一种近距离探测器消除被测物反射率影响的方法技术

本发明专利技术提供了一种近距离探测器消除被测物反射率影响的方法，包括如下步骤：1)设置近距离探测器，实现高噪比及满足工作区间要求，根据能量变化规律形成多个区间，近距离探测器在使用时，只使用信号随障碍物距离变大而渐弱区；2)近距离探测器的工作区间满足与距离满足f(x)，f(x)是单调递减函数；3)在dx距离生成h(x)函数，得到距离x与h(x)的数据表；4)在x1位置测试信号s1；5)移动ds距离；6)在x2位置测试信号s2；7)计算得到h(x)值，查数据表得到位置x1，计算得x2；8)多个测试位置取值，重复上述动作。仅通过一对发射与接收元件，消除被测物的反射率的影响，准确的探测物体的距离。准确的探测物体的距离。准确的探测物体的距离。

【技术实现步骤摘要】
一种近距离探测器消除被测物反射率影响的方法


[0001]本专利技术涉及探测器
，具体涉及一种近距离探测器消除被测物反射率影响的方法。

技术介绍

[0002]简单的近距离传感器主要采用三角测距原理，每个传感器由一个红外发射管(IR LED)和一个红外接收管(IR PD)组成，距离远近仅以接收的信号强度来判定。接收到的信号强，表明被测物距离较近，接收到的信号弱，表明被测物距离较远。但这种方法有明显的缺陷，因为忽视了被测物的反射性质。如果被测物是高反射物体(如白墙)，即使相对较远也能有较强信号，而相反，被测物是强吸收的低反射物体(如黑色墙面)，即使距离较近信号仍较弱。所以仅依靠信号强弱，会导致测试的距离结果不准确。
[0003]中国申请公布号CN114296088 A，申请公布日为2022年04月08日，其公开了一种近距离探测器，包括黑色挡板、发射源、接收芯片、第一透镜、第二透镜；所述发射源发射的光线经过所述第一透镜的折射，在所述第一透镜上侧形成发射照亮区；所述发射照亮区与所述接收可视区具有交集，并形成近端交集区、最大交集区、远端交集区。本专利技术的近距离探测器，在发射源、接收芯片上侧分别增加了第一透镜、第二透镜，第一透镜上侧形成发射照亮区，第二透镜上侧形成接收可视区，并设计了第一透镜、第二透镜特定的结构以及各面的参数，使得发射照亮区与接收可视区在不同的障碍物距离下，平均相交的有效可视区域较大，提升了能量利用率，从而提高信号强度。而在实际应用过程中，该现有技术存在的缺陷是：受被测物体的反射特性影响，测量结果不准确。亟待改善。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本专利技术提供一种近距离探测器消除被测物反射率影响的方法，仅通过一对发射与接收元件，消除被测物的反射率的影响，准确的探测物体的距离。
[0005]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来解决：
[0006]一种近距离探测器消除被测物反射率影响的方法，包括如下步骤：
[0007]1)设置近距离探测器，实现高噪比及满足工作区间要求，近距离探测器包括黑色挡板以及分别设置在黑色挡板两侧的红外发射管和红外接收管，对红外发射管设置发射透镜，对红外接收管设置接收透镜，使分别红外发射照亮区与红外理论接收区除盲区外从近到远交集逐渐变小，红外接收管接收到的能量逐渐变小，根据能量变化规律形成多个区间，近距离探测器在使用时，只使用信号随障碍物距离变大而渐弱区；
[0008]2)近距离探测器的工作区间满足与距离满足f(x)，f(x)是单调递减函数，即f(x)＝s'(x)/s(x)，其中，s(x)为信号随障碍物距离变大而渐弱区在反射率为100％时的漫反射探测物下关于距离x的函数表达；
[0009]3)在dx距离生成h(x)函数，得到距离x与h(x)的数据表；即间隔dx距离，多次获取
被测物信号，设某两次信号分别为s1/s2,则被测物体的探测物的距离为或是
[0010]假设实际被探测物体的反射率为r,那么此时探测信号为s1＝r
×
s(x),此时与探测物发生微小位移dx,则有探测信号s2＝r
×
s(x+dx).所以有:
[0011][0012]根据导数的定义有：
[0013][0014]即探测物的距离其中f
‑1表示f(x)的反函数；
[0015]假设dx>0，则对式(2)进行变形有
[0016][0017][0018]由于f(x)为单调递减函数，故而g(x),h(x)也为单调递减函数；即探测物的距离其中h
‑1表示h(x)的反函数,即只需要得到两点的实测信号值，即可得到探测物距离，实际使用时，可以根据图7直接读取到探测距离，或是设定以某一固定距离为间距，比如2mm，生成数据表，查数据表得到x位置；
[0019]4)在x1位置测试信号s1；
[0020]5)移动ds距离；
[0021]6)在x2位置测试信号s2；
[0022]7)计算得到h(x)值，查数据表得到位置x1，计算得x2；
[0023]8)多个测试位置取值，重复上述动作。
[0024]具体的，上述步骤1)中根据能量变化规律形成五个区间，分别为
[0025]第一区间A：发射区与接收区无交集，近处信号盲区，设置为小于7mm；
[0026]第二区间B：发射区与接收区部分交集，为信号渐强区，设置为7mm
‑
15mm；
[0027]第三区间C：发射区与接收区交集最大，为信号最强处，设置为15mm以内；
[0028]第四区间D：发射区与接收区部分交集，信号随障碍物距离变大而渐弱区；
[0029]第五区间E：发射区与接收区无交集，远处信号盲区，设置为60mm以外；
[0030]所述信号随障碍物距离变大而渐弱区即为第四区间D。
[0031]具体的，所述红外发射管还包括与所述发射透镜配合的发射源，所述红外接收管还包括与所述接收透镜配合的接收芯片；
[0032]所述发射透镜具有靠向物侧的第一出光面、靠向所述发射源一侧的第一入光面、
靠向所述黑色挡板一侧的第一侧面，所述第一出光面为平面；
[0033]所述接收透镜具有靠向物侧的第二入光面、靠向所述接收芯片一侧的第二出光面、靠向所述黑色挡板一侧的第二侧面，所述第二入光面为平面。
[0034]具体的，所述第一入光面、第二出光面均为自由曲面、普通球面或非球面。
[0035]具体的，所述发射源的中心光线在所述第一入光面上的入射点设定为点O1，点O1位置的法线与所述发射源的中心光线的夹角设定为θ1，3
°
＜θ1＜30
°
；
[0036]所述接收芯片的中心光线在所述第二出光面上的出射点设定为点O2，点O2位置的法线与所述接收芯片的中心光线的夹角设定为θ2，3
°
＜θ2＜30
°
。
[0037]具体的，所述第一入光面的最低点P1与所述发射源连成的直线与所述发射源的中心光线形成的夹角为t1，5
°
＜t1＜50
°
；
[0038]所述第二出光面的最低点P2与所述接收芯片连成的直线与所述接收芯片的中心光线形成的夹角为t2，5
°
＜t2＜50
°
。
[0039]具体的，所述发射透镜还具有第三侧面，所述第三侧面远离所述黑色挡板一侧设置，所述第三侧面与所述第一入光面的交界处具有点E1，所述点E1与所述点O1连成的直线与所述发射源的中心光线形成的钝角为δ1，105
°
＜δ1＜135
°
；
[0040]所述接收透镜还具有第四侧面，所述第四侧面远离所述黑色挡板一侧设置，所述第四侧面与所述第二出光面的交界处具有点E2，所述点E2与所述点O2连成的直线与所述接收芯片的中心光线形成的钝角为δ2，105
°
＜δ2＜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近距离探测器消除被测物反射率影响的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)设置近距离探测器，实现高噪比及满足工作区间要求，近距离探测器包括黑色挡板(10)以及分别设置在黑色挡板(10)两侧的红外发射管和红外接收管，对红外发射管设置发射透镜(40)，对红外接收管设置接收透镜(50)，使分别红外发射照亮区与红外理论接收区除盲区外从近到远交集逐渐变小，红外接收管接收到的能量逐渐变小，根据能量变化规律形成多个区间，近距离探测器在使用时，只使用信号随障碍物距离变大而渐弱区；2)近距离探测器的工作区间满足与距离满足f(x)，f(x)是单调递减函数，即f(x)＝s'(x)/s(x)，其中，s(x)为信号随障碍物距离变大而渐弱区在反射率为100％时的漫反射探测物下关于距离x的函数表达；3)在dx距离生成h(x)函数，得到距离x与h(x)的数据表；即间隔dx距离，多次获取被测物信号，设某两次信号分别为s1/s2,则被测物体的探测物的距离为或假设实际被探测物体的反射率为r,那么此时探测信号为s1＝r
×
s(x),此时与探测物发生微小位移dx,则有探测信号s2＝r
×
s(x+dx).所以有:根据导数的定义有：即探测物的距离其中f
‑1表示f(x)的反函数；假设dx>0，则对式(2)进行变形有假设dx>0，则对式(2)进行变形有由于f(x)为单调递减函数，故而g(x),h(x)也为单调递减函数；即探测物的距离其中h
‑1表示h(x)的反函数,即只需要得到两点的实测信号值，即可得到探测物距离，实际使用时，设定以某一固定距离为间距，生成数据表，查数据表得到x位置；4)在x1位置测试信号s1；5)移动ds距离；6)在x2位置测试信号s2；7)计算得到h(x)值，查数据表得到位置x1，计算得x2；8)多个测试位置取值，重复上述动作。2.根据权利要求1所述的一种近距离探测器消除被测物反射率影响的方法，其特征在
于，上述步骤1)中根据能量变化规律形成五个区间，分别为第一区间A：发射区与接收区无交集，近处信号盲区，设置为小于7mm；第二区间B：发射区与接收区部分交集，为信号渐强区，设置为7mm
‑
15mm；第三区间C：发射区与接收区交集最大，为信号最强处，设置为15mm以内；第四区间D：发射区与接收区部分交集，信号随障碍物距离变大而渐弱区；第五区间E：发射区与接收区无交集，远处信号盲区，设置为60mm以外；所述信号随障碍物距离变大而渐弱区即为第四区间D。3.根据权利要求1所述的一种近距离探测器消除被测物反射率影响的方法，其特征在于，所述红外发射管还包括与所述发射透镜(40)配合的发射源(20)，所述红外接收管还包括与所述接收透镜(50)配合的接收芯片(30)；所述发射透镜(40)具有靠向物侧的第一出光面(41)、靠向所述发射源(20)一侧的第一入光...

【专利技术属性】
技术研发人员：江程，佘俊，南基学，
申请(专利权)人：广东烨嘉光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：