波长光电传感器测距系统，其特征在于，所述红外光发射器用于发射红外光信号，波长范围从700nm～2000nm，所述红外光发射器包括发光二极管LED、激光二极管和垂直腔面发射激光管中的任意一种。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：许永童，
申请(专利权)人：上海兰宝传感科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31