CN219331557U - 一种材质传感器和扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种材质传感器和扫地机器人，其中材质传感器包括控制主板和第三透镜，控制主板上设置有发光组件和受光组件，发光组件用于向待检测物发射光束，受光组件用于接收反射光，第三透镜设置在反射光的光路上，用于过滤反射光。通过设置第三透镜能够对反射光中的环境光等其他全波段光进行过滤，以使受光组件只接收检测所需的特殊波段的光，能够避免环境光对材质传感器的干扰，提高了地面材质检测结果的准确度，以使材质传感器能够准确地判断出待检测物材质，可实现应用上述材质传感器的扫地机器人能够根据材质传感器的检测信息准确地选择对应的清扫模式，进而提高了清扫效果。

Description

一种材质传感器和扫地机器人

技术领域

本申请属于传感器技术领域，具体涉及一种材质传感器和扫地机器人。

背景技术

随着科技的不断发展进步，可以减轻家务负担的产品越来越多地涌现，其中扫地机很受欢迎，开始走进千家万户。扫地机在多年的迭代中变得越来越智能，材质识别传感器是扫地机中重要的一环，通过对地面材质的检测识别采用相应的清扫模式。但是目前，扫地机对地面材质的识别做得还不是很好，市场上的扫地机装的都是超声波材质识别传感器，而由于其原理的限制，超声波材质识别传感器能够识别的地面材质种类有限，同时超声波材质传感器成本高，间接影响了扫地机的普及。

针对上述问题，现有专利CN216135782U公开了一种材质传感器及扫地机器人，主要通过设置于同一面的不同位置的光束接收组件接收的反射光的强弱差异判断地面材质，实现地面材质的检测，使扫地机器人可以根据地面的材质选择不同的清扫模式。

虽然上述材质传感器可以根据反射光的强弱差异判断地面材质，克服了超声波材质识别传感器识别地面材质种类有限的问题，但是由于反射光中存在大量环境光等其他干扰性光束，造成上述传感器对地面材质的检测结果并不准确，扫地机无法根据地面材质选择对应的清扫模式，严重影响了清扫效果。

实用新型内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种材质传感器和扫地机器人，其中材质传感器通过设置第三透镜能够对反射光中可能产生干扰的光进行过滤，提高了传感器检测结果的准确度，以使扫地机器人能够根据材质传感器的检测信息准确地选择对应的清扫模式，提高了清扫效果。

为了解决上述问题，本申请一方面提供了一种材质传感器，包括控制主板和第三透镜，所述控制主板上设置有发光组件和受光组件，所述发光组件用于向待检测物发射光束，所述受光组件用于接收反射光，所述第三透镜设置在所述反射光的光路上，用于过滤所述反射光。

可选的，所述材质传感器还包括第二透镜，所述第二透镜设置在所述受光组件靠近所述待检测物的一侧，所述第二透镜和所述第三透镜在第一方向上相对设置。

可选的，所述材质传感器还包括第一透镜，所述第一透镜设置在所述发光组件靠近所述待检测物的一侧，所述第一透镜的至少一部分和所述第二透镜设置在同一平面内。

可选的，所述第二透镜内设置有抗干扰层，所述抗干扰层用于过滤所述反射光中的环境光。

可选的，所述材质传感器还包括壳体，所述控制主板设置在所述壳体内，所述壳体上相对于所述控制主板的位置处开设有第一开口和第二开口，所述第一开口处设置有第一透镜，所述第二开口处设置有第二透镜。

可选的，所述壳体内设置有发光腔体和受光腔体，所述第一透镜设置在所述发光腔体内，所述第二透镜和所述第三透镜设置在所述受光腔体内，所述发光腔体与所述受光腔体之间设置有隔板。

可选的，所述材质传感器还包括盖板，所述盖板与所述壳体相连接，所述盖板设置在所述控制主板远离所述待检测物的一侧。

可选的，所述材质传感器还包括连接器，所述连接器与所述控制主板电性连接，所述连接器设置在所述控制主板远离所述待检测物的一侧，所述连接器用于对外传输数据。

本申请的另一方面，提供了一种扫地机器人，包括如上述所述的材质传感器。

可选的，所述扫地机器人的底部中心位置和底部边沿分别设置有至少一个所述材质传感器。

有益效果

本实用新型的实施例中所提供的一种材质传感器和扫地机器人，其中材质传感器通过设置第三透镜能够对反射光中的环境光等其他全波段光进行过滤，以使受光组件只接收检测所需的特殊波段的光，能够避免环境光对材质传感器的干扰，提高了地面材质检测结果的准确度，以使材质传感器能够准确地判断出地面材质，可实现应用上述材质传感器的扫地机器人能够根据材质传感器的检测信息准确地选择对应的清扫模式，进而提高了清扫效果；同时通过设置壳体、盖板和隔板能够避免环境光对检测结果的干扰，进而提高了检测结果的准确度。

附图说明

图1为本申请实施例的材质传感器的剖视结构示意图；

图2为本申请实施例的材质传感器的立体结构示意图；

图3为本申请实施例的材质传感器的爆炸结构示意图；

图4为本申请实施例的第二透镜的剖视结构示意图。

附图标记表示为：

1、控制主板；2、第一透镜；3、第二透镜；4、第三透镜；5、抗干扰层；6、壳体；7、第一开口；8、第二开口；9、发光腔体；10、受光腔体；11、隔板；12、盖板；13、连接器。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合参见图1至图4所示，根据本申请实施例的一方面，提供了一种材质传感器，包括控制主板1和第三透镜4，控制主板1上设置有发光组件和受光组件，发光组件用于向待检测物发射光束，受光组件用于接收反射光，第三透镜4设置在反射光的光路上，用于过滤反射光。

通过设置第三透镜4能够对反射光中的环境光等其他全波段光进行过滤，以使受光组件只接收检测所需的特殊波段的光，能够避免环境光对材质传感器的干扰，提高了地面材质检测结果的准确度，以使材质传感器能够准确地判断出地面材质，可实现应用上述材质传感器的扫地机器人能够根据材质传感器的检测信息准确地选择对应的清扫模式，进而提高了清扫效果。

其中，材质传感器包括控制主板1，控制主板1可以为电路板等，控制主板1上靠近地面的一侧设置有发光组件和受光组件。

其中，发光组件用于向待检测物发射光束，受光组件用于接收待检测物的反射光。

其中，待检测物可以为地面、玻璃或衣物等。例如，当材质传感器应用于扫地机器人时待检测物为地面，扫地机器人能够根据材质传感器的检测结果选择对应的清扫模式；当材质传感器应用于玻璃清洗机时待检测物为玻璃，玻璃清洗机能够根据材质传感器的检测结果选择对应的清洗模式；当待检测物应用于挂烫机时待检测物为衣物，挂烫机能够根据材质传感器的检测结果启动不同的温度和喷水模式等。

具体的，受光组件可以设置多个，本申请实施例中，发光组件和多个受光组件位于同一平面上。作为一种实施方式，多个受光组件设置在发光组件的同侧，多个受光组件相距发光组件的距离不同；作为另一种实施方式，多个受光组件设置在发光组件的两侧，能够从两个方向接收反射光，进而能够对待检测物的材质进行综合分析。

其中，本申请中的材质传感器通过反射光中特定光束的强弱差异判断待检测物材质，从而实现待检测物材质的检测，以使扫地机器人可以根据地面的材质选择不同的清扫模式。

其中，特定光束可以为不可见光，如红外线等。

具体的，控制主板1内设置有不同待检测物材质对应的特定光束的强度阈值，控制主板1能够根据受光组件接收的反射光中的特定光束的强度与不同待检测物材质的特定光束的强度阈值进行比较，从而判断待检测物材质。

其中，材质传感器还包括第三透镜4，第三透镜4可以为厚度很小的薄片。

具体的，第三透镜4设置在反射光的光路上，第三透镜4能够过滤反射光中的环境光，避免环境光打到受光组件上影响材质传感器判断结果，提高了材质传感器的抗干扰能力，进而提高了检测结果的准确度。

材质传感器还包括第二透镜3，第二透镜3设置在受光组件靠近待检测物的一侧，第二透镜3和第三透镜4在第一方向上相对设置。

通过设置第二透镜3能够将反射光汇聚成平行光束，以使受光组件能够接收平行光束，进而以使控制主板1得到的反射光强度值更准确，提高了材质传感器检测结果的准确度。

其中，第二透镜3设置在受光组件靠近待检测物的一侧，光束经过待检测物反射后通过第二透镜3打到受光组件上，第二透镜3用于将地面的反射光中的多角度光束转化为平行光束。

具体的，第二透镜3和第三透镜4在第一方向上相对设置，作为一种实施方式，第二透镜3设置第三透镜4的第一方向侧，以使反射光依次经过第二透镜3和第三透镜4打到受光组件上；作为另一种实施方式，第二透镜3设置在第三透镜4的第一方向的反方向侧，以使反射光依次经过第三透镜4和第二透镜3打到受光组件上。本申请实施例中，第二透镜3设置在第三透镜4的第一方向侧。

其中，第一方向可以为控制主板1朝向待检测物的方向。

具体的，第三透镜4设置第二透镜3与受光组件之间，第三透镜4与第二透镜3的中心线共线，地面的发射光依次经过第二透镜3和第三透镜4到达受光组件。第三透镜4用于过滤反射光中的环境光等其他全波段光，以使受光组件只接收波段很窄的特定光束，能够避免环境光等其他全波段光对地面材质检测结果的干扰，提高了检测结果的准确度。

材质传感器还包括第一透镜2，第一透镜2设置在发光组件靠近待检测物的一侧，第一透镜2的至少一部分和第二透镜3设置在同一平面内。

通过设置第一透镜2能够将发光组件发出的光束转化为平行光，以使平行光垂直与待检测物照射，避免由于发光组件发光不均或光束倾斜对受光组件接收反射光光束强弱的影响，提高了材质传感器检测结果的准确度。

其中，第一透镜2可以为透明PC材质制成。

具体的，第一透镜2设置在发光组件靠近待检测物的一侧，发光组件反射的光束经过第一透镜2到达待检测物，第一透镜2用于将发光组件设置的多角度光束转化为平行光束。

其中，第一透镜2的至少一部分和第二透镜3设置在同一平面内。

具体的，通过设置第一透镜2的至少一部分和第二透镜3位于同一平面内能够缩短光束反射路程，以使反射光的强度衰减程度降低，提高了反射光强度，避免受光组件接收不到反射光的情况产生，进而提高了材质传感器工作的稳定性。

其中，发光组件和受光组件位于同一平面内。

具体的，第一透镜2位于发光组件的正下方，第二透镜3位于受光组件的正下方，第一透镜2和第二透镜3也位于同一平面内，能够提高检测结果的准确度。

第二透镜3内设置有抗干扰层5，抗干扰层5用于过滤反射光中的环境光。

通过在第二透镜3内设置抗干扰层5，以使反射光在经过第三透镜4前能够对反射光进行初步过滤，以减少反射光中波段较宽的光束，提高了反射光的过滤效率，可实现受光组件只接收检测所需的特殊波段的光，提高了材质检测结果的准确度，进而提高了扫地机器人的清扫效果。

其中，抗干扰层5可以为色粉层。

具体的，抗干扰层5正常状态为黑红色，在光照下为老红色。

其中，作为一种实施方式，第二透镜3内设置有色粉层；作为另一种实施方式，第二透镜3为一体成型制成，其注塑的原材料中加入色粉，色粉在第二透镜3内均匀分布。

具体的，本申请实施例中，在第二透镜3内设置抗干扰层5能够在反射光经过第三透镜4前对反射光中的波段较宽的光进行初步过滤，如为提高第二透镜3对环境光的过滤效果，第二透镜3内可以设置有多层抗干扰层5，以最大程度上避免环境光等波段较宽的光对地面材质检测产生干扰，其设置数量可以根据实际情况确定。

材质传感器还包括壳体6，控制主板1设置在壳体6内，壳体6上相对于控制主板1的位置处开设有第一开口7和第二开口8，第一开口7处设置有第一透镜2，第二开口8处设置有第二透镜3。

通过设置壳体6，为控制主板1、第一透镜2、第二透镜3和第三透镜4提供了稳定的安装位置，能够避免控制主板1、第一透镜2、第二透镜3和第三透镜4受到清扫灰尘和脏水的污染，无需频繁清洁材质传感器，减少了人工劳动，并延长了材质传感器的使用寿命；同时第一透镜2和第二透镜3分别设置第一开口7和第二开口8处，能够防止发光和受光之间相互干扰，提高了待检测物材质检测结果的准确度，进而提高了清扫效果。

其中，壳体6大致为上端开放的矩形。

其中，壳体6内部设置有容纳空间，控制主板1、第一透镜2、第二透镜3和第三透镜4设置在容纳空间内。

具体的，控制主板1设置在第一透镜2和第二透镜3远离待检测物的一侧，控制主板1与壳体6的内壁相连接，其连接方式可以为粘性连接等，本申请不做进一步的限定。

其中，壳体6靠近待检测物的底部开设有第一开口7和第二开口8，第一透镜2通过第一开口7贯穿壳体6的底部，第二透镜3通过第二开口8贯穿壳体6的底部。通过设置第一开口7以使发光组件发出的光经过第一透镜2能够照射到待检测物，同时通过设置第二开口8以使待检测物的反射光能够经过第二透镜3到达受光组件。

具体的，第一开口7和第二开口8的形状分别与第一透镜2和第二透镜3的形状一一对应设置，以使第一透镜2和第二透镜3的镜片能够分别嵌入到第一开口7和第二开口8内，紧密贴合，不留缝隙，能够避免环境光从第一开口7和第二开口8处进入到壳体6内对检测结果产生干扰，提高了检测结果的准确度。

其中，壳体6的一侧为倒斜角，另一侧为倒圆角，通过对壳体6的两侧采用不同的设计方案以达到防呆效果，能够避免材质传感器组装出错，同时方便生产人员判断材质传感器控制主板的组装位置，提高了工作效率。

通过设置壳体6的形状为防呆设计能够避免材质传感器安装错误，提高了材质传感器安装精度，同时缩短了安装时间，提高了安装效率。

壳体6内设置有发光腔体9和受光腔体10，第一透镜2设置在发光腔体9内，第二透镜3和第三透镜4设置在受光腔体10内，发光腔体9与受光腔体10之间设置有隔板11。

通过在发光腔体9和受光腔体10内设置隔板11能够避免发光腔体9和受光腔体10相连通，以使发光组件发出的光能够全部经过第一透镜2到达待检测物进行发射，提高了反射光的强度，同时能够避免发光腔体9内的光蹿入至受光腔体10内不经过第二透镜3和第三透镜4直接到达受光组件而影响检测结果，提高了待检测物材质检测结果的准确度，进而提高了清扫效果。

其中，发光腔体9为发光组件发射的光束的传播空间，受光腔体10为待检测物的反射光的传播空间。

其中，发光腔体9和受光腔体10之间设置有隔板11，通过设置隔板11能够将发光组件发射的光束与待检测物的反射光进行分割，避免反射光中混入发光组件发射的光束而影响待检测物材质检测结果。

具体的，隔板11可以为黑色聚氨酯等不透光材质制成，能够避免光束穿过即可，本申请不做进一步的限定。

材质传感器还包括盖板12，盖板12与壳体6相连接，盖板12设置在控制主板1远离待检测物的一侧。

通过在控制主板1远离待检测物的一侧设置盖板12，以使盖板12和壳体6内部形成封闭空间，可实现控制主板1在封闭空间内工作，能够避免环境光从控制主板侧对受光组件产生干扰，提高了待检测物材质检测结果的准确度，以使扫地机器人能够根据材质传感器的检测信息准确地选择对应的清扫模式，进而提高了清扫效果，同时能够防水防尘，并可以增强抗静电能力，提高了材质传感器工作的稳定性。

其中，盖板12可以与隔板11的材质相同，其材质可以为胶类物质等，能够避免光束穿过即可，本申请实施例中，盖板12可以为灌封胶。

具体的，盖板12设置在控制主板1远离待检测物的一侧，盖板12与壳体6的内壁相连接，其连接方式可以为粘性连接等，本申请不做进一步的限定。

其中，盖板12上开设有矩形通孔，以使控制主板1上的信息传输部件能够通过矩形通孔贯穿盖板12，可实现对外传输数据。

材质传感器还包括连接器13，连接器13与控制主板1电性连接，连接器13设置在控制主板1远离待检测物的一侧，连接器13用于对外传输数据。

通过设置连接器13并使连接器13与控制主板1电性连接能够对外传输受光组件的检测结果，以使应用了上述材质传感器的扫地机器人能够准确地选择与地面材质相对应的清扫模式，进而提高了清扫效果。

其中，连接器13通过盖板12上的矩形通孔贯穿盖板12。

具体的，连接器13的截面尺寸与矩形通孔的尺寸相同。

本申请实施例的另一方面，提供了一种扫地机器人，包括如上述的材质传感器。扫地机器人的底部中心位置和底部边沿分别设置有至少一个材质传感器。

通过在扫地机器人的底部中心位置和底部边沿分别设置至少一个材质传感器，以使扫地机器人能够在至少两个位置进行地面材质的检测，并可以根据至少两个材质传感器的数据进行综合分析，确定清扫模式，提高了地面材质检测结果的准确度，进而提高了清扫效果。

本实用新型的实施例中所提供的一种材质传感器和扫地机器人，其中材质传感器通过设置第三透镜4能够对反射光中的环境光等其他全波段光进行过滤，以使受光组件只接收检测所需的特殊波段的光，能够避免环境光对材质传感器的干扰，提高了地面材质检测结果的准确度，以使材质传感器能够准确地判断出地面材质，可实现应用上述材质传感器的扫地机器人能够根据材质传感器的检测信息准确地选择对应的清扫模式，进而提高了清扫效果；同时通过设置壳体6、盖板12和隔板11能够避免环境光对检测结果的干扰，进而提高了检测结果的准确度。本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种材质传感器，其特征在于，包括控制主板(1)和第三透镜(4)，所述控制主板(1)上设置有发光组件和受光组件，所述发光组件用于向待检测物发射光束，所述受光组件用于接收反射光，所述第三透镜(4)设置在所述反射光的光路上，用于过滤所述反射光。

2.根据权利要求1所述的材质传感器，其特征在于，所述材质传感器还包括第二透镜(3)，所述第二透镜(3)设置在所述受光组件靠近所述待检测物的一侧，所述第二透镜(3)和所述第三透镜(4)在第一方向上相对设置。

3.根据权利要求2所述的材质传感器，其特征在于，所述材质传感器还包括第一透镜(2)，所述第一透镜(2)设置在所述发光组件靠近所述待检测物的一侧，所述第一透镜(2)的至少一部分和所述第二透镜(3)设置在同一平面内。

4.根据权利要求3所述的材质传感器，其特征在于，所述第二透镜(3)内设置有抗干扰层(5)，所述抗干扰层(5)用于过滤所述反射光中的环境光。

5.根据权利要求3所述的材质传感器，其特征在于，所述材质传感器还包括壳体(6)，所述控制主板(1)设置在所述壳体(6)内，所述壳体(6)上相对于所述控制主板(1)的位置处开设有第一开口(7)和第二开口(8)，所述第一开口(7)处设置有第一透镜(2)，所述第二开口(8)处设置有第二透镜(3)。

6.根据权利要求5所述的材质传感器，其特征在于，所述壳体(6)内设置有发光腔体(9)和受光腔体(10)，所述第一透镜(2)设置在所述发光腔体(9)内，所述第二透镜(3)和所述第三透镜(4)设置在所述受光腔体(10)内，所述发光腔体(9)与所述受光腔体(10)之间设置有隔板(11)。

7.根据权利要求5所述的材质传感器，其特征在于，所述材质传感器还包括盖板(12)，所述盖板(12)与所述壳体(6)相连接，所述盖板(12)设置在所述控制主板(1)远离所述待检测物的一侧。

8.根据权利要求1所述的材质传感器，其特征在于，所述材质传感器还包括连接器(13)，所述连接器(13)与所述控制主板(1)电性连接，所述连接器(13)设置在所述控制主板(1)远离所述待检测物的一侧，所述连接器(13)用于对外传输数据。

9.一种扫地机器人，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的材质传感器。

10.根据权利要求9所述的扫地机器人，其特征在于，所述扫地机器人的底部中心位置和底部边沿分别设置有至少一个所述材质传感器。

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