CN110531370B - 光探测和测距传感器 - Google Patents

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Abstract

一种光探测和测距传感器，可包括：壳体；窗口盖，安装在壳体上；电机，安装在壳体中；旋转轴，通过电机旋转；导引装置，连接至旋转轴并且沿着窗口盖的表面旋转；以及刷子，安装在导引装置上以面向窗口盖，与窗口盖接触并且随着导引装置的旋转而清洗窗口盖的表面。导引装置可包括：第一导引部，连接至旋转轴；第二导引部，旋转地连接至壳体；及第三导引部，连接至第一导引部和第二导引部，形成U形以面向窗口盖并且具有刷子安装在其上。在根据本发明的LIDAR传感器中，电机可以将旋转轴的旋转运动转化成刮水器的运动，从而清洗曲面窗口盖。

Description

光探测和测距传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年5月25日提交的韩国申请号10-2018-0059523的优先权，通过引用将其全部内容结合在此。
技术领域
本发明涉及一种光探测和测距(LIDAR)传感器，更具体地，涉及一种能够清洗从中发射出激光的窗口盖，使得激光的发射/接收操作正常进行的LIDAR传感器。
背景技术
最近，针对自主车辆积极开展了研究。具体地，自主车辆要求自主停车功能等。因此，具有卓越的距离分辨率的LIDAR传感器的必要性正在增加。LIDAR传感器安装在车辆的保险杠上并且通过感测车辆的前面和后面而感测车辆周围的对象或结构。
当LIDAR传感器容纳在诸如玻璃等结构中时，LIDAR传感器的感测性能明显下降。因此，LIDAR传感器安装成暴露在外面。因此，安装在车辆的前保险杠上的LIDAR传感器需要暴露在外面。通常，LIDAR传感器包括激光器、检测器和驱动器，并且分别具有保护LIDAR传感器免于异物的盖。该盖具有热线(hot wire)安装在其中以除去其表面上的湿气或积雪。
因为根据相关技术的LIDAR传感器通过发射和接收激光来测量距离，所以LIDAR传感器对盖的污染非常敏感。热线能够除去外部的湿气或积水，但是，难以除去诸如灰尘或污泥等污染物。因此，存在对能够解决该问题的结构的需求。
本发明的相关技术披露在2018年2月2日公开并且题为“LIDAR sensor systemfor near field detection”的韩国专利公布号10-2018-0011510中。
发明内容
本发明的实施方式涉及一种LIDAR传感器，该LIDAR传感器能够清洗从中发射出激光的窗口盖，以使得正常进行激光的发射/接收操作。
在一个实施方式中，LIDAR传感器可包括：壳体；窗口盖，安装在壳体上；电机，安装在壳体中；旋转轴，通过电机旋转；导引装置(guide)，连接至旋转轴并且沿着窗口盖的表面旋转；以及刷子，安装在导引装置上以面向窗口盖，与窗口盖接触并且随着导引装置的旋转清洗窗口盖的表面。导引装置可包括：第一导引部，连接至旋转轴；第二导引部，旋转地连接至壳体；以及第三导引部，连接至第一导引部和第二导引部，形成U形以面向窗口盖并且具有刷子安装在其上。LIDAR传感器可以进一步包括阻尼器，阻尼器安装在第一导引部与第三导引部之间或第二导引部与第三导引部之间并且提供弹性力来按压刷子抵靠窗口盖。
阻尼器可以包括：阻尼器体，插入并且安装在第一导引部与第三导引部之间或第二导引部与第三导引部之间；和弹性部，容纳在阻尼器体中，将第一导引部与第三导引部或第二导引部与第三导引部彼此连接并且提供弹性力。
第一导引部可以包括：第一导引体，连接至旋转轴的旋转轴凹槽；第一导引止动件，形成在第一导引体的被容纳于阻尼器体中的一端处并且防止第一导引体朝着外面从阻尼器体的内部分离出；以及第一导引环，形成在第一导引止动件上并且连接至弹性部。
第二导引部可以包括：第二导引体，旋转地连接至壳体的壳体凹槽并且形成L形；第二导引止动件，形成在第二导引体的被容纳于阻尼器体中的一端处并且防止第二导引体朝着外面从阻尼器体的内部分离出；以及第二导引环，形成在第二导引止动件上并且连接至弹性部。
第三导引部可以包括：第三导引体，插入到阻尼器体中，形成U形并且具有刷子安装在其上；第三导引止动件，形成在第三导引体的一端处，并且防止第三导引体朝着外面从阻尼器体的内部分离出；以及第三导引环，形成在第三导引止动件上并且连接至弹性部。
第三导引部可以进一步包括：以中空形状形成的第三导引体的纵向方向上形成的多个喷射部。LIDAR传感器可以进一步包括：清洗部，被配置为将流体供应至第三导引体使得通过喷射部将流体喷射到窗口盖上。
第三导引部可以进一步包括流体阻挡部，该流体阻挡部形成在第三导引体中，并且阻挡流体流至阻尼器，通过清洗部供应流体。
清洗部可以包括：清洗液供应部，被配置为通过喷射部将清洗液供应至窗口盖；和气体供应部，被配置为供应用于除去通过喷射部被供应到窗口盖上的清洗液或干燥窗口盖的气体。
阻尼器体可以具有第一插入孔和第二插入孔，第一插入孔形成在阻尼器体的一侧处使得第一导引体或第二导引体插入到第一插入孔中，第二插入孔形成在阻尼器体的另一侧处使得第三导引体插入到第二插入孔中，第一插入孔可以具有比第一导引止动件和第二导引止动件的外径更小的内径，并且第二插入孔可以具有比第三导引止动件的外径更小的内径。
在根据本发明的实施方式的LIDAR传感器中，电机可以将旋转轴的旋转运动转化成刮水器的运动，由此清洗曲面窗口盖。
此外，因为导引装置与阻尼器以预定压力按压LIDAR传感器的窗口盖，所以能够提高对窗口盖的清洗力。
此外，清洗部能够将高温和高压气体喷射到窗口盖上，由此提高对窗口盖的清洗力。
附图说明
图1是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器的透视图。
图2是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器中的阻尼器的透视图。
图3是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器中的第二导引部的透视图。
图4是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器的装配透视图。
图5是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器的操作的透视图。
图6是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器中的阻尼器的操作的透视图。
具体实施方式
在下文中，将参考所附附图详细描述根据本发明的实施方式的LIDAR传感器。应注意，附图不是有精确比例的，并且可以仅出于描述方便和清晰之目的而在线条的粗细或部件的尺寸上进行夸大。
此外，通过考虑本发明的功能而限定本文中使用的术语并且能够根据用户或操作人员的习惯或者意图改变本文中使用的术语。因此，应根据本文中阐述的整体公开进行术语的限定。
图1是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器的透视图，图2是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器中的阻尼器的透视图，图3是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器中的第二导引部的透视图，图4是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器的装配透视图，图5是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器的操作的透视图，并且图6是示意性示出根据本发明的实施方式的LIDAR传感器中的阻尼器的操作的透视图。
参考图1至图4，根据本发明的实施方式的LIDAR传感器可以包括：壳体100、窗口盖200、电机300、旋转轴400、导引装置500以及刷子600。
壳体100可以包括能够在其中发射和接收激光的设备。窗口盖200可以安装在壳体100的前表面(基于图1的左表面)上并且由透明材料构成。透过窗口盖200，可以发射激光。窗口盖200可以以曲面形状形成在壳体100的前表面上。
电机300可以安装在壳体100中。安装在壳体100中的电机300可以向暴露在壳体100的外面的旋转轴400提供旋转动力。电机300可以容纳在壳体100的电机容器110中并且然后安装在壳体100中。
旋转轴400可以轴向地连接至电机300并且通过电机300轴向地旋转。旋转轴400的顶部可以暴露在壳体100的外面。旋转轴400可以具有在其外表面处形成的旋转轴凹槽450。第一导引部510的第一导引体511插入并且安装在旋转轴凹槽450中。
导引装置500可以连接至旋转轴400，通过旋转轴400的旋转而旋转并且沿着窗口盖200的曲表面旋转。下面将详细描述导引装置500的结构。
刷子600可以安装在导引装置500的第三导引部530上以与窗口盖200接触，并且在根据导引装置500的旋转而在窗口盖200的表面上移动时清洗窗口盖200的表面。
根据本发明的实施方式的LIDAR传感器可以进一步包括阻尼器536。阻尼器536可以安装在第一导引部510与第三导引部530之间或第二导引部520与第三导引部530之间，并且提供按压刷子600抵靠窗口盖200的弹性力。阻尼器536可以包括阻尼器体536a和弹性部536b。
阻尼器体536a可以形成中空形状。阻尼器体536a可以插入并且安装在第一导引部510与第三导引部530之间，以使得第一导引部510与第三导引部530能够移动。可替代地，阻尼器体536a可以插入并且安装在第二导引部520与第三导引部530之间，以使得第二导引部520与第三导引部530能够移动。
阻尼器体536a可以具有在其一侧(基于图6的右侧)处形成的第一插入孔536c，以使得第一导引体511或第二导引体521能够通过第一插入孔536c移动，并且阻尼器体536a可以具有在其另一侧(基于图6的左侧)处形成的第二插入孔536d，以使得第三导引体531能够通过第二插入孔536d移动。
第一插入孔536c可以具有比第一导引止动件513和第二导引止动件523的外径更小的内径，并且第二插入孔536d可以具有比第三导引止动件533的外径更小的内径。因为第一插入孔536c的内径与第二插入孔536d的内径分别比第一导引止动件513和第二导引止动件523的外径及第三导引止动件533的外径小，所以第一导引止动件513和第二导引止动件523及第三导引止动件533分别不会与第一插入孔536c及第二插入孔536d分离。由此，第一导引部510至第三导引部530可以稳定地插入到阻尼器536中，并且可以保持窗口盖200与具有安装在其上的刷子600的第三导引部530之间的接触。
弹性部536b可以容纳在阻尼器体536a中，将第一导引部510与第三导引部530或者第二导引部520与第三导引部530彼此连接，并且向第一导引部510和第三导引部530或第二导引部520和第三导引部530提供弹性力。弹性部536b可以向第一导引部510和第三导引部530或第二导引部520和第三导引部530提供弹性力，并且安装在第三导引部530上的刷子600可以保持与窗口盖200接触。在本发明的实施方式中，弹性部536b可以设置为线圈弹簧。
导引装置500可以包括第一导引部510至第三导引部530。第一导引部510可以连接至旋转轴400的旋转轴凹槽450，并且包括第一导引体511、第一导引止动件513以及第一导引环515。
第一导引部510可以形成为连接至旋转轴400的旋转轴凹槽450的杆状。第一导引部510可以设置在壳体100的一个表面(基于图1的顶表面)上，并且通过旋转轴400的旋转而在壳体100的该一个表面上旋转。
第一导引止动件513可以形成在第一导引体511的被容纳于阻尼器体536a中的端部(基于图2的左端)处，并且用于防止第一导引体511向着外部而从阻尼器体536a的内部分离。
第一导引环515可以形成在第一导引止动件513的一侧处，并且连接至弹性部536b。由于弹性部536b连接至第一导引环515，弹性部536b与第一导引部510可以形成为一体。
第二导引部520可以旋转地连接至壳体100的壳体凹槽130，并且包括第二导引体521、第二导引止动件523以及第二导引环525。
第二导引体521可以旋转地连接至在壳体100的底表面处形成的壳体凹槽130。第二导引体521可以形成L形状，以在旋转地连接至壳体100的壳体凹槽130的同时设置在壳体100的另一表面(基于图1的底表面)上。
第二导引止动件523可以形成在第二导引体521的被容纳于阻尼器体536a中的端部(基于图2的左端)处，并且用于防止第二导引体521向着外部而从阻尼器体536a的内部分离。
第二导引环525可以形成在第二导引止动件523的一侧(基于图2的左侧)处、并且连接至弹性部536b。由于弹性部536b连接至第二导引环525，弹性部536b与第二导引部520可以形成为一体。
第三导引部530可以连接至第一导引部510和第二导引部520，形成U形以面向窗口盖200，并且具有安装在其上的刷子600。第三导引部530可以包括第三导引体531、第三导引止动件533以及第三导引环535。
第三导引体531可以插入到阻尼器体536a中并且形成U形。刷子600可以安装在第三导引体531上。
第三导引止动件533可以形成在第三导引体531的端部(基于图2的右端)处，并且用于防止第三导引体531向着外部从阻尼器536a的内部分离。
第三导引环535可以形成在第三导引止动件533的一侧(基于图2的右侧)处，并且连接至弹性部536b。由于弹性部536b连接至第三导引环535，弹性部536b与第三导引部530可以形成为一体。
根据本发明的实施方式的第三导引部530可以进一步包括喷射部537。喷射部537可以包括在形成中空形状的第三导引体531的纵向方向上形成的多个喷射部。通过喷射部537可以朝向窗口盖200喷射下面将要描述的清洗部900的流体(fluid)。
根据本发明的实施方式的第三导引部530可以进一步包括流体阻挡部539。流体阻挡部539可以形成在第三导引体531中并且阻挡流体流向阻尼器536，流体通过清洗部900供应。由于流体阻挡部539阻挡流体穿过第三导引体531流向阻尼器536，可以防止阻尼器536被侵蚀。进一步地，第三阻挡部539可以防止流体经由阻尼器536而通过第一导引部510或第二导引部520流至电机300或壳体100，由此防止电机300或壳体100被侵蚀。
根据本发明的实施方式的LIDAR传感器可以进一步包括清洗部900。清洗部900可以将流体供应至中空的第三导引体531，以使得通过第三导引部530的喷射部537将流体喷射到窗口盖200上。
清洗部900可以包括清洗液供应部910和气体供应部920。清洗液供应部910可以通过喷射部537将清洗液供应至窗口盖200。当刷子600在盖200的表面上移动时，通过由清洗液供应部910供应的清洗液可以除去粘附至窗口盖200的诸如灰尘、污泥以及油等异物。清洗液供应部910通过清洗液供应管道911可以将清洗液供应至第三导引体531。
气体供应部920通过喷射部537可以除去被供应至窗口盖200的清洗液，或供应气体以干燥窗口盖200。从气体供应部920供应的气体可以防止窗口盖200上残留清洗液并且防止激光透射率下降。而且，在雨天的情况下，从气体供应部920供应的气体可以防止雨水残留在窗口盖200上。气体供应部920可以将高温和高压气体供应至窗口盖200。基于通过传感器800感测的温度或湿度，可以通过控制器(未示出)调整从气体供应部920供应的气体的温度。气体供应部920可以通过气体供应管道921将气体供应至第三导引体531。
参考图5和图6，将描述根据本发明的实施方式的LIDAR传感器的操作。当窗口盖200上有异物或雨水时，可以通过控制器操作电机300。通过电机300可以旋转旋转轴400，并且导引装置500可以在窗口盖200的表面上旋转。安装在导引装置500上的刷子600可以被按压抵靠窗口盖200，并且在通过导引装置500移动时除去窗口盖200上的异物或雨水。此时，阻尼器536可以弹性地变形，以保持刷子600与窗口盖200之间接触。
当窗口盖200的污染程度由于异物而较高时，可以通过清洗部900的清洗液供应部910，经由导引装置500的喷射部573将清洗液喷射到窗口盖200上。可以向窗口盖上200施加通过喷射部573喷射的清洗液，并且刷子600可以移动，以对窗口盖200进行清洗。
清洗部900的气体供应部920可以通过导引装置500的喷射部573将高温和高压气体喷射至窗口盖200。高温和高压气体可以防止清洗液残留在窗口盖200上。进一步地，从清洗部900的气体供应部920供应的气体可以除去窗口盖200上的诸如雨水等异物。
在根据本发明的实施方式的LIDAR传感器中，电机300可以将旋转轴400的旋转运动转化成刮水器的运动，由此清洗曲面窗口盖200。
此外，因为导引装置500与阻尼器536以预定的压力按压LIDAR传感器的窗口盖200，所以能够提高对窗口盖200的清洗力。
此外，清洗部900能够将高温和高压气体喷射到窗口盖200上，由此提高对窗口盖200的清洗力。
尽管已经出于说明性之目的公开了本发明的优选实施方式，然而，本领域技术人员应当认识到，在不背离本发明的范围和实质的情况下，各种改造、添加、以及替换皆是可能的。

Claims (6)

1.一种光探测和测距LIDAR传感器，包括：
壳体；
窗口盖，安装在所述壳体上；
电机，安装在所述壳体内；
旋转轴，由所述电机来旋转；
导引装置，连接至所述旋转轴并且沿着所述窗口盖的表面旋转；以及
刷子，安装在所述导引装置上以面向所述窗口盖，与所述窗口盖接触并且随着所述导引装置的旋转而清洗所述窗口盖的表面，
其中，所述导引装置包括：
第一导引部，连接至所述旋转轴；
第二导引部，旋转地连接至所述壳体；以及
第三导引部，连接至所述第一导引部和所述第二导引部，形成U形以面向所述窗口盖，并且具有所述刷子安装在所述第三导引部上，
其中，所述光探测和测距传感器进一步包括阻尼器，所述阻尼器安装在所述第一导引部与所述第三导引部之间，并且所述阻尼器提供弹性力以按压所述刷子抵靠所述窗口盖，
其中，所述阻尼器包括：
阻尼器体，插入并且安装在所述第一导引部与所述第三导引部之间；以及
弹性部，容纳在所述阻尼器体内，将所述第一导引部与所述第三导引部彼此连接，并且提供弹性力，
其中，所述第一导引部包括：
第一导引体，连接至所述旋转轴的旋转轴凹槽；
第一导引止动件，形成在所述第一导引体的被容纳于所述阻尼器体内的一个端部处，并且防止所述第一导引体朝着外部从所述阻尼器体的内部分离出；以及
第一导引环，形成在所述第一导引止动件上并且连接至所述弹性部，
其中，所述第二导引部包括：
第二导引体，旋转地连接至所述壳体的壳体凹槽并且形成L形；
第二导引止动件，形成在所述第二导引体的被容纳于所述阻尼器体内的一个端部处，并且防止所述第二导引体朝着外部从所述阻尼器体的内部分离出；以及
第二导引环，形成在所述第二导引止动件上并且连接至所述弹性部，
其中，所述第三导引部包括：
第三导引体，插入到所述阻尼器体内，形成U形，并且具有所述刷子安装在所述第三导引体上；
第三导引止动件，形成在所述第三导引体的一个端部处，并且防止所述第三导引体朝着外部从所述阻尼器体的内部分离出；以及
第三导引环，形成在所述第三导引止动件上并且连接至所述弹性部；
多个喷射部，所述多个喷射部沿以中空形状形成的所述第三导引体的纵向方向形成；以及
流体阻挡部，所述流体阻挡部形成在所述第三导引体内并且阻挡流体流至所述阻尼器，所述流体通过清洗部供应，
其中，所述清洗部被配置为将流体供应至所述第三导引体，使得所述流体通过所述多个喷射部喷射到所述窗口盖上。
2.根据权利要求1所述的光探测和测距传感器，其中，所述清洗部包括：
清洗液供应部，被配置为通过所述喷射部将清洗液供应至所述窗口盖；和
气体供应部，被配置为供应气体以除去通过所述喷射部供应到所述窗口盖上的所述清洗液或者干燥所述窗口盖。
3.根据权利要求1所述的光探测和测距传感器，其中，所述阻尼器体具有第一插入孔和第二插入孔，所述第一插入孔形成在所述阻尼器体的一侧使得所述第一导引体或所述第二导引体插入所述第一插入孔中，所述第二插入孔形成在所述阻尼器体的另一侧使得所述第三导引体插入所述第二插入孔中，
所述第一插入孔具有比所述第一导引止动件和所述第二导引止动件的外径更小的内径；并且
所述第二插入孔具有比所述第三导引止动件的外径更小的内径。
4.一种光探测和测距LIDAR传感器，包括：
壳体；
窗口盖，安装在所述壳体上；
电机，安装在所述壳体内；
旋转轴，由所述电机来旋转；
导引装置，连接至所述旋转轴并且沿着所述窗口盖的表面旋转；以及
刷子，安装在所述导引装置上以面向所述窗口盖，与所述窗口盖接触并且随着所述导引装置的旋转而清洗所述窗口盖的表面，其中，所述导引装置包括：
第一导引部，连接至所述旋转轴；
第二导引部，旋转地连接至所述壳体；以及
第三导引部，连接至所述第一导引部和所述第二导引部，形成U形以面向所述窗口盖，并且具有所述刷子安装在所述第三导引部上，
其中，所述光探测和测距传感器进一步包括阻尼器，所述阻尼器安装在所述第二导引部与所述第三导引部之间，并且所述阻尼器提供弹性力以按压所述刷子抵靠所述窗口盖，
其中，所述阻尼器包括：
阻尼器体，插入并且安装在所述第二导引部与所述第三导引部之间；以及
弹性部，容纳在所述阻尼器体内，将所述第二导引部与所述第三导引部彼此连接，并且提供弹性力，
其中，所述第一导引部包括：
第一导引体，连接至所述旋转轴的旋转轴凹槽；
第一导引止动件，形成在所述第一导引体的被容纳于所述阻尼器体内的一个端部处，并且防止所述第一导引体朝着外部从所述阻尼器体的内部分离出；以及
第一导引环，形成在所述第一导引止动件上并且连接至所述弹性部，
其中，所述第二导引部包括：
第二导引体，旋转地连接至所述壳体的壳体凹槽并且形成L形；
第二导引止动件，形成在所述第二导引体的被容纳于所述阻尼器体内的一个端部处，并且防止所述第二导引体朝着外部从所述阻尼器体的内部分离出；以及
第二导引环，形成在所述第二导引止动件上并且连接至所述弹性部，
其中，所述第三导引部包括：
第三导引体，插入到所述阻尼器体内，形成U形，并且具有所述刷子安装在所述第三导引体上；
第三导引止动件，形成在所述第三导引体的一个端部处，并且防止所述第三导引体朝着外部从所述阻尼器体的内部分离出；以及
第三导引环，形成在所述第三导引止动件上并且连接至所述弹性部；
多个喷射部，所述多个喷射部沿以中空形状形成的所述第三导引体的纵向方向形成；以及
流体阻挡部，所述流体阻挡部形成在所述第三导引体内并且阻挡流体流至所述阻尼器，所述流体通过清洗部供应。
5.根据权利要求4所述的光探测和测距传感器，其中，所述清洗部包括：
清洗液供应部，被配置为通过所述喷射部将清洗液供应至所述窗口盖；和
气体供应部，被配置为供应气体以除去通过所述喷射部供应到所述窗口盖上的所述清洗液或者干燥所述窗口盖。
6.根据权利要求4所述的光探测和测距传感器，其中，所述阻尼器体具有第一插入孔和第二插入孔，所述第一插入孔形成在所述阻尼器体的一侧使得所述第一导引体或所述第二导引体插入所述第一插入孔中，所述第二插入孔形成在所述阻尼器体的另一侧使得所述第三导引体插入所述第二插入孔中，
所述第一插入孔具有比所述第一导引止动件和所述第二导引止动件的外径更小的内径；并且
所述第二插入孔具有比所述第三导引止动件的外径更小的内径。
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