CN212780511U

CN212780511U - 一种地毯探测传感器

Info

Publication number: CN212780511U
Application number: CN202021586188.XU
Authority: CN
Inventors: 黄建发
Original assignee: Shenzhen Maibo Zhigan Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Maibo Zhigan Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2030-07-31

Abstract

本实用新型公开一种地毯探测传感器，包括：红外光源，设置在所述红外光源一侧的第一透镜，第一光接收器、第二光接收器，分别设置在所述第一光接收器、第二光接收器一侧的第二透镜、第三透镜，处理器；所述第一光接收器、第二光接收器设置在所述红外光源的同一侧或两侧；所述第一光接收器与所述红外光源之间的距离为D1，所述第二光接收器与所述红外光源之间的距离为D2，所述D1不等于D2。本实用新型结构简单，可内置于扫地机内，不影响扫地机的外观，探测地毯的操作过程简单快速，且生产成本较低，实用性强。

Description

一种地毯探测传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及一种地毯探测传感器。

背景技术

目前扫地机80％均带有拖地功能，即拖扫一体，而当扫地机处于拖地模式时，需要避开地毯区域工作，否则会导致地毯被拖湿或拖脏，降低用户使用过程中的体验。

为了能够帮助扫地机确认其正下方是否是地毯，目前已有的识别地毯的方式有如下几种：1：地图围栏，通过在扫地机APP上设置禁扫区域，结合扫地机内部的方位传感器来间接实现地毯区域识别；2，光学/磁围栏；用深色胶带或者带磁性的胶带围绕地毯一圈，通过光学或者磁传感器，可以间接实现地毯区域识别；以上两种都属于间接识别，操作麻烦，不美观实用。3，超声波识别，利用超声波对地毯和地板之间的反射特性差异，该方法属于直接识别，效率高，识别率高，可以区别地毯与地板，但结构较复杂，成本高。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种地毯探测传感器，利用地毯对光的漫反射特性及其它材质底板对光的镜面反射的差异，并通过处理器进行数据处理，从而区分地毯与非地毯区域。

本实用新型的技术方案如下：一种地毯探测传感器，包括：红外光源，设置在所述红外光源一侧的第一透镜，第一光接收器、第二光接收器，分别设置在所述第一光接收器、第二光接收器一侧的第二透镜、第三透镜，处理器；所述第一光接收器、第二光接收器设置在所述红外光源的同一侧或两侧；所述红外光源的发出的光朝向第一透镜，所述第一光接收器与所述红外光源之间的距离为D1，所述第二光接收器与所述红外光源之间的距离为D2，所述D1不等于D2。在扫地机内设置本实用新型中的一种地毯探测传感器，扫地机工作时，通过红外光源发射红外光，红外光经过红外光源一侧的第一透镜后，红外光线入射到底板上后，会产生镜面反射和漫反射，经过底板反射后的红外光线会入射到离红外光源距离不同的第一光接收器、第二光接收器上，第一光接收器用于接收所述红外光源发出的光线经过地面反射后的第一光强E1，并将第一光强信号发送给所述处理器，所述第二光接收器用于接收所述红外光源发出的光线经过地面反射后的第二光强E2，并将第二光强信号发送给所述处理器，处理器接收第一光强信号、第二光强信号后，计算E1/E2的值或计算E1/(E1+E2)的值，并将计算结果以模拟电压信号V1或数字信号N1的方式输出，处理器可根据实际情况选择E1/E2、E1/(E1+E2)中的一种方式进行计算，并根据计算结果判断经过底板反射时是否是产生完全漫反射，若是，则说明此时所在地面的材质为毛毯材质，不能开启拖地模式，若否，则说明此时所在地面的材质为非地毯材质，可以开启拖地模式，例如当距离D1的值大于距离D2的值时，若地板的材质为瓷砖、木地板或其它硬质光滑表面材质时，即为非地毯材质时，地板会对光产生部分或者全部镜面反射，此时第一光接收器所接收到的E1的值要远大于第二光接收器所接收到的E2的值，通过处理器进行计算，例如计算E1/(E1+E2)的值，此时计算的结果无限接近于1；而若地板材料为地毯时，地毯会对光产生完全漫反射，此时第一光接收器所接收到的E1的值与第二光接收器所接收到的E2的值比较接近，因此E1/(E1+E2)的值无限接近于1/2，因此扫地机可以通过处理器计算结果的不同来判断所处地板位置的地板的材质，从而精准的区分地毯区域与非地毯区域，防止对地毯的损伤，提高用户体验感；本实用新型中的一种地毯探测传感器结构简单，可内置于扫地机内，不影响扫地机的外观，探测地毯的操作过程简单快速，且生产成本较低，实用性强。

进一步地，所述处理器用于接收所述第一光强信号、第二光强信号，并将所述第一光强信号、第二光强信号的值进行对比。

进一步地，所述红外光源发出的红外光经过所述第一透镜后的发散角度为-10°～10°。

进一步地，所述红外光源为红外LED灯或vcsel芯片。

进一步地，所述D1的值为1mm～10mm，所述D2的值为1mm～10mm。距离D1的值可以大于距离D2的值，也可以设置为小于距离D2的值，但距离D1与距离D2的值必须保持不相等。

进一步地，所述第一光接收器为PD接收管或PT接收管或APD接收器或PSD接收器。

进一步地，所述第二光接收器为PD接收管或PT接收管或APD接收器或PSD接收器。第一光接收器、第二光接收器可以为同种类型的接收器，也可以为不同类型的接收器，具体接收器类型可根据实际生产及产品的要求进行选择，实用性强，且成本低。

进一步地，处理器为ASIC芯片。

采用上述方案，本实用新型提供一种地毯探测传感器，具有以下有益效果：

1、可快速识别地毯所在区域，实现扫地机地毯区域与非地毯区域的区分，保证扫地机运行过程中的精准性，提高用户体验感；

2、结构组成简单、紧凑，生产成本低；

3、安装于扫地机内部，不影响扫地机的外观，且适用于对空间要求较高的扫地机，实用性强。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中地板为非地毯时的光学原理图；

图2为本实用新型实施例1中地板为地毯时的光学原理图；

图3为本实用新型实施例2中地板为非地毯时的光学原理图；

图4为本实用新型实施例2中地板为地毯时的光学原理图；

图5为本实用新型实施例3中地板为非地毯时的光学原理图；

图6为本实用新型实施例3中地板为地毯时的光学原理图；

图7为本实用新型实施例4中地板为非地毯时的光学原理图；

图8为本实用新型实施例4中地板为地毯时的光学原理图。

其中：红外LED灯1、vcsel芯片2、第一透镜3、第一光接收器4、第二光接收器5、第二透镜6、第三透镜7、地板8。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

实施例1

请参照图1-图2，本实用新型提供一种地毯探测传感器，包括：红外LED灯1，设置在所述红外LED灯1正上方的第一透镜3，第一光接收器4、第二光接收器5，分别设置在所述第一光接收器4、第二光接收器5一侧的第二透镜6、第三透镜7，ASIC芯片；所述第一光接收器4、第二光接收器5分别设置在所述红外LED灯1两侧；所述红外LED灯1的发出的光朝向第一透镜3，所述第一光接收器4与所述红外光源之间的距离为D1，所述第二光接收器5与所述红外光源之间的距离为D2，在本实施例中，D1的值为3mm，D2的值为10mm；所述第一光接收器4用于接收所述红外LED灯1发出的光线经过地面反射后的第一光强E1，并将第一光强信号发送给所述ASIC芯片，所述第二光接收器5用于接收所述红外LED灯1发出的光线经过地面反射后的第二光强E2，并将第二光强信号发送给所述ASIC芯片，所述ASIC芯片接收第一光强信号、第二光强信号，并进行计算，输出计算结果。优选地，在本实施例中，所述第一光接收器4、第二光接收器5均为PD接收管；所述红外LED灯1发出的红外光经过所述第一透镜3后的发散角度为3°，所述红外LED灯1设置在第一透镜3的正下方，所发出的红外光垂直向前，且所述第一透镜3出射的光线的中心与所述红外LED灯1的法线重合。

在扫地机内设置本实用新型中的一种地毯探测传感器，扫地机工作时，通过红外LED灯1发射红外光，红外光经过红外LED灯1一侧的第一透镜3后，红外光线入射到底板上后，会产生镜面反射和漫反射，经过底板反射后的红外光线会入射到离红外光源距离不同的第一光接收器4、第二光接收器5上，第一光接收器4、第二光接收器5分别收集到反射后的红外光线的第一光强E1、第二光强E2，并将收集到的E1、E2的值通过信号方式发送给ASIC芯片，ASIC芯片进行计算，在本实施例中ASIC芯片计算E1/(E1+E2)的值，当地板8的材质为瓷砖、木地板8或其它硬质光滑表面材质时(非地毯材质)，红外光照射到地板8上后，地板8会对红外光产生部分或者全部镜面反射，此时第一光接收器4所接收到的E1的值要远大于第二光接收器5所接收到的E2的值，E1/(E1+E2)的值无限接近于1；而当地板8材料为地毯时，地毯会对光产生完全漫反射，此时第一光接收器4所接收到的E1的值与第二光接收器5所接收到的E2的值比较接近，因此E1/(E1+E2)的值无限接近于1/2，由此可判断地板8的材质是为地毯还是非地毯。

通过设置与红外LED灯1距离不同的第一光接收器4、第二光接收器5，且根据红外光反射到地毯后形成完全漫反射的特性，可实现地毯和非地毯之间信号差别的判断，从而精准的区分地毯区域与非地毯区域，防止对地毯的损伤，提高用户体验感；本实用新型中的一种地毯探测传感器结构简单，可内置于扫地机内，不影响扫地机的外观，探测地毯的操作过程简单快速，且生产成本较低，实用性强。

实施例2

请参照图3-图4，本实用新型提供一种地毯探测传感器，包括：vcsel芯片2，设置在所述vcsel芯片2正上方的第一透镜3，第一光接收器4、第二光接收器5，分别设置在所述第一光接收器4、第二光接收器5一侧的第二透镜6、第三透镜7，ASIC芯片；所述第一光接收器4、第二光接收器5分别设置在所述vcsel芯片2同侧；所述vcsel芯片2的发出的光朝向第一透镜3，所述第一光接收器4与所述红外光源之间的距离为D1，所述第二光接收器5与所述红外光源之间的距离为D2，在本实施例中，D1的值为4mm，D2的值为10mm；所述第一光接收器4用于接收所述vcsel芯片2发出的光线经过地面反射后的第一光强E1，并将第一光强信号发送给所述ASIC芯片，所述第二光接收器5用于接收所述vcsel芯片2发出的光线经过地面反射后的第二光强E2，并将第二光强信号发送给所述ASIC芯片，所述ASIC芯片接收第一光强信号、第二光强信号，并进行计算，输出计算结果。优选地，在本实施例中，所述第一光接收器4、第二光接收器5均为PSD接收器；所述vcsel芯片2发出的红外光经过所述第一透镜3后的发散角度为3°，所述vcsel芯片2设置在第一透镜3的正下方，所发出的红外光垂直向前，且所述第一透镜3出射的光线的中心与所述vcsel芯片2的法线重合。

在扫地机内设置本实用新型中的一种地毯探测传感器，扫地机工作时，通过vcsel芯片2发射红外光，红外光经过vcsel芯片2一侧的第一透镜3后，红外光线入射到底板上后，会产生镜面反射和漫反射，经过底板反射后的红外光线会入射到离红外光源距离不同的第一光接收器4、第二光接收器5上，第一光接收器4、第二光接收器5分别收集到反射后的红外光线的第一光强E1、第一光强E2，并将收集到的E1、E2发送给ASIC芯片，ASIC芯片进行相应计算，在本实施例中ASIC芯片计算E1/E2的值，当地板8的材质为瓷砖、木地板8或其它硬质光滑表面材质时(非地毯材质)，红外光照射到地板8上后，地板8会对红外光产生部分或者全部镜面反射，此时第一光接收器4所接收到的E1的值要远大于第二光接收器5所接收到的E2的值，E1/E2的值穷大；而当地板8材料为地毯时，地毯会对光产生完全漫反射，此时第一光接收器4所接收到的E1的值与第二光接收器5所接收到的E2的值比较接近，因此E1/E2的值无限接近于1，由此可判断地板8的材质是为地毯还是非地毯。

实施例3

请参照图5-图6，本实用新型提供一种地毯探测传感器，包括：红外LED灯1，设置在所述红外LED灯1上方的第一透镜3，第一光接收器4、第二光接收器5，分别设置在所述第一光接收器4、第二光接收器5一侧的第二透镜6、第三透镜7，ASIC芯片；所述第一光接收器4、第二光接收器5分别设置在所述红外LED灯1两侧；所述红外LED灯1的发出的光朝向第一透镜3，所述第一光接收器4与所述红外光源之间的距离为D1，所述第二光接收器5与所述红外光源之间的距离为D2，在本实施例中，D1的值为3mm，D2的值为10mm；所述第一光接收器4用于接收所述红外LED灯1发出的光线经过地面反射后的第一光强E1，并将第一光强信号发送给所述ASIC芯片，所述第二光接收器5用于接收所述红外LED灯1发出的光线经过地面反射后的第二光强E2，并将第二光强信号发送给所述ASIC芯片，所述ASIC芯片接收第一光强信号、第二光强信号，并进行计算，输出计算结果。优选地，在本实施例中，所述第一光接收器4、第二光接收器5均为PD接收管；所述红外光源发出的红外光经过所述第一透镜3后的发散角度为3°，所述红外LED灯1设置在第一透镜3的下方，且所述红外LED灯1的法线方向与所述第一透镜3出射光线的中心不重合，使得第一透镜3出射光线与红外LED灯1法线方向产生一个夹角α。

在扫地机内设置本实用新型中的一种地毯探测传感器，扫地机工作时，通过红外LED灯1发射红外光，红外光经过红外LED灯1一侧的第一透镜3后，红外光线入射到底板上后，会产生镜面反射和漫反射，经过底板反射后的红外光线会入射到离红外光源距离不同的第一光接收器4、第二光接收器5上，第一光接收器4、第二光接收器5分别收集到反射后的红外光线的第一光强E1、第二光强E2，并将收集到的E1、E2发送给ASIC芯片，ASIC芯片进行相应计算，在本实施例中ASIC芯片计算E1/(E1+E2)的值，当地板8的材质为瓷砖、木地板8或其它硬质光滑表面材质时(非地毯材质)，红外光照射到地板8上后，地板8会对红外光产生部分或者全部镜面反射，由于角α的存在，可以使镜面反射的光线更多的入射到第一光接收器4上，此时第一光接收器4所接收到的能量E1的值要远大于第二光接收器5所接收到的E2的值，E1/(E1+E2)的值无限接近于1；而当地板8材料为地毯时，地毯会对光产生完全漫反射，此时第一光接收器4所接收到的E1的值与第二光接收器5所接收到的E2的值比较接近，因此E1/(E1+E2)的值无限接近于1/2，由此可判断地板8的材质是为地毯还是非地毯。

由于第一透镜3出射光线与红外LED灯1法线方向产生一个夹角α，当入射地板8的材质为非地毯材质时，可以让镜面反射的光线更多的入射到第一光接收器4上，而当入射地板8的材质为地毯时，可使得第一接收器、第二接收器所接收到的第一光强E1与第二光强E2的值更加接近，从而可以放大输出信号，使得本实用新型的尺寸更小，分别率更高。

实施例4

请参照图7-图8，本实用新型提供一种地毯探测传感器，包括：vcsel芯片2，设置在所述vcsel芯片2上方的第一透镜3，第一光接收器4、第二光接收器5，分别设置在所述第一光接收器4、第二光接收器5一侧的第二透镜6、第三透镜7，ASIC芯片；所述第一光接收器4、第二光接收器5分别设置在所述vcsel芯片2同侧；所述vcsel芯片2的发出的光朝向第一透镜3，所述第一光接收器4与所述红外光源之间的距离为D1，所述第二光接收器5与所述红外光源之间的距离为D2，在本实施例中，D1的值为4mm，D2的值为10mm；所述第一光接收器4用于接收所述vcsel芯片2发出的光线经过地面反射后的第一光强E1，并将第一光强信号发送给所述ASIC芯片，所述第二光接收器5用于接收所述vcsel芯片2发出的光线经过地面反射后的第二光强E2，并将第二光强信号发送给所述ASIC芯片，所述ASIC芯片接收第一光强信号、第二光强信号，并进行计算，输出计算结果。优选地，在本实施例中，所述第一光接收器4、第二光接收器5均为PSD接收器；所述vcsel芯片2发出的红外光经过所述第一透镜3后的发散角度为3°，所述vcsel芯片2设置在第一透镜3的下方，且所述vcsel芯片2的法线方向与所述第一透镜3出射光线的中心不重合，使得第一透镜3出射光线与vcsel芯片2法线方向产生一个夹角α。

在扫地机内设置本实用新型中的一种地毯探测传感器，扫地机工作时，通过vcsel芯片2发射红外光，红外光经过vcsel芯片2一侧的第一透镜3后，红外光线入射到底板上后，会产生镜面反射和漫反射，经过底板反射后的红外光线会入射到离红外光源距离不同的第一光接收器4、第二光接收器5上，第一光接收器4、第二光接收器5分别收集到反射后的红外光线的第一光强E1、第二光强E2，并将收集到的E1、E2发送给ASIC芯片，ASIC芯片进行相应计算，在本实施例中ASIC芯片计算E1/E2的值，当地板8的材质为瓷砖、木地板8或其它硬质光滑表面材质时(非地毯材质)，红外光照射到地板8上后，地板8会对红外光产生部分或者全部镜面反射，此时第一光接收器4所接收到的E1的值要远大于第二光接收器5所接收到的E2的值，E1/E2的值穷大；而当地板8材料为地毯时，地毯会对光产生完全漫反射，此时第一光接收器4所接收到的能量E1的值与第二光接收器5所接收到的能量E2的值比较接近，因此E1/E2的值无限接近于1，由此可判断地板8的材质是为地毯还是非地毯。

综上所述，本实用新型提供一种地毯探测传感器，具有以下有益效果：

2、结构组成简单、紧凑，生产成本低；

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，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

1.一种地毯探测传感器，其特征在于，包括：红外光源，设置在所述红外光源一侧的第一透镜，第一光接收器、第二光接收器，分别设置在所述第一光接收器、第二光接收器一侧的第二透镜、第三透镜，处理器；所述第一光接收器、第二光接收器设置在所述红外光源的同一侧或两侧；所述红外光源的发出的光朝向第一透镜，所述第一光接收器与所述红外光源之间的距离为D1，所述第二光接收器与所述红外光源之间的距离为D2，所述D1不等于D2。

2.根据权利要求1所述的一种地毯探测传感器，其特征在于，所述第一光接收器用于接收所述红外光源发出的光线经过地面反射后的第一光强E1，并将第一光强信号发送给所述处理器；所述第二光接收器用于接收所述红外光源发出的光线经过地面反射后的第二光强E2，并将第二光强信号发送给所述处理器。

3.根据权利要求2所述的一种地毯探测传感器，其特征在于，所述处理器用于接收所述第一光强信号、第二光强信号，并将所述第一光强信号、第二光强信号的值进行对比。

4.根据权利要求1所述的一种地毯探测传感器，其特征在于，所述红外光源发出的红外光经过所述透镜后的发散角度为-10°～10°。

5.根据权利要求1所述的一种地毯探测传感器，其特征在于，所述红外光源为红外LED灯或vcsel芯片。

6.根据权利要求1所述的一种地毯探测传感器，其特征在于，所述D1的值为1mm～10mm，所述D2的值为1mm～10mm。

7.根据权利要求1所述的一种地毯探测传感器，其特征在于，所述第一光接收器为PD接收管或PT接收管或APD接收器或PSD接收器。

8.根据权利要求1所述的一种地毯探测传感器，其特征在于，所述第二光接收器为PD接收管或PT接收管或APD接收器或PSD接收器。

9.根据权利要求1所述的一种地毯探测传感器，其特征在于，处理器为ASIC芯片。