3D模组及扫地机器人的制作方法

本发明涉及光学模组领域，尤其是涉及一种3d模组及扫地机器人。

背景技术：

tof是飞行时间(timeofflight)技术的缩写，即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

tof模组是一种3d模组，在扫地机器人上应用时，由于扫地机器人在清洁的过程时，会将灰尘扬起并会在盖板表面产生灰尘颗粒，当发射光打出去，接收模块接收光线时，由于盖板表面灰尘的原因，光路会因灰尘产生多路径漫反射，如果tof模组周边有高反射屏蔽罩等物体，也会产生在其表面产生光路反射，最终由于光路的漫反射窜光，造成tof模组的深度信息和软件算法的不准确性，导致产品功能效果差。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种3d模组以及具有其的扫地机器人。

根据本发明实施例的3d模组包括：电路板、发射模块、接收模块、隔光件，所述发射模块用于发射红外光线；所述接收模块用于接收红外光线，所述发射模块、所述接收模块均设置于所述电路板并且电连接；所述隔光件开设有并列设置的第一安装仓和第二安装仓，所述发射模块的远离电路板的一端处于所述第一安装仓，所述接收模块的远离电路板的一端处于所述第二安装仓，所述隔光件具有与所述第一安装仓和所述第二安装仓分别对应的通光孔；所述隔光件的第一安装仓和第二安装仓之间具有分隔部，所述分隔部朝背离所述电路板的一侧设置，所述分隔部用于阻隔经彼此相邻的所述第一安装仓发射、所述第二安装仓接收的光路。

由此，通过利用隔光件隔绝发射模块发射光路与接收模块接收光路，避免应用到产品上后，产品透光表面(如扫地机器人的盖板)灰尘造成的多路径漫反射窜光，整体提升了光功率信号。

在一些实施例中，所述隔光件包括：罩体和所述分隔部，所述罩体包括：端板、多个环形侧壁，所述分隔部连接在所述端板上且突出于所述端板的一侧表面设置，所述通光孔贯穿所述端板；位于所述端板的另一侧，每个所述环形侧壁与所述端板共同限定出一个所述第一安装仓或所述第二安装仓。

由此，通过端板对发射模块与盖板之间、接收模块与盖板之间进行阻隔，同时采用环形侧壁对发射模块、接收模块的侧面进行包覆，以在面板内部对发射模块发出的光线、对接收模块接收的光线进行阻隔，减少了发射模块与接收模块在面板内的光线的彼此干扰。

在一些实施例中，所述分隔部与所述罩体一体成型。由此，隔光件采用柔性材质能够对盖板与模组之间的空间填充的更充分，一体成型的方式更方便加工、减少了装配工序。

在一些实施例中，所述发射模块包括第一支架以及发射部，所述发射部设于所述第一支架上并且突出于第一支架，一个所述环形侧壁环绕在所述发射部的突出部分的外周并且止抵于所述第一支架，以使所述发射部远离所述电路板的一侧设置在第一安装仓；所述接收模块包括第二支架以及接收部，所述接收部设于第二支架内并且一部分突出于第二支架，另一个所述环形侧壁环绕在所述接收部外并且止抵于所述第二支架，以使所述接收部远离所述电路板的一侧设置在第二安装仓。

这样，环形侧壁位于发射模块和接收模块之间，以分隔盖板，将接收模块和发射模块完全阻隔，使两者互不受外部介质光干扰，使光路可以稳定的从发射模块发出，从接收模块接收的同时不被漫反射杂光干扰，产品性能可以更加地稳定。

在一些实施例中，所述隔光件包括：柔性罩、支撑壳，所述发射模块、所述接收模块均安装在所述支撑壳内，所述通光孔、所述分隔部均形成在所述支撑壳上；所述柔性罩位于所述支撑壳内，所述第一安装仓、所述第二安装仓由所述柔性罩与所述支撑壳中的至少一个限定出，所述柔性罩至少环绕在所述发射模块、所述接收模块的侧壁外。

由此，支撑壳以及柔性罩设置在模组外围、模组与盖板之间，能够起到减少模组侧部漏光的作用，支撑壳的分隔部能够对发射光路、接收光路进行阻隔，使两者互不受外部介质光干扰，使光路可以稳定的从发射模块发出，从接收模块接收的同时不被漫反射杂光干扰，产品性能可以更加地稳定。相比之下，支撑壳为结构强度高于柔性罩的零件，使盖板安装在支撑壳的上表面，减少了盖板的变形，对盖板的固定更牢靠。

在一些实施例中，所述支撑壳还包括隔板、连接在所述隔板的一侧的环形套体，所述柔性罩与所述隔板共同限定出所述第一安装仓、所述第二安装仓，所述通光孔位于所述隔板上，所述分隔部连接并突出于所述隔板的另一侧。

由此，本实施例中的支撑壳能够为发射模块、接收模块、柔性罩提供主机体，并且可以共同形成3d模组，各个零件无需在扫地机器人组装时才装配到一起，更加模块化、集成度更高。

在一些实施例中，所述发射模块包括第一支架以及发射部，所述发射部设于所述第一支架上并且突出于第一支架，一个所述环形套体环绕在所述发射部的突出部分的外周并且止抵于所述第一支架；所述接收模块包括第二支架以及接收部，所述接收部设于第二支架内并且一部分突出于第二支架，另一个所述环形套体环绕在所述接收部外并且止抵于所述第二支架；所述支撑壳还包括连接在相邻环形套体交界处的填充部，所述填充部朝向所述电路板延伸并贴靠于所述电路板，所述第一支架和所述第二支架被所述填充部阻隔开。

由此，支撑壳不仅对发射部、接收部的侧面进行包覆，而且位于发射模块、接收模块之间的填充部能够彻底将发射模块与接收模块隔开，减少了两个模组之间的灰尘漂浮，进一步减少了内部的窜光、漫反射，而且电路板能够对柔性罩形成支撑，对柔性罩形成稳定定位，能够对两个模组形成稳定限位。

根据本发明第二方面实施例的扫地机器人包括：主机体、所述的3d模组、盖板，所述主机体具有面板，所述面板具有安装口；所述3d模组安装于所述主机体内，所述发射模块的发射端、所述接收模块的接收端朝向所述安装口设置；所述盖板安装于所述安装口，所述盖板被所述分隔部分隔成多个透光区，多个透光区分别与发射模块、接收模块一一对应。

由此，将扫地机器人内的3d模组做分仓设计，通过隔光件对发射模块、接收模块的光路隔开，通过利用隔光件的分隔部将盖板分隔成多个透光区，隔绝发射模块发射光路与接收模块接收光路，避免应用到产品上后，产品透光表面(如扫地机器人的盖板)灰尘造成的多路径漫反射窜光，整体提升了光功率信号。

在一些实施例中，所述分隔部的背离所述电路板的一端不低于所述盖板的外表面。这样，盖板的外表面与分隔部的顶端共同形成平整、无缝的外观面，外形更美观。分隔部的突出于盖板的部分能够起到更好的阻隔折射干扰、漫反射干扰的作用。

在一些实施例中，所述分隔部包括底分隔条和顶分隔条，所述底分隔条位于各个所述透光区之间，所述底分隔条的顶面与所述盖板的外表面相齐平，所述顶分隔条突出于所述盖板的外表面，所述顶分隔条的宽度小于所述底分隔条的宽度。由此，顶分隔条能够起到更好地阻隔相邻模组光路的作用。

在一些实施例中，所述盖板包括多个彼此独立的子盖板，每个子盖板形成为一个透光区。由此，盖板由彼此独立的多个子盖板组成，更方便安装以及维修更换。

在一些实施例中，所述盖板为一个具有插槽或插孔的板体，所述分隔部插入所述插槽或所述插孔内。由此，采用整体式的盖板，更方便加工，节省了安装工序。

在一些实施例中，所述3d模组为一些实施例所述的3d模组，所述主机体的面板具有下沉部，所述安装口贯通所述下沉部的底壁，所述盖板在所述下沉部内与所述底壁固定，并且覆盖所述安装口，所述盖板的内表面与所述罩体的端板相抵靠。由此，扫地机器人的面板能够对盖板进行支撑，降低了对隔光件的精度公差的要求。

在一些实施例中，所述3d模组为另一些实施例所述的3d模组，所述盖板安装在所述安装口内，所述盖板的内表面与所述支撑壳固定。由此，支撑壳能够为盖板提供刚性支撑，盖板全部嵌入面板的安装口内，扫地机器人的外形更美观。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的3d模组在扫地机器人上组装的立体拆分示意图。

图2是根据本发明一个实施例的3d模组在扫地机器人上组装的剖视示意图。

图3是根据本发明另一个实施例的3d模组在扫地机器人上组装的立体拆分示意图。

图4是根据本发明另一个实施例的3d模组在扫地机器人上组装的剖视示意图。

图5是根据本发明再一个实施例的扫地机器人的盖板的示意图。

附图标记：

3d模组100，

电路板10，

发射模块20，第一支架21，发射部22，突出部分221，

接收模块30，第二支架31，接收部32，

隔光件40，第一安装仓a1、第二安装仓a2，通光孔b1、b2，避让面c，分隔部41，底分隔条411，顶分隔条412，罩体42，端板421，环形侧壁422，

柔性罩43，填充部431，

支撑壳44，隔板441，环形套体442，

外壳50，密封圈60，底板70，

面板200，安装口201，下沉部202，

盖板300，透光区301，子盖板302，插孔303。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的扫地机器人100。

根据本发明实施例的3d模组100包括：电路板10、至少一个发射模块20、至少一个接收模块30、隔光件40。

发射模块20用于发射红外光线；接收模块30用于接收红外光线，发射模块20、接收模块30均设置于电路板10并且都与电路板10电连接。发射模块20用于发射红外光线，发射模块20具有发射芯片，接收模块30用于接收红外光线，接收模块30具有接收芯片，可以将接收的光线生成图像信息。

隔光件40为能够阻隔光线的材质，隔光件40开设有并列设置的第一安装仓a1和第二安装仓a2，发射模块20的远离电路板10的一端处于第一安装仓a1，接收模块30的远离电路板10的一端处于第二安装仓a2，隔光件40具有与第一安装仓a1、第二安装仓a2分别对应的通光孔b。

隔光件40的第一安装仓a1和第二安装仓a2之间具有分隔部41，分隔部41朝背离电路板10的一侧设置，分隔部41用于阻隔经彼此相邻的第一安装仓a1发射、第二安装仓a2接收的光路。

其中，3d模组可以是tof模组。

举例而言，当应用在扫地机器人时，在清洁时，由于盖板300表面产生的灰尘，导致光路在玻璃本身介质中和玻璃表面产生多路径漫射，造成窜光，产生影响3d模组100效果的缺陷。

为解决这一缺陷，将扫地机器人内的3d模组100做分仓设计，通过隔光件40对发射模块、接收模块的光路隔开。

由此，通过利用隔光件40隔绝发射模块20发射光路与接收模块30接收光路，避免应用到产品上后，产品透光表面(如扫地机器人的盖板300)灰尘造成的多路径漫反射窜光，整体提升了光功率信号。

以发射模块20、接收模块30的个数为一个为例，阻隔经相邻通光孔b1、b2发射或接受的光路指的是，发射模块20的发射光路的最大投射范围、接收模块30的接收光路的最大投射范围被分隔部41隔开，而不会出现相交。

第一实施例

如图1和图2所示，隔光件40包括：罩体42和分隔部41。罩体42包括：端板421、多个环形侧壁422，分隔部41连接在端板421上且突出于端板421的一侧表面设置，通光孔b1、b2贯穿端板421。环形侧壁422位于在端板421的另一侧，每个环形侧壁422与端板421共同限定出一个第一安装仓a1或第二安装仓a2。

由此，通过端板421对发射模块20与盖板300之间、接收模块30与盖板300之间进行阻隔，同时采用环形侧壁422对发射模块20、接收模块30的侧面进行包覆，以在面板200内部对发射模块20发出的光线、对接收模块30接收的光线进行阻隔，减少了发射模块20与接收模块30在面板200内的光线的彼此干扰。

可选地，分隔部41与罩体42一体成型。具体而言，隔光件40可以是柔性材质，隔光件40可以是塑胶、硅胶等具有弹性的材质，颜色可以是对光线反射效果更好的黑色，分隔部41、罩体42可以是一体成型，由此，隔光件40采用柔性材质能够对盖板300与模块之间的空间填充的更充分，一体成型的方式更方便加工、减少了装配工序。

如图2所示，发射模块20包括第一支架21以及发射部22，发射部22设于第一支架21上并且突出于第一支架21，一个环形侧壁422环绕在发射部22的突出部分221的外周并且止抵于第一支架21，以使发射部22远离电路板10的一侧设置在第一安装仓a1；接收模块30包括第二支架31以及接收部32，接收部32设于第二支架31内并且一部分突出于第二支架31，另一个环形侧壁422环绕在接收部32外并且止抵于第二支架31，以使接收部32远离电路板10的一侧设置在第二安装仓a2。

这样，环形侧壁422位于发射模块20和接收模块30之间，以分隔盖板300，将接收模块30和发射模块20完全阻隔，使两者互不受外部介质光干扰，使光路可以稳定的从发射模块20发出，从接收模块30接收的同时不被漫反射杂光干扰，产品性能可以更加地稳定。

此外，3d模组还具有设置在发射模块20、接收模块30外的外壳50，设置在外壳50与盖板200之间的密封圈60，以及支撑电路板的底板70。

第二实施例

在第一实施例中，隔光件40为一个零件，由一个弹性件所形成。当然，本发明并不限于此，在第二实施例中，隔光件40还可以包括多个零件。

如图3所示，隔光件40包括：柔性罩43、支撑壳44，发射模块20、接收模块30均安装在支撑壳44内，通光孔b1、b2和分隔部41都形成在支撑壳44上。柔性罩43位于支撑壳44内，第一安装仓a1、第二安装仓a2由柔性罩43与支撑壳44中的至少一个限定出，柔性罩43至少环绕在发射模块20、接收模块30的侧壁外。

由此，支撑壳44以及柔性罩43设置在模块外围、模组与盖板300之间，能够起到减少模块侧部漏光的作用，支撑壳44的分隔部41能够对发射光路、接收光路进行阻隔，使两者互不受外部介质光干扰，使光路可以稳定的从发射模块20发出，从接收模块30接收的同时不被漫反射杂光干扰，产品性能可以更加地稳定。相比第一实施例，支撑壳44为结构强度高于柔性罩43的零件，使盖板300安装在支撑壳44的上表面，减少了盖板300的变形，对盖板300的固定更牢靠。

在一些实施例中，如图4所示，支撑壳44还包括隔板441、连接在隔板441的一侧的环形套体442，柔性罩43与隔板441共同限定出第一安装仓a1、第二安装仓a2，通光孔b1、b2位于隔板441上，分隔部41连接并突出于隔板441的另一侧。由此，本实施例中的支撑壳44能够为发射模块20、接收模块30、柔性罩43提供主机体，并且可以共同形成3d模组100，各个零件无需在扫地机器人组装时才装配到一起，更加模块化、集成度更高。

如图4所示，发射模块20包括第一支架21以及发射部22，发射部22设于第一支架21上并且突出于第一支架21，一个环形套体442环绕在发射部22的突出部分221的外周并且止抵于第一支架21；接收模块30包括第二支架31以及接收部32，接收部32设于第二支架31内并且一部分突出于第二支架31，另一个环形套体442环绕在接收部32外并且止抵于第二支架31；支撑壳44还包括连接在相邻环形套体442交界处的填充部431，填充部431朝向电路板10延伸并贴靠于电路板10，第一支架21和第二支架31被填充部431阻隔开。

由此，支撑壳44不仅对发射部22、接收部32的侧面进行包覆，而且位于发射模块、接收模块之间的填充部431能够彻底将发射模块与接收模块隔开，减少了两个模组之间的灰尘漂浮，进一步减少了内部的窜光、漫反射，而且电路板10能够对柔性罩43形成支撑，对柔性罩43形成稳定定位，能够对两个模组形成稳定限位。

如图4所示，通光孔b1、b2的背离电路板10的一端设有截锥形的避让面c。具体地，避让面c可以是对通光孔b1、b2的端部做倒角处理形成。这样，避让面c能够减少对发射光路、接收光路的遮挡，使光线的正常发射不受阻挡，而且避让面c能够对射入到避让面c的杂光进行反射，进一步优化了光路。

可选地，柔性罩43的材质可以是泡棉、橡胶、硅胶中的任一种，支撑壳44的材质为金属、塑胶中的任一种。这样，柔光罩采用上述材质，能够更柔性地填充模组侧面之间的空隙，支撑壳44采用不容易发生变形的材质，能够对盖板300的支撑、定位更稳定。

第三实施例

根据本发明实施例的扫地机器人包括：主机体、上述实施例的3d模组100、盖板300。

主机体具有面板200，面板200具有安装口201，安装口201为贯穿面板200的侧壁的通孔。

3d模组100安装于主机体内，发射模块20的发射端、接收模块30的接收端朝向安装口201设置；盖板300安装于安装口201，盖板300被分隔部41分隔成多个透光区301，多个透光区301分别与发射模块20、接收模块30一一对应。盖板300通常为透光的玻璃板，发射模块20发射的光线经盖板300射出，光线穿过盖板300以被接收模块30接收。

具体而言，当接收模块30、发射模块20的个数均为一个时，透光区301的个数为两个，且两个透光区301分别与接收模块30、发射模块20相对，隔光件40的分隔部41的个数为一个，一个分隔部41将两个透光区301分隔开。当接收模块30、发射模块20的个数不止一个时，相应的，透光区301的个数为两个以上，隔光件40的个数为透光区301的个数-1，每个模块与一个透光区301相对。

由此，将扫地机器人内的3d模组100做分仓设计，通过隔光件40对发射模块、接收模块的光路隔开，通过利用隔光件40的分隔部41将盖板300分隔成多个透光区301，隔绝发射模块20发射光路与接收模块30接收光路，避免应用到产品上后，产品透光表面(如扫地机器人的盖板300)灰尘造成的多路径漫反射窜光，整体提升了光功率信号。

如图2所示，3d模组100为第二实施例的3d模组100时，主机体的面板200具有下沉部202，安装口201贯通下沉部202的底壁，盖板300在下沉部202内与底壁固定，并且覆盖安装口201，盖板300的内表面与罩体42的端板421相抵靠。具体地，盖板300的内表面指的盖板300朝向容纳腔室一侧的表面，外表面为暴露在外的表面，盖板300的内表面可以通过胶(如双面胶)与罩体42的端板421粘接。

由此，扫地机器人的面板200能够对盖板300进行支撑，降低了对隔光件40的精度公差的要求。

分隔部41的背离电路板10的一端不低于盖板300的外表面。换言之，将分隔部41与隔板441连接的一端称之为底端，则另一端称之为顶端。

在图2所示的实施例中，分隔部41的顶端可以与盖板300的外表面相齐平(可参见第一实施例的分隔部41)，这样，盖板300的外表面与分隔部41的顶端共同形成平整、无缝的外观面，外形更美观。

在图4所示的实施例中，分隔部41的顶端也可以伸出盖板300的外表面外、突出于盖板300的外表面设置。由此，分隔部41的突出于盖板300的部分能够起到更好的阻隔折射干扰、漫反射干扰的作用。

突出的分隔部41的设置，可参见第一实施例的分隔部41，分隔部41包括底分隔条411和顶分隔条412，底分隔条411位于各个透光区301之间，底分隔条411的顶面与盖板300的外表面相齐平，顶分隔条412突出于盖板300的外表面，顶分隔条412的宽度小于底分隔条411的宽度。由此，顶分隔条412能够起到更好地阻隔相邻模组光路的作用。

如图4所示，3d模组100为第三实施例的3d模组100时，盖板300安装在安装口201内，盖板300的内表面与支撑壳44固定。具体地，盖板300的边沿与安装口201的内孔相适配，盖板300的内表面可以通过胶(如双面胶)与支撑壳44粘接。

由此，支撑壳44能够为盖板300提供刚性支撑，盖板300全部嵌入面板200的安装口201内，扫地机器人的外形更美观。

第四实施例

在第四实施例中，盖板300包括多个彼此独立的子盖板302，每个子盖板302形成为一个透光区301。

换言之，安装口201被分隔部41隔成多个区域，每个盖板300安装在一个区域内，相邻的子盖板302被分隔部41所隔开，接收模块和发射模块的物端分别盖上子盖板302，以将发射模块、接收模块全部罩住。由此，盖板300由彼此独立的多个子盖板302组成，更方便安装以及维修更换。

第五实施例

在第五实施例中，如图5所示，盖板300为一个具有插槽或插孔303的板体，分隔部41插入插槽或插孔303内。具体而言，盖板300可以是在一整块玻璃上加工出插孔303或插槽。由此，采用整体式的盖板300，更方便加工，节省了安装工序。

此外，透光区301沿盖板300的长度方向分布，插槽或插孔303为长条形，且沿盖板300的宽度方向延伸并且与盖板300的两个长边沿间隔开，插槽或插孔303的长度可以大于盖板300的宽度的一半。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。