一种TOF模组及扫地机器人制造技术

本申请提供了一种TOF模组及扫地机器人。其中，TOF模组包括壳体、光源和光调制器件；光源和光调制器件均设置在壳体内，光源与光调制器件相互间隔，光调制器件位于光源的光路上；光源用于发射入射光束；光调制器件用于对入射光束进行调制以投射到目标区域形成相应的出射光场，出射光场的近地照度小于远地照度；其中，近地照度为出射光场于目标区域的近地面位置的照度，远地照度为出射光场于目标区域的远地面位置的照度。本申请降低了传统TOF模组中光强度较高的近地面区域对光强度较低的远地面区域的测量精度造成的影响，使得TOF模组的测量精度能够得到有效地提升。测量精度能够得到有效地提升。测量精度能够得到有效地提升。

【技术实现步骤摘要】
一种TOF模组及扫地机器人


[0001]本申请涉及光学测距
，尤其涉及一种TOF模组及扫地机器人。

技术介绍

[0002]虽然扫地机器人中的TOF模组具有较高的性价比，但是其同样存在一些弊端，从TOF技术的原理上分析，TOF模组进行光学测距时的测量精度与其发射端投射出的光场分布之间存在非常紧密的关系，主要涉及光功率和光场分布均匀性两个特性指标。
[0003]相关技术中，对于光功率而言，影响TOF模组测量精度的因素主要包括系统误差和随机误差，我们可以通过标定等手段去消除系统误差，以及通过提高TOF模组发射端光功率的方式去降低随机误差对TOF模组测量精度的影响。对于光场分布均匀性而言，TOF模组接收端传感器中的单个像素所接收的光不仅仅是其成像关系中对应的物点，还存在其它物点反射回的杂散光，那么当TOF模组发射端投射出的光场是均匀的时，TOF模组接收端传感器中的单个像素受杂散光的影响较小；当TOF模组发射端投射出的光场是非均匀的时，TOF模组接收端传感器中的单个像素受杂散光的影响较大，或者是说，反射光场是非均匀的对TOF模组接收端传感器影响很大，比如反射光强度较高的区域会对反射光较低的区域产生比较严重的影响，反射光强度较高时会导致像素过曝，产生测量误差。
[0004]而将TOF模组应用于扫地机器人中，由于TOF模组需要探测较大范围的场景，所以TOF模组发射端和接收端的视场角均较大，又由于扫地机器人的工作场景在近地面，所以TOF模组发射端投射出的光场经地面反射后光强度很高，而远地面区域反射光强度较低，导致近地面区域处像素过曝，使得近地面区域的测量出现误差，同时会对光强度较低的其它远地面区域的测量精度产生非常严重的影响。
[0005]因此，有必要对上述TOF模组的结构进行改进。

技术实现思路

[0006]本申请提供了一种TOF模组及扫地机器人，旨在解决相关技术中因近地面区域的光强度过高而导致TOF模组的测量精度较低的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种TOF模组，包括壳体、光源和光调制器件；其中，所述光源和所述光调制器件均设置在所述壳体内，所述光源与所述光调制器件相互间隔，所述光调制器件位于所述光源的光路上；所述光源用于发射入射光束；所述光调制器件用于对所述入射光束进行调制以投射到目标区域形成相应的出射光场，所述出射光场的近地照度小于远地照度；其中，所述近地照度为所述出射光场于所述目标区域的近地面位置的照度，所述远地照度为所述出射光场于所述目标区域的远地面位置的照度。
[0008]本申请实施例第二方面提供了一种扫地机器人，包括本申请实施例第一方面所述的TOF模组。
[0009]从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：
[0010]光源会向光调制器件的方向发射入射光束，之后光调制器件会对入射光束进行调制，并将调制后的入射光束投射到目标区域形成相应的出射光场，使得投射出的出射光场的近地照度小于远地照度；其中，近地照度为出射光场于目标区域的近地面位置的照度，远地照度为出射光场于目标区域的远地面位置的照度。由此可见，本申请中出射光场的近地照度小于远地照度，这就说明本申请相较传统技术能够减小出射光场于目标区域的近地面位置的照度，并增大或不改变出射光场于目标区域的远地面位置的照度，从而降低了传统TOF模组中光强度较高的近地面区域对光强度较低的远地面区域的测量精度造成的影响，使得TOF模组的测量精度能够得到有效地提升。
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明相关技术或本申请实施例中的技术方案，下面将对相关技术或本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，而并非是全部实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为扫地机器人进行光学测距时的光路图；
[0013]图2为本申请实施例提供的TOF模组的第一结构示意图；
[0014]图3(1)为本申请实施例提供的偏转光轴前目标区域上的角度
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照度关系图；
[0015]图3(2)为本申请实施例提供的偏转光轴后目标区域上的角度
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照度关系图；
[0016]图4(1)为本申请实施例提供的非对称光场调制前目标区域上的角度
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照度关系图；
[0017]图4(2)为本申请实施例提供的非对称光场调制后目标区域上的角度
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照度关系图；
[0018]图5为本申请实施例提供的TOF模组的第二结构示意图；
[0019]图6为本申请实施例提供的TOF模组的第三结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了使本申请的目的、技术方案以及优点更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例以及相应的附图，对本申请进行清楚、完整地描述，其中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解的是，下面所描述的本申请的各个实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，也即基于本申请的各个实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，下面所描述的本申请的各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0021]随着人民群众的物质、生活水平的不断提高，以及机器人技术高速、迅猛地发展，扫地机器人在人民群众的居家场景下也愈来愈普及。现有扫地机器人所搭载的3D(3
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Dimension，三维)传感技术可谓是百花齐放，比如激光雷达技术、双目技术、结构光技术和TOF(Time of Flight，飞行时间)技术等，其中尤以TOF技术为甚(由于TOF技术具有较高的性价比，所以其备受各大扫地机器人生产厂商的青睐)，其主要体现于扫地机器人中的TOF模组。TOF技术作为现阶段应用最为广泛的3D传感技术，其通常可以分为两种类型，即i
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TOF
(indirect
‑
ToF，间接飞行时间)技术和d
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TOF(direct
‑
ToF，直接飞行时间)技术。TOF技术的工作原理是：激光源发射经调制(比如脉冲调制和连续波调制等)的激光至目标物体，然后再接收经目标物体反射回的激光，最后通过计算发射与反射之间的时间差或相位差，来换算目标物体与激光源之间的距离，从而得到目标物体的深度信息。
[0022]虽然扫地机器人中的TOF模组具有较高的性价比，但是其同样存在一些弊端，从TOF技术的原理上分析，TOF模组进行光学测距时的测量精度与其发射端投射出的光场分布之间存在非常紧密的关系，主要涉及光功率和光场分布均匀性两个特性指标。
[0023]相关技术中，对于光功率而言，影响TOF模组测量精度的因素主要包括系统误差和随机误差，在实际应用中，我们本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TOF模组，其特征在于，包括壳体、光源和光调制器件；其中，所述光源和所述光调制器件均设置在所述壳体内，所述光源与所述光调制器件相互间隔，所述光调制器件位于所述光源的光路上；所述光源用于发射入射光束；所述光调制器件用于对所述入射光束进行调制以投射到目标区域形成相应的出射光场，所述出射光场的近地照度小于远地照度；其中，所述近地照度为所述出射光场于所述目标区域的近地面位置的照度，所述远地照度为所述出射光场于所述目标区域的远地面位置的照度。2.如权利要求1所述的TOF模组，其特征在于，所述光调制器件包括光轴偏转元件，所述光轴偏转元件用于对所述入射光束的光轴进行偏转。3.如权利要求2所述的TOF模组，其特征在于，所述光轴偏转元件包括偏转棱镜、反射镜、偏心透镜和微纳光学元件中的任一种。4.如权利要求1所述的TOF模组，其特征在于，还包括旋转器件，所述旋转器件驱动连接于所述壳体；所述旋转器件用于驱动所述壳体旋转，以偏转所述入射光束的光轴，使得所述出射光场的近地照度小于远地照度；其中，当所述壳体旋转时，所述光源和所述光调制器件同步旋转；当所述旋转器件处于工作状态时，所述光调制器件用于直接透过所述入射光束。5.如权利要求1所述的TOF模组，其特征在于，所述光调制器件包括光场调制元件，所述光场调制元件用于对所述入射光束进行调制以投射到所述目标区域形成相应的非对称光场。6.如权利要求1所述的TOF模组，其特征在于，所述光源包括多个，多个所述光源呈阵列排布。7.如权利要求6所述的TOF模组，其特征在于，所述光调制器件包括光功率调制元件，所述光功率调制元件具有多个调制区域，所述多个调制区域分别具有不同的透过率，所述多个调制区域分别与多个所述光源相对应；所述调制区域用于对相应所述光源发射的所述入射光束进行调制，使得所投射出的相应所述出射光场的光功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，孙瑞，郑德金，黄泽铗，
申请(专利权)人：奥比中光科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：