CN207424884U - 一种地面识别装置及清洁设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电子设备领域，提供了一种地面识别装置及清洁设备，该地面识别装置包括：光学发射单元、光学接收单元、图像传感单元，及控制单元；该光学反射单元可向地面发射光信号，通过该光学接收单元接收所述光信号的反射信号，并将该反射信号投射至所述图像传感单元形成电信号，该电信号输出至该控制单元，该控制单元根据该电信号判断地面的类型。本实用新型实施例提供的地面识别装置通过向地面发射光信号、接收地面反射的光信号，并将该反射的光信号进行数字化处理形成图像数据，再将该图像数据转换成电信号，以使控制单元可根据该电信号准确地识别当前的地面类型，并及时调控清洁设备的工作模式，提高了清洁设备的清洁效率和效果。

Description

一种地面识别装置及清洁设备

技术领域

本实用新型属于电子设备领域，尤其涉及一种地面识别装置及清洁设备。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，居民的居住条件不断改善，复式住房以及大面积住房越来越多，居民对吸尘器等清扫设备的需求也越来越强。

在现有技术中，清洁设备(例如吸尘器)大多是利用机体内的压力传感器检测被清扫的区域与其吸入口之间的压力(吸附力)大小，并按照控制电路发出的压力大小来自动调节吸尘器的吸力大小以及功率。

然而，在对现有技术的研究与实践的过程中，本申请的申请人发现，现有的吸尘器存在以下缺陷：现有的吸尘器对地面的识别采用压力识别的方式，但是，压力识别的方式容易受外界的环境因素的影响而降低压力传感器的稳定性和灵敏性，容易出现识别结果偏差较大的情况，使得吸尘器无法根据实际的地面类型及时调整其工作模式，使得清扫的效果不尽人意。

实用新型内容

本实用新型提供一种地面识别装置及清洁设备，旨在解决现有技术中存在采用压力识别方式容易受到外界环境的影响而降低其识别能力导致其无法准确识别地面类型、及时调整吸尘设备的工作模式，使得清洁效果不尽人意的问题。

本实用新型是这样实现的，一种地面识别装置，包括：

光学发射单元、光学接收单元、图像传感单元，及控制单元；

所述光学反射单元可向地面发射光信号，通过所述光学接收单元接收所述

光信号的反射信号，并将所述反射信号投射至所述图像传感单元形成电信

号，所述电信号输出至所述控制单元，所述控制单元根据所述电信号判断

所述地面的类型。

优选的，所述光学发射单元为发光二极管。

优选的，所述光学发射单元为可见光发射单元或不可见光发射单元。

优选的，所述光学接收单元为光学透镜组件，所述光学透镜组件至少包含一聚光透镜。

优选的，所述图像传感单元包括感光模块及图像处理模块。

优选的，所述图像传感单元为CMOS传感器或CCD传感器。

进一步的，所述控制单元还用于根据对所述电信号进行处理判断，并输出与处理判断的结果相对应的、用于控制清洁执行部件工作的控制信号。

本实用新型还提供了一种清洁设备，该清洁设备包含上述的地面识别装置。

进一步的，所述清洁设备为吸尘设备，该吸尘设备包含用于控制清扫机构运转的马达，所述吸尘设备根据所述地面识别装置输出的地面类型或者控制信号来调整马达的工作状态。

进一步的，所述清洁设备还包括：与所述控制单元相连，可输出地面类型的输出单元。

本实用新型实施例提供的地面识别装置可通过向地面发射光信号、接收地面反射的光信号，并将该反射的光信号进行数字化处理形成图像数据，再将该图像数据转换成电信号，以使得控制单元可根据该电信号准确地识别当前被测地面的类型，及时调控清洁设备的工作模式，提高了清洁设备的清洁效率和效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种地面识别装置的结构模块示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种地面识别装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种吸尘设备的结构模块示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种吸尘设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的地面识别装置可通过向地面发射光信号、接收地面反射的光信号，并将该反射的光信号进行数字化处理形成图像数据，再将该图像数据转换成电信号，以使得控制单元可根据该电信号准确地识别当前被测地面的类型，及时调控清洁设备的工作模式，提高了清洁设备的清洁效率和效果。

以下结合图1～图4对本实用新型的具体实现进行详细的描述。

参见图1和图2，在本实用新型的实施例中，该地面识别装置100，包括：光学发射单元101、光学接收单元102、图像传感单元103，及控制单元104；该光学反射单元101可向地面发射光信号，通过该光学接收单元102接收该光信号的反射信号，并将该反射信号投射至该图像传感单元103形成电信号，该电信号输出至控制单元104，该控制单元104根据该电信号判断该地面的类型。在本实用新型的实施例中，当地面识别装置100启动工作时，控制单元104可以控制光学发射单元101向地面发射光信号，该光信号可以是一束光线，当前被测地面被该光信号照亮，光信号在当前地面上发生反射、折射、漫射，光学接收单元102可接收这些反射光、折射光、漫射光，并将接收到的反射光信号投射到图像传感单元103，图像传感单元103可将这些反射光信号经过处理、转换形成控制单元104可以识别的电信号，并将该电信号输出至控制单元104，控制单元104通过分析处理该电信号来判断出当前被测的地面类型。

在本实用新型的实施例中，当光学发射单元101向不同光滑程度的地面(例如，地毯、光滑地板等)发射光信号时，不同光滑程度的地面会反射、折射不同亮度的反射信号至光学接收单元102，光学接收单元102将这些不同亮度的反射信号成像投射至图像传感单元103，即形成图像信号，图像传感单元103对接收到的图像信号进行图像处理，并转化为一组可反映该图像像素亮度的均匀度的图像数据，并发送给控制单元104，控制单元104可根据该图像数据判断当前的地面的光滑程度。例如：当图像传感单元103接收到图像信号的像素的亮度为X，则该图像信号的像素的亮度的均匀度可以该图像像素的亮度的方差σ²来表示，其中，像素的亮度的方差σ²的计算公式如下：

(其中：σ²为像素的亮度的方差；μ为像素的亮度的平均值；X为像素的亮度，N为像素的个数。)图像传感单元103将处理后的图像数据发送给控制单元104，控制单元104可根据σ²的大小来判断当前地面的光滑程度，其中，σ²与地面的光滑程度成正比，即σ²越小，地面越光滑，反之则σ²越大，地面越粗糙。然而，在实际的应用中，可以根据实际情况预先设置不同的地面类型所对应的σ²范围，控制单元104可根据接收到的σ²判断当前的地面类型。

在本实用新型的实施例中，上述的发射光信号可以是一定频率范围内的光线，例如可见光或不可见光等。上述的反射信号包括被测地面对当前的入射光线的反射光、折射光、漫射光等。控制单元104可以是集成在吸尘设备中的PCB板上的控制器，例如，MCU(MicroControl Unit微控制单元)等。当然，控制单元104也可以是不设置于清洁设备中，可通过有线或无线的方式接收图像传感单元103传输的电信号，例如，控制单元104可以通过红外、wifi等无线传输方式接收图像传感单元103发送的电信号；或者是控制单元104通过电线连接的方式连接图像传感单元103，并接收图像传感单元103传输的电信号。

本实用新型实施例提供的地面识别装置通过向地面发射光信号、接收地面反射的光信号，并将该反射的光信号进行数字化处理形成图像数据，再将该图像数据转换成电信号，以使控制单元可根据该电信号准确地识别当前的地面类型，并及时调控清洁设备的工作模式，提高了清洁设备的清洁效率和效果。

在本实用新型的实施例中，该光学发射单元101可为发光二极管，发光二极管简称为LED，由含镓、砷、磷、氮等的化合物制成，能够将电能转化成光能。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子与空穴复合时释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。例如，砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。

在本实用新型的一个实施例中，该光学发射单元101为可见光发射单元或不可见光发射单元，可使光发射单元101的选择范围、使用范围更广泛。当为可见光发射单元时，则可以向被测地面发射可见光，其中可见光为电磁波谱中人眼可以感知的部分，一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400nm～760nm之间。通过向地面发射可见光，可以提示用户该地面识别装置100是否处于正常的信号发射检测状态，方便用户及时对出现异常的地面识别装置100做维护。

在本实用新型的另一个实施例中，当该光学发射单元101为不可见光发射单元时，可以向被测地面发射不可见光，其中不可见光一般是指除可见光外的其他所有人眼所不能感知的波长的电磁波，包括:无线电波、微波、红外光、紫外光、远红外线等。

在本实用新型的实施例中，该光学接收单元102可为光学透镜组件，其中，该光学透镜组件至少包含一聚光透镜。聚光透镜可以将地面反射的光信号汇聚，减小光束的发散角，从而增强光学接收单元102所接收到的光强度，有利于该地面识别装置100在移动工作期间可以拍摄到连贯的高清晰度的图像，提高成像的质量。

结合图3，在本实用新型的实施例中，该图像传感单元103包括感光模块1031及图像处理模块1032。感光模块1031可感应光学接收单元102投射的反射信号并形成图像，图像处理模块1032可以对该图像进行数字化处理，形成电信号，然后将该电信号传输给控制单元104。

作为本实用新型的一个实施例，该图像传感单元103为CMOS传感器或CCD传感器。CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器，CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)传感器，两者均可利用感光二极管进行光电和转换，将图像转换成数字数据。

作为本实用新型的一个优选实施例，CMOS传感器具有较高的灵敏度、较短的曝光时间和日渐缩小的像素尺寸，且成本较低等优点。其可以在光线条件较差或感光模块1031成像较差的情况下也能够使控制单元104准确地判断出当前被测地面的类型，因而，适用范围更加广泛。

在本实用新型实施例中，地面识别装置100会跟随可移动的装置移动，例如将其设置于可移动的清洁设备上。使用时，地面识别装置100的移动的轨迹便会被图像传感单元103记录为一组高速拍摄的连贯图像，并转换成与图像对应的电信号，控制单元104可以根据这些电信号的变化特点进行识别当前的地面粗糙度的变化，以判断出当前地面类型在移动过程中的变化。另外，控制单元104可以通过对图像传感单元103记录的图像中的特征点位置的电信号的变化进行分析，来判断该地面识别装置100是否处于移动状态以及能够检测出其移动速度等运动数据。其中，上述的特征点位置可以是指在移动过程中，地面识别装置100从地板移动到地毯的过渡边界点。例如，当地面识别装置100在移动检测的过程中，控制单元104可以从电信号变化曲线发生突变点处判断出当前的地面类型已经发生转变。当检测到地面类型发生转变时，控制单元104可以根据该电信号突变点进行分析并判断当前的地面类型。

在本实用新型的实施例中，控制单元104还用于根据对所述电信号进行处理判断，并输出与处理判断的结果相对应的、用于控制清洁执行部件工作的控制信号；结合上例，当地面识别装置100检测到地面类型发生转变时，其上的控制单元104可以根据该电信号突变点进行分析并判断当前的地面类型，同时输出与处理判断的结果对应的、用于调控吸尘设备的工作模式的控制信号，即根据具体的清洁环境选择对应的清洁方式，提高清洁的效率和效果。

结合图3，本实用新型的实施例还提供了一种清洁设备，该清洁设备包含上述各实施例中任意一种地面识别装置100，该清洁设备可根据上述的地面识别装置100识别的地面类型、移动速度等信息执行相关的操作。例如，进行吸尘相关的控制操作，具体的操作事件不作限定。

可以理解，清洁设备可以是扫地机器人、吸尘设备，以及可以用到上述地面识别装置的相关清洁设备，以下以吸尘设备作为清洁设备的一种具体实现来进行说明，详见下文。

参见图4，在本实用新型的一个实施例中，该吸尘设备包括主体300，吸头200，地面识别装置100，其中，该地面识别装置100可以设于吸尘设备的吸头200中。当启动该吸尘设备进行吸尘清洁时，地面识别装置100可在移动吸尘的过程中，自动识别判断当前的地面类型，并根据当前的判断结果及时调整吸尘设备的吸尘模式，操作简单，可实现智能清扫，清洁的效果更好。

在本实用新型的实施例中，该吸尘设备包含了上述的地面识别装置100，其可获取当前被测的地面类型，并根据该地面类型调整控制吸尘模式。其中，该控制系统中执行控制的可以是控制单元104，也可以是另外设置的控制器件。

在本发明的一个实施例中，该清洁设备还包含：用于控制清扫机构运转的马达105，该清洁设备可根据该地面识别装置100判断出的地面类型来调整马达105的工作状态。例如，当地面识别装置100识别到当前的地面类型为地板时，因为地板的表面比较光滑，所以其形成的负压较小，此时可以调整控制马达105的吸力稍微小点，即可以很好地清洁地板上的灰尘等脏物。

又例如，当地面识别装置100识别到当前的地面类型为地毯时，由于地毯的表面有毛，不光滑，所以其所形成的负压较大，若将马达105的吸力调整过小则容易吸住地毯上的毛且吸尘设备上的毛刷所受到的阻力将变大，此时转动就变得困难，并且这会使马达105消耗的功率变大；若将马达105的吸力调整过大，则不容易吸住地毯上的毛，也容易将附着在地毯的毛上的脏物打飞，而不能达到理想的清洁效果。此时，控制单元104可以根据反光信号的大小调整马达105的吸力，使其可以刚好能够吸住地毯上的脏物，又不会吸住地毯上的毛，提高清洁的效率和效果。

在本实用新型的实施例中，该清洁设备还包括：与该控制单元104相连，可输出地面类型的输出单元106。其中，该输出单元106可以是显示单元，例如电子显示屏，当该清洁设备在工作移动过程中，可以通过该电子显示屏将当前检测的地面类型、路径、移动速度、当前工作状态是否正常等参数输出到电子显示屏上，以便于用户查看或手动调整。

需要说明的是，该输出单元106还可以是以声音输出单元，例如，声音播放器，当清洁设备在移动工作的过程中，将当前检测的地面类型、移动速度、设备是否处于正常工作状态等参数通过声音播放器进行播放，方便用户了解当前吸尘设备，以便出现异常时可及时提醒用户进行检修。

可以理解的是，本实用新型实施例提供的地面识别装置100不仅仅可以用于清洁设备中，还可以用于与之适配的其他设备中，在此不做限定。

本实用新型实施例提供的地面识别装置通过光学发射单元向地面发射光信号、光学接收单元接收地面反射的光信号，并将该反射的光信号投射给图像传感单元，图像传感单元将接收到的反射的光信号进行处理形成图像，并将该图像转换成电信号传输给控制单元，控制单元可根据该电信号的变化规律分析当前的地面类型，以准确及时地调控当前的清洁设备的工作模式，提高了清洁设备的清洁效率和效果。此外，本实用新型实施例提供的清洁设备还可以通过输出单元将当前的工作模式等参数输出，以使用户可以及时发现异常并检修。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地面识别装置，其特征在于，包括：光学发射单元、光学接收单元、图像传感单元，及控制单元；

所述光学反射单元可向地面发射光信号，通过所述光学接收单元接收所述光信号的反射信号，并将所述反射信号投射至所述图像传感单元形成电信号，所述电信号输出至所述控制单元，所述控制单元根据所述电信号判断地面类型。

2.如权利要求1所述的地面识别装置，其特征在于，所述光学发射单元为发光二极管。

3.如权利要求1所述的地面识别装置，其特征在于，所述光学发射单元为可见光发射单元或不可见光发射单元。

4.如权利要求1所述的地面识别装置，其特征在于，所述光学接收单元为光学透镜组件，所述光学透镜组件至少包含一聚光透镜。

5.如权利要求1所述的地面识别装置，其特征在于，所述图像传感单元包括感光模块及图像处理模块。

6.如权利要求1所述的地面识别装置，其特征在于，所述图像传感单元为CMOS传感器或CCD传感器。

7.如权利要求1所述的地面识别装置，其特征在于，所述控制单元还用于根据对所述电信号进行处理判断，并输出与处理判断的结果相对应的、用于控制清洁执行部件工作的控制信号。

8.一种清洁设备，其特征在于，所述清洁设备包含如权利要求1-7任意一项所述的地面识别装置。

9.如权利要求8所述的清洁设备，其特征在于，所述清洁设备为吸尘设备，所述吸尘设备包含用于控制清扫机构运转的马达，所述吸尘设备根据所述地面识别装置输出的地面类型或者控制信号来调整马达的工作状态。

10.如权利要求8所述的清洁设备，其特征在于，所述清洁设备还包括：与所述控制单元相连，可输出地面类型的输出单元。