CN116202561A - 一种红外传感器线性误差的修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器技术领域，公开了一种红外传感器线性误差的修正方法，包括：判断红外接收部以及红外发射部之间是否存在遮挡物；当确认存在遮挡物时，基于红外接收管在所述红外接收部的位置信息以及红外发射管在所述红外发射部的位置信息，确定遮挡物的位置信息。本发明通过精准确定遮挡物的位置信息，对线性误差进行修正，提高检测的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种红外传感器线性误差的修正方法。
背景技术
红外宽幅光幕传感器也叫安全光幕，光幕传感器是一种光电安全保护装置，用在工业生产安全中起安全防护作用的一种自动控制产品，运用红外线扫描探测技术。发光器和受光器安装于两侧，内部由单片机和微控制器进行数字程序控制，使红外线收发单元在高速扫描状态下，形成红外线光幕警戒屏障，当人和物体进入光幕屏障区内，控制迅速转换输出电平，使负载让机器停下来，当人和物体离幕警戒区域，则负载正常自动关闭，从而达到安全保护的目的。
目前，红外宽幅光幕传感器采用多点红外管进行边沿检测，但两点红外管交界处边沿检测往往存在误差较大问题。每对红外发射管和接收管根据不同位置的布局，通过采集每对红外管电压信息，即可最终计算遮挡位置信息。但由于每对管在固定位置范围内产生的信号强度与比例均有差异，如果仅有一两对红外管，则位置信息可通过直接记录每对红外管产生的固定位置信息做固定算法解析，但几十对红外管，每对红外管固定位置信息均有差异，则难以每对管均按此方法进行计算，尤其每对红外管之间的位置信息尤其难以通过固定算法解析。
发明内容
本发明提供了一种红外传感器线性误差的修正方法，通过精准确定遮挡物的位置信息，对线性误差进行修正，提高检测的准确率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种红外传感器线性误差的修正方法，包括：当红外发射管发射频率信号时，红外接收管实时获取接收到的待检测信号，所述待检测信号为被所述红外接收管接收到的所述红外发射管发射的频率信号；
基于所述待检测信号对应的电压值与标准电压值之间的关系判断红外接收部与红外发射部之间是否存在遮挡物，所述标准电压值为正常无遮挡情况下，红外发射管发射频率信号对应的电压值；所述待检测信号对应的电压值为所述红外接收管接收的所述待检测信号所转化；
当确认存在遮挡物时，基于红外组件的位置编码与重叠算法确定遮挡物的位置信息；所述红外组件包括所述红外发射管与相对应的所述红外接收管，所述红外组件的位置编码包括所述红外发射管的位置编码与相对应的所述红外接收管的位置编码。
在其中一个实施例中，所述基于所述待检测信号对应的电压值与标准电压值之间的关系判断红外接收部与红外发射部之间的是否存在遮挡物，包括：当所述待检测信号对应的电压值在标准电压值允许的波动范围内时，判定红外接收部与红外发射部之间不存在遮挡物；当所述待检测信号对应的电压值不在标准电压值允许的波动范围内时，判定红外接收部与红外发射部之间存在遮挡物。
在其中一个实施例中，所述当确认存在遮挡物时，基于红外组件的位置编码与重叠算法确定遮挡物的位置信息，包括：当确认存在遮挡物时，获取检测出遮挡物的红外组件的位置编码；基于所述红外组件的位置编码确定所述遮挡物的区域位置；基于所述待检测信号对应的电压值确定所述遮挡物的距离信息；基于所述遮挡物的距离对所述遮挡物的区域位置进行划分，得到不同的位置区域；基于所述重叠算法对不同位置区域的所述遮挡物的距离进行修正。
在其中一个实施例中，所述基于所述待检测信号对应的电压值确定所述遮挡物的距离信息，包括：在所述遮挡物的区域位置内，获取同一时间段内每一个所述红外接收管的电压值；基于所述电压值获取对应的峰谷值；基于所述峰谷值确定所述遮挡物与所述红外传感器的距离值；基于获得的多个所述距离值确定遮挡物的距离信息。
在其中一个实施例中，所述基于所述遮挡物的距离对所述遮挡物的区域位置进行划分，得到不同的位置区域，包括：在所述遮挡物的区域位置内，基于所述距离值与预设距离之间的关系设定位置区域，基于设定的位置区域划分所述遮挡物的区域位置，得到不同的位置区域。
在其中一个实施例中，预先设定预设距离值矩阵X0，设定X0=（X1,X2,X3,X4），其中，X1为第一预设距离值，X2为第二预设距离值，X3为第三预设距离值，X4为第四预设距离值，其中X1＜X2＜X3＜X4；
预先设定预设位置区域矩阵D0，设定D0=（D1,D2,D3,D4），其中，D1为第一预设位置区域，D2为第二预设位置区域，D3为第三预设位置区域，D4为第四预设位置区域；
根据所述距离值X与各预设距离值之间的关系设定位置区域D：
当X＜X1时，选定所述第一预设位置区域D1作为位置区域D；
当X1≤X＜X2时，选定所述第二预设位置区域D2作为位置区域D；
当X2≤X＜X3时，选定所述第三预设位置区域D3作为位置区域D；
当X3≤X＜X4时，选定所述第四预设位置区域D4作为位置区域D。
在其中一个实施例中，所述基于所述重叠算法对不同位置区域的所述遮挡物的距离进行修正，包括：确定同一位置区域内距离值的个数n；基于重叠算法确定同一位置区域内的位置信息；所述重叠算法为：X=（X1+X2+……+X（n-1）+X（n））/n，其中X为所述遮挡物的距离，n为第n个距离值。
在其中一个实施例中，在基于所述待检测信号对应的电压值与标准电压值之间的关系判断红外接收部与红外发射部之间的是否存在遮挡物之前，还包括：对所述待检测信号进行预处理，剔除干扰信号。
在其中一个实施例中，所述预处理包括：获取所述红外发射管发射的频率信号；获取预设时间段内对应的频率信息；判断所述频率信息是否在预设频率信息的误差范围内，基于判断结果剔除干扰信号。
在其中一个实施例中，所述判断所述频率信息是否在预设频率信息的误差范围内，基于判断结果剔除干扰信号，包括：若所述频率信息在所述预设频率信息的误差范围内，则判断所述待检测信号是所述红外发射管发射的频率信号；若所述频率信息不在所述预设频率信息的误差范围内，则判断所述待检测信号是干扰信号。
本发明的技术效果：本发明基于红外组件的位置编码与重叠算法确定遮挡物的位置信息，可以准确的确定遮挡物的位置信息，降低线性误差的干扰，提高红外传感器的检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的红外传感器线性误差的修正方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的确定遮挡物的位置信息的流程图；
图3是本发明实施例提供的确定遮挡物的距离信息的流程图；
图4是本发明实施例提供的光幕传感器的示意图；
图5是本发明实施例提供的红外宽幅传感器的红外发射部的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的红外宽幅传感器的红外接收部的结构示意图；
其中，110、红外发射部；111、红外发射管；120、红外接收部；121、红外接收管；130、红外线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图4-6所示，光幕传感器原理：发光器（红外发射部110的红外发射管111）发出的光（红外线130）直射到受光器（红外接收部120的红外接收管121），形成保护光幕。当光幕被遮挡时，受光器产生遮光信号，通过信号光缆传输到控制器，控制器将此信号进行处理，产生控制输出信号，控制机床的制动控制回路或其它设备的报警装置，实现机床停止运行或安全报警。安装光电安全保护装置（即红外宽幅光幕传感器），可以有效地避免安全事故的发生，避免操作工人及第三方的危险，减少事故综合成本，有利于公司自身、操作工人及社会。
红外宽幅光幕传感器的红外接收管121接收到红外发射管111发射的红外线束，根据红外线束光的强度，产生不同强度的电流信号，而红外线束的光的强度受红外发射管111与红外接收管121之间遮挡的范围有关，因此，遮挡范围产生的位置信息与电流信号强度产生比例关系，最后通过电流转电压后，位置信息与电压信号产生比例关系。控制器通过采集电压信号，即可推算遮挡位置信息。然而红外宽幅光幕传感器采用多点红外管进行边沿检测，其两点红外管交界处边沿检测往往存在误差较大问题。
如图1所示，本实施例公开了一种红外传感器线性误差的修正方法，包括：步骤S100，当红外发射管发射频率信号时，红外接收管实时获取接收到的待检测信号；步骤S200，基于所述待检测信号对应的电压值与标准电压值之间的关系判断红外接收部与红外发射部之间是否存在遮挡物；步骤S300，当确认存在遮挡物时，基于红外组件的位置编码与重叠算法确定遮挡物的位置信息。
其中，所述标准电压值为正常无遮挡情况下，红外发射管发射频率信号对应的电压值；所述待检测信号对应的电压值为所述红外接收管接收的所述待检测信号所转化；所述待检测信号为被所述红外接收管接收到的所述红外发射管发射的频率信号；所述红外组件包括所述红外发射管与相对应的所述红外接收管，所述红外组件的位置编码包括所述红外发射管的位置编码与相对应的所述红外接收管的位置编码。
可以理解的是，上述实施例中，当确认存在遮挡物时，通过计算两对管（红外接收管与红外发射管）之间的坐标，进而采用叠加算法，实现整体精度提升确定遮挡物的位置信息。
在一些具体实施例中，在步骤S200中，所述基于所述待检测信号对应的电压值与标准电压值之间的关系判断红外接收部与红外发射部之间的是否存在遮挡物，包括：当所述待检测信号对应的电压值在标准电压值允许的波动范围内时，判定红外接收部与红外发射部之间不存在遮挡物；当所述待检测信号对应的电压值不在标准电压值允许的波动范围内时，判定红外接收部与红外发射部之间存在遮挡物。
可以理解的是，上述实施例中，标准电压值是预先设定好的（根据实际情况而定），用于和当前电压值将进行比较，确定是否存在障碍物。
如图2所示，在一些具体实施例中，在步骤S300中，所述当确认存在遮挡物时，基于红外组件的位置编码与重叠算法确定遮挡物的位置信息，包括：步骤S310，当确认存在遮挡物时，获取检测出遮挡物的红外组件的位置编码；步骤S320，基于所述红外组件的位置编码确定所述遮挡物的区域位置；步骤S330，基于所述待检测信号对应的电压值确定所述遮挡物的距离信息；步骤S340，基于所述遮挡物的距离对所述遮挡物的区域位置进行划分，得到不同的位置区域；步骤S350，基于所述重叠算法对不同位置区域的所述遮挡物的距离进行修正。
可以理解的是，上述实施例中，基于所述红外组件的位置编码确定所述遮挡物的区域位置，可以获取遮挡物在红外传感器的区域位置；再通过确定所述遮挡物的距离信息，可以确定遮挡物的位置信息。基于所述重叠算法对不同位置区域的所述遮挡物的距离进行修正，提高检测的准确性，降低线性误差，可以准确确定遮挡物的位置信息。
如图3所示，在一些具体实施例中，在步骤S330中，所述基于所述待检测信号对应的电压值确定所述遮挡物的距离信息，包括：步骤S331，在所述遮挡物的区域位置内，获取同一时间段内每一个所述红外接收管的电压值；步骤S332，基于所述电压值获取对应的峰谷值；步骤S333，基于所述峰谷值确定所述遮挡物与所述红外传感器的距离值；步骤S334，基于获得的多个所述距离值确定遮挡物的距离信息。
在一些具体实施例中，所述基于所述遮挡物的距离对所述遮挡物的区域位置进行划分，得到不同的位置区域，包括：在所述遮挡物的区域位置内，基于所述距离值与预设距离之间的关系设定位置区域，基于设定的位置区域划分所述遮挡物的区域位置，得到不同的位置区域。
可以理解的是，上述实施例中，遮挡物的结构造型并非是一层不变的，遮挡物可能为平面状的，也可能是凹凸不平或者是有规律起伏的，此时，需要对遮挡物进行区域划分，避免直接使用重叠算法，促使线性误差变得更大，影响检测准确性。
在一些具体实施例中，预先设定预设距离值矩阵X0，设定X0=（X1,X2,X3,X4），其中，X1为第一预设距离值，X2为第二预设距离值，X3为第三预设距离值，X4为第四预设距离值，其中X1＜X2＜X3＜X4；
预先设定预设位置区域矩阵D0，设定D0=（D1,D2,D3,D4），其中，D1为第一预设位置区域，D2为第二预设位置区域，D3为第三预设位置区域，D4为第四预设位置区域；
根据所述距离值X与各预设距离值之间的关系设定位置区域D：
当X＜X1时，选定所述第一预设位置区域D1作为位置区域D；
当X1≤X＜X2时，选定所述第二预设位置区域D2作为位置区域D；
当X2≤X＜X3时，选定所述第三预设位置区域D3作为位置区域D；
当X3≤X＜X4时，选定所述第四预设位置区域D4作为位置区域D。
具体的，对物体的尺寸进行测量检测。测量光幕的检测高度可以做到30-2000mm,检测距离0-20000mm,精度可达2.5mm。
假设检测到的距离值为100-700mm，预先设定预设距离值矩阵X0，设定X0=（100,300,500,700），其中，100为第一预设距离值，300为第二预设距离值，500为第三预设距离值，700为第四预设距离值，其中100＜300＜500＜700；
预先设定预设位置区域矩阵D0，设定D0=（D1,D2,D3,D4），其中，D1为第一预设位置区域，D2为第二预设位置区域，D3为第三预设位置区域，D4为第四预设位置区域，且D1＜D2＜D3＜D4；
根据距离值X与各预设距离值之间的关系设定位置区域D：
当X＜100时，选定第一预设位置区域D1作为位置区域D；
当100≤X＜300时，选定第二预设位置区域D2作为位置区域D；
当300≤X＜500时，选定第三预设位置区域D3作为位置区域D；
当500≤X＜700时，选定第四预设位置区域D4作为位置区域D。
可以理解的是，上述实施例中，根据距离值X与各预设距离值之间的关系设定位置区域D，进一步的细化遮挡物的位置信息，提高遮挡物的位置信息确认的准确性。
在一些具体实施例中，在步骤S350中，所述基于所述重叠算法对不同位置区域的所述遮挡物的距离进行修正，包括：步骤S351，确定同一位置区域内距离值的个数n；步骤S352，基于重叠算法确定同一位置区域内的位置信息；步骤S353，所述重叠算法为：X=（X1+X2+……+X（n-1）+X（n））/n，其中X为所述遮挡物的距离，n为第n个距离值。
具体的，当遮挡物处于两对红外管之间时（即位于两对红外接收管与红外发射管之间时），既可通过第一对管计算遮挡位置X1，也可通过第二对管计算遮挡位置X2,控制器无法有效识别具体按第一对红外管计算的坐标X1,还是按第二对红外管计算的位置X2，如果随机选择，则导致误差较大，因此，选择叠加算法，即(X1+X2)/2。例如，遮挡位置实际为X1，如果按X2确定，则误差为X2-X1。因X1和X2相对中间位置基本为对称，可将X1值视为-X，X2值视为X，则误差为2X。按叠加算法，则误差X，为最大可能误差一般，因此该点在线性度误差上，可提高50%
可以理解的是，上述实施例中，基于所述重叠算法对不同位置区域的所述遮挡物的距离进行修正，可以降低线性误差，提高检测的准确率。
在一些具体实施例中，在基于所述待检测信号对应的电压值与标准电压值之间的关系判断红外接收部与红外发射部之间的是否存在遮挡物之前，还包括：对所述待检测信号进行预处理，剔除干扰信号。
在一些具体实施例中，所述预处理包括：获取所述红外发射管发射的频率信号；获取预设时间段内对应的频率信息；判断所述频率信息是否在预设频率信息的误差范围内，基于判断结果剔除干扰信号。
在一些具体实施例中，所述判断所述频率信息是否在预设频率信息的误差范围内，基于判断结果剔除干扰信号，包括：若所述频率信息在所述预设频率信息的误差范围内，则判断所述待检测信号是所述红外发射管发射的频率信号；若所述频率信息不在所述预设频率信息的误差范围内，则判断所述待检测信号是干扰信号。
可以理解的是，上述实施例中，滤除红外接收管接收的光束中干扰信号后，再根据剩下的接收信号判断遮挡物的位置信息，可以提高检测的准确性。
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，包括：
当红外发射管发射频率信号时，红外接收管实时获取接收到的待检测信号，所述待检测信号为被所述红外接收管接收到的所述红外发射管发射的频率信号；
基于所述待检测信号对应的电压值与标准电压值之间的关系判断红外接收部与红外发射部之间是否存在遮挡物，所述标准电压值为正常无遮挡情况下，红外发射管发射频率信号对应的电压值；所述待检测信号对应的电压值为所述红外接收管接收的所述待检测信号所转化；
当确认存在遮挡物时，基于红外组件的位置编码与重叠算法确定遮挡物的位置信息；所述红外组件包括所述红外发射管与相对应的所述红外接收管，所述红外组件的位置编码包括所述红外发射管的位置编码与相对应的所述红外接收管的位置编码。
2.根据权利要求1所述的红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，
所述基于所述待检测信号对应的电压值与标准电压值之间的关系判断红外接收部与红外发射部之间的是否存在遮挡物，包括：
当所述待检测信号对应的电压值在标准电压值允许的波动范围内时，判定红外接收部与红外发射部之间的不存在遮挡物；
当所述待检测信号对应的电压值不在标准电压值允许的波动范围内时，判定红外接收部与红外发射部之间的存在遮挡物。
3.根据权利要求1所述的红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，所述当确认存在遮挡物时，基于红外组件的位置编码与重叠算法确定遮挡物的位置信息，包括：
当确认存在遮挡物时，获取检测出遮挡物的红外组件的位置编码；
基于所述红外组件的位置编码确定所述遮挡物的区域位置；
基于所述待检测信号对应的电压值确定所述遮挡物的距离信息；
基于所述遮挡物的距离对所述遮挡物的区域位置进行划分，得到不同的位置区域；
基于所述重叠算法对不同位置区域的所述遮挡物的距离进行修正。
4.根据权利要求3所述的红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，所述基于所述待检测信号对应的电压值确定所述遮挡物的距离信息，包括：
在所述遮挡物的区域位置内，获取同一时间段内每一个所述红外接收管的电压值；
基于所述电压值获取对应的峰谷值；
基于所述峰谷值确定所述遮挡物与所述红外传感器的距离值；
基于获得的多个所述距离值确定遮挡物的距离信息。
5.根据权利要求3所述的红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，所述基于所述遮挡物的距离对所述遮挡物的区域位置进行划分，得到不同的位置区域，包括：在所述遮挡物的区域位置内，基于所述距离值与预设距离之间的关系设定位置区域，基于设定的位置区域划分所述遮挡物的区域位置，得到不同的位置区域。
6.根据权利要求5所述的红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，
预先设定预设距离值矩阵X0，设定X0=（X1,X2,X3,X4），其中，X1为第一预设距离值，X2为第二预设距离值，X3为第三预设距离值，X4为第四预设距离值，其中X1＜X2＜X3＜X4；
预先设定预设位置区域矩阵D0，设定D0=（D1,D2,D3,D4），其中，D1为第一预设位置区域，D2为第二预设位置区域，D3为第三预设位置区域，D4为第四预设位置区域；根据所述距离值X与各预设距离值之间的关系设定位置区域D：
当X＜X1时，选定所述第一预设位置区域D1作为位置区域D；
当X1≤X＜X2时，选定所述第二预设位置区域D2作为位置区域D；
当X2≤X＜X3时，选定所述第三预设位置区域D3作为位置区域D；
当X3≤X＜X4时，选定所述第四预设位置区域D4作为位置区域D。
7.根据权利要求3所述的红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，所述基于所述重叠算法对不同位置区域的所述遮挡物的距离进行修正，包括：
确定同一位置区域内距离值的个数n；
基于重叠算法确定同一位置区域内的位置信息；
所述重叠算法为：X=（X1+X2+……+X（n-1）+X（n））/n，其中X为所述遮挡物的距离，n为第n个距离值。
8.根据权利要求7所述的红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，在基于所述待检测信号对应的电压值与标准电压值之间的关系判断红外接收部与红外发射部之间的是否存在遮挡物之前，还包括：对所述待检测信号进行预处理，剔除干扰信号。
9.根据权利要求8所述的红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，所述预处理包括：
获取所述红外发射管发射的频率信号；
获取预设时间段内对应的频率信息；
判断所述频率信息是否在预设频率信息的误差范围内，基于判断结果剔除干扰信号。
10.根据权利要求9所述的红外传感器线性误差的修正方法，其特征在于，所述判断所述频率信息是否在预设频率信息的误差范围内，基于判断结果剔除干扰信号，包括：若所述频率信息在所述预设频率信息的误差范围内，则判断所述待检测信号是所述红外发射管发射的频率信号；若所述频率信息不在所述预设频率信息的误差范围内，则判断所述待检测信号是干扰信号。
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| CN116697897A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-05 | 钛玛科（北京）工业科技有限公司 | 一种遮挡物位置检测方法及系统 |
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2023
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| CN116697897A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-05 | 钛玛科（北京）工业科技有限公司 | 一种遮挡物位置检测方法及系统 |
| CN116697897B (zh) * | 2023-08-09 | 2023-11-03 | 钛玛科（北京）工业科技有限公司 | 一种遮挡物位置检测方法及系统 |
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