CN211014637U - 一种基于tof检测模块的背景抑制光电传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，包括保护壳体、PCB电路板组和测距模块，所述保护壳体包括外壳、板子支架和后盖，所述板子支架固定安装在外壳的内部，所述后盖固定焊接在外壳的上端面，本实用新型有效的解决了现有的光电传感器由于无法针对不同颜色物体反射光能力不同的特点进行区别检测，所以容易造成检测距离范围内有的颜色物体检测不到容易形成盲区，并且由于有些行业机器工作的区域有限，周边会有人不时经过，形成误动作的问题，或者客户要求在一定距离内A物体动作有输出，B物体动作不能有输出时，即检测范围以外的物体对于测试没有影响，从而达到背景抑制的效果。

Description

一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器

技术领域

本实用新型涉及光电传感器技术领域，具体为一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器。

背景技术

漫反射式光电传感器是一种广泛应用于安防、自动化控制等诸多领域的光电类产品，也在机床工具，压力机械、立体仓储、大型装配制造系统中经常使用，漫反射式光电传感器的原理是当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时，表面会把光线向着四面八方反射，所以入射线虽然互相平行，由于各点的法线方向不一致，造成反射光线想不同的方向无规则地反射，这种反射称之为漫反射，漫反射光电传感器是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。

本申请的实用新型人发现现有的光电传感器由于起工作原理，当遇到不同颜色物体反射光的能力不同的时候，就可能造成了不同颜色物体的检测距离不同，所以在检测距离范围内有的颜色物体检测不到，就会形成盲区，同时由于有些行业机器工作的区域有限，周边会有人不时经过会产生干扰，形成误动作，或者客户要求在一定距离内A物体动作有输出，B物体动作不能有输出时。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，旨在改善现有的光电传感器由于无法针对不同颜色物体反射光能力不同的特点进行区别检测，所以容易造成检测距离范围内有的颜色物体检测不到容易形成盲区，同时由于有些行业机器工作的区域有限，周边会有人不时经过会产生干扰，形成误动作，或者客户要求在一定距离内A物体动作有输出，B物体动作不能有输出时。

本实用新型是这样实现的：

一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，包括保护壳体、PCB电路板组和测距模块，所述保护壳体包括外壳、板子支架和后盖，所述板子支架固定安装在外壳的内部，所述后盖固定焊接在外壳的上端面，所述PCB电路板组安装在外壳的内部，且通过板子支架与外壳固定连接，所述PCB电路板组包括MCU、电源电路、NPN/PNP输出电路、存储电路和测距电路，所述MCU与电源电路输出端相连，所述MCU与NPN/PNP输出电路的输入端相连，所述MCU与存储电路的输入端相连，且MCU与测距电路的输出和输入端均连接，所述测距模块焊接在PCB电路板组的前端，且测距模块与测距电路电性连接，通过对于不同颜色被测物体在检测距离范围内不会有盲区，产品通过按键设置检测门限，当在设定的距离范围内有检测物被检测到，产品输出检测信号(NPN或PNP晶体管输出)，对于检测门限以外的物体，即便检测到也不做输出处理，即检测范围以外的物体对于测试没有影响，从而达到背景抑制的效果。

进一步的，所述测距电路包括发射LED及驱动电路、接收及放大电路、信号检测电路和TOF测距电路，所述发射LED及驱动电路和接收及放大电路中部还设置有光学透镜，所述光学透镜与测距电路电性连接，通过对测距电路的设置来便于配合测距模块来对传感器与被检测物之间的距离进行测量使用。

进一步的，所述外壳上还设置有门限按键，所述门限按键固定在外壳的外侧面上，且门限按键与MCU电信连接，通过对门限按键的设置来方便使用者来进行检测门限的预设使用。

进一步的，所述光学透镜的外侧还设置有平面镜片，所述平面镜片焊接在外壳的前端面，通过对平面镜片的设置来作为产品的视窗，用来保护光学透镜部分不被损害，保证光学透镜可以正常的光线传输使用。

进一步的，所述外壳上设置有电源灯和输出指示灯，所述电源灯和输出指示灯固定安装在外壳的侧面，且电源灯与电源电路相连，所述输出指示灯与电源电路的输出端相连，通过对电源灯的设置来作为传感器是否接通外部电源的一种指示灯，输出指示灯是传感器正常工作时，被测物体通过，使光路产生变化时产生的一个信号输出，有信号输出，输出指示灯就是会亮起。

进一步的，所述外壳侧面上还粘贴有标签，所述标签上开设有与电源灯和输出指示灯相配合的第一开孔和第二开孔，通过标签的设置来作为传感器的一个配件，并且通过第一开孔和第二开孔的设置来保证不会遮挡电源灯和输出指示灯，保证使用者可以正常的观察使用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型有效的解决了现有的光电传感器由于无法针对不同颜色物体反射光能力不同的特点进行区别检测，所以容易造成检测距离范围内有的颜色物体检测不到容易形成盲区，并且由于有些行业机器工作的区域有限，周边会有人不时经过或者其他的一些物体在附近会产生干扰，形成误动作的问题，即检测范围以外的物体对于测试没有影响，从而达到背景抑制的效果，通过外壳和后盖的相互配合来保证内部PCB电路板组和测距模块的使用安装，板子支架的结构设置来稳定的将PCB电路板组加以固定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型装置的立体图；

图2是图1所示装置的分解结构示意图；

图3是本实用新型的原理示意图；

图4是图3所示NPN/PNP输出电路原理图；

图5是图3所示存储电路原理图；

图6是图3所示TOF测距电路原理图；

图7是图3所示MCU控制电路原理图。

图中：1、保护壳体；11、外壳；111、门限按键；112、平面镜片；113、电源灯；114、输出指示灯；115、标签；116、第一开孔；117、第二开孔；12、板子支架；13、后盖；2、PCB电路板组；21、MCU；22、电源电路；23、NPN/PNP输出电路；24、存储电路；25、测距电路；250、光学透镜；251、发射LED及驱动电路；252、接收及放大电路；253、信号检测电路；254、TOF测距电路；3、测距模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

参照图1、图2、图3和图4所示，一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，包括保护壳体1、PCB电路板组2和测距模块3，保护壳体1包括外壳11、板子支架12和后盖13，板子支架12固定安装在外壳11的内部，后盖13固定焊接在外壳11的上端面，本实用新型对于不同颜色被测物体在检测距离范围内不会有盲区，产品通过按键设置检测门限，当在设定的距离范围内有检测物被检测到，产品输出检测信号(NPN或PNP晶体管输出)，对于检测门限以外的物体，即便检测到也不做输出处理，即检测范围以外的物体对于测试没有影响，从而达到背景抑制的效果，有效的解决了现有的光电传感器由于无法针对不同颜色物体反射光能力不同的特点进行区别检测，所以容易造成检测距离范围内有的颜色物体检测不到容易形成盲区，并且由于有些行业机器工作的区域有限，周边会有人不时经过或者其他的一些物体在附近会产生干扰，形成误动作的问题，通过外壳11和后盖13的相互配合来保证内部PCB电路板组2和测距模块3的使用安装，板子支架12的结构设置来稳定的将PCB电路板组2加以固定，PCB电路板组2是由多块PCB相互独立且互不连接的电路板组成，外壳11上还设置有门限按键111，门限按键111固定在外壳11的外侧面上，且门限按键111与MCU21电信连接，如图7所示，MCU21单片机的控制电路，通过对门限按键111的设置来方便使用者来进行检测门限的预设使用，外壳11上设置有电源灯113和输出指示灯114，电源灯113和输出指示灯114固定安装在外壳11的侧面，且电源灯113与电源电路22相连，输出指示灯114与电源电路22的输出端相连，通过对电源灯113的设置来作为传感器是否接通外部电源的一种指示灯，输出指示灯114是传感器正常工作时，被测物体通过，使光路产生变化时产生的一个信号输出，有信号输出，输出指示灯114就是会亮起，外壳11侧面上还粘贴有标签115，标签115上开设有与电源灯113和输出指示灯114相配合的第一开孔116和第二开孔117，通过标签115的设置来作为传感器的一个配件，并且通过第一开孔116和第二开孔117的设置来保证不会遮挡113电源灯和输出指示灯114，保证使用者可以正常的观察使用；

PCB电路板组2安装在外壳11的内部，且通过板子支架12与外壳11固定连接，PCB电路板组2包括MCU21、电源电路22、NPN/PNP输出电路23、存储电路24和测距电路25，MCU21与电源电路22输出端相连，MCU21与NPN/PNP输出电路23的输入端相连，MCU21与存储电路24的输入端相连，且MCU21与测距电路25的输出和输入端均连接，测距模块3焊接在PCB电路板组2的前端，且测距模块3与测距电路25电性连接，测距电路25包括发射LED及驱动电路251、接收及放大电路252、信号检测电路253和TOF测距电路254，如图6所示为TOF测距电路254中测距芯片的电路结构，R4、R5、R6、R7分别为时钟信号IIC_SCL、数据信号IIC_SDA、中断信号VL_INT以及片选信号VL_XSH的上拉电阻，MCU21通过IIC接口对测距芯片进行设置并获得测量数据，发射LED及驱动电路251和接收及放大电路252中部还设置有光学透镜250，光学透镜250与测距电路25电性连接，通过对测距电路25的设置来便于配合测距模块3来对传感器与被检测物之间的距离进行测量使用，光学透镜250的外侧还设置有平面镜片112，平面镜片112焊接在外壳11的前端面，通过对平面镜片112的设置来作为产品的视窗，用来保护光学透镜250部分不被损害，保证光学透镜250可以正常的光线传输使用。

具体工作过程为：首先将传感器安装好以后进行预设门限来达到传感器具有背景抑制的效果，事先在需要检测的最大距离位置处放一个白板作为检测物，然后长按门限按键111，MCU21将此时测到的白板的距离设置为检测门限，并将该门限值通过存储电路24存储在存储器中，如图5所示MCU21通过IIC2接口将距离门限存储到EEPROM芯片中，R9、R10分别为时钟信号SCL和数据信号SDA的上拉电阻，下次启动时自动调用，测距模块3发射激光脉冲，此时刻记为t1，该脉冲遇到被检测物时信号返回，测距模块3接收部分接收到返回信号，此时刻记为t2，传感器与被检测物之间的距离为S＝(t2-t1)*C/2，(C为光速)，测距模块3通过IIC接口将距离值S传送给MCU21,MCU21将测到的距离值S与预设门限比较，若S小于门限则MCU21控制输出电路，完成晶体管NPN或PNP输出,如果大于门限则不做响应从而实现了背景抑制功能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，包括保护壳体(1)、PCB电路板组(2)和测距模块(3)，其特征在于：所述保护壳体(1)包括外壳(11)、板子支架(12)和后盖(13)，所述板子支架(12)固定安装在外壳(11)的内部，所述后盖(13)固定焊接在外壳(11)的上端面，所述PCB电路板组(2)安装在外壳(11)的内部，且通过板子支架(12)与外壳(11)固定连接，所述PCB电路板组(2)包括MCU(21)、电源电路(22)、NPN/PNP输出电路(23)、存储电路(24)和测距电路(25)，所述MCU(21)与电源电路(22)输出端相连，所述MCU(21)与NPN/PNP输出电路(23)的输入端相连，所述MCU(21)与存储电路(24)的输入端相连，且MCU(21)与测距电路(25)的输出和输入端均连接，所述测距模块(3)焊接在PCB电路板组(2)的前端，且测距模块(3)与测距电路(25)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，其特征在于，所述测距电路(25)包括发射LED及驱动电路(251)、接收及放大电路(252)、信号检测电路(253)和TOF测距电路(254)，所述发射LED及驱动电路(251)和接收及放大电路(252)中部还设置有光学透镜(250)，所述光学透镜(250)与测距电路(25)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，其特征在于，所述外壳(11)上还设置有门限按键(111)，所述门限按键(111)固定在外壳(11)的外侧面上，且门限按键(111)与MCU(21)电信连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，其特征在于，所述光学透镜(250)的外侧还设置有平面镜片(112)，所述平面镜片(112)焊接在外壳(11)的前端面。

5.根据权利要求4所述的一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，其特征在于，所述外壳(11)上设置有电源灯(113)和输出指示灯(114)，所述电源灯(113)和输出指示灯(114)固定安装在外壳(11)的侧面，且电源灯(113)与电源电路(22)相连，所述输出指示灯(114)与电源电路(22)的输出端相连。

6.根据权利要求5所述的一种基于TOF检测模块的背景抑制光电传感器，其特征在于，所述外壳(11)侧面上还粘贴有标签(115)，所述标签(115)上开设有与电源灯(113)和输出指示灯(114)相配合的第一开孔(116)和第二开孔(117)。

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