CN108120376A - 基于光学的位移检测系统及其方法 - Google Patents

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张天超
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Abstract

本发明公开一种基于光学的位移检测系统及其方法，通过光源端提供发射光源照射在移动物体以形成反射光源，并且由接收端接收并聚焦此反射光源以形成聚焦光源，以及将聚焦光源进行光电转换形成感应信息，以便持续根据形成的感应信息执行移动侦测演算法计算移动物体的位移量以进行输出，用以达成提高位移检测的精确性的技术功效。

Description

基于光学的位移检测系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种位移检测技术，特别是藉由光学反射感测物体的直线移动的基于光学的位移检测系统及其方法。
背景技术
近年来，随着自动化技术的普及与蓬勃发展，各种应用在工业现场的设备便如雨后春笋般出现，例如：检测移动物体位移的感测系统。
一般而言，传统的位移检测方式根据皮带轮转动角度的计量来计算而得到位移量。然而，皮带轮和皮带之间的松动和老化都会导致检测精度下降，故具有位移检测精确性不佳的问题。
另外，亦有厂商提出基于图像识别的技术，通过持续拍摄多个图像，并且逐一比对各图像以计算移动距离。然而，此一方式需要耗费大量运算资源，故建置成本高昂且不易，更因需要设置大量设备而无法适用于各种工厂作业环境，因此，此一方式仍然无法有效解决位移检测精确性不佳的问题。
综上所述，可知现有技术中长期以来一直存在位移检测精确性不佳的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
发明内容
本发明揭露一种基于光学的位移检测系统及其方法。
首先，本发明揭露一种基于光学的位移检测系统，此系统包含：光源端及接收端。所述光源端用以提供发射光源照射在移动物体以形成反射光源。所述接收端用以接收照射在移动物体所形成的反射光源，此接收端包含：聚焦模块、感应模块及处理模块。其中，聚焦模块用以聚焦反射光源以形成聚焦光源；感应模块用以对聚焦光源进行光电转换以形成感应信息；处理模块用以持续根据形成的感应信息，执行移动侦测演算法计算移动物体的位移量以进行输出。
另外，本发明揭露一种基于光学的位移检测方法，应用在具有光源端及接收端的环境，其步骤包括：光源端提供发射光源照射在移动物体以形成反射光源；接收端接收照射在移动物体所形成的反射光源，并且聚焦反射光源以形成聚焦光源；接收端对聚焦光源进行光电转换以形成感应信息；接收端持续根据形成的感应信息，执行移动侦测演算法计算移动物体的位移量以进行输出。
本发明所揭露的系统与方法如上，与现有技术的差异在于本发明是通过光源端提供发射光源照射在移动物体以形成反射光源，并且由接收端接收并聚焦此反射光源以形成聚焦光源，以及将聚焦光源进行光电转换形成感应信息，以便持续根据形成的感应信息执行移动侦测演算法计算移动物体的位移量以进行输出。
通过上述的技术手段，本发明可以达成提高位移检测的精确性的技术功效。
附图说明
图1为本发明基于光学的位移检测系统的系统方块图。
图2为本发明基于光学的位移检测方法的方法流程图。
图3为应用本发明检测移动物体的位移量的示意图。
图4为应用本发明以不同数据曲线计算位移量的示意图。
【符号说明】
110 光源端
120 接收端
121 聚焦模块
122 感应模块
123 处理模块
300 移动物体
310 发射光源
320 反射光源
410、420 数据曲线
具体实施方式
以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
在说明本发明所揭露的基于光学的位移检测系统及其方法之前，先对本发明所应用的环境作说明，本发明可应用在生产线的传送带，通过在传送带上方设置光源端及接收端，以便藉由发射光源及反射光源获取感应信息，并计算出移动物体的位移量。
以下配合图式对本发明基于光学的位移检测系统及其方法做进一步说明，请先参阅「图1」，「图1」为本发明基于光学的位移检测系统的系统方块图，此系统包含：光源端110及接收端120。所述光源端110用以提供发射光源照射在移动物体上以形成反射光源。在实际实施上，所述发射光源可为镭射光、红外线等可见光或不可见光。
接收端120用以接收照射在移动物体上所形成的反射光源，此接收端120包含：聚焦模块121、感应模块122及处理模块123。其中，聚焦模块121用以聚焦反射光源以形成聚焦光源。在实际实施上，聚焦反射光源是利用透镜来实现，可使用单一透镜或是多个不同透镜进行聚焦。
感应模块122用以对聚焦光源进行光电转换以形成感应信息。所述感应信息可包含图像、曲线等等。在实际实施上，感应模块122可使用电荷耦合元件(Charge-coupledDevice,CCD)或鼠标光学感应器对聚焦光源进行光电转换，其中，电荷耦合元件进行光电转换形成的感应信息为数据曲线；鼠标光学感应器进行光电转换形成的感应信息为图像信息。
处理模块123用以持续根据形成的感应信息，执行移动侦测演算法计算移动物体的位移量以进行输出。在实际实施上，处理模块123可使用精简指令集(ReducedInstruction Set Computing,RISC)架构或复杂指令集(Complex Instruction SetComputing,CISC)架构的微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)或中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)来实现。所述移动侦测演算法可使用均值偏移演算法(Mean Shift)、移动边缘侦测法(Moving Edge Detection)等等。另外，在输出位移量时，还可通过通用串行总线连接端口，将位移量输出至远端的控制接口。
接着，请参阅「图2」，「图2」为本发明基于光学的位移检测方法的方法流程图，应用在具有光源端110及接收端120的环境，其步骤包括：光源端110提供发射光源照射在移动物体以形成反射光源(步骤210)；接收端120接收照射在移动物体所形成的反射光源，并且聚焦反射光源以形成聚焦光源(步骤220)；接收端120对聚焦光源进行光电转换以形成感应信息(步骤230)；接收端120持续根据形成的感应信息，执行移动侦测演算法计算移动物体的位移量以进行输出(步骤240)。通过上述步骤，即可通过光源端110提供发射光源照射在移动物体以形成反射光源，并且由接收端120接收并聚焦此反射光源以形成聚焦光源，以及将聚焦光源进行光电转换形成感应信息，以便持续根据形成的感应信息执行移动侦测演算法计算移动物体的位移量以进行输出。
以下配合「图3」及「图4」以实施例的方式进行如下说明，请参阅「图3」，「图3」为应用本发明检测移动物体的位移量的示意图。在实际实施上，光源端110与接收端120的发射角度与接收角度需要预先设置，避免光源端110发射的发射光源310无法照射在移动物体300上，或是接收端120无法接收到反射光源320。当光源端110的发射光源310照射在移动物体300形成反射光源320时，接收端120的聚焦模块121会使用透镜进行聚焦以形成聚焦光源，以便感应模块122对此聚焦光源进行光电转换形成感应信息，例如：图像信息及数据曲线其中之一。由于不同时间点得到的图像信息或数据曲线存在偏移，所以处理模块123能够通过移动侦测演算法计算位移量，并且可通过通用序列汇流排输出至远端的控制接口。
如「图4」所示意，「图4」为应用本发明以不同数据曲线计算位移量的示意图。在实际实施上，假设感应模块122为电荷耦合元件，那么，由于电荷耦合元件仅能感应一维的光学数据，所以在进行移动检测时，随着移动物体300的移动，该感应模块122进行光电转换会得到不同时间点的数据曲线(410、420)，这两条数据曲线(即：实线的数据曲线410和虚线的数据曲线420)的先后关系表示移动物体300的位移量。由于相较于图像信息而言，数据曲线为相对简单的数据，所以可使用精简指令集架构的微控制单元(如：ARM)来执行移动侦测演算法计算出移动物体300的位移量，有效节省大量的运算资源。
综上所述，可知本发明与现有技术之间的差异在于通过光源端提供发射光源照射在移动物体以形成反射光源，并且由接收端接收并聚焦此反射光源以形成聚焦光源，以及将聚焦光源进行光电转换形成感应信息，以便持续根据形成的感应信息执行移动侦测演算法计算移动物体的位移量以进行输出，藉由此一技术手段可以解决现有技术所存在的问题，进而达成提高位移检测的精确性的技术功效。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种基于光学的位移检测系统，其特征在于，该系统包含：
一光源端，用以提供一发射光源照射在一移动物体以形成一反射光源；以及
一接收端，用以接收照射在该移动物体所形成的该反射光源，该接收端包含：
一聚焦模块，用以聚焦该反射光源以形成一聚焦光源；
一感应模块，用以对该聚焦光源进行光电转换以形成一感应信息；以及
一处理模块，用以持续根据形成的该感应信息，执行移动侦测演算法计算该移动物体的一位移量以进行输出。
2.根据权利要求1的基于光学的位移检测系统，其特征在于，该感应模块为一电荷耦合元件或一鼠标光学感应器，其中该电荷耦合元件进行光电转换形成的该感应信息为数据曲线，该鼠标光学感应器进行光电转换形成的该感应信息为图像信息。
3.根据权利要求1的基于光学的位移检测系统，其特征在于，该处理模块为一微控制单元或一中央处理单元。
4.根据权利要求1的基于光学的位移检测系统，其特征在于，该处理模块输出该位移量通过一通用串行总线连接端口，用以将该位移量输出至一控制接口。
5.根据权利要求1的基于光学的位移检测系统，其特征在于，该感应信息包含在不同时间点的图像信息及数据曲线其中之一，用以提供移动侦测演算法计算该位移量。
6.一种基于光学的位移检测方法，应用在具有一光源端及一接收端的环境，其特征在于，步骤包括：
该光源端提供一发射光源照射在一移动物体以形成一反射光源；
该接收端接收照射在该移动物体所形成的该反射光源，并且聚焦该反射光源以形成一聚焦光源；
该接收端对该聚焦光源进行光电转换以形成一感应信息；以及
该接收端持续根据形成的该感应信息，执行移动侦测演算法计算该移动物体的一位移量以进行输出。
7.根据权利要求6的基于光学的位移检测方法，其特征在于，该接收端以一电荷耦合元件或一鼠标光学感应器对该聚焦光源进行光电转换，其中该电荷耦合元件进行光电转换形成的该感应信息为数据曲线，该鼠标光学感应器进行光电转换形成的该感应信息为图像信息。
8.根据权利要求6的基于光学的位移检测方法，其特征在于，该处理模块为一微控制单元或一中央处理单元。
9.根据权利要求6的基于光学的位移检测方法，其特征在于，该输出该位移量的步骤通过一通用串行总线连接端口，将该位移量输出至一控制接口。
10.根据权利要求6的基于光学的位移检测方法，其特征在于，该感应信息包含在不同时间点的图像信息及数据曲线其中之一，用以提供移动侦测演算法计算该位移量。
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