TWI596367B - 距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置 - Google Patents

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Description

距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置
本發明係關於一種檢測距離的技術,更進一步來說,本發明係關於一種使用指向性訊號的頻寬或頻帶作距離檢測之方法與使用指向性訊號作距離檢測之裝置。
第1圖繪示為先前技術之紅外線距離檢測裝置的電路圖。請參考第1圖,此紅外線距離檢測裝置包括一微處理器101、一紅外線發光二極體102以及一紅外線接收器103。微處理器101具有一脈波寬度調變接腳P01,此脈波寬度調變接腳P01耦接紅外線發光二極體102的陽極。微處理器101透過上述脈波寬度調變接腳P01,輸出脈波寬度調變訊號PWMS給紅外線發光二極體102。
第2圖繪示為先前技術之紅外線距離檢測裝置的操作示意圖。請參考第2圖,在先前技術中,距離檢測方式是利用改變給予紅外線發光二極體102的脈波寬度調變訊號PWMS之責任週期,藉以改變紅外線發光二 極體102所發射之紅外線訊號的能量,之後,判斷紅外線接收器103是否有收到物體反射的紅外線訊號,藉以判斷物體與紅外線距離檢測裝置之間的距離。舉例來說,脈波寬度調變訊號PWMS之責任週期為50%時,可以檢測到距離為D,脈波寬度調變訊號PWMS之責任週期為25%時,可以檢測到距離為二分之一D。微處理器101藉由改變脈波寬度調變訊號PWMS之責任週期,以進行距離測量的動作。
然而,對於產生脈波寬度調變訊號,微處理器101需要較高頻率的時脈訊號。舉例來說,假設以38KHz頻率的時脈訊號,脈波寬度調變256階,則需要將近9MHz的時脈。一般八位元的微處理器並沒有這樣的速度。再者,一般微處理器僅有二個到四個脈波寬度調變輸入輸出接腳,假設以兩輪機器人有兩個馬達來說,就已經必須用掉四個脈波寬度調變輸入輸出接腳,導致沒有寬度調變輸入輸出接腳給距離檢測使用。另外,常見的微處理器的紅外線輸入輸出接腳,其可輸出的脈波寬度調變訊號的責任週期之選擇僅有二分之一、三分之一、四分之一、五分之一。換句話說,微處理器的紅外線輸入輸出接腳並沒有多餘的責任週期可以選擇,因此,若採用微處理器的紅外線輸入輸出接腳作距離測試的精確度非常低。
本發明的一目的在於提供一種距離檢 測方法以及使用其之距離檢測裝置,藉由改變指向性訊號的頻率,檢測反彈回來的指向性訊號,藉由可否由反彈回來的指向性訊號解碼出接收訊號,來判斷所檢測的物體與距離檢測裝置之間的距離。
本發明的另一目的在於提供一種距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置,可以不採用脈波寬度調變的方式進行距離檢測。
有鑒於此,本發明提供一種距離檢測方法,此距離檢測方法包括下列步驟:提供一指向性訊號發射模組;提供一具有一固定頻寬之指向性訊號接收模組;提供一距離檢測訊號給該指向性訊號發射模組;改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號;以及根據距離檢測訊號的頻率所對應的該接收訊號是否被解碼出,判斷外部物件與指向性訊號接收模組之間的距離。
本發明另外提出一種距離檢測裝置,此距離檢測裝置包括一指向性訊號發射模組、一指向性訊號接收模組以及一微處理器。指向性訊號接收模組具有一固定頻寬。微處理器包括一第一連接埠以及一第二連接埠,其中,微處理器的第一連接埠耦接該指向性訊號發射模組,微處理器的第二連接埠耦接該指向性訊號接收模組,其中,微處理器透過第一連接埠提供一距離檢測訊號給指向性訊號發射模組。微處理器改變提供給指向性訊號發射 模組的距離檢測訊號之頻率,並且判斷指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號,並且微處理器根據距離檢測訊號的頻率所對應的接收訊號是否被解碼出,判斷外部物件與指向性訊號接收模組之間的距離。
依照本發明較佳實施例所述之距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置,上述固定頻寬係由較低的第一頻率到較高的第二頻率。另外,在一較佳實施例中,上述改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號包括下列子步驟:由該固定頻寬的一中央頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;步驟(A)提供該距離檢測訊號;步驟(B)由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼;將該距離檢測訊號之頻率加上一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述步驟(A)與步驟(B),直到該距離檢測訊號之頻率加上該頻率變化量大於該第二頻率。
依照本發明較佳實施例所述之距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置,上述固定頻寬係由較低的第一頻率到較高的第二頻率。另外,在一較佳實施例中,上述改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號包括下列子步驟:由該固定頻寬的一中央頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻 率;步驟(A)提供該距離檢測訊號;步驟(B)由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼;將該距離檢測訊號之頻率減去一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述步驟(A)與步驟(B),直到該距離檢測訊號之頻率減去該頻率變化量小於該第一頻率。
依照本發明較佳實施例所述之距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置,上述固定頻寬係由較低的第一頻率到較高的第二頻率。另外,在一較佳實施例中,上述改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號包括下列子步驟:由該第一頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;步驟(A)提供該距離檢測訊號;步驟(B)由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼;將該距離檢測訊號之頻率加上一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述步驟(A)與步驟(B),直到該距離檢測訊號之頻率加上該頻率變化量大於該第二頻率。
依照本發明較佳實施例所述之距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置,上述固定頻寬係由較低的第一頻率到較高的第二頻率。另外,在一較佳實施例中,上述改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號包括下列子步驟:由該第二頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;步驟(A) 提供該距離檢測訊號;步驟(B)由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼;將該距離檢測訊號之頻率減去一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述步驟(A)與步驟(B),直到該距離檢測訊號之頻率減去該頻率變化量小於該第一頻率。
依照本發明較佳實施例所述之距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置,上述指向性訊號發射模組係一紅外線發射模組,且上述指向性訊號接收模組係一紅外線訊號接收模組。在另一較佳實施例中,上述指向性訊號發射模組係一超音波發射模組,且上述指向性訊號接收模組係一超音波訊號接收模組。
本發明的精神在於利用改變距離檢測訊號之頻率的方式,控制指向性訊號。並且藉由指向性訊號反彈回來時,指向性訊號接收模組是否成功解碼來判定待測物體與距離檢測裝置之間的距離。由於不需要使用脈波寬度調變技術,因此,不會受限於微處理器的脈波寬度調變接腳的數目。另外,由於本發明採用頻率調整的技術,相對於脈波寬度調變技術,頻率調整的技術相對對於硬體要求較低,且軟體方面較容易實施。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
101‧‧‧微處理器
102‧‧‧紅外線發光二極體
103‧‧‧紅外線接收器
P01‧‧‧脈波寬度調變接腳
PWMS‧‧‧脈波寬度調變訊號
301‧‧‧指向性訊號發射模組
302‧‧‧指向性訊號接收模組
303‧‧‧微處理器
DS‧‧‧距離檢測訊號
RS‧‧‧接收訊號
BW51‧‧‧待測物與距離檢測裝置之間的距離為近距離的情況之頻寬
BW52‧‧‧待測物與距離檢測裝置之間的距離為中距離的情況之頻寬
BW53‧‧‧待測物與距離檢測裝置之間的距離為遠距離的情況之頻寬
FC‧‧‧中央頻率
FL‧‧‧下限頻率
FH‧‧‧上限頻率
701‧‧‧紅外線訊號發射模組
702‧‧‧紅外線訊號接收模組
801‧‧‧超音波訊號發射模組
802‧‧‧超音波訊號接收模組
S901~S906‧‧‧本發明一較佳實施例的距離檢測方法的流程步驟
S1001~S1005‧‧‧本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905的子步驟
S1101~S1105‧‧‧本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905的子步驟
S1201~S1205‧‧‧本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905的子步驟
S1301~S1305‧‧‧本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905的子步驟
第1圖繪示為先前技術之紅外線距離檢測裝置的電路圖。
第2圖繪示為先前技術之紅外線距離檢測裝置的操作示意圖。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測裝置的電路圖。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測裝置之指向性訊號接收模組302的頻率響應圖。
第5圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測裝置的接收頻寬與距離之示意圖。
第6圖繪示為先前技術的責任週期產生電路之電路方塊圖。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例的紅外線距離檢測裝置的運作示意圖。
第8圖繪示為本發明一較佳實施例的超音波距離檢測裝置的運作示意圖。
第9圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的流程圖。
第10圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905之子步驟流程圖。
第11圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905之子步驟流程圖。
第12圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905之子步驟流程圖。
第13圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905之子步驟流程圖。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測裝置的電路圖。請參考第3圖,距離檢測裝置包括一指向性訊號發射模組301、一指向性訊號接收模組302以及一微處理器303。在此實施例中,指向性訊號發射模組301可以是以特定頻帶光線發射模組實施,例如可見光、紅外光等等。指向性訊號接收模組302則是相對應於上述特定頻帶光線發射模組的接收模組。另外,在此實施例中,指向性訊號接收模組302具有一固定頻寬。第4圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測裝置之指向性訊號接收模組302的頻率響應圖。請參考第4圖,在此圖式中,橫軸表示頻率,縱軸表示距離。若假設上述指向性訊號接收模組302為紅外線接收模組,上述縱軸代表可由所接收之紅外線訊號解碼出接收訊號的距離,橫軸則表示所接收之紅外線訊號的頻率。在此實施例中,指向性訊號接收模組302的頻率響應類似於一帶通濾波器。
微處理器303包括一第一連接埠以及一第二連接埠,其中,微處理器303的第一連接埠耦接指向性訊號發射模組301,微處理器303的第二連接埠耦接指向性訊號接收模組302。微處理器303透過第一連接埠提供一距離檢測訊號DS給指向性訊號發射模組301,指向 性訊號發射模組301則根據此距離檢測訊號DS,發射相同頻率的指向性訊號。另外,指向性訊號接收模組302同時接收反射的指向性訊號,並將反射的指向性訊號進行解碼,解出接收訊號RS並傳送給微處理器303。
在此實施例中,微處理器303所輸出的距離檢測訊號DS會隨著時間改變其頻率。因此,指向性訊號發射模組301會發射出強度相同而頻率不同的指向性訊號。又,請參考第4圖,假設所發射的指向性訊號在中央頻率38KHz時,由3米反射回來的指向性訊號可以被解碼,所發射的指向性訊號在35KHz頻率時,僅有由1.5米反射回來的指向性訊號可以被解碼。由於指向性訊號接收模組302在指向性訊號的頻率不同時,有不同的解碼成功距離,因此,微處理器303只要改變距離檢測訊號DS的頻率,並且,微處理器303檢測指向性訊號接收模組302是否成功解碼出接收訊號RS,便可以判斷距離。
第5圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測裝置的接收頻寬與距離之示意圖。請參考第5圖,在此實施例係採用頻寬的寬度來判斷距離。標號BW51表示待測物與距離檢測裝置之間的距離為近距離的情況之頻寬。標號BW52表示待測物與距離檢測裝置之間的距離為中距離的情況之頻寬。標號BW53表示待測物與距離檢測裝置之間的距離為遠距離的情況之頻寬。標號FC表示中央頻率。標號FL表示下限頻率。標號FH表示上限頻率。在此實施例中,微處理器303只需要單純的負責將距離檢 測訊號DS的頻率,從頻率FL改變到FH(或從頻率FH改變到FL),並且判斷接收訊號RS是否解碼成功。換句話說,微處理器303在進行單純的掃頻(frequency sweeping)的動作。藉由檢測出頻寬寬度,便可以判定出待測物與距離檢測裝置之間的距離。
由於每一個指向性訊號接收模組302在製作過程中,常常會有所差異,導致每一個指向性訊號接收模組302的中央頻率並非都落在38KHz。有的指向性訊號接收模組302的中央頻率可能落在37.5KHz;有的指向性訊號接收模組302的中央頻率可能落在39KHz。然而,上述實施例中,採用掃頻(frequency sweeping)方式,故即便每一個指向性訊號接收模組302的中央頻率並非都落在38KHz,只要掃描的頻帶夠寬,並且檢測頻寬,由檢測出的頻寬知道距離,也就不需要理會元件差異。
上述實施例是以由下限頻率FL逐漸改變到上限頻率FH的作法或是由上限頻率FH逐漸改變到下限頻率FL的作法。所屬技術領域具有通常知識者應當知道,若在指向性訊號接收模組302的元件差異不大時,上述實施例亦可以採用由中央頻率FC逐漸改變到上限頻率FH的作法或是由中央頻率FC逐漸改變到下限頻率FL的作法。故本發明不以此為限。
另外,比較先前技術與第3圖的技術,由於第3圖的技術是以改變頻率固定責任週期的方式運作。對於微處理器303來說,改變頻率相對於改變責任週 期來的容易。由於改變責任週期需要較高的時脈,且改變責任週期,需要有一比較電路,如第6圖所示,第6圖繪示為先前技術的責任週期產生電路之電路方塊圖。請參考第6圖,此責任週期產生電路包括一計數電路601、一比較電路602以及一轉態控制電路603。計數電路601接收一高頻率時脈訊號CLK,並依照此高頻率時脈訊號CLK的正緣或負緣計算,用以輸出一計數值CV。比較電路則是接收上述計數值CV以及一責任週期D,將上述計數值CV與責任週期D所對應的目標責任週期值進行比較。當上述計數值CV比上述目標責任週期值大時,則輸出一致能訊號EN。當轉態控制電路603接收到致能訊號EN,便將所輸出的訊號由高電壓轉為低電壓,之後,計數電路601由0開始計數,並且,比較電路602開始比較上述計數值CV以及(1-D)所對應的目標責任週期值進行比較。
然而,改變頻率的運作則是相對單純。只要計數器計算到目標值就轉態即可。另外,以在35KHz~45KHz之間調整頻率來說,所需要的時脈頂多1MHz,相對於調整脈波寬度所需的時脈為低。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例的紅外線距離檢測裝置的運作示意圖。請參考第7圖以及第3圖,此紅外線距離檢測裝置主要是將原本的指向性訊號發射模組301改為紅外線訊號發射模組701,且將原本的指向性訊號接收模組302改為紅外線訊號接收模組702。其原理與上述原理相同,故不予贅述。
第8圖繪示為本發明一較佳實施例的超音波距離檢測裝置的運作示意圖。請參考第8圖以及第3圖,此超音波距離檢測裝置主要是將原本的指向性訊號發射模組301改為超音波訊號發射模組801,且將原本的指向性訊號接收模組302改為超音波訊號接收模組802。其原理與上述原理相同,故不予贅述。
上述兩實施例分別是以紅外線訊號或超音波訊號實現指向性訊號。所屬技術領域具有通常知識者應當知道,除上述兩者外,還可以利用可見光、雷射光等等。只要是具有方向性的訊號,便屬於本發明的範圍。故本發明不以此為限。
根據上述實施例,本發明可以被歸納成為一個距離檢測方法。第9圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的流程圖。請參考第9圖,此距離檢測方法包括下列步驟:
步驟S901:開始。
步驟S902:提供一指向性訊號發射模組。例如紅外線訊號發射模組、超音波訊號發射模組等。
步驟S903:提供一具有一固定頻寬之指向性訊號接收模組。例如紅外線訊號接收模組、超音波訊號接收模組等。
步驟S904:提供距離檢測訊號給指向性訊號發射模組。
步驟S905:改變提供給指向性訊號發 射模組的距離檢測訊號之頻率,並且判斷上述指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號。
步驟S906:根據距離檢測訊號的頻率所對應的該接收訊號是否被解碼出,判斷外部物件與指向性訊號接收模組之間的距離。
另外,上述步驟S905可以被分成以下幾個子步驟,如第10圖所示。第10圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905之子步驟流程圖。請參考第10圖,此步驟S905包括下列子步驟:
步驟S1001:由固定頻寬的一下限頻率FL開始,作為該距離檢測訊號之頻率F。
步驟S1002:提供該距離檢測訊號。
步驟S1003:由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼。
步驟S1004:將該距離檢測訊號之頻率F加上一頻率變化量△F,作為該距離檢測訊號之頻率F。
步驟S1005:判斷該距離檢測訊號之頻率F是否大於上限頻率FH。若判斷為否,則回到步驟S1002,直到該距離檢測訊號之頻率加上該頻率變化量大於上限頻率FH,進行步驟S906。
第10圖的方式是採用上述掃頻的方式,頻率由下限頻率FL逐步增加到上限頻率FH。另一實施例中,上述步驟S905亦可以被分成以下幾個子步驟, 如第11圖所示。第11圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905之子步驟流程圖。請參考第11圖,此步驟S905包括下列子步驟:
步驟S1101:由固定頻寬的上限頻率FH開始,作為該距離檢測訊號之頻率F。
步驟S1102:提供該距離檢測訊號。
步驟S1103:由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼。
步驟S1104:將該距離檢測訊號之頻率F減去一頻率變化量△F,作為該距離檢測訊號之頻率F。
步驟S1105:判斷該距離檢測訊號之頻率F是否小於下限頻率FL。若判斷為否,則回到步驟S1102,直到該距離檢測訊號之頻率減去該頻率變化量小於下限頻率FL,才進行步驟S906。
第11圖的方式同樣是採用上述掃頻的方式,頻率由上限頻率FH逐步減低到下限頻率FL。另一實施例中,上述步驟S905亦可以被分成以下幾個子步驟,如第12圖所示。第12圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905之子步驟流程圖。請參考第12圖,此步驟S905包括下列子步驟:
步驟S1201:由固定頻寬的中央頻率FC開始,作為該距離檢測訊號之頻率F。
步驟S1202:提供該距離檢測訊號。
步驟S1203:由所接收到的反射的指向 性訊號進行解碼。
步驟S1204:將該距離檢測訊號之頻率減去一頻率變化量△F,作為該距離檢測訊號之頻率F。
步驟S1205:判斷該距離檢測訊號之頻率F是否小於下限頻率FL。若判斷為否,則回到步驟S1202,直到該距離檢測訊號之頻率減去該頻率變化量小於下限頻率FL,才進行步驟S906。
第12圖的方式同樣是採用上述掃頻的方式,頻率由中央頻率FC逐步減低到下限頻率FL。另一實施例中,上述步驟S905亦可以被分成以下幾個子步驟,如第13圖所示。第13圖繪示為本發明一較佳實施例的距離檢測方法的步驟S905之子步驟流程圖。請參考第13圖,此步驟S905包括下列子步驟:
步驟S1301:由固定頻寬的中央頻率FC開始,作為該距離檢測訊號之頻率F。
步驟S1302:提供該距離檢測訊號。
步驟S1303:由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼。
步驟S1304:將該距離檢測訊號之頻率增加一頻率變化量△F,作為該距離檢測訊號之頻率F。
步驟S1305:判斷該距離檢測訊號之頻率F是否大於上限頻率FH。若判斷為否,則回到步驟S1302,直到該距離檢測訊號之頻率加上該頻率變化量大於上限頻率FH,才進行步驟S906。
上述實施例雖然提供四種掃頻方式,然所屬技術領域具有通常知識者應當知道,距離檢測訊號之頻率F的初始值並非一定要由下限頻率FL、上限頻率FH或中央頻率FC開始。另外,距離檢測訊號之頻率F的結束值並非一定要是下限頻率FL、上限頻率FH或中央頻率FC。本發明不以此為限。
綜上所述,本發明的精神在於利用改變距離檢測訊號之頻率的方式,控制指向性訊號。並且藉由指向性訊號反彈回來時,指向性訊號接收模組是否成功解碼來判定待測物體與距離檢測裝置之間的距離。由於不需要使用脈波寬度調變技術,因此,不會受限於微處理器的脈波寬度調變接腳的數目。另外,由於本發明採用頻率調整的技術,相對於脈波寬度調變技術,頻率調整的技術相對對於硬體要求較低,且軟體方面較容易實施。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容,而非將本發明狹義地限制於上述實施例,在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況,所做之種種變化實施,皆屬於本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
BW51‧‧‧待測物與距離檢測裝置之間的距離為近距離的情況之頻寬
BW52‧‧‧待測物與距離檢測裝置之間的距離為中距離的情況之頻寬
BW53‧‧‧待測物與距離檢測裝置之間的距離為遠距離的情況之頻寬
FC‧‧‧中央頻率
FL‧‧‧下限頻率
FH‧‧‧上限頻率

Claims (17)

  1. 一種距離檢測方法,包括:提供一指向性訊號發射模組;提供一具有一固定頻寬之指向性訊號接收模組;提供一距離檢測訊號給該指向性訊號發射模組;改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號;以及根據距離檢測訊號的頻率所對應的該接收訊號是否被解碼出,判斷外部物件與指向性訊號接收模組之間的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之距離檢測方法,其中,該固定頻寬係由較低的第一頻率到較高的第二頻率。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之距離檢測方法,其中,改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號包括:由該固定頻寬的一中央頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;步驟(A)提供該距離檢測訊號;步驟(B)由所接收到的反射的指向性訊號進行 解碼將該距離檢測訊號之頻率加上一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述步驟(A)與步驟(B),直到該距離檢測訊號之頻率加上該頻率變化量大於該第二頻率。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之距離檢測方法,其中,改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號包括:由該固定頻寬的一中央頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;步驟(A)提供該距離檢測訊號;步驟(B)由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼將該距離檢測訊號之頻率減去一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述步驟(A)與步驟(B),直到該距離檢測訊號之頻率減去該頻率變化量小於該第一頻率。
  5. 如申請專利範圍第2項所記載之距離檢測方法,其中,改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號包括: 由該第一頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;步驟(A)提供該距離檢測訊號;步驟(B)由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼;將該距離檢測訊號之頻率加上一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述步驟(A)與步驟(B),直到該距離檢測訊號之頻率加上該頻率變化量大於該第二頻率。
  6. 如申請專利範圍第2項所記載之距離檢測方法,其中,改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號包括:由該第二頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;步驟(A)提供該距離檢測訊號;步驟(B)由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼將該距離檢測訊號之頻率減去一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述步驟(A)與步驟(B),直到該距離檢測訊號之頻率減去該頻率變化量小於該第一頻率。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之距離檢測方法,其中,該指向性訊號發射模組係一紅外線發射模組,且該 指向性訊號接收模組係一紅外線訊號接收模組。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之距離檢測方法,其中,該指向性訊號發射模組係一超音波發射模組,且該指向性訊號接收模組係一超音波訊號接收模組。
  9. 一種距離檢測裝置,包括:一指向性訊號發射模組;一指向性訊號接收模組,具有一固定頻寬;以及一微處理器,包括一第一連接埠以及一第二連接埠,其中,該微處理器的第一連接埠耦接該指向性訊號發射模組,該微處理器的第二連接埠耦接該指向性訊號接收模組,其中,該微處理器透過該第一連接埠提供一距離檢測訊號給該指向性訊號發射模組;其中,該微處理器改變提供給該指向性訊號發射模組的該距離檢測訊號之頻率,並且判斷該指向性訊號接收模組是否可以由反射的指向性訊號解碼出一接收訊號,並且該微處理器根據距離檢測訊號的頻率所對應的該接收訊號是否被解碼出,判斷外部物件與指向性訊號接收模組之間的距離。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之距離檢測裝置,其中,該指向性訊號接收模組包括:一紅外光感測器,包括一第一端以及一第二端,其 中,該紅外光感測器的第一端耦接一共接電壓;以及一帶通濾波器,包括一輸入端以及一輸出端,其中,該帶通濾波器的輸入端耦接該紅外光感測器的第二端,該帶通濾波器的輸出端耦接該微處理器的第二連接埠,其中,該帶通濾波器的頻寬為該固定頻寬,其中,該固定頻寬係由較低的第一頻率到較高的第二頻率。
  11. 如申請專利範圍第10項所記載之距離檢測裝置,其中,該指向性訊號接收模組更包括:一前級放大電路,包括一輸入端以及一輸出端,其中,該前級放大電路的輸入端耦接該紅外光感測器的第二端,該前級放大電路的輸出端耦接該帶通濾波器的輸入端;一解調變電路,包括一輸入端以及一輸出端,其中,該解調變電路的輸入端耦接該帶通濾波器的輸出端;以及一輸出級電路,包括一輸入端以及一輸出端,其中,該輸出級電路的輸入端耦接該解調變電路的輸出端。
  12. 如申請專利範圍第10項所記載之距離檢測裝置,其中,該微處理器進行以下動作:由該固定頻寬的一中央頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;操作(A)該微處理器傳送該距離檢測訊號給該指向性訊號發射模組; 操作(B)該指向性訊號接收模組由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼;將該距離檢測訊號之頻率加上一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述操作(A)與操作(B),直到該距離檢測訊號之頻率加上該頻率變化量大於該第二頻率。
  13. 如申請專利範圍第10項所記載之距離檢測裝置,其中,該微處理器進行以下動作:由該固定頻寬的一中央頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;操作(A)該微處理器傳送該距離檢測訊號給該指向性訊號發射模組;操作(B)該指向性訊號接收模組由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼;將該距離檢測訊號之頻率減去一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述操作(A)與操作(B),直到該距離檢測訊號之頻率減去該頻率變化量小於該第一頻率。
  14. 如申請專利範圍第10項所記載之距離檢測裝置,其中,該微處理器進行以下動作:由該第一頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;操作(A)該微處理器傳送該距離檢測訊號給該 指向性訊號發射模組;操作(B)該指向性訊號接收模組由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼;將該距離檢測訊號之頻率加上一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述操作(A)與操作(B),直到該距離檢測訊號之頻率加上該頻率變化量大於該第二頻率。
  15. 如申請專利範圍第10項所記載之距離檢測裝置,其中,該微處理器進行以下動作:由該第二頻率開始,作為該距離檢測訊號之頻率;操作(A)該微處理器傳送該距離檢測訊號給該指向性訊號發射模組;操作(B)該指向性訊號接收模組由所接收到的反射的指向性訊號進行解碼;將該距離檢測訊號之頻率減去一頻率變化量,作為該距離檢測訊號之頻率,重新進行上述操作(A)與操作(B),直到該距離檢測訊號之頻率減去該頻率變化量小於該第一頻率。
  16. 如申請專利範圍第9項所記載之距離檢測裝置,其中,該指向性訊號發射模組係一紅外線發射模組,且該指向性訊號接收模組係一紅外線訊號接收模組。
  17. 如申請專利範圍第9項所記載之距離檢測裝置,其中,該指向性訊號發射模組係一超音波發射模組,且該指向性訊號接收模組係一超音波訊號接收模組。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI596367B (zh) * 2016-02-26 2017-08-21 凌通科技股份有限公司 距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置
CN107817499B (zh) * 2017-10-27 2021-03-02 广东电网有限责任公司机巡作业中心 一种基于双雷达的点云数据处理方法
CN108333590A (zh) * 2017-12-05 2018-07-27 欣旺达电子股份有限公司 超声波变频测距的方法、装置、设备及存储介质
CN108490445B (zh) * 2018-03-06 2022-08-02 重庆理工大学 一种基于脉冲宽度检测的红外测距方法及装置
CA3175039A1 (en) 2020-03-10 2021-09-16 Cellares Corporation Systems, devices, and methods for cell processing
KR102937939B1 (ko) * 2020-09-15 2026-03-11 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그 제어 방법
TWI839910B (zh) * 2022-10-24 2024-04-21 台亞半導體股份有限公司 聲耦合器
CN116338626B (zh) * 2023-03-10 2026-03-31 探维科技(苏州)有限公司 点云数据去噪方法、装置、设备及计算机可读存储介质
CN121752711A (zh) * 2023-06-30 2026-03-27 赛阿瑞斯公司 用于自动化细胞处理系统内的流体转移的系统、装置和方法
US12559710B2 (en) 2024-03-27 2026-02-24 Cellares Corporation Liquid level and flow rate detection within a cell processing system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3112481A (en) * 1957-12-20 1963-11-26 Litton Systems Inc Continuous wave frequency modulation distance measuring apparatus
TWI337261B (en) * 2007-07-10 2011-02-11 Asia Optical Co Inc Distance measurement systems and distance measurement methods
TW201411166A (zh) * 2012-09-05 2014-03-16 Prec Machinery Res & Dev Ct 應用於量測距離的雷射測距儀、距離演算方法及距離量測方法
CN103592624B (zh) * 2013-11-22 2015-07-29 中国人民解放军理工大学 一种基于接收信号强度的测距方法
TW201604051A (zh) * 2014-07-29 2016-02-01 鴻海精密工業股份有限公司 障礙物偵測系統及使用該系統之障礙物偵測方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2453169A (en) * 1943-04-10 1948-11-09 Sperry Corp Radio ground clearance indicator
US3012242A (en) * 1958-05-19 1961-12-05 Northrop Corp F. m. radar scoring system
CA2540600A1 (en) * 2003-09-30 2005-05-06 Pirelli & C. S.P.A. Phase-control in an external-cavity tuneable laser
CN201698023U (zh) * 2010-06-30 2011-01-05 南京信息工程大学 变频超声波测距装置
WO2013067711A1 (zh) * 2011-11-11 2013-05-16 深圳市迈测科技有限公司 一种测距方法及系统
CN104678398B (zh) * 2015-01-23 2017-07-28 广州快飞计算机科技有限公司 一种超声波测距方法
CN105005094B (zh) * 2015-07-04 2017-12-15 潍坊医学院 一种反射式红外光电传感器的程控频率调距方法
TWI596367B (zh) * 2016-02-26 2017-08-21 凌通科技股份有限公司 距離檢測方法以及使用其之距離檢測裝置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3112481A (en) * 1957-12-20 1963-11-26 Litton Systems Inc Continuous wave frequency modulation distance measuring apparatus
TWI337261B (en) * 2007-07-10 2011-02-11 Asia Optical Co Inc Distance measurement systems and distance measurement methods
TW201411166A (zh) * 2012-09-05 2014-03-16 Prec Machinery Res & Dev Ct 應用於量測距離的雷射測距儀、距離演算方法及距離量測方法
CN103592624B (zh) * 2013-11-22 2015-07-29 中国人民解放军理工大学 一种基于接收信号强度的测距方法
TW201604051A (zh) * 2014-07-29 2016-02-01 鴻海精密工業股份有限公司 障礙物偵測系統及使用該系統之障礙物偵測方法

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