CN110174131A - 一种传感模组 - Google Patents

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Abstract

本申请适用于光学和电子技术领域，提供了一种传感模组，其包括基座和用于执行相应感测功能的功能单元。所述基座包括相对设置的前端面和后端面，所述基座上开设有贯穿前端面和后端面的感测通孔。所述感测通孔具有倾斜于所述前端面和后端面的内表面。所述功能单元上形成有与所述感测通孔的形状相对应的定位部。所述功能单元组入基座时，所述定位部的侧表面与感测通孔的内表面相互配合以将所述功能单元定位在基座上。

Description

一种传感模组
技术领域
本申请属于光学技术领域，尤其涉及一种传感模组。
背景技术
现有的三维传感模组通常包括基座及设置在所述基座上对应容置通孔内的多个功能单元。然而，所述功能单元设置在对应容置通孔内时通常会具有一定的余量空隙，往往容易导致功能单元的感测中心轴会偏离容置通孔自身的中心轴，所以在点胶固定功能单元前还需要通过专门去调整所述功能单元的感测中心对准容置通孔自身的中心轴，增加了模组组装的难度和时间，也不利于提升提高产品的良率。
发明内容
本申请提供一种传感模组以解决上述技术问题。
本申请实施方式提供一种传感模组，其包括基座和用于执行相应感测功能的功能单元。所述基座包括相对设置的前端面和后端面，所述基座上开设有贯穿前端面和后端面的感测通孔。所述感测通孔具有倾斜于所述前端面和后端面的内表面。所述功能单元上形成有与所述感测通孔的形状相对应的定位部。所述功能单元组入基座时，所述定位部的侧表面与感测通孔的内表面相互配合以将所述功能单元定位在基座上。
在某些实施方式中，所述功能单元包括底部，所述底部包括平行相对的第一表面和第二表面，所述定位部在第一表面上延伸而出，所述基座的后端面上对应功能单元分别开设有容置槽，所述感测通孔开设在所述容置槽的底面，所述定位部的侧表面与底部的第一表面之间的夹角等于所述感测通孔内表面与容置槽的底面之间的夹角相等。
在某些实施方式中，所述感测通孔包括分别形成在后端面和前端面上的第一开口和第二开口，所述第一开口的面积大于第二开口，所述感测通孔的内表面为一个由较大的第一开口至较小的第二开口逐渐变化的锥形倾斜面。
在某些实施方式中，所述第二开口位于所述第一开口在前端面的投影区域内。
在某些实施方式中，从基座的后端面一侧向所述基座的前端面一侧观察，所述感测通孔为一个上大下小的漏斗状通道。
在某些实施方式中，所述感测通孔的内表面在所述基座的前端面上具有投影面积。
在某些实施方式中，所述感测通孔和定位部呈相互对应的棱台状或圆台状。
在某些实施方式中，所述功能单元包括底部，所述定位部由底部延伸而出，所述基座的后端面上对应功能单元分别开设有容置槽，所述容置槽的底面开设有贯穿至前端面的所述感测通孔，所述定位部组入感测通孔以将功能单元定位在容置槽内，所述底部与容置槽四周侧面之间留有空隙用于点胶以固定功能单元。
在某些实施方式中，所述传感模组包括一个或多个执行相应感测的功能单元，所述功能单元选自图案光投射单元和图案光三维感测单元、飞行时间发射单元和飞行时间接收单元以及双目视觉三维感测单元分别与泛光投射单元和相机单元中的任意一个或多个搭配而成的组合。
在某些实施方式中，所述传感模组为三维感测模组，所述传感模组包括多个用于执行三维感测的功能单元，所述功能单元包括图案光投射单元、图案光三维感测单元及相机单元。
在某些实施方式中，所述传感模组还包括背板，所述功能单元收容在对应的容置槽内并通过所述感测通孔对外发出和/或接收感测信号，所述背板设置在所述基座的后端面上以遮挡住所述容置槽形成在后端面上的开口。
在某些实施方式中，所述背板为电路板，用于为所述功能单元提供驱动控制电路，或者将所述功能单元所接收的感测信号对外传输。
本申请实施方式提供的所述传感模组利用功能单元和基座感测通孔的内表面上具有相互对应形状的倾斜表面之间的配合来进行定位，在组装时不需要再进行额外的位置校准，只需要组入至完全卡紧即可，即省时省力也提高了功能单元的定位准确度，进而也可以改善传感模组的感测准确度。
本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实施方式的实践了解到。
附图说明
图1是本申请实施方式提供的传感模组的分解结构示意图。
图2是图1中所述传感模组的组装结构示意图。
图3是图2中所述传感模组沿III-III的剖视图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，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。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或排列顺序。由此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述技术特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电连接或相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件之间的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或示例用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文仅对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复使用参考数字和/或参考字母，这种重复使用是为了简化和清楚地表述本申请，其本身不指示所讨论的各种实施方式和/或设定之间的特定关系。此外，本申请在下文描述中所提供的各种特定的工艺和材料仅为实现本申请技术方案的示例，但是本领域普通技术人员应该意识到本申请的技术方案也可以通过下文未描述的其他工艺和/或其他材料来实现。
进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施方式。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。
请一并参阅图1和图2所示，本申请实施方式提供了一种传感模组1，其用于对一待测对象进行感测。所述感测包括但不限于对待测对象的二维彩色信息和三维空间信息的感测。所述三维空间信息包括但不限于待测对象表面的三维信息、待测对象在空间中的位置信息、待测对象的尺寸信息等其他与待测对象相关的三维空间信息。所感测到的待测对象的三维空间信息可被用于识别待测对象或结合二维彩色信息构建待测对象的彩色三维模型。
所述传感模组1包括基座10、功能单元14及背板16。所述功能单元14设置在所述基座10内。所述背板16设置在基座10上以将所述功能单元14封在所述基座10内。所述基座10包括相对设置的前端面105和后端面108。所述基座10对应所述功能单元14分别开设有贯穿前端面105和后端面的感测通孔107，收容在所述基座10内部的功能单元14分别通过对应的感测通孔107发出和/或接收感测信号以执行相应的感测功能。
所述基座10的材料选自钢、铝合金、锌合金、不锈钢合金、陶瓷中的任意一种或几种的组合，兼顾较高的硬度和良好的散热性能。
所述基座10的后端面108上对应所述功能单元14分别开设有容置槽103。所述容置槽103的底面133开设有贯穿至所述前端面105的所述感测通孔107。所述感测通孔107在容置槽103底面133上形成有第一开口131。所述感测通孔107在基座10的前端面105上形成有第二开口132。所述第一开口131的面积大于所述第二开口132的面积。所述第二开口132位于所述第一开口131在前端面105的投影区域内。由此，所述感测通孔107的内表面109为一个由较大的第一开口131至较小的第二开口132逐渐变化的锥形倾斜面。即，所述感测通孔107的内表面109倾斜于所述基座10的前端面105和容置槽103的底面133，所述感测通孔107的内表面109在所述基座10的前端面105和容置槽103的底面133上均具有投影面积。因所述第一开口131大于所述第二开口132，所以从基座10的后端面108一侧向所述基座10的前端面105一侧观察，所述感测通孔107为一个上大下小的漏斗状通道。所述感测通孔107的内表面109可以用于对放置在其中的功能单元14进行定位。在本实施方式中，所述第一开口131和第二开口132可以为方形，对应地，所述感测通孔107可以呈棱台状。所述第一开口131和第二开口132可以为圆形，对应地，所述感测通孔107可以呈圆台状。
在本实施方式中，所述传感模组1可以为三维感测模组。所述功能单元14包括但不限于图案光投射单元、相机单元及图案光三维感测感测。所述功能单元14在基座10内沿着基座10自身长度方向排布。所述图案光投射单元和图案光三维感测单元分别设置在基座10沿自身长度方向的相对两端，所述相机单元设置在基座10上位于图案光投射单元与图案光三维感测单元之间较靠近图案光三维感测单元的位置。在进行三维感测时，所述图案光投射单元发出图案化感测光束作为感测信号，以在待测对象上投射出预设的光斑图案。所述图案光三维感测单元感测所述待测对象上的光斑图案并根据所感测的光斑图案计算出所述待测对象的三维信息。所述感测光束为红外或近红外光线，波长范围例如为750nm至2000nm。
可以理解的是，在其他变更实施方式中，所述功能模组12可以包括泛光投射单元和/或接近感测单元，或者为泛光投射单元和/或接近感测单元与上述图案光投射单元、图案光三维感测单元和/或相机单元的任意组合。可变更地，所述功能单元14还可以包括与三维感测的飞行时间原理(Time of fly,TOF)相关的TOF发射单元和TOF接收单元或者与三维感测的双目视觉原理相关的双目视觉三维感测单元分别与所述泛光投射单元和/或相机单元的任意组合。
所述功能单元14包括执行相应感测的芯片(图未示)和功能元件(图未示)。所述芯片用于发出或接收感测信号。所述功能元件，比如：光学镜片或光学膜层等，用于对所述感测信号进行调制以使得感测信号满足预设的条件。所述功能单元14还包括收容所述芯片和功能元件的承载座140。所述承载座140包括底部141和定位部142。所述底部141包括平行或大致平行相对的第一表面143和第二表面144，所述第一表面143和第二表面144沿着功能单元14发出或接收感测信号的方向进行排布。所述定位部142在第一表面143上沿垂直或大致垂直于第一表面143的方向延伸而出。所述芯片可以收容在所述底部141内。所述功能元件可以收容在所述定位部142内。所述承载座140具有中心对称的形状，所述定位部142和底部141的中心对称轴与整个承载座140的对称轴重合或大致重合。可以理解的是，所述芯片设置在底部141的中心位置上，所述功能元件的中心对称轴与所述定位部142或承载座140的中心对称轴相互重合以便于所述功能元件以该中心对称轴为参考准确地发出或接收感测信号。
所述功能单元14组入所述基座10上时，所述底部141放置在容置槽103内，所述定位部142放入感测通孔107。所述定位部142具有与感测通孔107对应的形状，所述定位部142的侧表面145与所述感测通孔107的内表面109相互配合以使得所述功能单元14可以快速准确地进行定位。组入所述感测通孔107后的功能单元14通过感测通孔107在前端面105的第二开口132来发出和/或接收感测信号来进行感测。具体地，所述定位部142具有与感测通孔107对应的形状，比如均为棱台形或圆台形，当所述定位部142放入所述感测通孔107内时，所述定位部142的侧表面145与所述感测通孔107的内表面109紧密贴合，以使得所述定位部142的中心对称轴与所述感测通孔107的中心对称轴相互重合。即，所述功能单元14的中心对称轴也与所述感测通孔107的中心对称轴相互重合，至此所述功能单元14定位在基座10的预设位置处。所述容置槽103的空间大于所述功能单元14的底部141的体积，所述功能单元14定位在容置槽103内之后，所述底部141与容置槽103四周侧面之间仍留有空隙106内，在所述空隙106内进行点胶以进一步固定所述功能单元14。
在本实施方式中，对应于棱台形的感测通孔107，所述功能单元14的定位部142为棱台形。对应于圆台形的感测通孔107，所述功能单元14的定位部142为圆台形。
可选地，所述定位部142的侧表面145与底部141的第一表面143之间的夹角等于所述感测通孔107内表面109与容置槽103的底面133之间的夹角相等。也就是说，所述定位部142侧表面145的倾斜程度与所述感测通孔107内表面109的倾斜程度相同。装配时只需将功能单元14往感测通孔107内逐渐组入至完成卡紧即可以使得所述定位部142的侧表面145与所述感测通孔107的内表面109紧密贴合而完成定位，整个装配过程中不需要再额外进行辅助对准，达到省时省力的效果。
因进行感测时，所述感测结果会与执行感测的功能单元14的位置相关，所以所述功能单元14的定位准确度会直接影响所执行感测的准确度。例如：在进行三维图案光感测时，所感测的待测对象表面的深度信息计算与投射图案光的图案光投射单元和图案光三维感测单元之间的基线距离有关。因此，所述图案光投射单元和图案光三维感测单元准确地定位在基座10上的预设位置有利于提高所述传感模组的感测精度。
所述背板16可以通过例如螺栓等固定元件设置在基座10的后端面108上，以遮挡住所述基座10内的容置槽103形成在所述后端面108上的开口。所述背板16可以为电路板，用于为所述功能单元14提供驱动控制电路，或者将所述功能单元14所接收的感测信号对外传输。在本实施方式中，所述背板16上的电路设置在背板16朝向基座10内部容置槽103的一侧表面上。
与现有技术相比，本申请实施方式提供的所述传感模组1利用功能单元14和基座10感测通孔107的内表面109上具有相互对应形状的倾斜表面之间的配合来进行定位，在组装时不需要再进行额外的位置校准，只需要组入至完全卡紧即可，即省时省力也提高了功能单元的定位准确度，进而也可以改善传感模组的感测准确度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本申请的较佳实施方式而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种传感模组，其特征在于，所述传感模组包括基座和用于执行相应感测功能的功能单元，所述基座包括相对设置的前端面和后端面，所述基座上开设有贯穿前端面和后端面的感测通孔，所述感测通孔具有倾斜于所述前端面和后端面的内表面，所述功能单元上形成有与所述感测通孔的形状相对应的定位部，所述功能单元组入基座时，所述定位部的侧表面与感测通孔的内表面相互配合以将所述功能单元定位在基座上。
2.如权利要求1所述的传感模组，其特征在于，所述功能单元包括底部，所述底部包括平行相对的第一表面和第二表面，所述定位部在第一表面上延伸而出，所述基座的后端面上对应功能单元分别开设有容置槽，所述感测通孔开设在所述容置槽的底面，所述定位部的侧表面与底部的第一表面之间的夹角等于所述感测通孔内表面与容置槽的底面之间的夹角相等。
3.如权利要求1所述的传感模组，其特征在于，所述感测通孔包括分别形成在后端面和前端面上的第一开口和第二开口，所述第一开口的面积大于第二开口，所述感测通孔的内表面为一个由较大的第一开口至较小的第二开口逐渐变化的锥形倾斜面。
4.如权利要求3所述的传感模组，其特征在于，所述第二开口位于所述第一开口在前端面的投影区域内。
5.如权利要求1所述的传感模组，其特征在于，从基座的后端面一侧向所述基座的前端面一侧观察，所述感测通孔为一个上大下小的漏斗状通道。
6.如权利要求1所述的传感模组，其特征在于，所述感测通孔的内表面在所述基座的前端面上具有投影面积。
7.如权利要求1所述的传感模组，其特征在于，所述感测通孔和定位部呈相互对应的棱台状或圆台状。
8.如权利要求1所述的传感模组，其特征在于，所述功能单元包括底部，所述定位部由底部延伸而出，所述基座的后端面上对应功能单元分别开设有容置槽，所述容置槽的底面开设有贯穿至前端面的所述感测通孔，所述定位部组入感测通孔以将功能单元定位在容置槽内，所述底部与容置槽四周侧面之间留有空隙用于点胶以固定功能单元。
9.如权利要求1所述的传感模组，其特征在于，所述传感模组包括一个或多个执行相应感测的功能单元，所述功能单元选自图案光投射单元和图案光三维感测单元、飞行时间发射单元和飞行时间接收单元以及双目视觉三维感测单元分别与泛光投射单元和相机单元中的任意一个或多个搭配而成的组合。
10.如权利要求1所述的传感模组，其特征在于，所述传感模组为三维感测模组，所述传感模组包括多个用于执行三维感测的功能单元，所述功能单元包括图案光投射单元、图案光三维感测单元及相机单元。
11.如权利要求1所述的传感模组，其特征在于，所述传感模组还包括背板，所述功能单元收容在对应的容置槽内并通过所述感测通孔对外发出和/或接收感测信号，所述背板设置在所述基座的后端面上以遮挡住所述容置槽形成在后端面上的开口。
12.如权利要求11所述的传感模组，其特征在于：所述背板为电路板，用于为所述功能单元提供驱动控制电路，或者将所述功能单元所接收的感测信号对外传输。
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