CN219795017U - 一种基于3d深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，属于自动门技术领域。系统包括：单扇转轴自动门、检测单元、传动单元、控制单元。检测单元中的3D深度传感器安装在门框上方，到位开关安装在门体闭合的位置，当检测到门体闭合时生成闭合信号；传动单元包括带有脉冲编码器的驱动电机，脉冲编码器在驱动电机转动时生成脉冲信号；控制单元分别与检测单元、传动单元连接，通过解码脉冲编码器发送的脉冲信号确定门体的位置状态、根据到位开关发送的闭合信号控制脉冲编码器清零、以及根据3D深度传感器发送的深度图像数据结合当前门体的位置状态发送控制指令至驱动电机。本申请能够有效减少发生撞上障碍物或夹人的情况。

Description

一种基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统

技术领域

本申请涉及自动门技术领域，尤其涉及一种基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统。

背景技术

自动门控制系统已普遍应用于商场、办公楼宇、电梯等人员经常进出之处，通常由门体门框部分、驱动传动部分、控制和传感器检测部分构成。自动门可以在用户靠近需要进入的场所时自动开启，在无用户靠近时保持关闭状态，为用户进出场所提供了极高的便利性。

在自动门的开关门过程中，时常会出现撞上障碍物或夹人的情况，存在一定的安全隐患。为解决该问题，目前常用的解决方案是通过加装一些带传感器的检测电路，通过对用户或障碍物的识别来终止自动门的动作，以起到防夹或防撞的效果。

目前加装的传感器多采用RGB摄像头。但是基于RGB摄像头的自动门控制系统需要对视频图像做分析处理，算法复杂，容易出现误判，并且其受环境光线影响较大，夜晚性能下降，防夹防撞效果不佳。

实用新型内容

本申请提供一种基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，用于减少自动门在开关门过程中出现撞上障碍物或夹人的情况发生。技术方案如下：

本申请的实施例提供一种基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，包括：

单扇转轴自动门，所述单扇转轴自动门包括门体和门框；

检测单元，所述检测单元包括3D深度传感器和到位开关，所述3D深度传感器安装在所述门框上方，所述3D深度传感器的视场角覆盖门前空间区域，所述到位开关安装在所述门体闭合的位置，当检测到所述门体闭合时生成闭合信号；

传动单元，所述传动单元包括带有脉冲编码器的驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述门体打开或闭合，所述脉冲编码器在所述驱动电机转动时生成脉冲信号；

控制单元，所述控制单元分别与所述检测单元、所述传动单元连接，通过解码所述脉冲编码器发送的脉冲信号确定所述门体的位置状态、根据所述到位开关发送的闭合信号控制所述脉冲编码器清零、以及根据所述3D深度传感器发送的深度图像数据并结合当前所述门体的位置状态发送控制指令至所述驱动电机，以控制所述门体的转动。

可选地，所述3D深度传感器安装在所述门框的正上方中间位置。

可选地，所述3D深度传感器包括3D-TOF摄像头、结构光摄像头或双目摄像头。

可选地，所述控制单元通过电机驱动板与所述驱动电机连接。

可选地，还包括：

报警单元，所述报警单元与所述控制单元连接。

可选地，所述报警单元包括如下至少一项：蜂鸣器、闪烁灯、喇叭。

本申请的上述技术方案的有益效果是：

本申请实施例提供的基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，包括单扇转轴自动门、检测单元、传动单元和控制单元。其中单扇转轴自动门包括门体和门框，检测单元包括3D深度传感器和到位开关，3D深度传感器安装在门框上方，其视场角覆盖门前空间区域，到位开关安装在门体闭合的位置，当检测到门体闭合时生成闭合信号。传动单元包括带有脉冲编码器的驱动电机，驱动电机用于驱动门体打开或闭合，脉冲编码器在驱动电机转动时生成脉冲信号。控制单元分别与检测单元、传动单元连接，通过解码脉冲编码器发送的脉冲信号可以确定门体的位置状态、根据到位开关发送的闭合信号控制脉冲编码器清零、以及根据3D深度传感器发送的深度图像数据并结合当前门体的位置状态发送控制指令至驱动电机，以控制门体的转动。

本申请利用3D深度传感器采集门前空间区域内用户或障碍物的深度图像数据，通过脉冲编码器的脉冲信号判断当前门体的位置状态(位置状态可以判断出当前门的开合状态和运动方向)。当3D深度传感器采集到的深度图像数据表示当前门前空间区域有人，且根据脉冲信号确定当前门体处于关门动作状态时，可以及时控制驱动电机停止转动或反向转动，防止发生夹人事件。因为3D深度传感器是主动发射红外光线，不受夜晚影响，利用3D深度传感器的深度图像数据判断门前空间区域中有无障碍物或人只需要判断有无异常距离数据，算法简单可靠，能够有效减少发生撞上障碍物或夹人的情况，提高了自动门的防夹防撞效果。

附图说明

图1为本申请实施例公开的一种基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的另一种基于3D-TOF的单扇转轴型自动门控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本申请的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本申请针对单扇转轴型自动门，在门开合过程中通过3D深度传感器检测有无障碍物或人来判断是否停止关门动作，防止夹住或碰撞等意外情况发生。

如图1所示，本申请实施例提供的基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统包括：单扇转轴自动门10、检测单元20、传动单元30、控制单元40。具体的：

单扇转轴自动门10包括门体11和门框12。

检测单元20包括3D深度传感器21和到位开关22。3D深度传感器21安装在门框12上方，3D-深度传感器21的视场角(FOV)覆盖门前空间区域，到位开关22安装在门体11闭合的位置，在检测到门体11闭合时生成闭合信号。

传动单元30包括带有脉冲编码器31的驱动电机32，驱动电机32用于驱动门体11打开或闭合，脉冲编码器31在驱动电机32转动时生成脉冲信号。

控制单元(Microcontroller Unit，MCU)40分别与检测单元20、传动单元30连接，通过解码脉冲编码器31发送的脉冲信号确定门体11的位置状态(通过位置状态可以判断当前门的开合状态和运动方向)、根据到位开关22发送的闭合信号控制脉冲编码器31清零、以及根据3D深度传感器21发送的深度图像数据并结合当前门体11的位置状态发送控制指令至驱动电机32，以控制门体11的转动。

本申请实施例中，3D深度传感器21可以是3D-TOF(Time of flight，飞行时间)传感器，3D-TOF传感器优选为3D-TOF摄像头，是一种新型的传感器，通过测量光线在空中的飞行时间获取被测物体的距离信息。一般会选用大功率的红外发光器件和类似CMOS sensor作为接收器件，接收器件的分辨率一般大于32X32，能够获得更多更精确的距离数据(深度图像)。3D-TOF摄像头与光学摄像头类似，也有一个四棱锥型的视场角(FOV)。

作为本申请的一种优选实现方式，本申请将3D深度传感器21安装在门框的正上方中间位置，方向对准下方，使其视场角(FOV)可以覆盖门前的空间区域。当然在实际应用中，3D深度传感器21可以结合实际情况去安装设计，比如在门上偏一点的位置也可以，只要保证其FOV视场角覆盖门前区域的合适位置都可以作为3D深度传感器21的安装位置。

此外，3D深度传感器21还可以选用结构光摄像头或双目摄像头等，本申请对此不作限定。为便于描述，本申请以3D深度传感器21具体为3D-TOF摄像头为例进行示例性说明。

在本申请实际应用中，3D-TOF摄像头会将采集获取到的实时深度图像数据发送给控制单元40。控制单元40对3D-TOF摄像头发送的深度图像数据进行分析，判断当前门前的空间区域是否有人或障碍物。

到位开关22安装在门体11闭合的位置，当门体11闭合时，到位开关22生成闭合信号，并将闭合信号发送给控制单元40。控制单元40根据闭合信号会清零脉冲编码器的计数器。

控制单元40通过电机驱动板与驱动电机32连接，控制驱动电机32正、反向转动，从而带动门体11的开合动作。脉冲编码器31是一种光学式位置检测元件，编码盘直接装在驱动电机32的旋转轴上，以测出轴的旋转角度位置和速度变化，并生成和输出两路脉冲信号。控制单元40根据该两路脉冲信号可以推算出门体11的运动方向、角速度和位置等。本申请中的脉冲编码器31主要是用于反应门的实时位置。实际应用中，当驱动电机32转动时，脉冲编码器31会输出两路脉冲信号给控制单元40。控制单元40解码脉冲信号就能确定门体11的转动方向、转速、位置等信息。

作为本申请实施例的一种可选实现方式，本申请提供的基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统还可以包括报警单元50，如图2所示，所述报警单元50与控制单元40连接。其连接方式可以是有线连接，也可以是无线连接。优选地，报警单元50可以是蜂鸣器、闪烁灯、喇叭等中的至少一种。

在实际应用中，当控制单元40判断当前可能发生夹人或碰撞情况时及时控制报警单元50进行报警。比如当前门前区域有人且门体11处于关闭过程时，判断当前可能发生夹人情况，及时控制喇叭输出“小心”、“注意”等语音提醒。

本申请实施例提供的基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，包括单扇转轴自动门、检测单元、传动单元和控制单元。其中单扇转轴自动门包括门体和门框，检测单元包括3D深度传感器和到位开关，3D深度传感器安装在门框上方，其视场角覆盖门前空间区域，到位开关安装在门体闭合的位置，当检测到门体闭合时生成闭合信号。传动单元包括带有脉冲编码器的驱动电机，驱动电机用于驱动门体打开或闭合，脉冲编码器在驱动电机转动时生成脉冲信号。控制单元分别与检测单元、传动单元连接，通过解码脉冲编码器发送的脉冲信号可以确定门体的位置状态(位置状态可以判断出当前门的开合状态和运动方向)、根据到位开关发送的闭合信号控制脉冲编码器清零、以及根据3D深度传感器发送的深度图像数据并结合当前门体的位置状态发送控制指令至驱动电机，以控制门体的转动。本申请利用3D深度传感器采集门前空间区域内用户或障碍物的深度图像数据，通过脉冲编码器的脉冲信号判断当前门体的位置状态。当3D深度传感器采集到的深度图像数据表示当前门前空间区域有人或障碍物，且根据脉冲信号确定当前门体处于关门动作状态时，可以及时控制驱动电机停止转动或反向转动，防止发生夹人或碰撞事件。因为3D深度传感器(如3D-TOF)是主动发射红外光线，不受夜晚影响，利用3D深度传感器的深度图像数据判断门前空间区域中有无障碍物或人只需要判断有无异常距离数据，算法简单可靠，能够有效减少发生撞上障碍物或夹人的情况，提高了自动门的防夹防撞效果。

以上所述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，在不脱离本申请所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，其特征在于，包括：

单扇转轴自动门，所述单扇转轴自动门包括门体和门框；

检测单元，所述检测单元包括3D深度传感器和到位开关，所述3D深度传感器安装在所述门框上方，所述3D深度传感器的视场角覆盖门前空间区域，所述到位开关安装在所述门体闭合的位置，当检测到所述门体闭合时生成闭合信号；

传动单元，所述传动单元包括带有脉冲编码器的驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述门体打开或闭合，所述脉冲编码器在所述驱动电机转动时生成脉冲信号；

控制单元，所述控制单元分别与所述检测单元、所述传动单元连接，通过解码所述脉冲编码器发送的脉冲信号确定所述门体的位置状态、根据所述到位开关发送的闭合信号控制所述脉冲编码器清零、以及根据所述3D深度传感器发送的深度图像数据并结合当前所述门体的位置状态发送控制指令至所述驱动电机，以控制所述门体的转动。

2.根据权利要求1所述的基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，其特征在于，所述3D深度传感器安装在所述门框的正上方中间位置。

3.根据权利要求1或2所述的基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，其特征在于，所述3D深度传感器包括3D-TOF摄像头、结构光摄像头或双目摄像头。

4.根据权利要求1所述的基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，其特征在于，所述控制单元通过电机驱动板与所述驱动电机连接。

5.根据权利要求1所述的基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，其特征在于，还包括：

报警单元，所述报警单元与所述控制单元连接。

6.根据权利要求5所述的基于3D深度传感器的单扇转轴型自动门控制系统，其特征在于，所述报警单元包括如下至少一项：蜂鸣器、闪烁灯、喇叭。