位置检测系统和位置检测方法技术方案

本申请提供了位置检测系统和位置检测方法。位置检测系统包括检测光束生成装置，用于生成检测光束，所述检测光束具有检测周期；位置检测装置，与所述检测光束生成装置光耦接并包括安装在检测对象上的位置探测器，所述位置探测器具有用于接收检测光束的感光面，所述位置检测装置用于提供检测光束入射至位置探测器的感光面而引起的电信号；和数据处理装置，与位置检测装置耦接，所述数据处理装置用于对基于所述电信号的电信号数据进行数据处理。所述数据处理装置包括：获取模块，有效性判断模块和计算模块。

【技术实现步骤摘要】
位置检测系统和位置检测方法
本申请涉及用于检测感兴趣的物体的位置的系统和方法。
技术介绍
位置检测技术广泛应用于需要获知对象的精确位置的
，例如，用于汽车、兵器制导和跟踪、工业自动控制、核反应产物探测等的物体检测。位置探测器(PSD:PositionSensitiveDetector)因其具有分辨率高、响应速度快等优点而在位置检测领域受到青睐。位置探测器与发光源组合构成光能/位置转换器件。为消除背景光在测试中的影响，通常可以采用用于调制发光源的架构。在该架构中，在光源与探测器之间需要设置采样和保持电路、信号同步电路等附加电路。而且，在该架构中，在光源与探测器之间经由导线连接来实现信号的传输。由此，现有的位置检测方案存在结构复杂，检测结果不一致以及可靠性难以控制等问题。
技术实现思路
为此，本专利技术的目的是提供改进的位置检测方案，其能够以简单的结构实现位置检测，提高检测结果的可靠性和准确性。根据本申请的一个方面，提供了一种位置检测系统，其包括：检测光束生成装置，用于生成检测光束，所述检测光束具有检测周期；位置检测装置，与所述检测光束生成装置光耦接并包括安装在检测对象上的位置探测器，所述位置探测器具有用于接收检测光束的感光面，所述位置检测装置用于提供检测光束入射至位置探测器的感光面而引起的电信号；和数据处理装置，与位置检测装置耦接，所述数据处理装置用于对基于所述电信号的电信号数据进行数据处理。所述数据处理装置包括：获取模块，有效性判断模块和计算模块；其中，所述获取模块配置成获取所述电信号数据；所述有效性判断模块配置成判断所述电信号数据是否为表示检测光束入射在了感光面上的有效数据；并且所述计算模块配置成在所述电信号数据判定为有效数据的情况下，基于所述电信号数据计算出检测光束在感光面上的入射点的位置。根据一种可行的实施方式，所述电信号数据包括与检测光束的入射点的位置相关联的一对电信号数据，并且所述有效性判断模块通过以下步骤来判断所述电信号数据是否为有效数据：获得分别对应于所述一对电信号数据中的每一个的第一数组和第二数组；对第一数组的极差和第二数组的极差求和；判断第一数组的极差和第二数组的极差的和是否大于等于预定阈值；当所述和大于等于预定阈值时，判定为所述电信号数据为有效数据；当所述和小于预定阈值时，判定为所述电信号数据无效，并且在电信号数据无效的情况下，计算模块不计算所述位置。根据一种可行的实施方式，所述检测周期是基于一周期性信号的周期的，所述计算模块基于以下步骤计算所述位置：针对第一数组和第二数组中的每一数组，确定出与周期性信号的波峰期间相对应的波峰数据、与周期性信号的波谷期间相对应的波谷数据、和与从波峰转变为波谷的过程相对应的中间数据；去除波峰数据中的一部分极值、波谷数据中的一部分极值和中间数据，以去除电信号数据中受背景光影响的数据；对波峰数据中的剩余数据和波谷数据中的剩余数据分别求平均值，以获得波峰数据均值和波谷数据均值；计算出波峰数据均值与波谷数据均值之间的差，以获得对应于第一数组和第二数组的一对实际数值；和基于所述一对实际数值以及感光面的尺寸计算出所述位置。根据一种可行的实施方式，数据处理装置包括结束判断模块，其配置成针对每个检测周期，通过判断已处理数据长度是否达到总数据长度来判断所述数据处理是否结束。根据一种可行的实施方式，在检测对象具有相对于检测光束生成装置的相对运动的情况下，所述数据处理装置根据针对多个检测周期分别计算出的入射点的多个位置来确定检测对象的位移。根据一种可行的实施方式，所述位置检测系统还包括数据采集装置，其采集位置检测装置输出的电信号并将所述电信号转换所述电信号数据；并且数据采集装置采集信号的频率大于所述被采集的电信号的频率。根据一种可行的实施方式，所述位置检测系统还包括存储装置，其连接在数据采集装置与数据处理装置之间，用于存储数据采集装置输出的所述电信号数据，以便数据处理装置在需要时读取存储装置中的电信号数据。根据一种可行的实施方式，所述检测光束生成装置包括：周期性信号发生器，生成周期性信号，所述周期性信号的频率和占空比是能够调节的；以及调光单元，包括光源，所述调光单元配置成将光源提供的光束调节为与所述周期性信号同步的光束，作为所述检测光束。根据一种可行的实施方式，所述位置探测器提供检测光束入射至感光面而引起的一对电流信号，所述一对电流信号与所述入射点相关联；并且所述位置检测装置还包括电流-电压转换器，用于将所述一对电流信号转换为一对电压信号。根据一种可行的实施方式，所述位置检测装置还包括放大器，用于将所述一对电压信号进行放大。根据一种可行的实施方式，检测光束生成装置包括用于为所述检测光束生成装置供电的第一电源，；并且位置检测装置包括用于为所述位置探测器供电的第二电源，所述第二电源独立于第一电源。根据一种可行的实施方式，所述第一电源为线性电源根据本申请的另一个方面，提供了一种位置检测方法，可选地由上述位置检测系统执行，所述位置检测方法包括：生成检测光束，所述检测光束具有检测周期；提供检测光束入射至感光面而引起的电信号；获得基于所述电信号的电信号数据；以及对所述电信号数据进行数据处理，对所述数据处理包括：获取所述电信号数据；判断所述电信号数据是否为表示检测光束入射在了感光面上的有效数据；以及在所述电信号数据判定为有效数据的情况下，基于所述电信号数据计算出检测光束在感光面上的入射点的位置。根据一种可行的实施方式，所述电信号数据包括与检测光束的入射点的位置相关联的一对电信号数据，并且通过如下方式执行判断所述电信号数据是否有效的步骤：获得分别对应于所述一对电信号数据中的每一个的第一数组和第二数组；对第一数组的极差和第二数组的极差求和；判断第一数组的极差和第二数组的极差的和是否大于等于预定阈值；当所述和大于等于预定阈值时，判定为所述电信号数据为有效数据；当所述和小于预定阈值时，判定为所述电信号数据无效，并且在电信号数据无效的情况下，计算模块不计算所述位置。根据一种可行的实施方式，所述检测周期是基于周期性信号的周期的，并且通过如下方式执行计算所述入射点的位置的步骤：针对第一数组和第二数组中的每一数组，确定出与周期性信号的波峰期间相对应的波峰数据、与周期性信号的波谷期间相对应的波谷数据、和与从波峰转变为波谷的过程相对应的中间数据；去除波峰数据中的一部分极值、波谷数据中的一部分极值和中间数据，以去除电信号数据中受背景光影响的数据；对波峰数据中的剩余数据和波谷数据中的剩余数据分别求平均值，以获得波峰数据均值和波谷数据均值；计算出波峰数据均值与波谷数据均值之间的差，作为用于计算所述位置的实际数值；和基于对应于第一数组和第二数组的一对实际数值以及感光面的尺寸计算出所述位置。根据一种可行的实施方式，所述位置检测方法还包括：针对每个检测周期，通过判断已处理数据长度是否达到总数据长度来判断所述数据处理是否结束。根据本申请，在检测光束生成装置与位置检测装置之间通过光信号进行耦合，而无需附加的电路和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位置检测系统，包括：/n检测光束生成装置，用于生成检测光束，所述检测光束具有检测周期；/n位置检测装置，与所述检测光束生成装置光耦接并包括安装在检测对象上的位置探测器，所述位置探测器具有用于接收检测光束的感光面，所述位置检测装置用于提供检测光束入射至位置探测器的感光面而引起的电信号；和/n数据处理装置，与位置检测装置耦接，所述数据处理装置用于对基于所述电信号的电信号数据进行数据处理，/n其中，所述数据处理装置包括：获取模块，有效性判断模块和计算模块；/n其中，所述获取模块配置成获取所述电信号数据；/n所述有效性判断模块配置成判断所述电信号数据是否为表示检测光束入射在了感光面上的有效数据；并且/n所述计算模块配置成在所述电信号数据判定为有效数据的情况下，基于所述电信号数据计算出检测光束在感光面上的入射点的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种位置检测系统，包括：
检测光束生成装置，用于生成检测光束，所述检测光束具有检测周期；
位置检测装置，与所述检测光束生成装置光耦接并包括安装在检测对象上的位置探测器，所述位置探测器具有用于接收检测光束的感光面，所述位置检测装置用于提供检测光束入射至位置探测器的感光面而引起的电信号；和
数据处理装置，与位置检测装置耦接，所述数据处理装置用于对基于所述电信号的电信号数据进行数据处理，
其中，所述数据处理装置包括：获取模块，有效性判断模块和计算模块；
其中，所述获取模块配置成获取所述电信号数据；
所述有效性判断模块配置成判断所述电信号数据是否为表示检测光束入射在了感光面上的有效数据；并且
所述计算模块配置成在所述电信号数据判定为有效数据的情况下，基于所述电信号数据计算出检测光束在感光面上的入射点的位置。


2.根据权利要求1所述的位置检测系统，其中，所述电信号数据包括与检测光束的入射点的位置相关联的一对电信号数据，并且所述有效性判断模块通过以下步骤来判断所述电信号数据是否为有效数据：
获得分别对应于所述一对电信号数据中的每一个的第一数组和第二数组；
对第一数组的极差和第二数组的极差求和；
判断第一数组的极差和第二数组的极差的和是否大于等于预定阈值；
当所述和大于等于预定阈值时，判定为所述电信号数据为有效数据；
当所述和小于预定阈值时，判定为所述电信号数据无效，并且在电信号数据无效的情况下，计算模块不计算所述位置。


3.根据权利要求2所述的位置检测系统，其中，所述检测周期是基于一周期性信号的周期的，所述计算模块基于以下步骤计算所述位置：
针对第一数组和第二数组中的每一数组，确定出与周期性信号的波峰期间相对应的波峰数据、与周期性信号的波谷期间相对应的波谷数据、和与从波峰转变为波谷的过程相对应的中间数据；
去除波峰数据中的一部分极值、波谷数据中的一部分极值和中间数据，以去除电信号数据中受背景光影响的数据；
对波峰数据中的剩余数据和波谷数据中的剩余数据分别求平均值，以获得波峰数据均值和波谷数据均值；
计算出波峰数据均值与波谷数据均值之间的差，以获得对应于第一数组和第二数组的一对实际数值；和
基于所述一对实际数值以及感光面的尺寸计算出所述位置。


4.根据权利要求1-3中任一项所述位置检测系统，其中，数据处理装置包括结束判断模块，其配置成针对每个检测周期，通过判断已处理数据长度是否达到总数据长度来判断所述数据处理是否结束。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的位置检测系统，其中，
在检测对象具有相对于检测光束生成装置的相对运动的情况下，所述数据处理装置根据针对多个检测周期分别计算出的入射点的多个位置来确定检测对象的位移。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的位置检测系统，其中，
所述位置检测系统还包括数据采集装置，其采集位置检测装置输出的电信号并将所述电信号转换所述电信号数据；并且
数据采集装置采集信号的频率大于所述被采集的电信号的频率。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的位置检测系统，其中，所述位置检测系统还包括存储装置，其连接在数据采集装置与数据处理装置之间，用于存储数据采集装置输出的所述电信号数据，以便数据处理装置在需要时读取存储装置中的电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶楠，陈新风，
申请(专利权)人：上海沃尔沃汽车研发有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31