CN110000159A - 光学器件表面清洁装置及扫描检查系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学器件表面清洁装置及扫描检查系统，其中，光学器件表面清洁装置包括：吹气部件(5)，导流面(53)吹气部件(5)上设有吹气口(53)，导流面(53)吹气口(53)朝向光学器件的待清洁表面(6)设置；以及气源组件，被配置为向导流面(53)吹气部件(5)提供压缩气体，以使压缩气体通过导流面(53)吹气口(53)吹向导流面(53)待清洁表面(6)进行除污。此种清洁装置利用吹出压缩空气的方式，能够对光学器件表面进行自动清洁，可降低光学器件的维护成本和维护难度，并降低光学器件的误检测率，从而提升设备的使用效率，提升客户对设备的使用体验。

Description

光学器件表面清洁装置及扫描检查系统

技术领域

本发明涉及扫描检查技术领域，尤其涉及一种光学器件表面清洁装置及扫描检查系统。

背景技术

目前的光学传感器和相机在长期使用时，由于灰尘影响，传感器检测面或相机镜头的灵敏度降低，严重时导致传感器失灵，发生误判断的情况。目前只能在传感器或相机上加装防尘罩或人工擦拭来减少灰尘带来的影响，并且防尘罩不能遮挡传感器检测面和相机镜头，否则会降低传感器的灵敏度。

目前在设备使用中，只能依靠维护人员经常对传感器检测面、相机镜头进行擦拭，维护难度和维护量都大大提高，影响客户的设备使用体验。因此，需要提出一种清洁方案来降低设备传感器或相机的维护难度，提高设备使用效率。

发明内容

本发明的实施例提供了一种光学器件表面清洁装置及扫描检查系统，能够降低光学器件的维护难度。

为实现上述目的，本发明的实施例第一方面提供了一种光学器件表面清洁装置，包括：

吹气部件，吹气部件上设有吹气口，吹气口朝向光学器件的待清洁表面设置；以及

气源组件，被配置为向吹气部件提供压缩气体，以使压缩气体通过吹气口吹向待清洁表面进行除污。

进一步地，吹气部件的安装方位被配置为使吹气口导出的气流方向相对于待清洁表面倾斜。

进一步地，吹气部件上还设有进气口，进气口上连接有进气管，在吹气部件安装的状态下，进气管平直延伸。

进一步地，气源组件与吹气部件之间的气路上设有通断阀，以在接通状态下开启除污，并在断开状态下停止除污。

进一步地，还包括定时器件，被配置为按照预设的时间间隔使通断阀切换至接通状态。

进一步地，光学器件表面清洁装置还包括控制部件，光学器件具有自检测功能，被配置为在检测到待清洁表面的粘污程度超过阈值时发出提示信号，控制部件被配置为在接收到光学器件发出的提示信号时使通断阀切换至接通状态。

进一步地，光学器件表面清洁装置还包括图像获取部件和控制部件，图像获取部件被配置为获取待清洁表面的图像，控制部件被配置为根据获得的图像判断待清洁表面的粘污程度，并在待清洁表面的粘污程度超过阈值时使通断阀切换至接通状态。

进一步地，气源组件包括动力部件、空气压缩部件和储气容器，动力部件用于为空气压缩部件的工作提供动力，空气压缩部件用于产生压缩气体，储气容器用于存储压缩气体。

进一步地，光学器件表面清洁装置还包括压力检测部件，用于检测储气容器内的压力，以便在储气容器内的压力低于预设压力时开启空气压缩部件。

进一步地，吹气部件包括壳体，壳体具有内腔，壳体上设有进气口和多个吹气口，进气口和各个吹气口均与内腔连通。

进一步地，各个吹气口的总面积小于进气口的面积。

进一步地，各个吹气口位于壳体上的同一壁面上。

进一步地，壳体内设有平滑的导流面，导流面的形状被配置为能够减小气流从进气口流动至吹气口受到的阻力。

进一步地，进气口和吹气口设在壳体相邻的壁面上，导流面与进气口正对设置，且导流面沿吹气口垂直向内的方向朝向靠近进气口所在壁面倾斜。

进一步地，光学器件表面清洁装置还包括驱动调整部件，与吹气部件连接，被配置为驱动吹气部件转动以改变吹气口朝向和/或驱动吹气部件平移运动，以适应光学器件的位置改变，或者对不同的光学器件进行除污。

为实现上述目的，本发明的实施例第二方面提供了一种扫描检查系统，包括光学器件和上述实施例光学器件表面清洁装置。

基于上述技术方案，本发明一个实施例的光学器件表面清洁装置，利用吹出压缩空气的方式，能够对光学器件表面进行自动清洁，可降低光学器件的维护成本和维护难度，并降低光学器件的误检测率，从而提升设备的使用效率，提升客户对设备的使用体验。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明光学器件表面清洁装置的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明光学器件表面清洁装置中吹气部件处于吹气状态的示意图；

图3为本发明光学器件表面清洁装置中吹气部件的内部结构示意图。

附图标记说明

1、空气压缩部件；2、储气容器；3、压力检测部件；4、通断阀；5、吹气部件；51、壳体；52、进气口；53、吹气口；54、导流面；55、进气管；6、待清洁表面。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“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，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操控，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图3所示，本发明提供了一种光学器件表面清洁装置，后续简称“表面清洁装置”，在一个实施例中，包括：吹气部件5和气源组件，其中，吹气部件5上设有吹气口53，吹气口53朝向光学器件的待清洁表面6设置；气源组件，用于向吹气部件5提供压缩气体，以使压缩气体通过吹气口53吹向待清洁表面6进行除污。

在该实施例中，光学器件可以是光学传感器、相机镜头、透镜或光栅等。待清洁表面6可以是光学器件用于形成光路的工作表面，也可以是其它表面。例如，对于光学传感器，待清洁表面6是检测面；对于相机镜头，待清洁表面6是拍摄面。待清洁表面6整体可以是平面、曲面或锯齿等形状的表面。

根据光学器件的使用情况统计，在沙尘气候较多的地区，维护人员在较短的时间间隔就需要擦拭一次区域激光传感器。并且由于有些光学器件为了满足设备功能需求，安装位置较高，擦拭难度较大。

本发明该实施例的表面清洁装置可通过吹气部件5吹出压缩气体，压缩气体以一定速度到达待清洁表面6，利用其高压特性可将待清洁表面6的灰尘或其它脏污去除。此种表面清洁装置可对光学器件表面进行自动清洁，在光学器件的安装位置不易触及时，可进一步降低光学器件的维护成本和维护难度；而且通过有效除污可降低光学器件的误检测率，也能避免擦拭的方式在待清洁表面6留下划痕。这些优点均能提升带有光学器件的设备的使用效率，提升客户对设备的使用体验。

如图2所示，在安装时需要调整吹气部件5的安装方位，使吹出的气体能够沿待清洁表面6流动，起到吹扫效果。吹气部件5的安装方位被配置为使吹气口53导出的气流方向相对于待清洁表面6倾斜，安装方位包括安装位置和安装方向。

气流倾斜到达待清洁表面6的方式能够更有效地除污，而且在使灰尘或其它脏污脱离待清洁表面6之后，更容易将其吹离光学器件。可替代地，吹气部件5的安装方位也可使吹气口53导出的气流方向相对于待清洁表面6垂直或平行。

如图2所示，吹气部件5上还设有进气口52，进气口52上连接有进气管55，进气管55用于将气源组件提供的压缩气体导入吹气部件5，可采用软管或硬管。在吹气部件5已完成安装固定的状态下，进气管55平直延伸。具体地，可综合考虑如下因素保证进气管55平直延伸：进气口52在吹气部件5上的位置，气源组件的设置位置，以及吹气部件5的设置位置。

此种设置方式能够减小压缩气体在进气管55内流动时的压力损失，使压缩气体吹出时仍能保持较高的压力和速度，以达到较优的清洁效果。

如图1所示，气源组件与吹气部件5之间的气路上设有通断阀4，以在接通气路的状态下开启除污，并在断开气路的状态下停止除污。通过设置通断阀4，能够方便地开启或停止除污，可灵活控制除污时机和频次。

在图1中，通断阀4为电磁阀，例如两位三通电磁阀，可通过控制部件自动控制除污动作的开启或停止。另外，通断阀4也可以是手动阀或气动阀等。

在设备上有多个光学器件需要除污时，可相应地设置多个吹气部件5，为了简化气路，减少占用空间，节约成本，各个吹气部件5可共用气源组件。每个吹气部件5所在的支路上均可设置通断阀4，通过控制各个通断阀4的工作状态，可灵活地控制所在支路吹气部件5是否吹气。

在一些实施例中，本发明的表面清洁装置还包括定时器件，例如时间继电器或PLC控制器，被配置为按照预设的时间间隔使通断阀4切换至接通状态。

该实施例能够以一定的时间间隔定期对光学器件除污，无需判断除污时机，控制简单，而且通过定期除污可保证光学器件的清洁性，提高工作可靠性；由于无需设置脏污程度检测功能，因而不受工作环境影响，在恶劣的工作环境中也能可靠地进行除污。

在一些实施例中，本发明的表面清洁装置还包括控制部件，光学器件具有自检测功能，例如激光雷达检测器件，被配置为在检测到待清洁表面6的粘污程度超过阈值时发出提示信号，控制部件被配置为在接收到光学器件发出的提示信号时使通断阀4切换至接通状态。

该实施例能够在光学器件自身判断出工作表面较脏时进行除污，可根据光学器件的实际脏污程度确定除污时机，可适用于不同的工作环境。

在一些实施例中，本发明的还包括图像获取部件和控制部件，图像获取部件可以是摄像头等，被配置为获取待清洁表面6的图像，控制部件被配置为根据获得的图像，按照图像算法判断待清洁表面6的粘污程度，并在待清洁表面6的粘污程度超过阈值时使通断阀4切换至接通状态。

该实施例能够在光学器件自身判断出工作表面较脏时进行除污，可根据光学器件的实际脏污程度确定除污时机，可适用于不同的工作环境，还能降低对光学器件功能的要求。

如图1所示，气源组件包括动力部件、空气压缩部件1和储气容器2，动力部件用于为空气压缩部件1的工作提供动力，空气压缩部件1用于产生压缩气体，储气容器2用于存储压缩气体，以便能够随时满足光学器件的除污需求。例如，动力部件可以是电机等，空气压缩部件1可以是气泵等。

进一步地，气源组件与吹气部件5之间的气路上依次设有过滤器和干燥器，以除去外部空气中的水分和杂质，防止气体中携带的杂质冲击到光学器件的工作表面上造成划伤，或者气体中的水分附着在光学器件的工作表面上影响检测或成像，另外还能防止对气路系统中各部件带来损伤。

进一步地，还可在空气压缩部件1和储气容器2之间的气路上设置单向阀，仅允许气体从空气压缩部件1向储气容器2单向流动，防止在储气容器2内的气压较高时气体倒流，提高空气压缩部件1工作的可靠性。

进一步地，还可设置溢流阀和压力检测部件3，溢流阀的进气口与储气容器2连通，且溢流阀的溢流压力可调，压力检测部件3用于检测储气容器2内的压力，以便调节溢流阀的溢流压力，实现气路系统的调压功能。这样能够根据粘污程度的不同调整气路压力，以保证有足够的气压除污，同时还能节省压缩气体，并防止气压过大对光学器件的工作表面造成损伤。

如图1所示，本发明的表面清洁装置还包括压力检测部件3，用于检测储气容器2内的压力，以便在储气容器2内的压力低于预设压力时开启空气压缩部件1，从而保证储气容器2内压缩空气充足，可随时开启除污功能。

如图3所示，吹气部件5包括壳体51，壳体51具有内腔，壳体51上设有进气口52和多个吹气口53，进气口52和各个吹气口53均与内腔连通，吹气口53可设置为小孔。优选地，各个吹气口53可均布设置，以提高气流吹到待清洁表面6的均匀性，优化清洁效果。

通过设置多个吹气口53，可使吹出的气流全面覆盖光学器件的待清洁表面，提高清洁效果，而且能够通过分散气流可降低气流对待清洁表面的冲击。

在一些实施例中，各个吹气口53的总面积小于进气口52的面积。气流在进入壳体51的内腔之后，可进一步增压，以保证压缩气体以足够的压力吹出，获得较大的吹扫力度，从而提高清洁效果和清洁效率。

如图2和图3所示，各个吹气口53位于壳体51上的同一壁面上，能够使气流较为集中地吹到待清洁表面6上，减少气流损失。

如图3所示，壳体51内设有平滑的导流面54，导流面54的形状被配置为能够减小气流从进气口52流动至吹气口53受到的阻力，防止气流引转弯阻力增大而造成较大的压力损失，以在气流吹出时具备较大的吹扫力度。

在一个具体的实施例中，如图3所示，壳体51的截面为矩形，进气口52和吹气口53设在壳体51相邻的壁面上，更优地，进气口52设在短边对应的壁面上，吹气口53设在长边对应的壁面上，以便设置更多的吹气口53增加吹扫覆盖面积。

可选地，导流面54与进气口52正对设置，且导流面54沿吹气口53垂直向内的方向(箭头A)朝向靠近进气口52所在壁面倾斜。压缩气体从进气口52进入壳体51的内腔之后，导流面54限制并减少了气流的流动区域，迫使气流以较短路径向吹气口53流动，可减小压缩空气的压力损失，利于保持压力。

如图3所示，为了方便加工，导流面54设在壳体51内与进气口52正对的区域，导流面54呈弧形曲面，气流压缩气体从进气口52进入壳体51的内腔之后，部分继续向前流动的气体顺着导流面54流动至吹气口53，另一部分则直接流向吹气口53。

可选地，导流面54为在壳体51内对角设置的斜面，斜面与进气口52、吹气口53所在壁面共同围合形成气体流动区域，可进一步使气流以较短路径向吹气口53流动。

在一些实施例中，本发明的表面清洁装置还包括驱动调整部件，与吹气部件5连接，被配置为驱动吹气部件5转动以改变吹气口53朝向和/或驱动吹气部件5平移运动，以适应光学器件的位置改变，或者对不同的光学器件进行除污。

在一种情况下，光学器件根据检测功能需求会进行安装姿态调整，相应地，控制部件可控制驱动调整部件带动吹气部件5转动，以使其吹气口53朝向光学器件的待清洁表面6。可提高表面清洁装置对于光学器件安装姿态改变的适应性，无需重新安装吹气部件5，使用灵活方便。

在另一种情况下，在特定区域内设有多个光学器件，如果每个光学器件对应设置一个吹气部件5将会占用较大的空间，并增加成本。在各个光学器件包围的区域内，控制部件可控制驱动调整部件带动吹气部件5转动或平移，以使吹气口53朝向待清洁的光学器件。各个光学器件可依次轮流清洁，或者使吹气口53朝向粘污程度超过阈值的光学器件。此种设置方式能够节约表面清洁装置的占用空间，并降低设置成本。

其次，本发明还提供了一种扫描检查系统，包括：光学器件和上述实施例的光学器件表面清洁装置。扫描检查系统可以是集装箱车辆检查系统。

例如，光学器件可以是设在扫描检查系统中的相机，用于对被检测车辆拍照，并识别集装箱号与车牌号。光学器件也可以是设在扫描检查系统中的激光雷达传感器，用于检测被扫描物体与设备之间的相对位置，判断被检测物体的形状与最佳扫描时机。如果相机镜头或传感器表面粘污严重，则会影响拍摄效果或检测识别效果，降低被检测物体识别成功率。

通过设置表面清洁装置，本发明的扫描检查系统至少具备如下优点之一：

1、能够自动地对其上设置的光学传感器和/或相机镜头进行清洁，降低扫描检查系统的维护成本和维护难度。

2、通过定期有效地对光学器件的工作表面进行除污，可降低光学器件的误检测率，达到较高的检测精度，提高扫描检查系统对待检物进行扫描的准确性。

3、光学器件表面清洁和扫描检查环节可同时进行，在表面清洁时无需停机，可提高设备的使用效率，提升客户对设备的使用体验。

以上对本发明所提供的一种光学器件表面清洁装置及扫描检查系统进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种光学器件表面清洁装置，其特征在于，包括：

吹气部件(5)，所述吹气部件(5)上设有吹气口(53)，所述吹气口(53)朝向光学器件的待清洁表面(6)设置；以及

气源组件，被配置为向所述吹气部件(5)提供压缩气体，以使压缩气体通过所述吹气口(53)吹向所述待清洁表面(6)进行除污。

2.根据权利要求1所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，所述吹气部件(5)的安装方位被配置为使所述吹气口(53)导出的气流方向相对于所述待清洁表面(6)倾斜。

3.根据权利要求1所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，所述吹气部件(5)上还设有进气口(52)，所述进气口(52)上连接有进气管(55)，在所述吹气部件(5)安装的状态下，所述进气管(55)平直延伸。

4.根据权利要求1所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，所述气源组件与所述吹气部件(5)之间的气路上设有通断阀(4)，以在接通状态下开启除污，并在断开状态下停止除污。

5.根据权利要求4所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，还包括定时器件，被配置为按照预设的时间间隔使所述通断阀(4)切换至接通状态。

6.根据权利要求4所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，还包括控制部件，所述光学器件具有自检测功能，被配置为在检测到待清洁表面(6)的粘污程度超过阈值时发出提示信号，所述控制部件被配置为在接收到所述光学器件发出的提示信号时使所述通断阀(4)切换至接通状态。

7.根据权利要求4所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，还包括图像获取部件和控制部件，所述图像获取部件被配置为获取所述待清洁表面(6)的图像，所述控制部件被配置为根据获得的图像判断所述待清洁表面(6)的粘污程度，并在所述待清洁表面(6)的粘污程度超过阈值时使所述通断阀(4)切换至接通状态。

8.根据权利要求1所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，所述气源组件包括动力部件、空气压缩部件(1)和储气容器(2)，所述动力部件用于为所述空气压缩部件(1)的工作提供动力，所述空气压缩部件(1)用于产生压缩气体，所述储气容器(2)用于存储压缩气体。

9.根据权利要求8所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，还包括压力检测部件(3)，用于检测所述储气容器(2)内的压力，以便在所述储气容器(2)内的压力低于预设压力时开启所述空气压缩部件(1)。

10.根据权利要求1所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，所述吹气部件(5)包括壳体(51)，所述壳体(51)具有内腔，所述壳体(51)上设有进气口(52)和多个所述吹气口(53)，所述进气口(52)和各个所述吹气口(53)均与所述内腔连通。

11.根据权利要求10所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，各个所述吹气口(53)的总面积小于所述进气口(52)的面积。

12.根据权利要求10所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，各个所述吹气口(53)位于所述壳体(51)上的同一壁面上。

13.根据权利要求10所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，所述壳体(51)内设有平滑的导流面(54)，所述导流面(54)的形状被配置为能够减小气流从所述进气口(52)流动至所述吹气口(53)受到的阻力。

14.根据权利要求13所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，所述进气口(52)和所述吹气口(53)设在所述壳体(51)相邻的壁面上，所述导流面(54)与所述进气口(52)正对设置，且所述导流面(54)沿所述吹气口(53)垂直向内的方向朝向靠近所述进气口(52)所在壁面倾斜。

15.根据权利要求1所述的光学器件表面清洁装置，其特征在于，还包括驱动调整部件，与所述吹气部件(5)连接，被配置为驱动所述吹气部件(5)转动以改变吹气口(53)朝向和/或驱动所述吹气部件(5)平移运动，以适应所述光学器件的位置改变，或者对不同的所述光学器件进行除污。

16.一种扫描检查系统，其特征在于，包括：光学器件和权利要求1～15任一所述的光学器件表面清洁装置。