可自主行走的清潔設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)表面進(jìn)行清潔或處理的設(shè)備，其中，所述設(shè)備具有用于利用光線照射表面的光源和用于探測從所述表面反射的光線的光學(xué)探測裝置。所述設(shè)備通?？梢允强勺灾餍凶呋蚴謩?dòng)導(dǎo)引的設(shè)備。
[0002]此外，本發(fā)明還涉及一種運(yùn)行用于對(duì)表面進(jìn)行清潔或處理的設(shè)備的方法，其中，所述表面被光線照射并且被表面反射的光線被探測。
【背景技術(shù)】
[0003]上述類型的設(shè)備是已知的。所述設(shè)備可以例如是用于對(duì)地板進(jìn)行清潔或養(yǎng)護(hù)的機(jī)器人或用于對(duì)草坪進(jìn)行修剪的機(jī)器人。文獻(xiàn)DE 103 57 637 Al公開了一種可自主行走的地面清潔設(shè)備，所述地面清潔設(shè)備適用于對(duì)表面、例如瓷磚地面進(jìn)行濕式清潔。文獻(xiàn)DE 10242 257 Al例如公開了一種吸塵/清掃機(jī)器人。
[0004]此外在現(xiàn)有技術(shù)中還已知的是，這種類型的設(shè)備配備有攝像機(jī)，所述攝像機(jī)完成對(duì)待駛過的表面的攝像。攝像通常要被處理，以便識(shí)別例如障礙物或溝壑。
[0005]此外從現(xiàn)有技術(shù)中還已知的是，對(duì)攝像機(jī)拍攝的照片進(jìn)行分析，判斷是哪種表面。在實(shí)踐中清潔活動(dòng)或處理活動(dòng)通常應(yīng)局限在一定的地面區(qū)域內(nèi)、例如若干個(gè)房間內(nèi)。例如尤其應(yīng)該確保，用于濕式清潔的機(jī)器人(也被稱為擦洗機(jī)器人)僅在適于濕式清潔的表面上施加水和潤濕物。由此在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)致力于這樣配置可自主行走的設(shè)備，從而能對(duì)相關(guān)的表面進(jìn)行分析并且可靠地對(duì)應(yīng)于確定的類別?；谶@種對(duì)應(yīng)，機(jī)器人就可以選擇適宜的行進(jìn)和清潔方案。
[0006]盡管在現(xiàn)有技術(shù)中已知的設(shè)備已經(jīng)具有用于利用光線照射表面的光源和用于探測從所述表面反射的光線的探測裝置，然而這種設(shè)備在其對(duì)于特定應(yīng)用場合的光譜分辨率方面尚顯不足。因?yàn)橐阎O(shè)備的光學(xué)探測裝置具有標(biāo)準(zhǔn)彩色傳感器(RGB傳感器(三基色傳感器))，僅有三個(gè)顏色通道用于探測。在此，尤其通常例如使用所謂的拜耳傳感器，其具有棋盤狀濾光結(jié)構(gòu)，所述濾光結(jié)構(gòu)通常由50%的綠光濾光器和25%的紅光和藍(lán)光濾光器組成。該傳感器的弊端在于，每個(gè)顏色通道僅發(fā)出由光譜的相對(duì)較大的部分區(qū)域組成的集成式顏色信息。由此在借助這種RGB傳感器探測光線之后再?zèng)]有可供使用的詳細(xì)信息來反推在表面上反射的光線的原始的光譜分布。對(duì)此例如兩個(gè)綠色表面，這兩個(gè)表面具有不可區(qū)分的不同的綠色色調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]由此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于對(duì)表面進(jìn)行清潔或處理的設(shè)備以及上述類型的方法，所述設(shè)備和方法能利用比現(xiàn)有技術(shù)更好的分辨率區(qū)分不同的表面。
[0008]為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明規(guī)定了一種所述類型的用于對(duì)表面進(jìn)行清潔或處理的設(shè)備，其中，光學(xué)探測裝置僅具有至少一個(gè)濾光元件和至少一個(gè)傳感器元件，所述濾光元件和傳感器元件布置和設(shè)置用于針對(duì)至少四個(gè)不同的光譜區(qū)域探測從所述表面反射的光線。
[0009]利用本發(fā)明提供一種用于對(duì)表面進(jìn)行請(qǐng)結(jié)合處理的設(shè)備，其中，可以利用與現(xiàn)有技術(shù)相比更高的分辨率對(duì)從表面反射的光線進(jìn)行光譜分析。與僅具有配備了 RGB濾光器的光學(xué)探測裝置的已知設(shè)備相比，可以針對(duì)多于三個(gè)的光譜組分區(qū)域?qū)Ψ瓷涞墓饩€進(jìn)行探測和分析。由此例如還能區(qū)別不同的綠色色調(diào)。這尤其在任何具有幾乎相同的結(jié)構(gòu)然而具有不同顏色的表面上都是有益的。這例如可以應(yīng)用在具有不同顏色的同類型地毯或具有不同綠色色調(diào)的同類型草皮上。尤其可行的是，必須在地毯地面上根據(jù)不同的顏色涂覆不同的清潔劑，或者應(yīng)該對(duì)承受不同強(qiáng)度的日光照射的草皮進(jìn)行或大或小程度的修剪。
[0010]光學(xué)探測裝置由此可以設(shè)計(jì)為多光譜攝像機(jī)、超光譜攝像機(jī)或微光譜攝像機(jī)的形式。
[0011]探測裝置為此可以具有至少四個(gè)濾光元件，其中，每個(gè)濾光元件具有與其他濾光元件不同的光譜范圍。濾光元件可以例如布置在旋轉(zhuǎn)的濾片上，其中，對(duì)于每次測量都分別將一個(gè)濾光元件保持在被表面反射的光線的光軸上。由此通過濾片的旋轉(zhuǎn)使所有濾光元件依次朝向反射光，從而使得沿光線的傳播方向布置的傳感器元件能依次測量光線的不同的光譜組分。根據(jù)使用了多少個(gè)具有彼此不同的光譜范圍的濾光元件，可以改變光學(xué)探測裝置的分辨率。在此，分辨率隨著所使用的濾光元件的數(shù)量而增加。原則上，尤其可以在需要特別高的分辨率的光譜組分范圍內(nèi)使用特別多的濾光元件。例如如果是主要具有綠色色調(diào)的表面，就應(yīng)該設(shè)有特別多的用于綠色光譜范圍的濾光元件，而對(duì)于光譜上相鄰的部分范圍僅需要設(shè)置少數(shù)幾個(gè)或甚至不設(shè)有濾光元件。
[0012]根據(jù)探測裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)的種類的不同，濾光元件可以是例如帶通濾光器或帶停濾光器。帶通濾光器選擇進(jìn)行透射的光線，而帶停濾光器選擇進(jìn)行反射的光線(例如作為雙色鏡)。
[0013]結(jié)合之前所述的濾片的布置建議，探測裝置具有為濾光元件共同配屬的傳感器元件。通過配備了不同濾光元件的濾片的旋轉(zhuǎn)，可以使濾光元件分別相對(duì)于反射光線的傳播方向位于傳感器元件之前，從而使光線在時(shí)間上依次分別相對(duì)于不同的光譜范圍被過濾。
[0014]在此特別有利地，共同配屬的傳感器元件可以是單獨(dú)的光電二極管。在濾光元件均勻地沿周向分布在濾片上的情況下，光電二極管則以時(shí)間上的復(fù)現(xiàn)率被讀取，所述復(fù)現(xiàn)率等于濾光元件數(shù)量與濾片的旋轉(zhuǎn)頻率的乘積。由此在光學(xué)探測裝置從第一濾光元件替換為第二濾光元件之前，建議讀取光電二極管。光電二極管可以是成本低廉的批量產(chǎn)品，并且可以在無需大型儀器費(fèi)用的情況下被讀取。此外，還可以使用這種光電二極管，所述光電二極管具有特別大的像素面積和由此特別高的靈敏度。這尤其在分析只能勉強(qiáng)反射的表面時(shí)是有利的。
[0015]可選地還能實(shí)現(xiàn)的是，探測裝置具有多個(gè)傳感器元件，其中，為每個(gè)濾光元件配屬有各自的傳感器元件。在此，根據(jù)光電二極管陣列的類型布置傳感器元件，其中，使用至少四個(gè)光電二極管有利于根據(jù)本發(fā)明的多光譜探測。光電二極管陣列在此可以是集成模塊，然而或者也可以由單獨(dú)的光電二極管、必要時(shí)甚至由不同的光電二極管組成。在此，為每個(gè)傳感器元件配屬有單獨(dú)的濾光元件，從而使傳感器元件僅探測確定的光譜范圍內(nèi)的光線。在此，傳感器元件的濾光特性總體上這樣選擇，從而使傳感器元件覆蓋所有的可見光的光譜范圍。在使用四個(gè)濾光元件和四個(gè)相應(yīng)的傳感器元件的情況下，例如紅光濾光器和光電二極管可以發(fā)揮探測紅色光譜范圍的作用，而黃光濾光元件和光電二極管可以發(fā)揮探測黃色光的作用，綠光濾光元件和光電二極管發(fā)揮探測綠色光譜組分的作用，而藍(lán)光濾光元件和光電二極管發(fā)揮探測藍(lán)色光譜組分的作用。
[0016]除了上述光電二極管陣列之外還可行的是，探測裝置具有CCD芯片(電荷耦合元件芯片)或CMOS芯片(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體芯片)。在此，芯片的不同區(qū)域可以被具有不同波長的光線照射，其中，例如逐行地自芯片讀取的數(shù)據(jù)可以分配給光線的確定的光譜范圍。根據(jù)該設(shè)計(jì)，多個(gè)光電二極管是多余的。
[0017]本發(fā)明還規(guī)定，探測裝置具有光學(xué)散射的元件。由此得到了除多個(gè)濾光元件的布置之外的備選方案，所述濾光元件各自具有與其他濾光元件不同的光譜范圍。在特別簡單的設(shè)計(jì)中，光學(xué)散射元件是棱鏡或光柵，所述光學(xué)散射元件將被表面反射的光線分散成其獨(dú)立的光譜組分，從而使光譜組分能在空間上分離地觸及一個(gè)或多個(gè)傳感器元件。由此可以省去對(duì)大量傳感器元件的制備。此外，還可以省去之前所述的濾片，所述濾片需要特殊結(jié)構(gòu)以及用于驅(qū)動(dòng)濾片的電動(dòng)機(jī)。由此可以特別簡單且可靠地設(shè)計(jì)光學(xué)探測裝置。在此，光學(xué)散射元件既可以結(jié)合單獨(dú)的傳感器元件使用也可以結(jié)合CCD芯片或CMOS芯片使用。
[0018]根據(jù)本發(fā)明還規(guī)定，由光源發(fā)出的光線的波長被調(diào)節(jié)得與表面的至少一部分的反射特性相協(xié)調(diào)。由此，光源可以適宜地在光的光譜范圍內(nèi)進(jìn)行輻射，表面的一部分具有針對(duì)該光譜范圍的高反射率。由此，表面可以例如設(shè)有一種“隔離帶”，所述隔離帶針對(duì)光譜的不屬于可見光的范圍具有特別高的反射。為此目的，所述表面例如被標(biāo)記以人眼不可見的顏色。這種“不可見的顏色”例如被應(yīng)用在標(biāo)記紙幣中，并且可以通過紫外光被激發(fā)，由此發(fā)射熒光，所述熒光可以被相應(yīng)的傳感器元件探測到。由此得到了由光源、表面和傳感器元件組成的特別系統(tǒng)。此外，還可以在特殊表面上、例如木材