CN108562914A - 一种基于盲区的红外检测装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于盲区的红外检测装置和控制方法，该装置包括一个红外检测模块，该模块包括红外传感器模组102、主控板103和机械伸缩机构101，机械伸缩机构101的一端与所述两个红外传感器模组102的安装板的公共端相连接，同时所述两个红外传感器模组102的安装板的非公共端也连接到所述红外检测装置上。在所述主控板103的控制指令作用下，所述机械伸缩机构101的一端通过所述公共端改变所述两个红外传感器模组102的安装板之间的预设夹角以减小检测盲区，本发明根据由远到近对障碍物检测结果驱动机械伸缩机构改变传感器模组的安装面之间夹角，扩大了对盲区的检测面积，减少了近距离内的障碍物分布的检知盲区。

Description

一种基于盲区的红外检测装置和控制方法

技术领域

本发明涉及传感检测技术领域，特别涉及一种基于盲区的红外检测装置和控制方法。

背景技术

目前避障装置广泛应用了红外感应技术，红外传感***是用红外线为介质的测量***，按照功能可分成五类，按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。但现有的红外避障装置通常为单孔直线接收辐射红外线作为障碍探测源，其障碍探测过程中存在盲区，对空间中障碍物分布的检测上有很大的局限性，同时安装位置等的种种限制，单一红外线阵列传感器的检测范围有限，很难实现感应整个空间或物体的温度分布检测和提高红外线检测的覆盖率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种基于盲区的红外检测装置,该装置包括一个红外检测模块，该模块包括两个红外传感器模组和一个主控板，所述红外检测模块还包括一个机械伸缩机构，机械伸缩机构的一端与所述两个红外传感器模组的安装板的公共端相连接，用于通过所述主控板控制改变所述两个红外传感器模组的安装板之间的预设夹角以减小检测盲区，其中所述两个红外传感器模组对称地固定在连接成预设夹角的两个安装板上。

进一步地，在所述主控板控制下，所述红外传感器模组检测盲区区域范围随着所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角的减小而减小。

进一步地，所述机械伸缩机构内部包括一个弹簧连接元件，所述弹簧连接元件的两端分别与所述两个红外传感器模组和所述主控板连接，用于通过所述主控板控制伸缩改变所述两个红外传感器模组的安装板之间的预设夹角。

进一步地，所述两个红外传感器模组的检测视角都为C，其中C大于60度，小于90度；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下拉伸达到最大形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第一临界角A1=180度+C；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下压缩达到最小形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第二临界角A2=180度；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下压缩达到最大形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第三临界角A3=180度-C。

进一步地，所述弹簧连接元件压缩达到最大形变量时所述红外传感器模组检测盲区区域范围小于所述弹簧连接元件拉伸达到最大形变量时所述红外传感器模组检测盲区区域范围。

进一步地，所述主控板通过SPI数据总线获取所述两个红外传感器模组的检测信号，并控制所述机械伸缩机构改变所述预设夹角。

一种基于上述红外检测装置的控制方法，该控制方法包括：

步骤一、所述红外检测装置静止状态下，所述主控板初始化所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角，并进入步骤二；

步骤二、所述两个红外传感器模组的安装板以所述第一临界角A1去检测区域S2内是否存在障碍物，是则进入步骤八，否则进入步骤三；

步骤三、通过机械伸缩机构减小所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角，并进入步骤四；

步骤四、所述两个红外传感器模组的安装板以所述第二临界角A2去检测区域S12内是否存在障碍物，是则进入步骤八，否则进入步骤五；

步骤五、通过机械伸缩机构减小所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角，并进入步骤六；

步骤六、所述两个红外传感器模组的安装板以所述第三临界角A3去检测区域S22内是否存在障碍物，是则进入步骤八，否则进入步骤七；

步骤七、控制所述红外检测装置前进所述区域S22及其对应的检测盲区的有效距离之和，再返回步骤一；

步骤八、所述两个红外传感器模组将障碍物信息反馈回所述主控板进行标记；

其中，A1>A2>A3；区域S2是所述预设夹角为所述第一临界角A1对应所述两个红外传感器模组发射得到的红外线叠加区域，区域S12是所述预设夹角为所述第二临界角A2对应所述两个红外传感器模组发射得到的红外线叠加区域，区域S22是所述预设夹角为所述第三临界角A3对应所述两个红外传感器模组发射得到的红外线叠加区域，区域S2、区域S12和区域S22依次逼近所述红外检测装置。

进一步地，所述步骤一中，所述主控板通过控制所述弹簧连接元件的形变量为零，以初始化所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角。

进一步地，所述通过机械伸缩机构减小所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角的操作为，所述主控板通过控制所述弹簧连接元件进行压缩以减小所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角。

与现有技术相比，本发明有益效果是：本发明提供的红外检测装置对红外传感器模组增加机械伸缩机构，结构简单，根据障碍物的检测结果驱动机械伸缩机构改变传感器模组的检测面之间夹角，扩大了对盲区的检测面积，减少了对空间或物体的障碍物分布的检知盲区。

附图说明

图1为本发明实施例中一种基于盲区的红外检测装置的结构示意图及其两个红外传感器模组的安装板保持第一临界角A1的检测区域示意图；

图2为本发明实施例中一种基于盲区的红外检测装置的结构示意图及其两个红外传感器模组的安装板保持第二临界角A2的检测区域示意图；

图3为本发明实施例中一种基于盲区的红外检测装置的结构示意图及其两个红外传感器模组的安装板保持第三临界角A3的检测区域示意图；

图4为本发明实施例中提供一种基于盲区的红外检测装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

本实施例提供一种基于盲区的红外检测装置,该装置包括一个红外检测模块，如图1至图3所示，该模块包括红外传感器模组102、主控板103和机械伸缩机构101，机械伸缩机构101的一端与所述两个红外传感器模组102的安装板的公共端相连接于一个转轴上，同时所述两个红外传感器模组102的安装板的非公共端也通过转轴连接到所述红外检测装置上。在所述主控板103的控制指令作用下，所述机械伸缩机构101的一端通过牵引所述公共端，改变所述两个红外传感器模组102的安装板之间的预设夹角以减小检测盲区，其中所述两个红外传感器模组102对称地固定在连接成预设夹角的两个安装板上，使得所述红外检测装置获得良好的接收反射光线的检测效果。

具体地，在所述主控板103控制下，所述红外传感器模组102检测盲区区域范围随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的减小而减小。其中，图1的检测盲区为S1，盲区宽度L1为所述两个红外传感器模组102中第一红外传感器A’和第二红外传感器A之间的距离,所述预设夹角为A1；图2的检测盲区为S11，盲区宽度L2为所述两个红外传感器模组102中第一红外传感器A’和第二红外传感器A之间的距离,所述预设夹角为A2；图3的检测盲区为S21，盲区宽度L3为所述两个红外传感器模组102中第一红外传感器A’和第二红外传感器A之间的距离,所述预设夹角为A3；由于A1>A2>A3，所以检测盲区S1的面积>检测盲区S11的面积>检测盲区S21的面积,L1>L2>L3。在图3 中，L3<10mm，可忽略不计,此时检测盲区大大减小。

作为本发明实施的一种方式，所述机械伸缩机构101内部包括一个弹簧连接元件，所述弹簧连接元件的两端分别与所述两个红外传感器模组102和所述主控板103连接，用于通过所述主控板103控制伸缩改变所述两个红外传感器模组102的安装板之间的预设夹角。本发明实施中所述弹簧连接元件为一种弹簧，具有一定弹性限度，即最大的形变量作为后续检测使用，使得所述红外检测装置制作成本低。

作为本发明实施的一种方式，如图1至图3所示，所述两个红外传感器模组102的检测视角都为C，其中C大于60度，小于90度，处于锐角范围内，使得所述红外检测装置具有长距离的检测视野。

优选地，在图1中，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件在所述主控板103的控制下拉伸达到最大形变量，由几何关系得，所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角作为第一临界角A1=180度+C；检测盲区为S1，红外线叠加区域为S2，检测盲区S1和红外线叠加区域S2的轴线方向一致并有一个公共点O，处于所述红外检测装置的正前方，其中检测盲区S1的轴线方向上的有效距离为H1，红外线叠加区域S2的轴线方向上的有效距离为H2。本发明实施例中检测的范围较大且距离所述红外检测装置较远，产生的盲区区域较大。

优选地，在图2中，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件在所述主控板103的控制下相对于图1而言压缩达到最小形变量，由几何关系得，所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角作为第二临界角A2=180度；检测盲区为S11，红外线叠加区域为S12，检测盲区S11和红外线叠加区域S12的轴线方向一致并有一个公共点O1，处于所述红外检测装置的正前方，其中检测盲区S11的轴线方向上的有效距离为H11，红外线叠加区域S2的轴线方向上的有效距离为H12。本发明实施例中所述两个红外传感器模组102的检测视角能覆盖到图1的优选例中的检测盲区S1。

优选地，在图3中，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件在所述主控板103的控制下相对于图2而言压缩达到最大形变量，由几何关系得，所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角作为第二临界角A2=180度-C；检测盲区为S21，红外线叠加区域为S22，检测盲区S21和红外线叠加区域S22的轴线方向一致并有一个公共点O2，处于所述红外检测装置的正前方，其中检测盲区S21的轴线方向上的有效距离为H21，H21优选为1.5cm,红外线叠加区域S22的轴线方向上的有效距离为H22。本发明实施例中所述两个红外传感器模组102的检测视角能覆盖到图2的优选例中的检测盲区S11。同时本发明实施例中检测视角能覆盖的范围较小且距离所述红外检测装置近，产生的盲区区域较小，可忽略不计。

需要说明的是，在所述主控板103控制下，当所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角处于所述第一临界角A1和所述第二临界角A2的角度范围之间时，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件由拉伸最长的状态变为开始压缩状态，同时所述红外传感器模组102检测盲区区域范围随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的减小而减小；在所述主控板103控制下，当所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角处于所述第一临界角A2和所述第二临界角A3的角度范围之间时，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件由压缩形变量最小的状态变为压缩形变量最大的状态，同时所述红外传感器模组102检测盲区区域范围随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的减小而减小；从而提高检测的覆盖范围，减小检测盲区。

进一步地，所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件压缩达到最大形变量时所述红外传感器模组102检测盲区S21区域范围小于所述弹簧连接元件拉伸达到最大形变量时所述红外传感器模组102检测盲区S1区域范围。

作为本发明实施的一种方式，所述主控板103通过SPI数据总线获取所述两个红外传感器模组102的检测信号，并控制所述机械伸缩机构改变所述预设夹角。SPI数据总线不限于短距离通信，支持高速实时的红外检测数据传输，满足所述红外检测装置的伸缩动态变化下的检测需求。

基于同一发明构思，本发明实施提供一种基于盲区的红外检测装置的控制方法，对于上述图1至图3所述的实施例中相同的检测区域情况不再赘述。该控制方法包括，如图4中的流程图所示，

步骤1、所述红外检测装置静止状态下，所述主控板初始化所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，并进入步骤2。

步骤2、通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件拉伸作用，所述两个红外传感器模组102的安装板以所述第一临界角A1去检测所述红外检测装置的正前方的红外线叠加区域S2内是否存在障碍物，是则进入步骤8，否则进入步骤3；步骤2从距离所述红外检测装置较远的区域去检测障碍物的位置情况。

步骤3、通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件压缩作用，减小所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，并进入步骤4，去检测所述第一临界角A1产生的较大的检测盲区S1内的情况。

步骤4、所述两个红外传感器模组102的安装板以所述第二临界角A2去检测所述红外检测装置的正前方的红外线叠加区域S12内是否存在障碍物，是则进入步骤8，否则进入步骤5。

步骤5、通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件压缩作用，减小所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，并进入步骤6，继续检测所述第二临界角A2产生的检测盲区S11内的情况。

步骤6、所述两个红外传感器模组102的安装板以所述第三临界角A3去检测区域S22内是否存在障碍物，是则进入步骤8，否则进入步骤7；由于检测盲区S21的宽度和有效距离H21较小，可忽略不计，不会发生障碍物碰撞事件，对故不再对检测盲区S21进行检测。

步骤7、在确认所述红外检测装置的正前方的红外线叠加区域和检测盲区不存在障碍物后，所述主控板103控制所述红外检测装置沿着红外线叠加区域的轴线方向前进，其前进的距离为所述区域S22及其对应的检测盲区S21的有效距离之和，即为检测过的区域内有效距离的总长度，到达未知区域位置，再返回步骤一，继续实施前述控制方法进行检测，使得障碍物附近不存在检测盲区。

步骤8、所述两个红外传感器模组102将反馈回所述主控板进行标记，所述红外检测装置前方的红外线叠加区域内的障碍物，通过反射回忽强忽弱的红外反馈脉冲信号，让所述红外检测装置进一步的计算障碍物的大体方位，然后所述主控板根据所述两个红外传感器模组102将反馈的位置信息进行标记，有利于所述红外检测装置进行避障动作。

其中，所述第一临界角A1为所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件拉伸达到最大形变量时所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角；所述第二临界角A2为所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件压缩达到最小形变量时所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角；所述第三临界角A3为所述机械伸缩机构101内所述弹簧连接元件压缩达到最大形变量时所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角；其中A1>A2>A3。

具体地，区域S2是所述预设夹角为所述第一临界角A1对应所述两个红外传感器模组102发射得到的红外线叠加区域，区域S12是所述预设夹角为所述第二临界角A2对应所述两个红外传感器模组102发射得到的红外线叠加区域，区域S22是所述预设夹角为所述第三临界角A3对应所述两个红外传感器模组102发射得到的红外线叠加区域；区域S2、区域S12和区域S22依次逼近所述红外检测装置的正前方，对应着公共点O、O1、O2也依次逼近所述红外检测装置的正前方。

需要说明的是，所述步骤三和所述步骤五中，通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件压缩作用，减小所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，在此过程中所述两个红外传感器模组102一直在执行检测不断更新的所述红外线叠加区域内的障碍物位置情况，所述两个红外传感器模组102的检测视角能覆盖减小前基于所述预设夹角形成的所述检测盲区。

优选地，所述步骤一中，所述主控板103通过控制所述弹簧连接元件的形变量为零，以初始化所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角，然后通过机械伸缩机构103内所述弹簧连接元件拉伸作用，所述两个红外传感器模组102的安装板以所述第一临界角A1去检测所述红外检测装置的正前方的红外线叠加区域S2内存在障碍物的情况。根据所述弹簧连接元件的形变量拉伸的最大值，先从距离所述红外检测装置最远的区域开始去检测障碍物的位置情况，再检测近距离的情况，进而排查相应检测盲区内的障碍物情况。

优选地，所述通过机械伸缩机构101减小所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角的操作为，所述主控板103通过控制所述弹簧连接元件进行压缩以减小所述两个红外传感器模组102的安装板的预设夹角。

具体地，所述步骤七中的所述有效距离分为所述红外线叠加区域的有效距离和其对应的检测盲区上的有效距离，所述红外线叠加区域的有效距离为所述红外线叠加区域上所述红外检测装置能接收的障碍物反射脉冲信号在轴线方向上最长距离，随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的缩小而变小；所述检测盲区上的有效距离为第一红外传感器A’或第二红外传感器A中心位置与所述公共点在所述检测盲区的轴线方向上的长度，随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角缩小而变小；所述第一红外传感器A’和所述第二红外传感器A对称地固定在连接成预设夹角的两个安装板上，它们的相对位置随着所述两个红外传感器模组102的安装板之间的所述预设夹角的变化而对称地变化，它们的中心点始终在同一水平线上。

以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、未经创造性劳动的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。

Claims (9)

1.一种基于盲区的红外检测装置,该装置包括一个红外检测模块，该模块包括两个红外传感器模组和一个主控板，其特征在于，所述红外检测模块还包括一个机械伸缩机构，机械伸缩机构的一端与所述两个红外传感器模组的安装板的公共端相连接，用于通过所述主控板控制改变所述两个红外传感器模组的安装板之间的预设夹角以减小检测盲区，其中所述两个红外传感器模组对称地固定在连接成预设夹角的两个安装板上。

2.根据权利要求1所述红外检测装置，其特征在于，在所述主控板控制下，所述红外传感器模组检测盲区区域范围随着所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角的减小而减小。

3.根据权利要求1所述红外检测装置，其特征在于，所述机械伸缩机构内部包括一个弹簧连接元件，所述弹簧连接元件的两端分别与所述两个红外传感器模组和所述主控板连接，用于通过所述主控板控制伸缩改变所述两个红外传感器模组的安装板之间的预设夹角。

4.根据权利要求3所述红外检测装置，其特征在于，所述两个红外传感器模组的检测视角都为C，其中C大于60度，小于90度；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下拉伸达到最大形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第一临界角A1=180度+C；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下压缩达到最小形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第二临界角A2=180度；

当所述弹簧连接元件在所述主控板的控制下压缩达到最大形变量时，所述两个红外传感器模组的安装板之间的所述预设夹角为第三临界角A3=180度-C。

5.根据权利要求4所述红外检测装置，其特征在于，所述弹簧连接元件压缩达到最大形变量时所述红外传感器模组检测盲区区域范围小于所述弹簧连接元件拉伸达到最大形变量时所述红外传感器模组检测盲区区域范围。

6.根据权利要求1所述红外检测装置，其特征在于，所述主控板通过SPI数据总线获取所述两个红外传感器模组的检测信号，并控制所述机械伸缩机构改变所述预设夹角。

7.一种基于权利要求1至权利要求6所述红外检测装置的控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、所述红外检测装置静止状态下，所述主控板初始化所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角，并进入步骤二；

步骤二、所述两个红外传感器模组的安装板以所述第一临界角A1去检测区域S2内是否存在障碍物，是则进入步骤八，否则进入步骤三；

步骤三、通过机械伸缩机构减小所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角，并进入步骤四；

步骤四、所述两个红外传感器模组的安装板以所述第二临界角A2去检测区域S12内是否存在障碍物，是则进入步骤八，否则进入步骤五；

步骤五、通过机械伸缩机构减小所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角，并进入步骤六；

步骤六、所述两个红外传感器模组的安装板以所述第三临界角A3去检测区域S22内是否存在障碍物，是则进入步骤八，否则进入步骤七；

步骤七、控制所述红外检测装置前进所述区域S22及其对应的检测盲区的有效距离之和，再返回步骤一；

步骤八、所述两个红外传感器模组将障碍物信息反馈回所述主控板进行标记；

其中，A1>A2>A3；区域S2是所述预设夹角为所述第一临界角A1对应所述两个红外传感器模组发射得到的红外线叠加区域，区域S12是所述预设夹角为所述第二临界角A2对应所述两个红外传感器模组发射得到的红外线叠加区域，区域S22是所述预设夹角为所述第三临界角A3对应所述两个红外传感器模组发射得到的红外线叠加区域，区域S2、区域S12和区域S22依次逼近所述红外检测装置。

8.根据权利要求7所述红外检测装置，其特征在于，所述步骤一中，所述主控板通过控制所述弹簧连接元件的形变量为零，以初始化所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角。

9.根据权利要求7所述红外检测装置，其特征在于，所述通过机械伸缩机构减小所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角的操作为，所述主控板通过控制所述弹簧连接元件进行压缩以减小所述两个红外传感器模组的安装板的预设夹角。