一种可用于厢式电梯控制的非接触系统的制作方法

1.本发明涉及电梯控制技术领域，特别涉及一种可用于厢式电梯控制的非接触系统。


背景技术：

2.目前，随着全球疫情的进展，防疫常态化的趋势越来越明显，但是日常生产生活中公用物品的操作和接触仍然无法避免。在各类接触中，厢式电梯的梯外呼叫面板和梯内楼层面板的接触是最为频繁和无法避免的。如何通过非接触的方式实现电梯的呼叫和楼层按钮的功能将成为刚需，在现有的解决方案中，通过遮挡红外传感器来实现楼层的呼叫已经成为现实，但是单一的红外传感器分辨率低，容易误触误判，在实际使用中会造成较多不便，另外红外传感器有无的判断模式几乎不能实现楼层按钮的功能。这些先天的缺陷是其应用范围局限在机场，停车场，二层建筑等有限的简单场景，无法在整个社会广泛推行，其起到的防疫效果也大大被限制。
3.目前要实现精确的楼层呼叫控制，采用手势控制是一个解决问题的方向，在全国范围内，各省各地人民对0
‑
9的数字的手势表达方法大同小异，机器学习成本较低，对各类人群来说使用门槛也较低。通过双手手势可满足绝大部分楼层呼叫场景的需求。目前手势识别的方案中，基于光学镜头的方案拥有技术成熟，算法开源，识别稳定，货源充足，成本低廉的优点。但是摄像头的致命缺点在于其隐私性得不到保障。随着国家对公民隐私权的逐步重视，随意在各处安装摄像头的行为会在政策上得到遏制，基于摄像头手势识别方案的推广一定会收到一定程度的制约，影响全社会推广的可能性。该方案还有一个缺点是光学镜头方案中的手势识别是基于计算机视觉的。基于机器视觉的手势识别易受到光照和复杂背景的影响，从而导致某些特殊情况下识别率较低，目前急需要一种辨别率高、适合大规模部署的疫情防疫的精确的楼层呼叫控制。


技术实现要素：

4.本发明提供一种可用于厢式电梯控制的非接触系统，以解决上述问题。
5.本发明提供本发明提供一种可用于厢式电梯控制的非接触系统，其特征在于，包括接触系统4、非接触系统5和电梯控制面板6；
6.所述接触系统4包括若干数字按键和功能按键；
7.所述非接触系统5即tof传感器模块包括vcsel光源51和tof传感器芯片阵列模块52、mcu处理器2及壳体1，pcb底板3；
8.所述接触系统4和非接触系统5安装在所述电梯控制面板6上。
9.所述vcsel光源51和tof传感器芯片阵列模块52、mcu处理器2均焊接在pcb底板3上，该pcb板安装在电梯内部。
10.所述tof传感器芯片阵列模块52，vcsel光源51和mcu处理器2可以集成封装在所述壳体1内部，所述mcu处理器2也可以单独封装后焊接在pcb底板3上。
11.优选的，所述tof传感器芯片阵列模块52由若干tof传感器芯片502排列构成；所述tof传感器芯片502封装在所述壳体1内部。
12.优选的，所述tof传感器芯片阵列模块52至少通过4个tof传感器芯片502拼合而成，tof传感器芯片502为低成本的4x4或8x8像素tof传感器。
13.优选的，如权利要求3所述tof传感器芯片为直接飞行测距芯片5021或间接飞行时间测距芯片5022。5如权利要求4所述的一种可用于厢式电梯控制的非接触系统，其特征在于，所述mcu处理器2和tof传感器芯片阵列模块52电连接或光耦连接。
14.优选的，所述直接飞行测距芯片5021包括若干单光子雪崩二极管阵列50210、第一电路50211、时间数字转化器50212、直方图生成器50213和第一微控制单元50214；
15.所述单光子雪崩二极管阵列50210通过第一电路50211和时间数字转化器50212电连接；
16.所述时间数字转化器50212和直方图生成器50213电连接；所述直方图生成器50213和第一微控制单元50214电连接。
17.优选的，所述间接飞行测距芯片5022包括钳位光电二极管50220、光栅50221、电流辅助解调器50222、第二电路50223、模拟数字转换器50224和第二微控制单50225；
18.所述钳位光电二极管50220、光栅50221、电流辅助解调器50222通过第二电路50223和模拟数字转换器50224电连接；
19.所述模拟数字转换器50224和第二微控制单50225电连接。
20.优选的，所述接触系统4和非接触系统5电连接。
21.优选的，所述tof传感器芯片阵列模块52用于感应并识别用户手势。
22.优选的，所述tof传感器芯片阵列模块52用于感应并识别用户手势，包括以下步骤：
23.步骤1：基于预设的光学镜头装置，计算tof传感器芯片阵列模块52和用户的感应距离；
24.步骤2：判断所述感应距离是否大于预设的距离阈值，生成判断结果；
25.步骤3：当所述判断结果为小于等于预设的距离阈值，启动直接飞行测距芯片5021或间接飞行测距芯片5022，对用户手势进行感应和识别，并生成感应数据；
26.步骤4：当所述判断结果为大于最大可识别距离时，不启动tof传感器，直到所述判断结果为小于等于预设的距离阈值；
27.步骤5：基于预设的深度学习机制，对所述感应数据进行学习和处理，确定目标手势特征；
28.步骤6：将所述目标手势特征和预存的手势特征库进行比对，确定比对结果；其中，
29.所述比对结果用于对目标手势特征和手势特征库预存的手势特征进行对比，并确定特征重合率；
30.步骤7：当所述比对结果为特征重合率大于等于预设的重合阈值时，读取手势特征库预存的手势特征，生成对应的楼层数字信息；
31.步骤8：通过预先装置的服务器录入所述楼层数字信息，并将所述楼层数字信息传输至预设的控制模块；
32.步骤9：当所述比对结果为特征重合率小于预设的重合阈值时，对用户进行语音提
示。
33.本发明的有益效果如下：
34.本发明提出采用基于tof传感器芯片，这种传感器的分辨率远低于传统摄像头，虽不足以产生高清晰度的图像，但是其分辨率却足够准确识别手势信息，这样的技术可用于非接触手势识别，同时保护个人隐私，是一种非常适合大规模部署的技术。
35.同时，光学镜头方案中为计算机视觉手势识别，摄像头捕获到的图像为二维图像，而tof传感器捕捉到的数据，较以往的二维图像具有更加复杂的数据结构，它提供了第三维的特征，使数据的处理更具有代表性和真实性，同时对光照强度和纹理变化较不敏感；tof传感器方案通过单个光学镜头提供3d信息，而在rgb域中需要立体系统来实现相同的目标；tof传感器方案维护隐私，因为不可能识别深度摄像机拍摄的人物的面部细节，此功能有助于保持身份机密。
36.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
37.下面通过附图和实施例，对本发明的发明做进一步的详细描述。
附图说明
38.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
39.图1为本发明实施例中一种可用于厢式电梯控制的非接触系统的控制面板结构简图；
40.图2为本发明实施例中一种可用于厢式电梯控制的非接触系统的控制面板非接触系统的结构简图；
41.图3为本发明实施例中一种可用于厢式电梯控制的非接触系统的tof传感器芯片阵列模块的结构简图；
42.图4为本发明实施例中一种可用于厢式电梯控制的非接触系统装置的封装简图；
43.图5为本发明实施例中一种可用于厢式电梯控制的非接触系统装置的封装简图；
44.图6为本发明实施例中一种可用于厢式电梯控制的非接触系统的直接飞行测距芯片的结构简图；
45.图7为本发明实施例中一种可用于厢式电梯控制的非接触系统的间接飞行测距芯片的结构简图。
46.其中，1
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壳体、2
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mcu处理器、3
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pcb底板、4
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接触系统、5
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非接触系统、6
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电梯控制面板、51
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vcsel光源、52
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tof传感器芯片阵列模块、502
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tof传感器芯片、5021
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直接飞行测距芯片、5022
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间接飞行测距芯片、50210
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单光子雪崩二极管阵列、50211
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第一电路、50212
‑
时间数字转化器、50213
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直方图生成器、50214
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第一微控制单元、50220
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钳位光电二极管、50221
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光栅、50222
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电流辅助解调器、50223
‑
第二电路、50224
‑
模拟数字转换器、50225
‑
第二微控制单元。
具体实施方式
47.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
48.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
49.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
50.此外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
52.实施例1：
53.根据图1所示，本发明实施例提供了一种可用于厢式电梯控制的非接触系统，包括接触系统、非接触系统和电梯控制面板；
54.所述接触系统包括若干数字按键和功能按键；
55.所述非接触系统即tof传感器模块包括vcsel光源和tof传感器芯片阵列模块、mcu处理器及壳体，pcb底板；
56.所述接触系统和非接触系统安装在所述电梯控制面板上；
57.所述vcsel光源和tof传感器芯片阵列模块、mcu处理器均焊接在pcb底板上，该pcb板安装在电梯内部；
58.所述tof传感器芯片阵列模块，vcsel光源和mcu处理器可以集成封装在所述壳体内部，所述mcu处理器也可以单独封装后焊接在pcb底板上。
59.上述发明的工作原理和有益效果在于：
60.本发明针对厢式电梯，电梯包括接触系统、非接触系统和电梯控制面板，接触系统包括若干数字按键和功能按键，用于按压楼层、呼救等功能，非接触系统即tof传感器模块，包括vcsel光源tof传感器阵列模块及mcu处理器(微处理器)vcsel光源用于发射近红外激光，tof传感器阵列模块用于接收和处理反射光，微处理器用于处理tof传感器阵列模块的输出信号，非接触系统安装在厢式电梯的电梯控制面板部位，且vcsel光源必须无遮挡，非接触装置的输出端和电梯控制器电连接。tof传感器模块包括tof芯片，单颗芯片组成阵列不需要封装，可以芯片(或芯片阵列)和激光光源封一起。或者芯片(或芯片阵列)，激光光源，mcu三者封一起，针对现有方案的缺陷和手势识别的需求和特点，本发明提出采用基于
tof传感器芯片，包括单光子雪崩二极管传感器的直接飞行测距芯片和基于光电二极管传感器的间接飞行时间测距芯片来完成手势识别的工作，这两种传感器通过测量光子从发射端发出经过障碍物漫反射回弹到传感器的时间来获得障碍物的距离信息。这种传感器的分辨率远低于传统摄像头，不足以产生高清晰度的图像，但是其分辨率却足够准确识别手势信息。这样的技术可用于非接触手势识别，同时保护个人隐私，是一种非常适合大规模部署的技术。
61.实施例2：
62.根据图1
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4所示，本发明提供了一种实施例，所述tof传感器芯片阵列模块由若干tof传感器芯片排列构成；所述tof传感器芯片封装在所述壳体内部。
63.上述发明的工作原理和有益效果在于：
64.本发明通过tof传感器芯片阵列模块，实现精确的楼层呼叫控制，通过vcsel激光发射器，对物体进行扫射，并对接收到的反射信号进行处理，从而获取精准的手势，通过双手手势可满足绝大部分楼层呼叫场景的需求，对比于基于光学镜头的手势识别方案，可以在特定环境保护个人隐私，对比红外传感器的识别方案，单一红外传感器分辨率低容易误触误判，在实际使用中会造成较多不便，另外红外传感器的判断模式几乎不能实现楼层按钮的功能,实现精确的楼层呼叫控制，而本发明提供的tof传感器芯片装置通过测量光子从发射端发出经过障碍物漫反射回弹到传感器的时间来获得障碍物的距离信息。这种传感器的分辨率远低于传统摄像头，不足以产生高清晰度的图像，但是其分辨率却足够准确识别手势信息，是一种非常适合大规模部署的技术。
65.实施例3：
66.根据图1
‑
3所示，本发明提供了一种实施例，所述tof传感器芯片阵列模块至少通过4个tof传感器芯片拼合而成，tof传感器芯片为低成本的4x4或8x8像素tof传感器。
67.上述发明的工作原理和有益效果在于：
68.本发明的tof芯片属于新兴技术，成本合理的tof传感器芯片分辨率通常小于8x8个像素,本发明通过拼合4
‑
6个低成本传感器来增加系统的分辨率，通过对现有手势识别算法的应用和改进，在合理的成本水平上实现隐私保护的手势控制系统，为防疫事业做出贡献，降低成本，提高工作效率。
69.实施例4：
70.根据图1
‑
3所示，本发明提供了一种实施例，所述tof传感器芯片为直接飞行测距芯片或间接飞行时间测距芯片。
71.上述发明的工作原理和有益效果在于：
72.本发明所述tof传感器模块为包括tof传感器芯片阵列模块、vcsel光源、mcu处理器和壳体；所述tof传感器芯片阵列模块、vcsel光源和mcu处理器可以集成封装安装在所述壳体内部，所述mcu处理器也可以单独封装，焊接在同一pcb底板上，与tof传感器芯片阵列模块通过电连接或光耦连接，基于飞行时间传感器芯片，包括单光子雪崩二极管传感器的直接飞行测距芯片和基于光电二极管传感器的间接飞行时间测距芯片来完成手势识别的工作。这两种传感器通过测量光子从发射端发出经过障碍物漫反射回弹到传感器的时间来获得障碍物的距离信息。
73.实施例5：
74.根据图4
‑
5所示，本发明提供了一种实施例，所述mcu处理器和tof传感器芯片阵列模块电连接或光耦连接。
75.实施例6：
76.根据图6所示，本发明提供了一种实施例，所述直接飞行测距芯片包括若干单光子雪崩二极管阵列、第一电路、时间数字转化器、直方图生成器和第一微控制单元；
77.所述单光子雪崩二极管阵列通过第一电路和时间数字转化器电连接；
78.所述时间数字转化器和直方图生成器电连接；所述直方图生成器和第一微控制单元电连接。
79.上述发明的工作原理和有益效果在于：
80.本发明直接飞行测距芯片应用于近距离的感应用户手势，当传感器模组的激光发射源发出的光子遇到障碍物反射回的部分光子进入单光子雪崩二极管阵列时，光子转换形成一个电子，单光子雪崩二极管阵列用于检测电子进入耗尽层加速而撞击再产生更多的电子的单个光子，多个电子可以造成二极管雪崩击穿，输出的感应信号也高，第一电路可以同时把多个像素点输出合成一个信号，并提高传感器的敏感度，时间数字转换器用于计算光子飞到单光子雪崩二极管阵列的飞行时间，将飞行时间输出到直方图生成器进行保存，并通过第一微处理单元进行计算，从而获取到用户的手势感应，直接飞行测距芯片不仅适合中近距离的应用场景，也适合较远距离的应用，在精度和抗环境干扰上有着巨大优势。
81.实施例7：
82.根据图7所示，本发明提供了一种实施例，所述间接飞行测距芯片包括钳位光电二极管、光栅、电流辅助解调器、第二电路、模拟数字转换器和第二微控制单；
83.所述钳位光电二极管、光栅、电流辅助解调器通过第二电路和模拟数字转换器电连接；
84.所述模拟数字转换器和第二微控制单电连接。
85.上述发明的工作原理和有益效果在于：
86.本发明间接飞行测距芯片工艺难度相对较小、极大的降低成本，在相同面积上能实现的分辨率更高，在近距离精度相对较高，适合短距离的应用；本发明的间接飞行测距芯片通常由像素光电探测器、第二电路、模拟数字转换器和第二微控制单构成，像素光电探测器至少包括钳位光电二极管、光栅、电流辅助解调器的一种或多种。钳位光电二极管光吸收效率更高，功耗和暗电流较低。光栅解调速度快，使其感光面积较大的情况下仍能保持。电流辅助解调器在高调制频率的情况下仍能够有很强的解调能力。
87.实施例8：
88.根据图1所示，本发明提供了一种实施例，所述接触系统和非接触系统电连接。
89.上发明的工作原理和有益效果在于：
90.本发明的电梯壁为中空的结构，用于对电梯控制面板的线路部分进行隐藏不仅方便线路的隐藏，接触系统和非接触系统电连接，接收不到用户手势识别信息，可以通过接触模块录入用户需要到达的楼层，便于给对用户的手势感应不到的结果进行反应和控制，及时的对进行信息反馈。
91.实施例9：
92.本发明提供了一种实施例，所述tof传感器芯片阵列模块(52)用于感应并识别用
户手势。
93.上述发明的工作原理和有益效果在于：
94.本发明tof技术传感器芯片装置用于感应并识别用户手势。
95.实施例10：
96.本发明提供了一种实施例，所述tof传感器芯片阵列模块(52)用于感应并识别用户手势，包括以下步骤：
97.步骤1：基于预设的光学镜头装置，计算tof传感器芯片阵列模块(52)和用户的感应距离；
98.步骤2：判断所述感应距离是否大于预设的距离阈值，生成判断结果；
99.步骤3：当所述判断结果为小于等于预设的距离阈值，启动直接飞行测距芯片(5021)或间接飞行测距芯片(5022)，对用户手势进行感应和识别，并生成感应数据；
100.步骤4：当所述判断结果为大于最大可识别距离时，不启动tof传感器，直到所述判断结果为小于等于预设的距离阈值；
101.步骤5：基于预设的深度学习机制，对所述感应数据和进行学习和处理，确定目标手势特征；
102.步骤6：将所述目标手势特征和预存的手势特征库进行比对，确定比对结果；其中，
103.所述比对结果用于对目标手势特征和手势特征库预存的手势特征进行对比，并确定特征重合率；
104.步骤7：当所述比对结果为特征重合率大于等于预设的重合阈值时，读取手势特征库预存的手势特征，生成对应的楼层数字信息；
105.步骤8：通过预先装置的服务器录入所述楼层数字信息，并将所述楼层数字信息传输至预设的控制模块；
106.步骤9：当所述比对结果为特征重合率小于预设的重合阈值时，对用户进行语音提示。
107.上述发明的工作原理和有益效果在于：
108.本技术方案感应并识别用户手势，基于光学镜头装置，计算tof技术传感器芯片和用户的感应距离，无需很高的分辨率，无法精准读取用户的脸部特征，可以进行保密，判断感应距离是否大于预设的距离阈值，生成判断结果；当判断结果为小于等于预设的距离阈值，启动直接飞行测距芯片或间接飞行时间测距芯片，对用户手势进行感应和识别，并生成应数据；当判断结果为大于最大可识别距离时不启动tof传感器，直到所述判断结果为小于等于预设的距离阈值。基于预设的深度学习机制，对所述感应数据进行学习和处理，确定目标手势特征；将目标手势特征和预存的手势特征库进行比对，确定比对结果；比对结果用于对目标手势特征和手势特征库预存的手势特征进行对比，确定特征重合率；当比对结果为特征重合率大于等于预设的重合阈值时，读取手势特征库预存的手势特征，生成对应的楼层数字信息；通过第的录入模块接收所述楼层数字信息，并将楼层数字信息传输至控制模块；当所述比对结果为特征重合率小于预设的重合阈值时，对用户进行语音提示，及时的对用户的手势感应进行信息反馈。
109.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实
施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
110.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
111.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
112.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
113.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。