[实用新型]通过绕射光学元件产生激光图案的路径侦测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种前进路径中障碍物的侦测系统及，尤指一种通过绕射光学元件产生激光图案的路径侦测系统，其利用绕射光学元件(DOE，Diffractive Optical Element)的方法使激光光源投射包含一横向基线及至少一横向计算线的激光图案的结构光，以用于侦测。

背景技术

本实用新型公开了一前进路径中障碍物的侦测系统，供安装在一移动装置上使用，其中该移动装置指可向前移动行进的机器人或可行进移动自动机器，如市面上常见的自动行进室内用吸尘器或机器人，但非用以限制本实用新型。在此以现有的自动吸尘器(room/clean robot)为例说明，当现有的吸尘器放在一室内使用时，由于没有前进路径中障碍物的侦测系统，故该吸尘器会在前进路径中未遇障碍物时直线前进，遇到障碍物时就随机变换方向以继续行进。虽然另有吸尘器中已设置了超声波侦测系统，但侦测信号不准确，精准度不足，容易产生误判。因此，现有的吸尘器无法有效侦测前进路径中的障碍物并避开，也无法规划前进路径，故工作效率相对降低。

此外，虽然一些公开文献已公开了利用结构光(structured light)来侦测并定位障碍物的技术，但上述现有技术在实际应用上存在系统架构较复杂及不易微型化等缺点，以致使用效率不高，不利于导入各种移动装置中应用。

此外，在利用投影技术构成一虚拟的输入设备如虚拟键盘(virtual keyboard)的领域中，已存在相当多的现有技术，如美国专利案US6,614,422、US2012/0162077、US2014/0055364等，其公开了一种利用一虚拟输入设备(virtual input device)输入数据的系统及方法，虚拟输入设备例如为虚拟键盘或虚拟鼠标。虽然，上述现有技术已公开了如何侦测并定位一操作件(如使用者手指)按压在一虚拟键盘上某一按键上的技术，但其技术手段与本实用新型的侦测系统安装在一移动装置上使用相比，并不相同，故无法直接导入各种移动装置中应用。

此外，遥控式用户接口利用一特征物体(控制件)如手势或人体一部位，使其在一X、Y、Z三维空间产生相对位置及动作的变化，以通过遥控方式控制该显示器的各项功能，如美国专利案US7,348,963、US7,433,024、US2008/0240502、US 2008/0106746、US 2009/0185274、US 2009/0096783、US 2009/0034649、US 2009/0185274、US 2009/0183125、US 2010/0020078等。虽然，上述现有技术已公开了如何侦测并定位一特征物体(控制件)在一X、Y、Z三维空间产生相对位置及动作的变化，但其技术手段仍不同于本实用新型的侦测系统，因此，现有的遥控式用户接口的系统架构也无法直接导入各种移动装置中应用。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种通过绕射光学元件产生激光图案的路径侦测系统，供安装在一移动装置上使用，其包含：一激光光源；一绕射光学元件(DOE)，用以使该激光光源通过该DOE向该移动装置的前进路径或区域投射一结构光；至少一镜头，用以撷取该结构光的反射影像；及一图像处理单元，根据该至少一镜头所撷取该结构光的影像数据来进行比对及计算；其中该结构光还包含一横向基线及至少一横向计算线；其中当该移动装置的前进路径中存在立体障碍物时，投射在立体障碍物的各横向计算线会随着各立体障碍物的远近及外部形状而产生变化，则该至少一镜头所撷取到的各横向计算线的影像也同时会产生变化，此时该图像处理单元即能根据各横向计算线的影像变化相对于该横向基线在X、Y轴向的位置及距离来进行比对及计算，以实时侦测并判断立体障碍物在该前进路径区域中的相对位置及距离，使该移动装置在前进时能避开各障碍物。

在本实用新型一实施例中，该激光光源10所发出的激光束包含可见激光或不可见激光，其中该不可见激光包含红外线激光。

在本实用新型一实施例中，该侦测系统包含一镜头，其中该镜头设在该激光光源的上方位置或下方位置，且该镜头与该激光光源之间存在一夹角。

在本实用新型一实施例中，该横向基线与该至少一横向计算线包含相互平行的直线或弧形线。

在本实用新型一实施例中，该移动装置包含可行进移动机器人或可行进移动自动机器，如自动吸尘器(room/clean robot)。

附图说明

图1为本实用新型的路径侦测系统形成一模块(具形体)的立体示意图；