CN101526547B - 对光反射速度与方向进行侦测的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对光反射速度及方向进行侦测的装置及其侦测方法，该装置包括一光源，其发出一入射光；一光导滑车，沿滑车轨道运动并反射该入射光；若干检光器，以侦测入射光；若干栅栏，其位于上述光源两侧及用以间隔上述检光器；一处理器，接收自检光器传送来的光信号并进行处理；以及一显示单元，显示处理结果。该方法包括以下步骤：发出一入射光；所述入射光经由一光导滑车上的反射镜反射进入检光器中，且该光导滑车可沿滑车轨道运动；检光器将检测到的入射光信号转为电信号，并传送至一处理器进行处理；以及显示单元显示处理结果。本发明利用光电结构感应以提高感应灵敏度，不需等待电容充放电，而能节约时间，且侦测曲线呈线性。

Description

对光反射速度与方向进行侦测的装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种侦测装置，尤其涉及一种利用光电结构侦测光反射速度及方向的装置及其方法。

背景技术

现今速度及方向侦测器被广泛地运用在国防、航空、工业、信息消费及汽车工业等领域。

传统的速度及方向侦测器多以电容方式设计，这种方式往往以机械阻尼电容结构感应，由于电容充电或放电恢复时间较慢，不仅灵敏度较差，而且侦测曲线以指数呈现，误差较大。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种对光反射速度及方向进行侦测的装置及其方法。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种对光反射速度及方向进行侦测的装置，其主要包括：一光源，其发出一入射光；一光导滑车，其位于该光源一侧，该光导滑车主要包括一沿一滑车轨道运动之支架及一反射镜，该反射镜设置于该支架上并反射该入射光；若干检光器，用以侦测经上述反射镜反射后的入射光；若干栅栏，其位于上述光源两侧，令入射光成束并以直线方向前进，及设置于上述每一检光器，用以隔离入射光；一处理器，其与上述检光器相连，用以接收自检光器传送来的光信号并进行速度及方向的处理；以及一显示单元，用以显示经处理器传送来的处理结果。

较佳的，本发明提供了一种对光反射速度及方向进行侦测的装置，其中，所述光源为LED光源，所述处理器主要包括若干缓存器以及一处理单元，所述处理器的缓存器与每一检光器之间设置有一运算放大器(即OP-AMP)，所述光导滑车的支架底部设有若干个滚轮，以便于光导滑车沿一滑车轨道运动。

此外，本发明还提供了一种对光反射速度及方向进行侦测的方法，其主要包括以下步骤：

a)发出一沿直线方向前进的入射光；

b)所述入射光经由一光导滑车上的反射镜反射进入若干间隔排列的栅栏内的检光器中，且该光导滑车可沿滑车轨道运动；

c)检光器将检测到的入射光信号转变为电信号，并传送至一处理器进行光反射速度及方向的处理；以及

d)经处理器处理后，将结果传送至一显示单元显示。

较佳的，本发明提供了一种对光反射速度及方向进行侦测的方法，其中，所述处理器主要包括若干缓存器以及一处理单元，所述缓存器与每一检光器之间设置有一运算放大器(即OP-AMP)，当检光器检测到光信号，则对应连接的运算放大器输出高电平，否则，输出低电平；所述缓存器包括一第一缓存器以及一第二缓存器，该第一缓存器用于存储光导滑车移动前每一运算放大器所输出的结果，而第二缓存器用以存储光导滑车移动后每一运算放大器所输出的结果。

较佳的，本发明提供了一种对光反射速度及方向进行侦测的方法，其中，所述处理器在处理光反射方向时包括以下步骤：

a)初始设定光导滑车移动前第一缓存器的存储结果与第二缓存器的存储结果相同；

b)处理器将第二缓存器的存储结果存入第一缓存器；

c)当光导滑车移动至新的位置时，每一检光器检测到反射光后，将其检测结果经由与每一检光器连接的运算放大器传送至第二缓存器，并将第二缓存器的内容与第一缓存器的内容进行减法运算；

d)检查运算结果及归零，若运算结果为正，则光导滑车向靠近光源的方向移动；若运算结果为负，则光导滑车向远离光源的方向移动；若运算结果为零，则光导滑车无移动；

e)显示光导滑车移动的方向结果，并于下一次侦测前重复步骤b、c、d及e。

较佳的，本发明提供了一种对光反射速度及方向进行侦测的方法，其中，所述处理器在处理光反射速度时包括以下步骤：

1)当反射光进入一检光器时，将第二缓存器的存储结果存入第一缓存器，并重置处理器中设有的累加器，该累加器用以记录移动过的检光器的数目；

2)当检测到反射光进入与上述检光器相邻的检光器时，更新第二缓存器的内容，将其与第一缓存器作互斥或运算，若结果为零，重复步骤1，若结果不为零，则将第二缓存器的内容存入第一缓存器，并启动累加器计数；

3)判断累加器计数结果是否为2，若结果为2，则计算并显示速度，若结果不为2，则重复步骤1。

相较于先前技术，本发明所述之对光反射速度及方向进行侦测的装置及其侦测方法，利用光电结构感应以提高感应灵敏度，无电容充放电恢复时间，且侦测曲线呈线性。

为使对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合图示详细说明如下：

附图说明

图1为本发明所述之对光反射速度及方向进行侦测的装置示意图

图2为处理器的方框示意图

图3为本发明所述之对光反射速度及方向进行侦测的流程图

图4为本发明进行方向侦测的流程图

图5为本发明进行速度侦测的流程图

图6为本发明进行速度侦测的示意图

具体实施方式

请参照图1所示，为本发明所述之对光反射速度及方向进行侦测的装置示意图。其中，所述光反射速度及方向侦测装置10主要包括一光源101、一光导滑车102、若干第一栅栏103、若干第二栅栏104、若干检光器105即图1所示之photo detector (0)至photo detector (7)、一处理器106、若干连接于每一检光器105与该处理器106之间的运算放大器107(即图1所示之OP-AMP)、一显示单元108以及一滑车轨道109。

此外，再请参照图3所示，为本发明所述之对光反射速度及方向进行侦测的方法流程图。本发明还提供了一种光反射速度与方向侦测方法，其主要包括以下步骤：

步骤300：发出一沿直线方向前进的入射光；

步骤310：所述入射光经由一光导滑车上的反射镜反射进入若干间隔排列的栅栏内的检光器中，且该光导滑车可沿滑车轨道运动；

步骤320：检光器将检测到的入射光信号转变为电信号，并传送至一处理器进行光反射速度及方向的处理；以及

步骤330：显示单元显示处理结果。

其中，所述光源101为一LED光源，发出一固定波长的红外线光，且该光源101两侧分别设有一第一栅栏103，以防止光源101发出的红外线光散色并用以引导红外线光沿直线方向前进。

又，所述光导滑车102放置于该光源101一侧，该光导滑车102主要包括一支架1021以及一反射镜1022，该反射镜1022固定放置于该支架1021上，且该支架1021底部设有四个滚轮1023，如此，该光导滑车102可沿一滑车轨道109朝靠近光源101或远离光源101的方向运动。

另外，所述检光器105位于若干第二栅栏104之间，当上述光导滑车102位于一当前位置时，一检光器105检测到经由反射镜1022反射的红外线光，且该检光器105将该红外线光信号转变为电信号，并将该电信号传送至与该检光器105电性连接的运算放大器107，则该运算放大器107向处理器106输出高电平，而其余与未接收到红外线光信号的检光器105连接的运算放大器107则向处理器106输出低电平。

再者，如图2所示，所述处理器106主要包括一缓存器1061以及一处理单元1062，且该缓存器1061包括一第一缓存器10611及一第二缓存器10612，该第一缓存器10611用以存储上述光导滑车102位于当前位置时上述每一运算放大器107输出的结果。

同理，当光滑导车102沿该滑车轨道109由上述当前位置运动至一新位置时，另一检光器105检测到经由光滑导车102上的反射镜1022反射的红外线光，且该检光器105将该红外线光信号转变为电信号，并将该电信号传送至与该检光器105电性连接的运算放大器107，则该运算放大器107向处理器106输出高电平，而其余与未接收到红外线光信号的检光器105连接的运算放大器107向处理器106输出低电平，且上述每一运算放大器107输出的结果存储到该处理器106的第二缓存器10612内。

再请参照图4所示，为本发明所述之对光反射速度及方向进行侦测的装置进行方向侦测的流程图。若需对该红外线光经由上述当前位置移动至新位置进行方向侦测，则所述处理器需进行以下步骤：

步骤100：开机时需初始设定光导滑车移动前即于当前位置时第一缓存器的存储结果与第二缓存器的存储结果相同；

步骤110：处理器将第二缓存器的存储结果存入第一缓存器；

步骤120：当光导滑车由当前位置移动至新位置时，检光器检测到反射光后，将其检测结果经由与每一检光器连接的运算放大器传送至第二缓存器，并将第二缓存器的内容与第一缓存器的内容进行减法运算；

步骤130：检查运算结果及归零，若运算结果为正，则光导滑车向靠近光源的方向移动；若运算结果为负，则光导滑车向远离光源的方向移动；若运算结果为零，则光导滑车无移动；

步骤140：显示光导滑车移动的方向结果，并于下一次侦测前重复步骤100、110、120以及130。

下列表1为第一缓存器10611的存放结果表，其用以存放光导滑车未移动前，即位于当前位置时每一检光器的输出结果。

P7	P6	P5	P4	P3	P2	P1	P0
								0	0	0	0	0	0	1	0

表1

下列表2为第二缓存器10612的存放结果表，其用以存放光导滑车移动至新位置时，每一检光器的输出结果。

P7	P6	P5	P4	P3	P2	P1	P0
								0	0	0	1	0	0	0	0

表2

由上述得知：

第二缓存器(00010000)-第一缓存器(00000010)＝00001110

第二缓存器和第一缓存器相减后得正数，因此可知光导滑车向左移动。

此时，作位移侦测，将上述结果向右移位直到最小位为1，得00000111，将1相加得3，可获知光导滑车向左移动3个photo-detector距离，若设置两photo-detector之间间距为1cm，则最后可知光导滑车向左移动的距离S为3cm。此外，参照图5所示，为本发明所述之光反射速度及方向侦测装置进行速度侦测的流程图。其中，所述处理器需进行以下步骤：

步骤200：当反射光进入一当前检光器时，将第二缓存器的存储结果存入第一缓存器，并重置处理器内设有的累加器，该累加器用以记录移动过的检光器的数目；

步骤210：当检测到反射光进入与上述检光器相邻的检光器时，更新第二缓存器的内容，将其与第一缓存器作互斥或运算，若结果为零，重复步骤200，若结果不为零，则将第二缓存器的内容存入第一缓存器，并启动累加器计数；

步骤220：判断累加器计数结果是否为2，若结果为2，则计算并显示速度，若结果不为2，则重复步骤200。

如图6所示，为本发明所述之对光反射速度及方向进行侦测的装置作速度侦测时的示意图。N为photo-detector(n-1)至photo-detector(n)的脉波计数数目，可由处理器内设有的定时器来计算得知，依据频率公式T＝1/f，得一个脉波的时间T，因此，反射光从photo-detector(n-1)移动至photo-detector(n)所需的时间为T1＝N×T，从上述可知，S、N及T三者可得，并依据速度公式V＝S/T1，最后可得速度V，从而利用以上所述光反射速度及方向侦测装置10完成对红外线光的方向及速度的侦测。

最后，由一与处理器106连接的显示单元108将光反射速度及方向侦测装置10对该红外线光的方向及速度的处理结果显示出来。

以上所述者，仅为本发明其中的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种对光反射速度与方向进行侦测的装置，其特征在于，该侦测装置主要包括：

一光源，其发出一入射光；

一光导滑车，其位于该光源一侧，该光导滑车主要包括一沿一滑车轨道运动的支架及一反射镜，该反射镜设置于该支架上并反射该入射光；

若干检光器，用以侦测经上述反射镜反射后的入射光；

若干栅栏，其位于上述光源两侧，及分别设置于上述每一检光器之间，以隔离入射光；

一处理器，其与上述检光器一一相连，用以接收自检光器传送来的光信号并进行速度及方向的处理；以及

一显示单元，用以显示经处理器传送来的处理结果。

2.根据权利要求1所述的对光反射速度与方向进行侦测的装置，其特征在于，所述光源为LED光源。

3.根据权利要求1所述的对光反射速度与方向进行侦测的装置，其特征在于，所述处理器主要包括若干缓存器以及一处理单元。

4.根据权利要求3所述的对光反射速度与方向进行侦测的装置，其特征在于，所述处理器的缓存器与每一检光器之间设置有一运算放大器(OP-AMP)。

5.根据权利要求1所述的对光反射速度与方向进行侦测的装置，其特征在于，所述光导滑车的支架底部设有若干个滚轮。

6.一种对光反射速度与方向进行侦测的方法，其特征在于，该侦测方法主要包括以下步骤：

a)发出一沿直线方向前进的入射光；

b)所述入射光经由一光导滑车上的反射镜反射进入若干间隔排列的栅栏之间的检光器中，且该光导滑车沿滑车轨道运动；

c)检光器将检测到的入射光信号转变为电信号，并传送至一处理器进行光反射速度及方向的处理；以及

d)显示单元显示处理结果。

7.根据权利要求6所述之对光反射速度与方向进行侦测的方法，其特征在于，所述处理器主要包括若干缓存器以及一处理单元，所述缓存器与每一检光器之间设置有一运算放大器(OP-AMP)，当检光器检测到光信号，则对应连接的运算放大器输出高电平，否则，输出低电平。

8.根据权利要求7所述之对光反射速度与方向进行侦测的方法，其特征在于，所述缓存器包括一第一缓存器以及一第二缓存器，该第一缓存器用于存储光导滑车移动前每一运算放大器所输出的结果，而第二缓存器用以存储光导滑车移动后每一运算放大器所输出的结果。

9.根据权利要求8所述之对光反射速度与方向进行侦测的方法，其特征在于，所述处理器在处理光反射方向时包括以下步骤：

a)初始设定光导滑车移动前第一缓存器的存储结果与第二缓存器的存储结果相同；

b)处理器将第二缓存器的存储结果存入第一缓存器；

c)当光导滑车移动至新的位置时，每一检光器检测到反射光后，将其检测结果经由与每一检光器连接的运算放大器传送至第二缓存器，并将第二缓存器的内容与第一缓存器的内容进行减法运算；

d)检查运算结果及归零，若运算结果为正，则光导滑车向靠近光源之方向移动；若运算结果为负，则光导滑车向远离光源之方向移动；若运算结果为零，则光导滑车无移动；

e)显示光导滑车移动的方向结果，并于下一次侦测前重复步骤b、c、d及e。

10.根据权利要求9所述之对光反射速度与方向进行侦测的方法，其特征在于，所述处理器在处理光反射速度时包括以下步骤：

1)当反射光进入一当前检光器时，将第二缓存器的存储结果存入第一缓存器，并重置处理器中设有的累加器，累加器用以记录移动过的检光器的数目；

2)当检测到反射光进入与上述检光器相邻的检光器时，更新第二缓存器的内容，将其与第一缓存器作互斥或运算，若结果为零，重复步骤1，若结果不为零，则将第二缓存器的内容存入第一缓存器，并启动累加器计数；

3)判断累加器计数结果是否为2，若结果为2，则计算并显示速度，若结果不为2，则重复步骤1。

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