[发明专利]一种带背景抑制的立体区域测距传感器

说明书

本发明公开了一种带背景抑制的立体区域测距传感器，包括指示模块，通信模块，输出模块，MCU，电源部分，专用芯片，设置模块及LED发射电路；所述指示模块用于示意系统工作在不同模式；通信模块用于MCU来上位机以及和输出模块的通信；输出模块用于系统输出信号给其它控制部分使用；MCU微处理器模块用于处理各种数据及协调各个模块；电源部分用于给系统供电；设置模块用于设置系统的工作模式；LED发射电路用于向空间发射调制信号；专用芯片用于控制LED发射，采集返回来的信号，放大，处理信号然后输出距离信息给MCU。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体地说，特别涉及到一种带背景抑制的立体区域测距传感器。

背景技术

随着工业的发展，人们对检测的要求越来越高，特别是检测物的种类颜色形状都逐渐增多，但是目前市场上主流的传感器对物体的颜色很敏感，即同一款传感器对白色的物体和对黑色的物体输出两种不同的开关量，虽然有很多公司都开发出了具有一定背景抑制功能的传感器，但是效果并不是很理想，它们对白色的物体和黑色物体测得误差一般都接近10％，特别是检测距离更远时，黑白物体之间的误差更大。

随着科技的发展，人们对传感器的要求越来越高，传感器使用的环境也越来越复杂，目前市场上主流的区域传感器因为它只能检测一个单一的面，而且只能检测发射器与接收器这间的区域，它也无法满足人们的需求。如在饮料，制酒及化工产业中，这些公司在产品包装时，经常会出现这个现象，在包装好的一整箱中，出现漏个一瓶或者两瓶。这些传统的区域传感器，不适合这样场合。人们只能每个该瓶的地方都配一个传感器检测，检测是否有漏瓶，这种方案使用的传感器数量多，成本高，安装不方便。针对这种情况设计一种立体的传感器，不但能够克服目前使用的区域传感器无法检测延着光轴方向的问题，而且能够检测立体空间的传感器更适用于复杂的检测环境，同时检测范围也更广泛，检测物体种类更多。

在工业控制上，随着自动化的提高，越来越多的货物都是小车自动运输传递，但是小车自动运输的过程中，经常会出现小车的运输途中有物体突然掉落挡住，或者突然有人经过，这时就会发生一些不必要的碰撞事故，对人造成一定的伤害以及对公司财产都会造成一定的损失。因此，车载前方障碍物检测系统越来越受到人们的重视。

1)背景抑制的技术方案

背景抑制功能的实现是利用了光学三角测距原理，不同距离的物体反射回来的光线，经过接收透镜聚焦后形成的光斑位置不同，传感器检测光斑位置，判定物体是否在关断点内，实现了检测距离不衰减，现有的实现方案主要有两种：

其一，是采用光电位置传感器PSD器件进行接收光斑位置检测，通过光斑位置其可以判断目标物的距离远近。

参见图1，发射脉冲驱动电路，发射器，被检测物，PSD位置传感器将接收光点的位置信息转换成两路电流信号I1和I2，双路前置放大电路实现电流转电压并进行信号放大，双通道同步模数转换电路通过CH1和CH2的ADC通道实现信号的同步采集，将其转化为数字量，SPI串行数据采集接口将数字量信号传送给MCU，MCU微处理芯片对数据信号进行运算处理。

其二，是采用实现方案是采用双单元接收二极管，鉴别光斑位置在近光区或远光区域，通过两路前置放大，滤波，再进行差放大，阈值比较，MCU处理判断，完成远近光区域的接收光信号强度的比对，以判断目标位置。

参见图2，发射脉冲驱动电路，发射器，被检测物，双单元接收二极管，双路前置放大电路，差分放大电路，阈值比较电路，MCU微处理芯片。发射信号被设定成脉冲输出，当远光区域信号强度大于近光区域信号强度，即可认定为检测区域内没有目标物，反之认定为有目标物，通过运算放大器可以提高信号的分辨率，差分放大电路比较并放大差值信号，阈值比较电路是由比较器加参考电压构成，判断差值信号的幅值，MCU进行信号处理。

2)传统的区域传感器检测方案