CN109239732A - 激光测距装置及智能清洁设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光测距装置和智能清洁设备。激光测距装置包括发光单元和受光单元。受光单元和发光单元间隔设置。受光单元包括透镜组件和图像传感器。透镜组件包括第一透镜和第二透镜,第一透镜相对于第二透镜更远离发光单元,第一透镜具有第一主光轴和位于第一主光轴上的第一焦点,第二透镜具有第二主光轴和位于第二主光轴上的第二焦点,第一主光轴和第二主光轴间隔开。第一焦点和第二焦点的水平高度相同。图像传感器设置在透镜组件的后侧且与透镜组件间隔开,图像传感器的中心线相对于第一透镜的第一主光轴更远离发光单元。根据本发明的激光测距装置,能够兼顾远距离和近距离测距,具有较大的测距范围。
Description
技术领域
本发明涉及测量领域,具体涉及一种激光测距装置及智能清洁设备。
背景技术
如图1至图3所示,现有的智能清洁设备的激光测距装置20包括发光单元21和受光单元22。受光单元22包括透镜23和图像传感器24,透镜23具有主光轴A0和位于主光轴A0上的焦点F0。
基于三角测距法的激光测距装置虽然在原理上可以测量一定距离以外的无限远距离处的物体的距离值,但实际上由于图像传感器24的尺寸是固定且有限的,因此,根据光学成像原理,图像传感器24在透镜23后方的不同位置,所能测量的范围是不一样的。
如图2所示,图像传感器24设置在透镜23的正后方,R1为图像传感器24的测距范围。如图3所示,图像传感器24设置在透镜23的后方靠右侧位置处,具体地位于透镜23的主光轴A0(即焦点F0)右侧,R2为图像传感器24的测距范围。可见,在这两种情况下,作为接收端的图像传感器24的测距范围不同。图2中的图像传感器24能够测量更远距离的障碍物,但是近距离的障碍物测量测不到。图3中的图像传感器24能够测量较近距离的障碍物,而远距离测量能力有限。可见,现有的激光测距装置,受到图像传感器本身尺寸的影响,无法同时做到近距离和远距离测距。
因此,需要提供了一种激光测距装置及智能清洁设备,以至少部分地解决上述问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题,根据本发明的第一方面,公开了一种激光测距装置,其包括:
发光单元;以及
受光单元,所述受光单元和所述发光单元间隔设置,所述受光单元包括:
透镜组件,所述透镜组件包括第一透镜和第二透镜,所述第一透镜相对于所述第二透镜更远离所述发光单元,所述第一透镜具有第一主光轴和位于所述第一主光轴上的第一焦点,所述第二透镜具有第二主光轴和位于所述第二主光轴上的第二焦点,所述第一主光轴和所述第二主光轴间隔开,所述第一焦点和所述第二焦点的水平高度相同;以及
图像传感器,所述图像传感器设置在所述透镜组件的后侧且与所述透镜组件间隔开,所述图像传感器的中心线相对于所述第一透镜的所述第一主光轴更远离所述发光单元。
可选地,所述图像传感器的靠近所述第二透镜的一侧与所述第一透镜的所述第一主光轴对齐。
可选地,所述图像传感器的靠近所述第二透镜的一侧相对于所述第一透镜的所述第一主光轴更远离所述第二透镜。
可选地,所述第一透镜和所述第二透镜均为凸透镜。
可选地,所述第一透镜和所述第二透镜由一个凸透镜均分成两半构成。
可选地,所述第一主光轴平行于所述第二主光轴。
可选地,所述第一透镜和所述第二透镜位于同一平面内。
可选地,所述第一透镜和所述第二透镜对称设置。
根据本发明的激光测距装置,通过设置第一透镜和第二透镜,第一透镜的第一主光轴和第二透镜的第二主光轴间隔开,通过将图像传感器设置在透镜组件的后侧,使得其中心线相对于第一主光轴更远离发光单元,以能够兼顾远距离和近距离测距,使得激光测距装置具有较大的测距范围。
根据本发明的第二方面,公开了一种智能清洁设备,其包括根据上述第一方面任一项所述的激光测距装置。
可选地,所述智能清洁设备包括设备主体,所述激光测距装置设置在所述设备主体上方。
根据本发明的智能清洁设备,通过设置第一透镜和第二透镜,第一透镜的第一主光轴和第二透镜的第二主光轴间隔开,通过将图像传感器设置在透镜组件的后侧,使得其中心线相对于第一主光轴更远离发光单元,以能够兼顾远距离和近距离测距,使得激光测距装置具有较大的测距范围。
附图说明
本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述,用来解释本发明的原理。在附图中,
图1为现有技术中激光测距装置的局部结构示意图;
图2为图1中的激光测距装置的一个测距范围示意图;
图3为图1中的激光测距装置的另一个测距范围示意图;
图4为根据本发明的第一优选实施方式的智能清洁设备的结构示意图;
图5为图4中的智能清洁设备的激光测距装置的局部结构示意图;
图6为图5中的激光测距装置的测距范围示意图;以及
图7为根据本发明的第二优选实施方式的激光测距装置的测距范围示意图。
附图标记说明:
100:智能清洁设备 110:设备主体
20/120:激光测距装置 21/121:发光单元
22/122:受光单元 123:透镜组件
124:图像传感器 125:第一透镜
126:第二透镜 127:发光元件
A0:主光轴 F0:焦点
A1/A3:第一主光轴 A2/A4:第二主光轴
F1/F3:第一焦点 F2/F4:第二焦点
R1/R2:测距范围
具体实施方式
在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明实施方式发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明实施方式,将在下列的描述中提出详细的结构。显然,本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。
本发明提供了一种智能清洁设备100,该智能清洁设备100可以为扫地机器人、拖地机器人或扫拖一体的机器人等。
如图4所示,智能清洁设备100主要包括设备主体110、感知系统、控制系统、驱动系统、清洁系统能源系统和人机交互系统等。各个系统相互协调配合,使智能清洁设备100能够自主移动以实现清洁功能。智能清洁设备100中构成上述各系统的功能元件等集成地设置在设备主体110内。
设备主体110具有近似圆形的形状(前后都为圆形),也可具有其他形状,包括但不限于前方后圆的近似D形形状。感知系统包括位于设备主体110上方激光测距装置120。本发明的激光测距装置120基于三角测距法确定障碍物的位置信息。三角测距法为已知的现有技术,此处不再赘述。
智能清洁设备100还可以包括基部,基部可以支撑激光测距装置120。为了测量智能清洁设备100周围360度方向上的障碍物位置情况,基部可旋转地设置在设备主体110上
如图4和图5所示,激光测距装置120包括发光单元121和受光单元122。发光单元121和受光单元122间隔设置。具体地,发光单元121和受光单元122可以设置在同一水平面上且间隔预定的距离。发光单元121可以包括发光元件127。优选地,发光元件127为激光二极管(LD)。由于激光二极管(LD)发出的激光束具有单色、定向和准直特性,使用激光束作为光源可以使得障碍物位置信息的测量更为准确。本领域技术人员可以理解,根据需要,发光元件127还可以为发光二极管(LED)。
如图5所示,受光单元122包括透镜组件123和图像传感器124。图像传感器124设置在透镜组件123的后侧且与透镜组件123间隔开。发光单元121发射出的光照射到障碍物上,经由障碍物反射或散射的光可以通过透镜组件123并在图像传感器124上形成图像,并由图像传感器124将这些光信号转换为电信号,以测量障碍物的位置信息。
继续参照图5,透镜组件123包括第一透镜125和第二透镜126。第一透镜125和第二透镜126均为凸透镜。在本实施方式中,第一透镜125和第二透镜126可以由一个凸透镜均分成两半构成。当然,根据需要,第一透镜125和第二透镜126可以分别由一个凸透镜构成。
优选地,第一透镜125相对于第二透镜126更远离发光单元121。具体地,第一透镜125和第二透镜126位于同一平面内,且第一透镜125和第二透镜126对称设置。进一步地,第一透镜125、第二透镜126和发光单元121可以位于同一条直线上,使得第二透镜126位于发光单元121和第一透镜125之间。
第一透镜125具有第一主光轴A1和位于第一主光轴A1上的第一焦点F1,第二透镜126具有第二主光轴A2和位于第二主光轴A2上的第二焦点F2,第一主光轴A1和第二主光轴A2间隔开。在本实施方式中,第一主光轴A1平行于第二主光轴A2。优选地,第一焦点F1和第二焦点F2的水平高度相同,也就是说,第一焦点F1和第二焦点F2位于同一水平面内。
本实施方式的图像传感器124为互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。图像传感器124的中心线相对于第一透镜125的第一主光轴A1更远离发光单元121。根据需要,图像传感器124还可以为其他的传感器,例如电荷耦合元件(CCD)传感器。
如图5和图6所示,根据本发明的第一实施方式的激光测距装置120,图像传感器124的靠近第二透镜126的一侧与第一透镜125的第一主光轴A1对齐。从图6可知,在本实施方式中,第一透镜125主要用于图像传感器124的远区成像,第二透镜126主要用于图像传感器124的近区成像。并且第一透镜125和第二透镜126有一部分的成像重叠区,图像传感器124可以对重叠区的成像自动选取最优进行处理。
如图7所示,根据本发明的第二实施方式的激光测距装置,图像传感器224的靠近第二透镜的一侧相对于第一透镜的第一主光轴A3更远离第二透镜,即更远离第二透镜的主光轴A4。在本实施方式中,通过合理地设置第一透镜、第二透镜和图像传感器224的位置关系,可以使得第一透镜用于图像传感器224的远区成像,第二透镜用于图像传感器224的近区成像。
根据本发明的激光测距装置,通过设置第一透镜和第二透镜,第一透镜的第一主光轴和第二透镜的第二主光轴间隔开,通过将图像传感器设置在透镜组件的后侧,使得其中心线相对于第一主光轴更远离发光单元,以能够兼顾远距离和近距离测距,使得激光测距装置具有较大的测距范围。
除非另有定义,本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的,不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件,也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式,除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施方式进行了说明,但应当理解的是,上述实施方式只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。
Claims (10)
1.一种激光测距装置,其特征在于,所述激光测距装置包括:
发光单元;以及
受光单元,所述受光单元和所述发光单元间隔设置,所述受光单元包括:
透镜组件,所述透镜组件包括第一透镜和第二透镜,所述第一透镜相对于所述第二透镜更远离所述发光单元,所述第一透镜具有第一主光轴和位于所述第一主光轴上的第一焦点,所述第二透镜具有第二主光轴和位于所述第二主光轴上的第二焦点,所述第一主光轴和所述第二主光轴间隔开,所述第一焦点和所述第二焦点的水平高度相同;以及
图像传感器,所述图像传感器设置在所述透镜组件的后侧且与所述透镜组件间隔开,所述图像传感器的中心线相对于所述第一透镜的所述第一主光轴更远离所述发光单元。
2.根据权利要求1所述的激光测距装置,其特征在于,所述图像传感器的靠近所述第二透镜的一侧与所述第一透镜的所述第一主光轴对齐。
3.根据权利要求1所述的激光测距装置,其特征在于,所述图像传感器的靠近所述第二透镜的一侧相对于所述第一透镜的所述第一主光轴更远离所述第二透镜。
4.根据权利要求1所述的激光测距装置,其特征在于,所述第一透镜和所述第二透镜均为凸透镜。
5.根据权利要求1所述的激光测距装置,其特征在于,所述第一透镜和所述第二透镜由一个凸透镜均分成两半构成。
6.根据权利要求1所述的激光测距装置,其特征在于,所述第一主光轴平行于所述第二主光轴。
7.根据权利要求1所述的激光测距装置,其特征在于,所述第一透镜和所述第二透镜位于同一平面内。
8.根据权利要求6所述的激光测距装置,其特征在于,所述第一透镜和所述第二透镜对称设置。
9.一种智能清洁设备,其特征在于,包括根据权利要求1至8中任一项所述的激光测距装置。
10.根据权利要求9所述的智能清洁设备,其特征在于,所述智能清洁设备包括设备主体,所述激光测距装置设置在所述设备主体上方。
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Address after: 100192 No. 6016, 6017, 6018, Block C, No. 8 Heiquan Road, Haidian District, Beijing Applicant after: Beijing Roborock Technology Co.,Ltd. Address before: 100192 No. 6016, 6017, 6018, Block C, No. 8 Heiquan Road, Haidian District, Beijing Applicant before: BEIJING ROCKROBO TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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CB02 | Change of applicant information |