CN108067450A - 用于擦拭圆形表面的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种和具有圆形透镜的圆形传感器一起使用的擦拭系统。所述系统可以包括具有电枢的电动机和用于以圆周运动擦拭透镜的擦拭子系统。该擦拭系统可以由电动机的电枢旋转地驱动并定向成不阻挡圆形传感器的视场。电动机电枢可以以与传感器圆形扫描速度一致的速度旋转。

Description

用于擦拭圆形表面的系统和方法
技术领域
本公开涉及用于擦拭圆形表面的系统和方法，并且更具体地涉及能够擦拭运行路径呈全方位360度的圆形传感器表面的系统和方法。
背景技术
这部分提供的背景描述用于总体地呈现本公开的背景的目的。跟据本背景技术部分对其描述的程度，当前署名发明人的工作以及在本公开申请日之时不被认作在前技术的说明书的一些方面则不被明确或隐含地视作针对本公开的在前技术。
目前，对自动车辆的开发和运用的兴趣日益增长。自动车辆通常利用一个或多个LIDAR(光检测和测距)传感器来在车辆使用时提供对围绕车辆周界的物体的实时检测。通常，圆形LIDAR传感器设置在车辆的表面上，并且包括激光发生子系统，其在比如30至75度的预定弧线上产生激光脉冲，该圆形LIDAR传感器还经受环绕车辆周界约360度视场的扫描。LIDAR传感器通常还使用具有圆形透镜的壳体，通过该壳体发射和接收激光光脉冲。重要的是，圆形透镜需保持清洁，以使LIDAR传感器以其预期的方式运行。积聚在LIDAR传感器透镜上的灰尘、污垢、泥土、泥浆、雨夹雪、雨水和其他污染物可能会对其运行产生不利影响。因此，需要某种系统和/或方法，能够在车辆使用期间清洁圆形LIDAR传感器的圆形透镜的大部分部位，并且不影响LIDAR传感器的运行或阻碍LIDAR传感器产生的激光脉冲的传输或接收。
发明内容
一方面，本公开涉及一种和具有圆形透镜的圆形传感器一起使用的擦拭系统。该系统可以包括具有电枢的电动机和用于以圆周运动擦拭透镜的擦拭子系统。该擦拭系统可以由电动机的电枢旋转地驱动，并且被定向成不阻挡圆形传感器的视场。电动机电枢可以根据传感器的圆周扫描速度以一定速度旋转。
另一方面，本公开涉及一种和具有圆形透镜的圆形LIDAR传感器一起使用的擦拭系统。该系统可以包括设置在圆形LIDAR传感器附近的电动机和具有用于以圆周运动擦拭圆形LIDAR传感器的透镜的擦拭器刮片的擦拭子系统。擦拭系统可以由电动机以与该LIDAR传感器经受扫描的相同的旋转速度旋转地驱动。擦拭器刮片可以布置在LIDAR传感器的视场前方至少约0.5度处。
从详细描述、权利要求和附图中，本公开的其他应用领域将变得显而易见。具体实施方式和具体实例仅用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图中将更全面地理解本公开，其中：
图1是安装有LIDAR传感器的车辆的侧视图，并且进一步示出了根据本公开的用于擦拭LIDAR传感器的圆形透镜表面的擦拭系统的一个实施例；
图2是图1的擦拭系统的高水平横截面侧视图，也以简化的横截面形式示出了LIDAR传感器；和
图3是擦拭系统的高水平俯视图。
在附图中，附图标记可以重复使用以标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
参考图1，示出了根据本公开的擦拭系统10的一个实施例。本实例中的擦拭系统10定位在LIDAR(光检测和测距)传感器12附近并集成到其中。据所示出的，LIDAR传感器12定位在车辆16的表面14上，但是应当理解的是，擦拭系统10不限制LIDAR传感器12仅能用于表面14上。如果需要，擦拭系统10可以与车辆16上的其他位置处的LIDAR传感器12一起使用。
参考图2，擦拭系统10可以包括例如直流电动机的电动机18，其具有电枢20，该电枢20延伸穿过LIDAR传感器12下壳体部分22中的开口22a并穿过上壳体部分24中的开口24a。可选地，如果壳体部分22或24具有足够的尺寸，则电动机18甚至可以容纳在壳体部分22和24中的某个当中。然而，在该示例中，据所示出的，电动机18安装在LIDAR传感器12的外部稍低于车辆16的表面14的位置。电枢20的远端26可以固定地联接到悬臂构件28，悬臂构件28又可以固定地联接到擦拭器框架元件30。擦拭器框架元件30可以联接到擦拭器刮片32，例如类似于传统刮水器刮片的挠性橡胶刮片或合成刮片。当擦拭器刮片连接到悬臂构件28时，悬臂构件28具有使得擦拭器刮片32与LIDAR传感器12的圆形透镜34接触的长度。电动机18的电枢20可以大致平行于透镜34延伸，因而电枢的旋转造成擦拭器刮片32相应地旋转，这使得与透镜保持恒定接触。擦拭器刮片32优选地具有与圆形透镜34的高度相似的长度，这使得其能够擦拭圆形透镜的全部或基本全部的表面区域。可以将悬臂构件28、擦拭器框架元件30和擦拭器刮片32一起视作形成擦拭子系统33。可选地，悬臂构件28可以连接到LIDAR传感器12下方的电枢20。然而，在这一示例中，据所示出的，悬臂构件28连接在LIDAR传感器12上方。
例如，电动机电枢20与虚线箭头36保持一致被旋转驱动，该箭头36在LIDAR传感器12的透镜34上方以圆形路径驱动悬臂构件28、擦拭器框架元件30和擦拭器刮片32。如果电动机18是可逆步进电动机，那么也可以产生振荡的圆形擦拭模式。无论是使用连续的圆周运动还是振荡的圆周运动，擦拭器刮片32基本可以擦拭透镜34的整个表面。电动机18优选地与车辆16的线束(未示出)连通，其允许电动机与车辆16的电子控制器(例如车载计算机)通信并受其控制。以这种方式，可以根据车辆的操作自动地控制电动机18。电动机电枢20也可以用于旋转LIDAR传感器12的感测元件，因而不再需要单独的电动机来旋转感测元件。也可以使用电动机电枢20来使透镜34抵靠固定的擦拭元件(例如，固定安装的擦拭器刮片32)旋转。该静止的擦拭元件可以定位在LIDAR传感器12的盲区内。
参考图3，在LIDAR传感器的运行期间，为了LIDAR传感器的正常运行，依照方向箭头40旋转的LIDAR传感器12的视场(FOV)38需要始终保持清晰。因此，在该示例中，悬臂构件28定向成使得当传感器在圆形路径中扫描时，悬臂构件28略微超前于LIDAR传感器12的FOV38的前缘42的前方(例如，至少大约0.5-1.0度)。可选地，悬臂构件28可以定位在FOV 38的后缘44处。在任一位置，悬臂构件28在其运行期间都不阻挡LIDAR传感器12的FOV 38的任何部分。优选地，以与LIDAR传感器12经受扫描的速度相同的速度旋转驱动电动机电枢20，使得在其运行期间，擦拭器刮片32决不阻挡LIDAR传感器的FOV 38。
参考图2，其示出了具有接触透镜34的擦拭器刮片32的主动擦拭系统。由于车辆16不总是需要对透镜34加以擦拭，所以可以实施使擦拭器刮片32脱离和/或接合到透镜34的方法。悬臂元件28可以利用诸如伸缩构件或铰链的机构来将擦拭器刮片32移除和/或施加到透镜34。该机构可以通过电枢20的旋转速度或者通过诸如气动、液压或附加电动机的外部操作力来控制。擦拭器刮片28可以在从透镜34脱离的同时继续旋转，或者在FOV 34盲区中保持静止。这个机构将有助于延长擦拭器刮片32的功能寿命并避免干擦噪声。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，决不是为了限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导可以以各种形式来实现。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应该如此受限制，因为在研究附图、说明书和下述权利要求时，其他修改将变得明显。应该理解的是，方法内的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行而不改变本公开的原理。此外，尽管上文中将每个实施例描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个可以实施于任何其他实施例的特征中和/或与其组合，即使该组合没有得到明确描述。换句话说，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例相互之间的置换仍然在本公开的范围内。
使用了各种术语来描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，这些术语包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“靠近”、“在……的上面”、“在……的上方”、“在……的下方”和“设置在……”。当在上文的公开中描述第一和第二元素之间的关系时，除非明确描述为“直接的”，该关系既可以是在第一和第二元素之间不存在其他中间元件的情况下的直接关系，也可以是间接关系，在间接关系里，第一和第二元件之间存在(空间性地或功能性地)一个或多个中间元件。如本文所使用的，使用非排他性的逻辑“或”，短语“A、B和C中的至少一个”应该解释为表示如下逻辑：(A或B或C)，而不应该解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个。”
权利要求中列举的元件中没有一个旨在是美国专利法35 U.S.C.§112(f)意义内的“装置加功能”元件，除非使用短语“用于……的装置”或者在方法权利要求中使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”明确地表述了该元件。

Claims (10)

1.一种和具有圆形透镜的圆形传感器一起使用的擦拭系统，所述擦拭系统包括：
电动机，其具有电枢；
用于以圆周运动擦拭透镜的擦拭子系统，所述擦拭系统由所述电动机的所述电枢旋转地驱动，并定向成不阻挡所述圆形传感器的视场，并且
所述电动机电枢以与所述传感器的圆形扫描速度相一致的速度旋转。
2.根据权利要求1所述的擦拭系统，其中所述电枢延伸穿过所述传感器。
3.根据权利要求1所述的擦拭系统，其中所述擦拭子系统包括：
联接至所述电枢的悬臂；
擦拭器框架元件，其由与所述传感器的所述透镜相邻的所述悬臂支撑；和
擦拭器刮片，其由所述擦拭器框架元件支撑，所述擦拭器刮片擦拭所述传感器的所述透镜。
4.根据权利要求3所述的擦拭系统，其中所述擦拭器框架元件定位在所述传感器的视场前方至少约0.5度处。
5.根据权利要求1所述的擦拭系统，其中所述擦拭系统布置成部分地延伸越过所述传感器的上壳体部分。
6.根据权利要求1所述的擦拭系统，其中所述电动机定位在所述传感器的下壳体部分的下方，并且所述电枢延伸完全穿过所述传感器并大致平行于所述传感器的所述透镜。
7.一种和具有圆形透镜的圆形光检测和测距(LIDAR)传感器一起使用的擦拭系统，所述擦拭系统包括：
电动机，其设置为与所述圆形光检测和测距传感器相邻；
擦拭子系统，其具有用于以圆周运动擦拭所述圆形光检测和测距传感器的所述透镜的擦拭器刮片，所述擦拭系统由所述电动机以与所述光检测和测距传感器经受扫描的速度相同的速度旋转地驱动；并且
其中所述擦拭器刮片设置在所述光检测和测距传感器视场前方至少约0.5度处。
8.根据权利要求7所述的擦拭系统，其中所述电动机包括电枢，且所述电动机设置为与所述光检测和测距传感器相邻但分离，使得所述电枢延伸穿过所述光检测和测距传感器的内部区域。
9.根据权利要求7所述的擦拭系统，其中所述擦拭子系统包括悬于所述光检测和测距传感器的一部分上方的悬臂构件。
10.根据权利要求9所述的擦拭系统，其中所述悬臂构件联接到擦拭器框架元件，所述擦拭器框架元件支撑所述擦拭器刮片。
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