CN109477963A - 用于成像传感器的清洁装置 - Google Patents

Abstract

一种用于清洁车辆相机的感测元件的清洁装置，包括清洁元件，所述清洁元件能够在第一位置与第二位置之间移动以接触所述感测元件的表面。所述清洁装置还包括联接到所述清洁元件以使所述清洁元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动的机构。

Description

用于成像传感器的清洁装置

与相关申请的交叉引用

本申请要求各自在2016年5月3日提交的美国临时专利申请号62/331,011和62/331,015的权益，并且它们中的每一个都通过引用并入本文。

技术领域

技术领域大体涉及用于成像传感器的清洁装置，并且更特别地，涉及用于车辆上的相机的清洁装置。

背景技术

出于各种目的，相机和其他成像传感器可以被集成到机动车和/或其他车辆中。这些目的包括但不限于用于避免碰撞的后视相机、辅助驾驶功能以及半自动或全自动驾驶。

遗憾的是，这些相机或成像传感器可能由于水、雪、冰、灰尘、污垢、泥土、和/或其他物质而被阻挡并因此失去功能。如此一来，仍然存在利用清洁装置使这些相机或成像传感器回到充分发挥功能的状态的可能。另外，结合附图和该背景，其他期望的特征和特点将从随后的发明内容和具体实施方式以及所附权利要求变得明显。

发明内容

在一示例性实施例中，用于清洁感测元件的清洁装置包括清洁元件，所述清洁元件能够在第一位置与第二位置之间移动以接触所述感测元件的表面。所述清洁装置还包括联接到所述清洁元件以使所述清洁元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动的机构。

在一示例性实施例中，一种操作用于清洁感测元件的清洁装置的方法，所述清洁装置具有能够在第一位置与第二位置之间移动以接触所述感测元件的表面的清洁元件和联接到所述清洁元件以使所述清洁元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动的机构，所述方法包括感测由所述感测元件供应的信号的劣化。该方法还包括响应于对所述信号的劣化的感测向形状记忆合金施加电流以致动清洁元件的移动。

附图说明

将容易地理解所公开的主题的其他优点，因为当结合附图考虑时，通过参考以下具体描述，该主题会得到更好的理解，在附图中：

图1是根据一示例性实施例的相机和清洁装置的侧视图，该清洁装置具有位于两个不同位置中的清洁元件；

图2是根据一示例性实施例的清洁装置和相机的后视图；

图3是清洁装置的根据图2中的线A-A的截面图；

图4是清洁装置和相机的根据图2中的线B-B的截面图；

图5是清洁装置和相机的根据图2中的线C-C的截面图；

图6是根据一示例性实施例的相机和清洁装置的侧视图，其具有位于一个位置中的清洁元件；

图7是根据一示例性实施例的具有壳体的清洁装置的前视透视图；

图8是根据一示例性实施例的具有壳体的清洁装置的后视透视图；

图9是根据一示例性实施例的不具有壳体的清洁装置和相机的前视透视图；

图9是根据一示例性实施例的不具有壳体的清洁装置和相机的前视透视图；

图10是根据一实施例的不具有壳体的清洁装置和相机的后视透视图；

图11是根据一示例性实施例的清洁装置、相机和流体贮器的透视图；

图12是根据一示例性实施例的清洁装置、相机和流体贮器的透视图；

图13是根据一示例性实施例的装置、相机和流体贮器的侧视图；以及

图14是根据一示例性实施例的流体贮器的阀的分解图；

图15是根据一示例性实施例的清洁装置和相机的侧视图，其具有位于多个位置中的目标物体；

图16是根据一示例性实施例的相机、清洁装置和目标物体的侧视图；

图17是根据图16的实施例的相机、清洁装置和目标物体的侧视图，其示出了将流体喷射到相机上；

图18是根据一示例性实施例的应用到目标物体的测试图案；以及

图19是根据一示例性实施例的利用清洁装置来测试对相机的清洁的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中，在所有的若干视图中，相同的附图标记表示相同的部件，本文示出了用于清洁感测元件102的清洁装置100。

在所示出的实施例中，感测元件102是相机104的相机镜头（未单独用附图标记标出）。相机104可以用于车辆（未示出）中，例如机动车中，以用于观察、感测、和/或以其他方式对车辆的外部环境成像。本领域技术人员会了解，这种相机104可以在自动驾驶和/或其他新兴应用中用作“备用（back-up）”相机。当然，相机104还可以用于非车辆的应用中。此外，感测元件102可以是用于感测的任何装置并且不一定是相机镜头。

清洁装置100包括能够在第一位置（示出为106a）与第二位置（示出为106b）之间移动的清洁元件106。应当了解的是，附图同时示出了位于第一位置106a和第二位置106b中的单个清洁元件106。然而，基于本领域技术人员了解的各种因素，可以实施多个清洁元件106。清洁元件106a、106b构造成在位置106a、106b中的至少一个中和/或在位置106a、106b之间移动的同时接触感测元件102的表面（未示出）。清洁元件100可以包括织物以用于提供与感测元件102的表面（例如，相机的镜头）的接触。仅作为一个示例，清洁元件106的织物可以是微纤维布。在另一示例性实施例中，清洁元件100可以由橡胶或类似物质形成。在示例性实施例中，清洁元件106具有大体平面的或刀片状的形状，类似于挡风玻璃刮水片。替代地，清洁元件106可以具有略微弧形的形状以匹配感测元件102的形状。

清洁装置100可以包括辅助镜头107，如在图4、5和9中所见到的那样。该辅助镜头不能够移动并且被永久地安装在相机104的镜头的前部。在一些实施例中，清洁元件接合该辅助镜头107，而不是接合相机104的镜头，因此保护相机104的敏感且通常是昂贵的镜头。

清洁装置100包括机构108，机构108联接到清洁元件106以使清洁元件106在第一位置106a与第二位置106b之间移动。在示例性实施例中，机构108包括至少一个臂112、200、1100，至少一个臂112、200、1100联接到清洁元件106以用于支撑清洁元件106。

在图1-10中示出的示例性实施例中，机构108包括第一侧臂112和第二侧臂200，所述第一侧臂112和所述第二侧臂200连接到清洁元件106的相对的两端（未用附图标记标出）。侧臂112、200延伸远离清洁元件106并且联接到限定轴线116的销200并且围绕销200旋转。机构108还包括至少一根弹簧118，至少一根弹簧118联接到侧臂112、200中的至少一者以将相应的侧臂112、200连接到保持器支架120。

机构108还包括用于使清洁元件106移动的致动器（未用附图标记标出）。在示例性实施例中，所述致动器使清洁元件106从第一位置106a移动到第二位置106b，而当停用致动器时，弹簧118使清洁元件106从第二位置106b移动到第一位置106a。在示例性实施例中，致动器包括形状记忆合金122。如本领域技术人员了解的，形状记忆合金122是如下所述的材料，其当被加热时改变形状（即，变形），并且当不再被加热时就返回到不变形的形状。可以通过选择性地通电（即，使电流流动通过）形状记忆合金112来产生加热。至少一根弹簧118有助于清洁元件106回到第一位置10a并且使形状记忆合金122恢复回到其不变形的状态。

在图11-13中示出的示例性实施例中，机构108包括联接到清洁元件106的中心臂1100。中心臂1100在靠近顶部边缘的中心（未用附图标记标出）处连接到清洁元件106的顶部边缘（未用附图标记标出）。中心臂1100垂直地延伸远离清洁元件106并且然后在相机104的另一侧上弯曲近似90度以大致平行于清洁元件的方式行进。机构108包括一对侧臂1102，所述一对侧臂1102在相机104的两侧上联接到中心臂1100。至少一根弹簧118连接到侧臂1102中的至少一者。

在该实施例中，中心臂1100和清洁元件106各自限定流体通道（不可见）。所述流体通道包括用于接收流体的入口1104和用于分配流体的出口1106。流体通道彼此流体连通，使得流体可以从入口1104流动通过中心臂1100、通过清洁元件106并且到出口1106外。在示例性操作中，液体可以被传送通过流体通道并且离开出口1106到感测元件102上，然后由清洁元件106清洁感测元件102。

机构108可以包括用于储存流体的流体贮器1110。在一示例中，由流体贮器1110存储的流体可以是用于清洁车辆的挡风罩的洗涤剂流体。图11-13中示出的流体贮器1110限定用于接收流体的入口1112。流体贮器1110可以包括止回阀（未示出）以用于允许流体通过入口1112进入流体贮器1110而不通过入口1112离开。

该示例性实施例的流体贮器1110还包括用于加压流体贮器1110内的流体的加压阀1114和用于从流体贮器1110输出流体的分散阀1116。图14示出了可以用作或者加压阀1114或者分散阀1116的阀的分解图。分散阀1116可以通过例如软管（未示出）与中心臂1100的流体通道的入口1104流体连通。

再次参考图1，机构108可以包括用于支撑各种电气装置和电子装置（未示出）的印刷电路板（PCB）124。这些装置可以包括但不限于微处理器、微控制器、集成电路、电阻器、晶体管、开关、变压器、整流器、二极管等。

在示例性实施例中，机构108包括联接到至少一个臂112、200、1100的至少一个开关致动器126。在示例性实施例中，当清洁装置106已经到达第二位置106b时，开关致动器126致动PCB 124上的开关（未示出）。如此一来，清洁装置106的位置状态可以被报告给微处理器（未示出）或类似装置。

参考图2、9和10，相机104的部分和/或机构102的部分可以被壳体204包围以保护相机104和/或机构102的某些元件。

在一示例性实施例中，操作清洁装置100的方法（未示出）包括感测由感测元件102供应的信号的劣化。这可以通过软件例程分析信号来实现。该方法还可以包括向形状记忆合金122施加电流以响应于对信号劣化的感测来致动清洁元件106的移动。

图15示出了根据另一示例性实施例的具有相机104的清洁装置100的侧视图。清洁元件106可以竖直地（即，向上和向下）移动，以便接触相机镜头102以实现镜头清洁，如上文所描述的那样。然而，在该实施例中，清洁元件106可以用作目标物体1500来执行相机功能自我测试和相机清洁结果检查，以及在线镜头校准和镜头对准测试。

所期望的是，目标物体1500与相机镜头102之间的距离大于用以获得相机镜头102的适当聚焦的最小距离。如此一来，目标物体1500可以水平地移动以具有到相机镜头102的最小距离以便执行镜头清洁结果检查和相机功能自我测试以及在线镜头校准和镜头对准测试。可以附加光源（未示出）来确保图案始终可见。

目标物体1500的移动可以通过各种机构来实现。在一示例中，如图15中所示出的，记忆线材1502可以基于从其穿过设置的热和/或电流而伸长和/或收缩，记忆线材1502可以用于驱动清洁元件106的移动，并且因此驱动目标物体1500的移动。

存在为呈现目标物体1500和清洁观察区域而确定的多种选项。目前的相机技术提供宽的视野区域，所以目标物体不一定需要位于镜头正前方。

图16和17示出了用于呈现目标物体1500和对镜头进行清洁的液压机构1600，特别地，喷射喷嘴1602用于将流体喷射在镜头102上，如图17中所示的那样。

图18示出了目标物体1500的图案1800的一个示例性实施例，其用于相机自我测试、相机清洁结果检查以及在线镜头校准和镜头对准测试。图案1800的参考副本可以存储在相机104中的非易失性存储器中和/或其他数据存储装置中以用于与所观察的图案1800进行比较。相机104感测图案1800并且将其与存储在非易失性存储器中的参考图片图案进行比较以执行多功能测试。

在图19中示出了并且在后文描述了多功能测试方法1900的一个示例。可以通过被构造成执行程序的一个或多个微处理器（未示出）来执行后文所描述的方法1900。

在1902处接通之后，方法1900在1904处检查环境温度。如果环境温度低于融冰温度（校准值），则在1906处系统执行相机融冰功能，该功能可以使用被加热的流体。

在1908处，当驾驶员将档位选择器切换到倒档时，因为处在恶劣天气时间段期间，并且在图像由于灰尘和尘垢累积在相机镜头102上而被遮挡的情况下，方法1900在1910处命令进行相机清洁。清洁元件106特别是在多雪的区域中工作以清除车辆上累积的雪、泥浆、道路盐和/或尘垢。

在1912处相机清洁完成之后，在1914处清洁元件106将相对于相机镜头102保持在低位置处并具有最小水平距离。在该位置处，相机104在1916处正在感测位于清洁元件106的内侧上的目标物体1500，通过将所感测的图像与存储器中存储的图像进行比较来检查相机清洁结果，以在1918处确定相机清洁结果是否良好。也就是说，方法1900进行检查以查看目标物体1500的图案1800是否与图案1800的所存储的参考副本实质不同。如果是不同的，则方法1900将再次命令相机清洁，并且再次进行检查。在相机清洁操作反复几次之后，在1918处如果相机清洁结果仍然不好，则在1919处该方法设置相机堵塞故障标记，并且停止执行。

如果相机清洁结果良好，则在1920处系统开始执行相机自我测试。系统使用来自相机清洁结果检查的感测图像、检验该图像相对于存储器中存储的图片图案的筒形失真和枕形失真。在1922处相机自我测试检查相机功能以确保相机能够正确地执行功能。如果相机不能够正确地执行功能，则在1923处设置相机故障标记，并且停止执行。如果设置了相机故障标记，则相机104可以停用。

如果相机自我测试完成，并且不存在相机故障，那么在1924处系统执行在线镜头校准和镜头对准测试。流体出口/刀片的内侧上的图片的图案1800用于在线镜头校准和镜头对准测试。可以从标准相机镜头校准和镜头对准测试步骤修改该测试。

在完成所有的测试之后，清洁元件106将移动回到初始位置（即，靠上的位置）。此外。

本文所示出和描述的清洁装置提供了其他装置的若干优点。特别地，该清洁装置有助于在低温条件期间对相机上的冰进行融冰操作、提供相机的自动自我清洁、提供相机的自动自我测试、以及在线镜头校准和镜头对准。

本文已经以说明的方式描述了本发明，并且要理解的是，已经使用的术语意图本质上是用于描述的词语而非是用于限制的词语。明显地，鉴于上述教导，本发明的许多修改和变型是可能的。在所附权利要求的范围之内，可以以除了具体描述的以外的方式实施本发明。

Claims (14)

1.一种用于清洁感测元件的清洁装置，包括：

清洁元件，所述清洁元件能够在第一位置与第二位置之间移动以接触所述感测元件的表面；

联接到所述清洁元件以使所述清洁元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动的机构。

2.如权利要求1所述的清洁装置，其中，所述感测元件包括相机的镜头。

3.如权利要求1所述的清洁装置，其中，所述清洁元件包括织物。

4.如权利要求1所述的清洁装置，其中，所述机构包括形状记忆合金以致动所述清洁元件的移动。

5.如权利要求1所述的清洁装置，其中，所述机构包括至少一个臂，所述至少一个臂联接到所述清洁元件以用于支撑所述清洁元件。

6.如权利要求4所述的清洁装置，其中，所述臂能够围绕轴线枢转。

7.如权利要求5所述的清洁装置，其中，所述机构包括联接到所述至少一个臂的弹簧元件。

8.如权利要求1所述的清洁装置，其中，所述清洁元件限定用于将流体输送到所述感测元件的流体出口。

9.如权利要求1所述的清洁装置，还包括与所述流体出口流体连通的贮器。

10.一种操作用于清洁感测元件的清洁装置的方法，所述清洁装置具有能够在第一位置与第二位置之间移动以接触所述感测元件的表面的清洁元件和联接到所述清洁元件以使所述清洁元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动的机构，所述方法包括：

感测由所述感测元件供应的信号的劣化；并且

响应于对所述信号的劣化的感测向形状记忆合金施加电流以致动所述清洁元件的移动。

11.一种通过使用所述清洁装置作为如本文所描述的作为感测目标的元件来测试相机自我测试的性能的方法。

12.一种通过使用所述清洁装置作为如本文所描述的作为感测目标的元件来进行相机的在线镜头校准和在线镜头对准的方法。

13.一种测试清洁装置的方法，所述清洁装置用于清洁相机的感测元件，所述方法包括：

清洁所述感测元件；

将目标物体设置在所述感测元件的视野内，所述目标物体具有图案；

利用所述感测元件感测所述目标物体的图案；

将所述图案的参考副本存储在存储器中；

将所述目标物体的图案与所述图案的参考副本进行比较；以及

响应于所述目标物体的图案与所述图案的参考副本实质不同来重新清洗所述感测元件。

14.如权利要求13所述的方法，还包括响应于所述目标物体的图案与所述图案的参考副本实质不同而停用所述相机。