TWI770698B - 脈衝測距裝置與方法、以及具有該裝置之自動清潔設備 - Google Patents

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Abstract

於本發明實施例提供脈衝測距裝置、脈衝測距方法、以及自動清潔設備。該裝置包括發射單元、接收單元、閾值比較器、延時單元、計時單元以及距離計算單元。發射單元用於發出光脈衝信號。接收單元用於接收被障礙物返回之光脈衝信號，並將所述光脈衝信號轉換為電信號。閾值比較器，用於將所述電信號與預設閾值進行比較，並生成脈衝觸發信號。延時單元，用於將所述脈衝觸發信號延時預設時長，生成延時觸發信號。計時單元，用於計算所述光脈衝信號之飛行時間，根據所述發射單元發出所述光脈衝信號之時間點、所述延時觸發信號生成時間點、以及所述預設時長。距離計算單元用於根據飛行時間計算所述脈衝測距裝置與所述障礙物間之距離。

Description

脈衝測距裝置與方法、以及具有該裝置之自動清潔設備
本發明涉及測量領域，具體而言，涉及一種脈衝測距裝置與方法、以及具有該裝置之自動清潔設備。
清潔機器人可於無人控制之情況下，於某一區域內自動行進，並進行清潔操作。清潔機器人中通常安裝有鐳射測距感測器（英文全稱Laser Distance Sensor，簡稱LDS），通過LDS測量清潔機器人與所在區域中之各種障礙物之間之距離，繪製所在區域之地圖，定位自身於該地圖中之位置，並於行進中躲避障礙物。
當前，鐳射測距感測器主要採用雷射脈衝飛行時間（英文全稱Time of Flight，簡稱TOF）測距法。TOF測距法相對於其他技術方案具有成本低、測程大、遠距離精度高等優點，是鐳射測距感測器低成本化之主流技術方向。採用TOF測距法之鐳射測距感測器，主要由一個發射雷射器及一個包含光電感測器之接收器構成。測距時雷射器發射一個光脈衝，打到物體上並反射回來，被接收器接收；接收器可準確地測量光脈衝從發射到被反射回之傳播時間。光脈衝以光速傳播，接收器可於下一個脈衝發出之前收到前一個被反射回之脈衝。由於光速是已知之，傳播時間即可被轉換為對距離之測量。
當自動清潔設備應用TOF測距法時，常常需要進行近距離測量，而當前TOF測距應用於短距離測距環境中時還存在精度不夠之問題。
提供該發明內容部分以便以簡要之形式介紹構思，這些構思將於後面之具體實施方式部分被詳細描述。該發明內容部分並不旨於標識要求保護之技術方案之關鍵特徵或必要特徵，也不旨於用於限制所要求之保護之技術方案之範圍。
本發明實施例提供一種脈衝測距裝置與方法、以及具有該裝置之自動清潔設備，能夠解決上述提到之至少一個技術問題。具體方案如下。
根據本發明之具體實施方式，第一方面，本發明實施例提供一種脈衝測距裝置，包括：發射單元，用於發出光脈衝信號；接收單元，用於接收障礙物返回之所述光脈衝信號，並將所述光脈衝信號轉換為電信號；閾值比較器，用於將所述電信號與預設閾值進行比較，並根據比較結果生成脈衝觸發信號；延時單元，用於對所述脈衝觸發信號進行預設時長之延時，生成延時觸發信號；計時單元，用於計算所述光脈衝信號之飛行時間，其中，所述光脈衝信號之飛行時間根據所述發射單元發出所述光脈衝信號之時間點、所述延時觸發信號生成時間點、以及所述預設時長之延時確定；以及距離計算單元，用於根據所述光脈衝信號之飛行時間計算所述脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離。
可選之，所述距離計算單元還包括修正子單元，其中，所述修正子單元用於根據所述延時觸發信號之脈寬對所述脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離進行修正。
可選之，所述計時單元包括雙通道計時器，其中，所述雙通道計時器之兩個通道分別對所述延時觸發信號之上升沿及下降沿進行計時，所述計時單元根據所述上升沿及所述下降沿計算所述延時觸發信號之脈寬。
可選之，所述雙通道計時器包括：放大電路，用於將所述延時觸發信號進行放大。
可選之，所述延時單元包括：由門電路及電容組成之延時電路、由門電路串聯組成之延時電路、或由電容組成之延時電路。
可選之，所述接收單元包括PIN二極體，所述PIN二極體用於將所述光脈衝信號轉換為電信號。
根據本發明之具體實施方式，第二方面，本發明實施例提供一種脈衝測距方法，包括：發出光脈衝信號；接收障礙物返回之所述光脈衝信號，並將所述光脈衝信號轉換為電信號；將所述電信號與預設閾值進行比較，並根據比較結果生成脈衝觸發信號；對所述脈衝觸發信號進行預設時長之延時，生成延時觸發信號；計算所述光脈衝信號之飛行時間，其中，所述光脈衝信號之飛行時間根據所述光脈衝信號之發出時間點、所述延時觸發信號生成時間點、以及所述預設時長之延時確定；以及根據所述光脈衝信號之飛行時間計算脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離，其中，所述脈衝測距裝置發出及接收所述光脈衝信號。
可選之，還包括：根據所述延時觸發信號之脈寬對所述脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離進行修正。
可選之，根據如上所述方法，還包括：將所述延時觸發信號進行放大。
根據本發明之具體實施方式，協力廠商面，本發明實施例提供一種自動清潔設備，其中，包括根據第一方面所述之脈衝測距裝置。
可選之，包括一個所述脈衝測距裝置，所述脈衝測距裝置設置於所述自動清潔設備頂部。
可選之，包括複數個所述脈衝測距裝置，所述脈衝測距裝置設置於所述自動清潔設備側面。
於本發明實施例提供一種脈衝測距裝置與方法、以及具有該裝置之自動清潔設備。於本發明實施例所提供之方案中，脈衝測距裝置於接收到障礙物返回之光脈衝信號後，將該脈衝信號進行一定延時，以防止發出光脈衝信號與接收光脈衝信號之間之交疊，避免測量盲區之產生。
下面將參照附圖更詳細地描述本發明之實施例。雖然附圖中顯示了本發明之某些實施例，然而應當理解之是，本發明可通過各種形式來實現，而且不應該被解釋為限於這裡闡述之實施例，相反提供這些實施例是為了更加透徹及完整地理解本發明。應當理解之是，本發明之附圖及實施例僅用於示例性作用，並非用於限制本發明之保護範圍。
應當理解，本發明之方法實施方式中記載之各個步驟可按照不同之循序執行，與/或並存執行。此外，方法實施方式可包括附加之步驟與/或省略執行示出之步驟。本發明之範圍於此方面不受限制。
本文使用之術語“包括”及其變形是開放性包括，即“包括但不限於”。術語“基於”是“至少部分地基於”。術語“一個實施例”表示“至少一個實施例”；術語“另一實施例”表示“至少一個另外之實施例”；術語“一些實施例”表示“至少一些實施例”。其他術語之相關定義將於下文描述中給出。
需要注意，本發明中提及之“第一”、“第二”等概念僅用於對不同之裝置、單元或單元進行區分，並非用於限定這些裝置、單元或單元所執行之功能之順序或者相互依存關係。
需要注意，本發明中提及之“一個”、“複數個”之修飾是示意性而非限制性之，所屬技術領域中具有通常知識者應當理解，除非於上下文另有明確指出，否則應該理解為“一個或複數個”。
本發明實施方式中之複數個裝置之間所交互之消息或者資訊之名稱僅用於說明性之目的，而並不是用於對這些消息或資訊之範圍進行限制。
下面結合附圖詳細說明本發明之可選實施例。
參見圖1，本發明實施例提供一種脈衝測距裝置，該裝置可選擇之包括如下子電路部分之一部分或全部：發射單元11，接收單元12，閾值比較器13，延時單元14，計時單元15，距離計算單元16。對發射單元11，接收單元12，閾值比較器13，延時單元14，計時單元15以及距離計算單元16之位置不做具體限定，例如可位於脈衝測距裝置之內部或外部表面，其中發射單元11及接收單元12應當具有發射 及接收視窗。具體如下：
發射單元11，用於發出脈衝信號，特別是可發射光脈衝信號。發射單元11於清潔設備之控制下，向周圍即時發射脈衝信號，以獲取清潔設備行進路徑中之周圍環境，例如是否有障礙物出現。
作為一種實施方式，發送單元11包括但不限於常見之雷射脈衝發射單元，雷射脈衝發射單元於電信號之激發下，發射雷射脈衝信號。發射單元可包括發光元件，於本實施例中，由於雷射光束之單色、定向及准直特性，使用雷射光束之光源可使得測量相比於其它光更為準確。因此，將鐳射二極體（LD）作為光源。
光脈衝信號是一種離散信號，形狀多種多樣，與普通類比信號（如正弦波）相比，波形之間於時間軸不連續（波形與波形之間有明顯之間隔）但具有一定之週期性。本實施例中，可採用之光脈衝信號有：矩形波，鋸齒波，三角波，微分波等。例如，光信號都可通過打開及關閉交替之方式實現光脈衝信號。由於雷射脈衝信號具有單色性好，發散度小，亮度（功率）高之特點，是用於脈衝測距裝置較理想之光脈衝信號。
接收單元12，用於接收障礙物返回之所述光脈衝信號，並將所述光脈衝信號轉換為電信號。發射出去之光脈衝信號遇到障礙物通常會有反射，對於不同之障礙物，光脈衝信號之反射率不同，例如，對於粗糙之、不規則之障礙物，通常反射率較低，對於光滑之障礙物，反射率較高，對於具有連續脈衝發射之光信號，接收到反射之光脈衝信號之概率就會大大增加。
請參見圖2，所述接收單元12包括用於接收及轉換光脈衝信號之光電轉換器。於本發明一個實施例中，接收單元12可包括PIN二極體21，其中，PIN二極體是於P型與N型半導體材料之間加入一薄層低摻雜之本征(Intrinsic)半導體層，組成P-I-N結構之二極體。PIN二極體具有週邊電路簡單、受溫度變化影響較小、以及工作電壓較低等優勢，應用於掃地機器人等自動清潔設備中，可提高光電轉換效率，提升接收單元之靈敏度。
當接收單元12所接收到之光信號經過光電轉換器轉換為電信號後，根據不同之光電轉換器，光信號可能被轉換為電壓信號或電流信號。
接收單元12還可包括放大模組22，用於對轉換後之電壓信號或電流信號進行放大。放大電路屬於常規電路，於此不做贅述。
閾值比較器13，用於將接收單元12接收並轉換後之所述電信號與預設閾值進行比較，並根據比較結果生成觸發脈衝信號。其中，預設閾值可根據實際產品需求進行設置，例如設置0.5-2V，優選1V或0.05-1A，優選0.1A作為閾值，脈衝幅值高於該閾值之返回信號作為有效觸發脈衝信號。
閾值比較器通過如下過程生成觸發信號。當放大電信號之幅值小於預設閾值時，則不輸出觸發信號；當放大電信號之幅值大於或等於預設閾值時，則輸出固定幅值之觸發信號。
延時單元14，用於對所述脈衝觸發信號進行預設時長之延時，生成延時觸發信號。
當測量距離較近之障礙物時，由於距離短，可能造成發送之光脈衝信號與回波信號產生疊加，可能造成無法精確測量。因此，本發明實施例所提供之脈衝測距裝置增加了延時單元，對觸發信號進行預設時長之延時處理，使觸發信號於預設時長後生成延時觸發信號。避免發送之光脈衝信號與延時觸發信號疊加，從而利於從延時觸發信號中提取與測距計算相關聯之資料。消除了短距離測量時之盲區。
於本發明實施例中，所述延時單元可包括：由門電路及電容組成之延時電路、由門電路串聯組成之延時電路、或由電容組成之延時電路。可分別通過如圖3、圖4或圖5之方式實現。
請見圖3，超薄體電晶體（英文全稱Ultra Thin Body，簡稱UTB）作為第一門電路31與第一電容32組成延時電路。當脈衝觸發信號進入超薄體電晶體時第一門電路31對觸發信號進行第一次延時（通常第一次延時時間較短，不能滿足需求），當流入第一電容32時，第一電容32進行第二次延時，最終生成滿足預設時長之延時觸發信號。
請見圖4，當脈衝觸發信號流入由第二門電路41、第三門電路42及第四門電路43串聯組成之延時電路後，該電路之每個門電路通過邏輯關係達到延時之目的，最後生成預設長度之延時觸發信號。其中，串聯第二門電路41、第三門電路42及第四門電路43之數量不做限制，原則上串聯門電路越多，延時越長，可根據需要設計一定數量之串聯門電路，例如3-5個，串聯關於門電路間邏輯關係本實施例不做詳述。
請見圖5，當脈衝觸發信號流入由第二電容51形成之延時電路後，首先對第二電容51進行充電，當第二電容51充滿電後，向外放電，從而到達延時之目的，生成延時觸發信號。可根據延時時長之需求，設計電容之大小，從而增加或減少充放電時間，以獲得預設時長之延時。
延時單元還可通過其他方式實現對電信號之延時，本發明實施例不做贅述。
當本實施例所提供之脈衝測距裝置應用於自動清潔設備時，尤其是家用自動清潔設備時，由於該設備之應用場景多為住宅內，因此多為短距離測距。例如當自動清潔設備與障礙物之間之距離為0.5米時，根據光速、距離及飛行時間三者之間之關係，可得知發出之雷射脈衝與接收到之雷射脈衝之間之時間差大概為3.3ns，而於雷射脈衝寬度為5ns之情況下，發出之雷射脈衝與接收到之雷射脈衝會產生交疊，如圖6所示，兩條虛線間為最終導致測量盲區。
於實際使用時，可將預設時長設置為大於至少一個脈衝寬度，以便於將回波信號與發射信號有效地分離，例如預設時長可為1-10個脈衝寬度，優選1-3個脈衝寬度。具體之，例如回波脈衝寬度為5ns左右，可將預設時長設置為大於5ns，例如所述預設時長之時間範圍為：5ns-50ns，優選之預設時長為5ns-7ns。
計時單元15，用於計算所述光脈衝信號之飛行時間，其中，所述光脈衝信號之飛行時間根據所述發射單元發出所述光脈衝信號之時間點、所述延時觸發信號生成時間點、以及所述預設時長之延時確定。
所述計時單元15包括雙通道計時器，其中，所述雙通道計時器之兩個通道分別對所述延時觸發信號之上升沿及下降沿進行計時，所述計時單元根據所述上升沿及所述下降沿計算所述延時觸發信號之脈寬。從而提高計時之準確性及高效性。
所述雙通道計時器包括：放大電路，用於將所述延時觸發信號進行放大。所述延時觸發信號放大可提高識別信號之準確率。
本發明實施例針對放大電路提供了兩種應用場景。
場景一、當所述延時觸發信號為電流信號時，所述放大單元包括：前置轉換器及電壓放大器。
其中，前置轉換器用於接收電流信號，並轉換成電壓信號；電壓放大器用於接收並放大所述電壓信號。
場景二、當所述延時觸發信號為電壓信號時，所述放大單元用於接收並直接放大所述電壓信號。
距離計算單元16，用於根據所述光脈衝信號之飛行時間計算所述脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離。
所述距離計算單元16還包括修正子單元17。
其中，所述修正子單元17用於根據所述延時觸發信號之脈寬對所述脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離進行修正。
脈衝寬度本身代表了回波脈衝強度，可反映被測目標之反射率等資訊。
例如，首先，可設定n個具有同樣標定距離D0但具有不同反射率之障礙物之T1，T2，…，Tn，並向n個障礙物分別發射雷射脈衝信號；之後，接收回波信號並處理，得到n個不同障礙物對應之回波信號之脈衝寬度δt1，δt2，…，δtn；其中，δtn＝t2n-t1n，t2n及t1n分別為第n個回波信號之下降沿時刻及上升沿時刻； 根據第n個障礙物8對應之初始發射時刻t0及上升沿時刻，通過TOF飛行時間法計算得到n個障礙物之初始測距值D1，D2，…，Dn；然後，根據n個障礙物之初始測距值D1，D2，…，Dn及標定距離D0 ,得到相應之距離誤差值δd1，δd2，…，δdn；其中，δdn＝Dn-D0，並建立δdn與δtn之間之對應關係；可選之，所述對應關係可通過分段逼近法或多項式擬合法建立，也可建立對應關係表通過查表法實現；最後，實際測量時，當得到當前被測目標回波信號之脈衝寬度δtx後，即可通過上述對應關係，得到δtx對應之距離誤差值δdx，並利用δdx對初始測距值Dx進行修正補償，進而得到修正測距值 D＝Dx+δdx。
對初始測距值進行修正補償後，提高了測距精度及測量範圍。
脈衝測距裝置於接收到障礙物返回之光脈衝信號後，將該脈衝信號進行一定延時，以防止發出光脈衝信號與接收光脈衝信號之間之交疊，避免測量盲區之產生。
本發明實施例提供一種自動清潔設備，該自動清潔設備可包括控制系統、驅動系統、清潔系統、能源系統、人機交互系統等。其中，控制系統一般設置於自動清潔設備機器主體內之電路板上，包括與非暫時性記憶體，例如硬碟、快閃記憶體、隨機存取記憶體，通信之計算處理器，例如中央處理單元、應用處理器、應用處理器根據脈衝測距裝置回饋之障礙物資訊利用定位演算法，例如SLAM（Simultaneous Localization And Mapping，即時定位於地圖構建），繪製自動清潔設備所在環境中之即時地圖。並且結合自動清潔設備上所設置之緩衝器、懸崖感測器及超聲感測器、紅外感測器、磁力計、加速度計、陀螺儀、里程計等傳感裝置回饋之距離資訊、速度資訊綜合判斷自動清潔設備當前處於何種工作狀態，如過門檻，上地毯，位於懸崖處，上方或者下方被卡住，被拿起等等，還會針對不同情況給出具體之下一步動作策略，使得自動清潔設備之工作更符合使用者之要求，有更好之用戶體驗。進一步地，控制系統能基於SLAM繪製之即時地圖資訊規劃高效合理之清掃路徑及清掃方法，可提高自動清潔設備之清掃效率。
於本發明實施例所提供之自動清潔設備中，脈衝測距裝置71可水準旋轉之方式設置於自動清潔設備72之上方，如圖7所示，此時脈衝測距裝置71通過360度之旋轉，可即時獲取自動清潔設備周圍之環境。除此之外，脈衝測距裝置71還可設置於自動清潔設備72之側面（圖中未示出），於該種情況下，可於自動清潔設備之側面設置複數個脈衝測距裝置，例如於自動清潔設備之前、後、左、右各設置一個脈衝測距裝置，用於較為準確、高效獲取自動清潔設備周圍障礙物距離資訊。
本發明實施例提供一種脈衝測距方法。本實施例承接上述脈衝測距裝置之實施例，用於實現如脈衝測距裝置之方法步驟，基於相同之名稱含義之解釋與脈衝測距裝置之實施例相同，具有與脈衝測距裝置之實施例相同之技術效果，此處不再贅述，結合附圖8所示。
本發明實施例提供一種脈衝測距方法，具體包括步驟S801至步驟S806。
步驟S801，發出脈衝信號，特別有是一種光脈衝信號。
光脈衝信號包括但不限於常見之雷射脈衝信號。脈衝鐳射發射器於電信號之激發下，發射雷射脈衝信號。於本實施例中，由於雷射光束之單色、定向及准直特性，使用雷射光束之光源可使得測量相比於其它光更為準確。因此，將鐳射二極體（LD）作為光源。
光脈衝信號發出後，沿直線傳播，於有效之損耗距離內，如果遇到障礙物，就形成返回光脈衝信號，否則，經過一定距離後，損耗殆盡後消失。光脈衝信號之發射可通過控制器控制開始後，進行連續之不間斷之發射，或者，向複數個方向發射，以獲得周圍之環境狀況。
步驟S802，接收障礙物返回之所述光脈衝信號，並將所述光脈衝信號轉換為電信號。
通常採用光電轉換器接收及轉換光脈衝信號。例如，PIN二極體。PIN二極體具有週邊電路簡單、受溫度變化影響較小、以及工作電壓較低等特點，適用於家用智慧設備，例如自動清潔設備等。不同之光電轉換器將光信號可能被轉換為電壓信號或電流信號。
步驟S803，將所述電信號與預設閾值進行比較，並根據比較結果生成觸發脈衝信號。
當放大電信號之幅值小於預設閾值時，可能存在幹擾信號之可能，此時則不輸出觸發信號；當放大電信號之幅值大於或等於預設閾值時，則輸出固定幅值之觸發信號，認為此時之信號才是有效之返回信號。其中，預設閾值可根據實際產品需求進行設置，例如設置0.2-2V，通常情況下小於1V，或0.05-1A，優選0.1A作為閾值，脈衝幅值高於該閾值之返回信號作為有效觸發脈衝信號。
步驟S804，對所述脈衝觸發信號進行預設時長之延時，生成延時觸發信號。
當測量距離較近之障礙物時，由於距離短，可能造成發送之光脈衝信號與回波信號產生疊加，可能造成無法精確測量。因此，本發明實施例提供增加了步驟S804對脈衝觸發信號延時處理，即對觸發信號進行預設時長之延時處理，使觸發信號於預設時長後生成延時觸發信號。避免發送之光脈衝信號與延時觸發信號疊加，從而利於從延時觸發信號中提取與測距計算相關聯之資料。消除了短距離測量時之盲區。
當本實施例所提供之脈衝測距裝置應用於自動清潔設備時，尤其是家用自動清潔設備時，由於該設備之應用場景多為住宅內，因此多為短距離測距。例如當自動清潔設備與障礙物之間之距離為0.5米時，根據光速、距離及飛行時間三者之間之關係，可得知發出之雷射脈衝及接收到之雷射脈衝之間之時間差大概為3.3ns，而於雷射脈衝寬度為5ns之情況下，發出之雷射脈衝與接收到之雷射脈衝會產生交疊，如圖6所示，兩條虛線間為最終導致測量盲區。
於實際使用時，可將預設時長設置為大於至少一個脈衝寬度，以便於將回波信號與發射信號有效地分離，例如預設時長可為1-10個脈衝寬度，優選1-3個脈衝寬度。具體之，例如回波脈衝寬度為5ns左右，可將預設時長設置為大於5ns，例如所述預設時長之時間範圍為：5ns-50ns，優選之預設時長為5ns-7ns。
步驟S805，計算所述光脈衝之飛行時間，其中，所述光脈衝之飛行時間根據所述光脈衝之之發出時間點、所述延時觸發信號生成時間點、以及所述預設時長之延時確定。
可採用雙通道計時電路計算所述光脈衝之飛行時間，其中，所述雙通道計時電路之兩個通道分別對所述延時觸發信號之上升沿及下降沿進行計時，並根據所述上升沿及所述下降沿計算所述延時觸發信號之脈寬。
可選之，所述方法還包括：將所述延時觸發信號進行放大。將延時觸發信號放大可提高識別信號之準確率。
步驟S806，根據所述光脈衝之飛行時間計算脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離。
可選之，所述方法還包括：步驟S807，根據所述延時觸發信號之脈寬對所述脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離進行修正。
脈衝寬度本身代表了回波脈衝強度，可反映被測目標之反射率等資訊。
例如，首先，可設定n個具有同樣標定距離D0但具有不同反射率之障礙物之T1，T2，…，Tn，並向n個障礙物分別發射雷射脈衝信號；之後，接收回波信號並處理，得到n個不同障礙物對應之回波信號之脈衝寬度δt1，δt2，…，δtn；其中，δtn＝t2n-t1n，t2n及t1n分別為第n個回波信號之下降沿時刻及上升沿時刻； 根據第n個障礙物8對應之初始發射時刻t0及上升沿時刻，通過TOF飛行時間法計算得到n個障礙物之初始測距值D1，D2，…，Dn；然後，根據n個障礙物之初始測距值D1，D2，…，Dn及標定距離D0 ,得到相應之距離誤差值δd1，δd2，…，δdn；其中，δdn＝Dn-D0，並建立δdn與δtn之間之對應關係；可選之，所述對應關係可通過分段逼近法或多項式擬合法建立，也可建立對應關係表通過查表法實現；最後，實際測量時，當得到當前被測目標回波信號之脈衝寬度δtx後，即可通過上述對應關係，得到δtx對應之距離誤差值δdx，並利用δdx對初始測距值Dx進行修正補償，進而得到修正測距值 D＝Dx+δdx。
對初始測距值進行修正補償後，提高了測距精度及測量範圍。
脈衝測距方法於接收到障礙物返回之光脈衝信號後，將該脈衝信號進行一定延時，以防止發出光脈衝信號與接收光脈衝信號之間之交疊，避免測量盲區之產生。
以上描述僅為本發明之部分實施例以及對所運用技術原理之說明。所屬技術領域中具有通常知識者應當理解，本發明中所涉及之發明範圍，並不限於上述技術特徵之特定組合而成之技術方案，同時也應涵蓋於不脫離上述發明構思之情況下，由上述技術特徵或其等同特徵進行任意組合而形成之其它技術方案。例如上述特徵與本發明中發明之（但不限於）具有類似功能之技術特徵進行互相替換而形成之技術方案。
此外，雖然採用特定次序描繪了各操作，但是這不應當理解為要求這些操作以所示出之特定次序或以順序次序執行來執行。於一定環境下，多工及並行處理可能是有利之。同樣地，雖然於上面論述中包含了若干具體實現細節，但是這些不應當被解釋為對本發明之範圍之限制。於單獨之實施例之上下文中描述之某些特徵還可組合地實現於單個實施例中。相反地，於單個實施例之上下文中描述之各種特徵也可單獨地或以任何合適之子組合之方式實現於複數個實施例中。
儘管已經採用特定於結構特徵與/或方法邏輯動作之語言描述了本主題，但是應當理解所附權利要求書中所限定之主題未必局限於上面描述之特定特徵或動作。相反，上面所描述之特定特徵與動作僅僅是實現權利要求書之示例形式。
11:發射單元 12:接收單元 13:閾值比較器 14:延時單元 15:計時單元 16:距離計算單元 17:修正子單元 21:PIN二極體 22:放大電路 31:第一門電路 32:第一電容 41:第二門電路 42:第三門電路 43:第四門電路 51:第二電容 71:脈衝測距裝置 72:自動清潔設備
結合附圖並參考以下具體實施方式，本發明各實施例之上述及其他特徵、優點及方面將變得更加明顯。貫穿附圖中，相同或相似之附圖標記表示相同或相似之元素。應當理解附圖是示意性之，原件及元素不一定按照比例繪製。於附圖中： 圖1示出了根據本發明實施例之脈衝測距裝置之單元示意圖； 圖2示出了根據本發明實施例之脈衝測距裝置之接收單元之組成示意圖； 圖3示出了根據本發明實施例之脈衝測距裝置之由門電路及電容組成之延時電路圖； 圖4示出了根據本發明實施例之脈衝測距裝置之由門電路串聯組成之延時電路圖； 圖5示出了根據本發明實施例之脈衝測距裝置之由電容組成之延時電路圖； 圖6示出了根據本發明實施例之脈衝測距裝置之脈衝交疊示意圖； 圖7示出了根據本發明實施例之自動清潔設備之結構圖；以及 圖8示出了根據本發明實施例之脈衝測距方法之流程圖。
11:發射單元
12:接收單元
13:閾值比較器
14:延時單元
15:計時單元
16:距離計算單元
17:修正子單元

Claims (12)

  1. 一種脈衝測距裝置，其中，包括：發射單元，用於發出光脈衝信號；接收單元，用於接收障礙物返回之所述光脈衝信號，並將所述光脈衝信號轉換為電信號；閾值比較器，用於將所述電信號與預設閾值進行比較，並當所述電信號的脈衝幅值大於或等於所述預設閾值時生成固定幅值之脈衝觸發信號；延時單元，用於對所述脈衝觸發信號進行預設時長之延時，生成延時觸發信號，所述預設時長設置為大於至少一個脈衝寬度，所述延時觸發信號的生成時間點晚于所述光脈衝信號的下降沿；計時單元，用於計算所述光脈衝信號之飛行時間，其中，所述光脈衝信號之飛行時間根據所述發射單元發出所述光脈衝信號之時間點、所述延時觸發信號生成時間點、以及所述預設時長之延時確定；以及距離計算單元，用於根據所述光脈衝信號之飛行時間計算所述脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之脈衝測距裝置，其中，所述距離計算單元還包括修正子單元，其中，所述修正子單元用於根據所述延時觸發信號之脈寬對所述脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離進行修正。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之脈衝測距裝置，其中，所述計時單元包括雙通道計時器，其中，所述雙通道計時器之兩個通道分別對所述延時觸發信號之上升沿及下降沿進行計時，所述計時單 元根據所述上升沿及所述下降沿計算所述延時觸發信號之脈寬。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之脈衝測距裝置，其中，所述雙通道計時器包括：放大電路，用於將所述延時觸發信號進行放大。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之脈衝測距裝置，其中，所述延時單元包括：由門電路及電容組成之延時電路、由門電路串聯組成之延時電路、或由電容組成之延時電路。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之脈衝測距裝置，其中，所述接收單元包括PIN二極體，所述PIN二極體用於將所述光脈衝信號轉換為電信號。
  7. 一種脈衝測距方法，其中，包括：發出光脈衝信號；接收障礙物返回之所述光脈衝信號，並將所述光脈衝信號轉換為電信號；將所述電信號與預設閾值進行比較，並當所述電信號的脈衝幅值大於或等於所述預設閾值時生成固定幅值之脈衝觸發信號；對所述脈衝觸發信號進行預設時長之延時，生成延時觸發信號，所述預設時長設置為大於至少一個脈衝寬度，所述延時觸發信號的生成時間點晚于所述光脈衝信號的下降沿；計算所述光脈衝信號之飛行時間，其中，所述光脈衝信號之飛行時間根據所述光脈衝信號之發出時間點、所述延時觸發信號生成時間點、以及所述預設時長之延時確定；以及 根據所述光脈衝信號之飛行時間計算脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離，其中，所述脈衝測距裝置發出及接收所述光脈衝信號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之脈衝測距方法，其中，還包括：根據所述延時觸發信號之脈寬對所述脈衝測距裝置與所述障礙物之間之距離進行修正。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述之脈衝測距方法，其中，還包括：將所述延時觸發信號進行放大。
  10. 一種自動清潔設備，其中，包括如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之脈衝測距裝置。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之自動清潔設備，其中，包括一個所述脈衝測距裝置，所述脈衝測距裝置設置於所述自動清潔設備頂部。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之自動清潔設備，其中，包括複數個所述脈衝測距裝置，所述脈衝測距裝置設置於所述自動清潔設備側面。
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