CN208207216U - 一种角度可变的红外检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种角度可变的红外检测装置，该装置包括一个红外检测模块，该模块包括红外传感器模组102、主控板103和机械伸缩机构101，机械伸缩机构101的一端与所述两个红外传感器模组102的安装板的公共端相连接，同时所述两个红外传感器模组102的安装板的非公共端也连接到所述红外检测装置上。所述主控板103发出控制指令作用后，所述机械伸缩机构101的一端通过所述公共端由小而大地改变所述两个红外传感器模组102的安装板之间的预设夹角以扩大在预定距离（H21+H22）内的检测区域。本实用新型根据由近到远对障碍物检测结果驱动机械伸缩机构改变传感器模组的安装面之间夹角，实现对预定距离内的障碍物的检测。

Description

一种角度可变的红外检测装置

技术领域

本实用新型涉及传感检测技术领域，特别涉及一种角度可变的红外检测装置。

背景技术

目前避障装置广泛应用了红外感应技术，红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能可分成五类，按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。但现有的红外避障装置通常为单孔直线接收辐射红外线作为障碍探测源，其障碍探测过程中存在盲区，对空间中障碍物分布的检测上有很大的局限性，同时安装位置等的种种限制，单一红外线阵列传感器的检测范围有限，很难实现感应整个空间或物体的温度分布检测和提高红外线检测的覆盖率。现有技术中，机器人采用固定的红外测距，能测量固定距离处的障碍物形状和位置，但是因其是锥形视野，受其测距原理限制，可检测的距离有限。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种角度可变的红外检测装置,该装置包括一个红外检测模块，该模块包括两个红外传感器模组和一个主控板，所述红外检测模块还包括一个机械伸缩机构，机械伸缩机构的一端与所述两个红外传感器模组的安装板的公共端相连接，用于通过所述主控板控制改变所述两个红外传感器模组的安装板之间的预设夹角在预定距离内进行检测，其中所述两个红外传感器模组对称地固定在连接成预设夹角的两个安装板上并朝着所述红外检测装置正前方向；所述预定距离为所述红外检测装置正前方向上，反射红外光源的障碍物与所述红外检测装置的最大距离。

进一步地，所述红外检测装置正前方向上，所述红外检测装置的红外叠加区域及其对应的检测盲区的有效距离之和随着所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角的增加而增大。

进一步地，所述机械伸缩机构内部包括一个弹簧连接元件，所述弹簧连接元件的两端分别与所述两个红外传感器模组和所述主控板连接，用于通过所述主控板控制伸缩改变所述两个红外传感器模组的安装板之间的预设夹角。

进一步地，所述两个红外传感器模组的检测视角都为C，其中C大于60度，小于90度；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下压缩达到最大形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第一临界角A1=180度-C；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下压缩达到最小形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第二临界角A2=180度；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下拉伸达到最大形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第三临界角A3=180度+C。

进一步地，所述预设夹角为第三临界角A3时所述红外传感器模组红外叠加区域范围大于所述预设夹角为第一临界角A1所述红外传感器模组红外叠加区域范围。

进一步地，所述主控板通过I2C数据总线获取所述两个红外传感器模组的检测信号，并控制所述机械伸缩机构改变所述预设夹角。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：本实用新型提供的红外检测装置对红外传感器模组增加机械伸缩机构，结构简单，根据障碍物的检测结果驱动机械伸缩机构改变传感器模组的检测面之间夹角，由近而远地检测预定距离范围内障碍物的分布情况，扩大检测区域范围，提高红外检测装置灵敏性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一种角度可变的红外检测装置的结构示意图及其两个红外传感器模组的安装板保持第一临界角A1的检测区域示意图；

图2为本实用新型实施例中一种角度可变的红外检测装置的结构示意图及其两个红外传感器模组的安装板保持第二临界角A2的检测区域示意图；

图3为本实用新型实施例中一种角度可变的红外检测装置的结构示意图及其两个红外传感器模组的安装板保持第三临界角A3的检测区域示意图；

图4为本实用新型实施例中提供一种角度可变的红外检测装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

本实施例提供一种角度可变的红外检测装置,该装置包括一个红外检测模块，如图1至图3所示，该模块包括红外传感器模组102、主控板103和机械伸缩机构101，机械伸缩机构101的一端与所述两个红外传感器模组102的安装板的公共端相连接于一个转轴上，同时所述两个红外传感器模组102的安装板的非公共端也通过转轴连接到所述红外检测装置上。在所述主控板103的控制指令作用下，所述机械伸缩机构101的一端通过牵引所述公共端，在预定距离内改变所述两个红外传感器模组102的安装板之间的预设夹角以扩大检测区域，其中所述两个红外传感器模组102对称地固定在连接成预设夹角的两个安装板上，其发射部位朝着所述红外检测装置正前方向，使得所述红外检测装置获得良好的接收反射光线的检测效果。所述预定距离是所述红外检测装置正前方向上，反射红外光源的障碍物与所述红外检测装置的最大距离，即红外叠加区域及其对应的检测盲区的有效距离之和。

具体地，在所述主控板103控制下，在所述预定距离内所述红外传感器模组102可检测区域范围随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的增加而增大，在所述红外检测装置正前方向上，所述红外检测装置的红外叠加区域及其对应的检测盲区的有效距离之和也随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的增加而增大。其中，图1的红外叠加区域为S2，在所述红外检测装置正前方向上红外叠加区域的有效距离为H2,所述预设夹角为A1；图2的红外叠加区域为S12，在所述红外检测装置正前方向上红外叠加区域的有效距离为H12,所述预设夹角为A2；图3的红外叠加区域为S22，在所述红外检测装置正前方向上红外叠加区域的有效距离为H22,所述预设夹角为A3；由于A1<A2<A3，所以红外叠加区域S22的面积>红外叠加区域S12的面积>红外叠加区域S2的面积。由于红外叠加区域内的障碍物反射光线最强烈，故所述预设夹角为A3时检测区域大大增加，也提高检测精度。

具体地，所述有效距离分为所述红外线叠加区域的有效距离和其对应的检测盲区上的有效距离，所述红外线叠加区域的有效距离为所述红外线叠加区域上所述红外检测装置能接收的障碍物反射脉冲信号在轴线方向上最长距离，随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的增大而增大；所述检测盲区上的有效距离为第一红外传感器A’或第二红外传感器A中心位置与所述公共点在所述检测盲区的轴线方向上的长度，随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角增大而增大；所述第一红外传感器A’和所述第二红外传感器A对称地固定在连接成预设夹角的两个安装板上，它们的相对位置随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的变化而对称地变化，它们的中心点始终在同一水平线上。

作为本实用新型实施的一种方式，所述机械伸缩机构101内部包括一个弹簧连接元件，所述弹簧连接元件的两端分别与所述两个红外传感器模组102和所述主控板103连接，用于通过所述主控板103控制伸缩改变所述两个红外传感器模组102的安装板之间的预设夹角。本实用新型实施中所述弹簧连接元件为一种弹簧，具有一定弹性限度，即最大的形变量作为后续检测使用，使得所述红外检测装置制作成本低。

作为本实用新型实施的一种方式，如图1至图3所示，所述两个红外传感器模组102的检测视角都为C，其中C大于60度，小于90度，处于锐角范围内，使得所述红外检测装置正前方向上具有较长距离的检测距离。

优选地，在图1中，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件在所述主控板103的控制下压缩达到最大形变量，由几何关系得，所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角作为第一临界角A1=180度-C；检测盲区为S1，红外线叠加区域为S2，检测盲区S1和红外线叠加区域S2的轴线方向相同并有一个公共点O，处于所述红外检测装置的正前方向上，其中检测盲区S1的轴线方向上的有效距离为H1，红外线叠加区域S2的轴线方向上的有效距离为H2。本实用新型实施例中检测的范围较小且距离所述红外检测装置较近，其产生的盲区宽度为L1<10mm，可忽略不计。

优选地，在图2中，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件在所述主控板103的控制下相对于图1而言压缩达到最小形变量，由几何关系得，所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角作为第二临界角A2=180度；检测盲区为S11，红外线叠加区域为S12，检测盲区S11和红外线叠加区域S12的轴线方向相同并有一个公共点O1，处于所述红外检测装置的正前方，其中检测盲区S11的轴线方向上的有效距离为H11，红外线叠加区域S2的轴线方向上的有效距离为H12。本实用新型实施例中，所述两个红外传感器模组102的红外线叠加区域S12的有效距离H12比图1对应的优选例中红外线叠加区域S2的有效距离H2大，使得本实用新型实施例中检测区域比图1的优选例中的大。

优选地，在图3中，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件在所述主控板103的控制下拉伸达到最大形变量，由几何关系得，所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角作为第三临界角A3=180度+C；检测盲区为S21，红外线叠加区域为S22，检测盲区S21和红外线叠加区域S22的轴线方向相同并有一个公共点O2，处于所述红外检测装置的正前方向上，其中检测盲区S21的轴线方向上的有效距离为H21，红外线叠加区域S22的轴线方向上的有效距离为H22。本实用新型实施例中，所述两个红外传感器模组102的红外线叠加区域S22的有效距离H22比图2对应的优选例中红外线叠加区域S12的有效距离H12大，使得本实用新型实施例中检测区域比图2的优选例中的大。

需要说明的是，在所述主控板103控制下，当所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角处于所述第二临界角A2和所述第三临界角A3的角度范围之间时，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件由压缩状态变为开始伸长状态，同时所述红外传感器模组102检测区域范围随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的增加而增大；在所述主控板103控制下，当所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角处于所述第一临界角A1和所述第二临界角A2的角度范围之间时，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件由压缩形变量最大的状态变为压缩形变量最小的状态，同时所述红外传感器模组102检测区域范围随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的增加而增大，从而提高检测的覆盖范围。故所述预设夹角为第三临界角A3时所述红外传感器模组红外叠加区域范围大于所述预设夹角为第一临界角A1所述红外传感器模组红外叠加区域范围。

作为本实用新型实施的一种方式，所述主控板103通过I2C数据总线获取所述两个红外传感器模组102的检测信号；I2C支持一对多传输数据，使得主控支持多个外设传输，通用性很强，同时I2C配合中断信号触发红外传感器模组，适用于低功耗场景。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施提供一种角度可变的红外检测装置的控制方法，对于上述图1至图3所述的实施例中相同的检测区域情况不再赘述。该控制方法包括，如图4中的流程图所示：

步骤1、所述红外检测装置静止状态下，所述主控板初始化所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，并进入步骤2。

步骤2、通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件压缩作用，所述两个红外传感器模组102的安装板以所述第一临界角A1去检测所述红外检测装置的正前方的红外线叠加区域S2内是否存在障碍物，是则进入步骤8，否则进入步骤3；步骤2从距离所述红外检测装置较近的区域去检测障碍物的位置情况。

步骤3、通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件拉伸作用，增大所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，去检测比步骤2中检测区域更远的区域，并进入步骤4。

步骤4、所述两个红外传感器模组102的安装板以所述第二临界角A2去检测所述红外检测装置的正前方的红外线叠加区域S12内是否存在障碍物，是则进入步骤8，否则进入步骤5。

步骤5、通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件拉伸作用，增大所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，并进入步骤6，继续检测所述第二临界角A2产生的红外线叠加区域S12内的情况。

步骤6、所述两个红外传感器模组102的安装板以所述第三临界角A3去检测区域S22内是否存在障碍物，是则进入步骤8，否则进入步骤7。

步骤7、在确认所述红外检测装置的正前方的红外线叠加区域和检测盲区不存在障碍物后，所述主控板103控制所述红外检测装置沿着红外线叠加区域的轴线方向前进所述预定距离。具体地，其前进的距离为所述区域S22及其对应的检测盲区S21的有效距离之和，即为检测过的区域内有效距离的总长度，到达未知区域位置，再返回步骤一，继续实施前述控制方法进行检测，使得障碍物附近不存在检测盲区。

步骤8、所述两个红外传感器模组将障碍物的信息反馈回所述主控板，从而进行标记；所述红外检测装置前方向的红外线叠加区域内的障碍物，通过反射回忽强忽弱的红外反馈脉冲信号，让所述红外检测装置进一步的计算障碍物的大体方位，然后所述主控板根据所述两个红外传感器模组102将反馈的位置信息进行标记，有利于所述红外检测装置进行避障动作。

其中，所述第一临界角A1为所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件压缩达到最大形变量时所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角；所述第二临界角A2为所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件压缩达到最小形变量时所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角；所述第三临界角A3为所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件拉伸达到最大形变量时所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角；其中A1<A2<A3。

具体地，区域S2是所述预设夹角为所述第一临界角A1对应所述两个红外传感器模组102发射得到的红外线叠加区域，区域S12是所述预设夹角为所述第二临界角A2对应所述两个红外传感器模组102发射得到的红外线叠加区域，区域S22是所述预设夹角为所述第三临界角A3对应所述两个红外传感器模组102发射得到的红外线叠加区域；区域S2、区域S12和区域S22依次远离所述红外检测装置的正前方，对应着所述公共点O、O1、O2也依次远离所述红外检测装置的正前方。

需要说明的是，所述步骤三和所述步骤五中，通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件拉伸作用，增大所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，在此过程中所述两个红外传感器模组102一直在执行检测不断更新的所述红外线叠加区域内的障碍物位置情况。

优选地，所述步骤一中，所述主控板103通过控制所述弹簧连接元件的形变量为零，以初始化所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，然后通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件拉伸作用，所述两个红外传感器模组102的安装板以所述第一临界角A1去检测所述红外检测装置的正前方的红外线叠加区域S2内存在障碍物的情况。根据所述弹簧连接元件的压缩形变量最大值，先从距离所述红外检测装置最近的区域开始去检测障碍物的位置情况，再检测远距离的情况，进而扩大检测区域。

优选地，所述通过机械伸缩机构101增大所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角的操作为，所述主控板103通过控制所述弹簧连接元件进行拉伸以增大所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角。相比于固定夹角的两个红外传感器模组，本实用新型实施例中所述红外检测装置通过动态变化的预设夹角扩大检测区域，提高装置的检测灵敏性。

以上实施例仅为充分公开而非限制本实用新型，凡基于本实用新型的创作主旨、未经创造性劳动的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。

Claims (6)

1.一种角度可变的红外检测装置,该装置包括一个红外检测模块，该模块包括两个红外传感器模组和一个主控板，其特征在于，所述红外检测模块还包括一个机械伸缩机构，机械伸缩机构的一端与所述两个红外传感器模组的安装板的公共端相连接，用于通过所述主控板控制改变所述两个红外传感器模组的安装板之间的预设夹角在预定距离内进行检测，其中所述两个红外传感器模组对称地固定在连接成预设夹角的两个安装板上并朝着所述红外检测装置正前方向；所述预定距离为所述红外检测装置正前方向上，反射红外光源的障碍物与所述红外检测装置的最大距离。

2.根据权利要求1所述红外检测装置，其特征在于，所述红外检测装置正前方向上，所述红外检测装置的红外叠加区域及其对应的检测盲区的有效距离之和随着所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角的增加而增大。

3.根据权利要求1所述红外检测装置，其特征在于，所述机械伸缩机构内部包括一个弹簧连接元件，所述弹簧连接元件的两端分别与所述两个红外传感器模组和所述主控板连接，用于通过所述主控板控制伸缩改变所述两个红外传感器模组的安装板之间的预设夹角。

4.根据权利要求3所述红外检测装置，其特征在于，所述两个红外传感器模组的检测视角都为C，其中C大于60度，小于90度；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下压缩达到最大形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第一临界角A1=180度-C；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下压缩达到最小形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第二临界角A2=180度；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下拉伸达到最大形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第三临界角A3=180度+C。

5.根据权利要求4所述红外检测装置，其特征在于，所述预设夹角为第三临界角A3时所述红外传感器模组红外叠加区域范围大于所述预设夹角为第一临界角A1所述红外传感器模组红外叠加区域范围。

6.根据权利要求1所述红外检测装置，其特征在于，所述主控板通过I2C数据总线获取所述两个红外传感器模组的检测信号，并控制所述机械伸缩机构改变所述预设夹角。