[发明专利]红外传感器模块

说明书

技术领域

本公开的实施例涉及一种能够使用红外传感器来测量到障碍物(物体)的距离的红外传感器模块。

背景技术

通常，保洁机器人在将被清洁的目标区域周围移动(而无需从用户接收控制信号)并且收集杂质，从而能够自动地清洁目标区域。保洁机器人通过障碍物传感器来测量保洁机器人到安装在目标区域中的障碍物(物体)(例如，家具、办公器材和墙)的距离，并且通过使用测量的距离信息在目标区域周围移动而不会与障碍物碰撞，从而清洁目标区域。

各种传感器可用作障碍物传感器，例如，超声波传感器、位置灵敏探测器(PSD)传感器、红外传感器等。上述传感器中最流行的障碍物传感器是红外传感器，原因在于红外传感器最便宜。

图1是示出包含在传统红外传感器中的光发射单元和光接收单元中的排列的示意图。参照图1，红外传感器10通常包括光发射单元11和光接收单元12，光发射单元11具有用于发射红外光的红外发光二极管(IRED)，光接收单元12包括用于检测反射光的量的光敏电阻(PTR)或者光敏二极管(PD)。红外传感器10检测当从光发射单元11发射的光从物体的表面反射并且随后入射在光接收单元12上时产生的光量，并且使用检测的光量来测量从红外传感器10到物体的距离。在这种情况下，红外传感器10的光发射单元11和光接收单元12以这样的方式排列：当红外传感器10逐渐接近物体或者物体接近红外传感器10时，以在反射光量测量部分M的中心点(即，图1中的菱形的水平对角点)获得的反射光的特性曲线达到峰值点的方式，来决定从红外传感器10到物体的距离。在这里，反射光量测量部分M被建立，以在已经检测到物体(障碍物)的保洁机器人期望停止或者缓慢移动的情况下，从红外传感器10到物体包括特定距离(例如，20mm)。具体地讲，所述特定距离位于在反射光量测量部分M中反射光的量的特性曲线的最大值附近。

图2的部分(a)和(b)显示了示出传统红外传感器中的光发射单元和光接收单元的电路图。参照图2的部分(a)，光发射单元11包括发光二极管(IN_IRED)、限流电阻器R1和用于接收发光二极管(IN_IRED)的开/光控制信号的发光控制开关元件(IN_CTRL_ON_OFF)。同时，如图2的部分(b)所示，光接收单元12包括光接收元件(IN_PTR(NPN))、输出电阻器(R2)和输出电压端子(V_OUT)。

理论上，尽管光接收单元12必须检测与从红外传感器10到物体的距离相应的光的量，但是在使用红外传感器10测量从红外传感器10到物体的距离中的重要事项是取决于物体颜色的表面反射率(以下简称为“反射率”)。图3是示出响应于从红外传感器到物体的距离以及每个物体的反射率的光接收单元的输出电压(反射光的量)的特性曲线的曲线图。从图3可以看到，与具有相对低的反射率的物体(具有反射率18％或3％)相比，具有反射率90％的另一物体(例如，白色物体)具有更高的输出电压(更高的反射光量或更高的接收光量)。也就是，光接收单元12的输出电压根据正被感测的物体的反射率而改变。

假设红外传感器10以这样的方式用作保洁机器人的障碍物传感器：保洁机器人在与位于前面的物体相隔预定距离的位置停止动作并且缓慢移动，因此在接收到多于预定光量的红外光时，保洁机器人被实现为停止动作或者缓慢移动。例如，如果图3的比较电压(与特定光量相应的电压)被设置为0.5V，则确定具有反射率90％的物体(白色物体)在与红外传感器10相隔90mm的特定位置被检测到，并且还确定具有反射率18％的另一物体(灰色物体)在与红外传感器10相隔27mm的特定位置被检测到。相反，保洁机器人根本不会检测到具有反射率3％的物体(黑色物体)。也就是，为了检测到高反射率物体(例如，白色物体)，保洁机器人在与物体相隔一定距离处停止或者缓慢移动。为了检测到低反射率物体(例如，灰色或黑色物体)，保洁机器人可在非常接近物体的位置停止或者缓慢移动，或者如果没有从物体接收到信号，则保洁机器人有时可能会与物体碰撞。

如上所述，光接收单元12的输出电压(反射光或接收光的量)不仅受到从红外传感器10到物体的距离的影响，而且受到物体反射率的影响。因此，传统红外传感器10仅使用施加到光接收单元的光的量而不考虑接近物体的反射率，难以正确地识别从红外传感器10到物体的距离。

发明内容

因此，本公开的一方面在于提供一种可不管物体反射率而通过使用两步测量方案来正确地测量从红外传感器模块到物体的距离的红外传感器模块，在所述两步测量方案中，红外传感器模块测量接近物体的反射率，并且随后基于测量的反射率来测量从红外传感器到物体的距离。