CN110626313A - 一种用于车载摄像头的清洁系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于车载摄像头的清洁系统，至少包括控制单元、以及清洁单元，其中，清洁单元，安装在车载摄像头上，包括屏蔽罩、滤光片、以及至少一件换能片，用于将车载摄像头与外部隔离；控制单元，集成在车载主机中，通过通讯线束与所述换能片连接，所述控制单元通过向所述换能片输出控制信号，使所述清洗单元进行循环清洁。其有益效果在于，本申请通过超声波信号输出模块向换能片驱动模块输出正弦波信号、余弦波信号，通过逻辑开关模块向换能片驱动模块输出第一开关信号、第二开关信号控制清洁单元内的换能片振动，以实现循环清洁，清洁效果显著。同时，摄像头与清洁单元分离，不仅实现摄像头与外界隔离，且安装方便。

Description

一种用于车载摄像头的清洁系统

技术领域

本申请涉及汽车电子技术领域，特别涉及一种用于车载摄像头的清洁系统。

背景技术

随着汽车的智能化，无人化的发展，车载摄像头作为车辆的视觉感知模块显得越来越重要，普通车辆基本标配后视摄像头，帮助驾驶员有效减少车辆盲区，在一些高端的无人驾驶辅助的车辆上甚至配备了10个以上的摄像头。然而，这些摄像头大部分布置在车辆外面，在正常使用过程中，不可避免的会遇到各种各样的影响摄像头获取感知的应用场景：泥泞路况、下雨路况、灰尘路况，雨雪路况，冰霜环境等，在这些场景中，使得摄像头镜头，不可避免的会出现脏污，遮挡等状况，造成图像显示不良，从而影响客户的用户体验，对于自动驾驶的车辆，直接导致安全隐患，如果用常规的清理方式，如风吹或水洗自清理装置，无法全部有效清除。

目前对此问题的解决方案，1、停车后清洁。最常规的方法，但每次上车前都要对摄像头进行擦洗，如果车辆在行驶过程中出现脏污情况，还需要停车处理，对于驾驶员来说很不方便，2、在镜头处增加雨刷，在镜头处增加一个微型电机旋转部件，旋转部件中安装有雨刮器装置，通过控制电机的旋转来控制雨刮器清洁摄像头的镜头部位。其中，申请号为CN107745697A的一种自动清洁系统及方法，公开了一种自动清洁装置，包括清洁剂，控制单元，摄像头前端增加了一个雨刷装置，工作是控制雨刷直接对镜头清洁，这种利用马达控制的方式，使用寿命低，而且使用时间久，雨刷也容易造成损坏，清洁能力有限，增加的清洁剂部分含有化学成分，对镜头有影响，而且也需要定期更换，维护麻烦。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提供了一种用于车载摄像头的清洁系统，至少包括控制单元、以及清洁单元，其中，

清洁单元，安装在车载摄像头上，包括屏蔽罩、滤光片、以及至少一件换能片，用于将车载摄像头与外部隔离；

控制单元，集成在车载主机中，通过通讯线束与所述换能片连接，所述控制单元通过向所述换能片输出控制信号，使所述清洗单元进行循环清洁。

可选地，所述控制单元包括主控模块、超声波信号输出模块、逻辑开关模块、以及换能片驱动模块，所述主控模块分别通过超声波信号输出模块、逻辑开关模块与所述换能片驱动模块连接，所述换能片驱动模块通过通讯线束与所述换能片连接。

可选地，超声波信号输出模块包括信号产生模块、相位偏移模块、功率放大模块、以及电源模块；所述信号产生模块一端与所述主控模块连接，所述信号产生模块另一端与所述功率放大模块连接；所述信号产生模块还通过相位偏移模块与所述功率放大模块连接，所述电源模块与所述功率放大模块连接；所述功率放大模块将所述信号产生模块产生的正弦波信号、及所述相位偏移模块产生的余弦波信号进行放大，且输出到换能片驱动模块。

可选地，所述功率放大模块为D类功率放大器。

可选地，所述逻辑开关模块为逻辑解串器，通过接收来自所述主控模块传来的信号，转化为向所述换能片驱动模块输出第一开关信号以及第二开关信号，以控制换能片驱动模块的输出状态。

可选地，所述换能片驱动模块的输出状态包括正极为正弦波的第一输出状态、负极为正弦波的第二输出状态、正极为余弦波的第三输出状态、以及负极为余弦波的第四输出状态。

可选地，所述换能片驱动模块还设置有信号反馈端，所述信号反馈端通过运算放大器与所述主控模块连接。

可选地，所述屏蔽罩组件包括固定在车载摄像头上的屏蔽罩壳体、以及设置在所述屏蔽罩壳体外表面的滤光片，所述换能片沿所述滤光片边缘设置且固定在所述屏蔽罩壳体内。

可选地，所述换能片数量为4个，4个所述换能片呈环状等距设置在所述滤光片下方。

可选地，所述屏蔽罩壳体内壁向内挖设有凹槽，所述滤光片、换能片通过卡接在所述凹槽内进行固定。

可选地，所述换能片的振动频率为20Khz~10MHz。

本申请的一种用于车载摄像头的清洁系统，其有益效果在于，本申请通过超声波信号输出模块向换能片驱动模块输出正弦波信号、余弦波信号，通过逻辑开关模块向换能片驱动模块输出第一开关信号、第二开关信号控制清洁单元内的换能片振动，以实现循环清洁，清洁效果显著。同时，摄像头与清洁单元分离，不仅实现摄像头与外界隔离，且安装方便。

附图说明

图1为本申请实施例的清洁系统结构示意图；

图2为本申请实施例的控制单元示意图；

图3为本申请实施例的超声波信号输出模块示意图；

图4为本申请实施例的控制单元信号流向图；

图5为本申请实施例的换能片驱动模块的输出状态示意图；

图6为本申请实施例的清洁单元结构示意图；

图7为本申请实施例的清洁单元俯视示意图；

图8为本申请实施例的清洁单元剖视示意图；

图9为本申请实施例的滤光片清洁示意图；

其中，100-控制单元，200-清洁单元，110-主控模块，120-超声波信号输出模块，130-逻辑开关模块，140-换能片驱动模块，121-信号产生模块，122-功率放大模块，123-相位偏移模块，124-电源模块，210-屏蔽罩，220-滤光片，230-换能片，240-通讯线束。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

在如图1-9所示的实施例中，本申请提供了一种用于车载摄像头的清洁系统，至少包括控制单元100、以及清洁单元200，其中，

清洁单元200，安装在车载摄像头上，包括屏蔽罩组件、以及至少一件沿屏蔽罩组件内壁设置的换能片230；换能片230与所述控制单元100连接，且换能片230通过控制单元100传来的信号对屏蔽罩组件进行清洁；

控制单元100，集成在车载主机中，通过通讯线束240与换能片230连接，控制单元100通过向换能片230输出控制信号，使清洗单元200进行循环清洁。

在上述实施例的一种实施方式中，本系统包括清洁单元200、控制单元100，控制单元100集成在车载主机中，清洁单元200安装在车载摄像头上；控制单元100通过通讯线束240与清洁单元200的换能片230连接；控制单元100通过接收车载主机传来的清洁信号，向清洁单元200的多块换能片230输出用于控制换能片230振动频率的正弦波信号、余弦波信号，以及用于选择换能片230振动频率的第一开关信号P1、第二开关信号N1；通过两路信号控制清洁单元200的至少一块换能片230进行循环清洁；在本实施例中，换能片230的数量为4件。本申请实现了循环清洁，清洁效果显著。同时，摄像头与清洁单元200分离，不仅实现摄像头与外界隔离，且安装方便。

在一些实施例中，控制单元100包括主控模块110、超声波信号输出模块120、逻辑开关模块130、以及换能片驱动模块140，主控模块110分别通过超声波信号输出模块120、逻辑开关模块130与换能片驱动模块140连接，换能片驱动模块140通过通讯线束240与换能片230连接。在上述实施例的一种实施方式中，主控模块110包括有主控芯片，主控芯片可以是NXP的S32K系列芯片，也可以是瑞萨的RH850系列芯片，或者是其他能够实现本申请技术方案的芯片；主控芯片分别通过超声波信号输出模块120、逻辑开关模块130与换能片驱动模块140连接，同时向超声波信号输出模块120输出控制信号，使超声波信号输出模块120生成正弦波信号和余弦波信号；向逻辑开关模块130输出开关信号，使逻辑开关模块输出130第一开关信号P1和第二开关信号N1。其中，换能片驱动模块140的数量可以为一个或多个；当换能片驱动模块140的数量为多个时，主控模块110向逻辑开关模块130输出的开关信号为包含有多个开关信号的串行信号，且由逻辑开关模块130解串并将不同的开关信号发送到连接在逻辑开关模块130的多个换能片驱动模块140上。换能片驱动模块140通过逻辑开关模块130传来的第一开关信息和第二开关信号控制换能片驱动模块140接入的正弦波信号或余弦波信号，以实现多个换能片驱动模块140循环驱动，实现循环清洁。

在一些实施例中，超声波信号输出模块120包括信号产生模块121、相位偏移模块123、功率放大模块122、以及电源模块124；信号产生模块121一端与主控模块110连接，信号产生模块121另一端与功率放大模块122连接；信号产生模块121还通过相位偏移模块123与功率放大模块122连接，电源模块124与功率放大模块122连接；功率放大模块122将信号产生模块121产生的正弦波信号、及相位偏移模块123产生的余弦波信号进行放大，且输出到换能片驱动模块140。功率放大模块122为D类功率放大器。在上述实施例的一种实施方式中，超声波信号输出模块120通过信号产生模块生成正弦波信号，信号产生模块121产生的正弦波信号传递到相位偏移模块123使正弦波信号转换为余弦波信号；正弦波信号、余弦波信号再经由功率放大模块122进行放大后，向换能片驱动模块140输出正弦波信号或余弦波信号。其中，D类功率放大器，是一个脉冲控制的大电流开关放大器，把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号。D类功率放大器可以由调制器、放大器、以及低通滤波器组成，D类功率放大器可以是新日本无线公司生产的NJU8721、也可以是TI公司的TPA2000D2，或者是其他能够实现本申请功能的D类功率放大器。

在一些实施例中，逻辑开关模块123为逻辑解串器，通过接收来自主控模块110传来的信号，转化为向换能片驱动模块123输出第一开关信号以及第二开关信号，以控制换能片驱动模块140的输出状态。在上述实施例的一种实施方式中，逻辑解串器实质为一种解串器，通过接收并解串来自主控模块110的开关信号包，向换能片驱动模块140输出第一开关信号、第二开关信号；当逻辑开关模块130连接多个换能片驱动电路时，逻辑开关模块130可以通过设置解串模块接收并解串主控模块110传来的串行信号，使不同的开关信号输出到不同的换能片驱动模块140中。

在一些实施例中，换能片驱动模块140的输出状态包括正极为正弦波的第一输出状态、负极为正弦波的第二输出状态、正极为余弦波的第三输出状态、以及负极为余弦波的第四输出状态。在上述实施例的一种实施方式中，换能片驱动模块140设置有门电路，通过接收第一开关信号P1、第二开关信号N1，控制超声波信号输出模块120的正弦波信号或余弦波信号的通断；其中，第一输出状态、第二输出状态、第三输出状态、第四输出状态如图所示。

在一些实施例中，换能片驱动模块140还设置有信号反馈端，信号反馈端通过运算放大器与主控模块110连接；在上述实施例的一种实施方式中，换能片驱动模块140设置信号反馈端与主控芯片110连接；并将其输出状态发送至主控芯片中进行反馈，起到检测电路作用。

在一些实施例中，参见图6-9，屏蔽罩210套设在车载摄像头上，滤光片220设置在屏蔽罩210外表面以将车载摄像头与外界进行隔离；换能片220沿滤光片边缘设置且固定在屏蔽罩210内，多件换能片230分别与多件换能片驱动模块140连接，在上述实施例的一种实施方式中，所述屏蔽罩组件包括固定在车载摄像头上的屏蔽罩壳体、以及设置在所述屏蔽罩壳体外表面的滤光片，所述换能片沿所述滤光片边缘设置且固定在所述屏蔽罩壳体内。换能片数量为4个，4个所述换能片呈环状等距设置在滤光片下方。屏蔽罩壳体内壁向内挖设有凹槽，滤光片、换能片通过卡接在凹槽内进行固定，如图8。换能片230、换能片驱动模块140数量均为4件。换能片230的振动频率为20Khz~10MHz。换能片成环状设置在滤光片220下方，其外侧为正输入端、内侧为负输入端；通过改变多个换能片230的输入端输入的信号，使滤光片220成涡轮状振动，实现循环清洁。

在一些实施例中，主控模块110控制超声波信号输出模块120的信号产生模块121，产生不同频率的正弦波信号，正弦波信号同时连接到相位偏移模块123产生余弦波信号；正弦波信号与余弦波信号，同时经过功率放大模块122，输出高压的正弦波信号和高压的余弦波信号，并接到换能片驱动模块140，高压信号设计大于峰值50V；主控芯片控制逻辑开关模块130，输出第一开关信号与第二开关信号，第一开关信号与第二开关信号选通换能片驱动模块140，输出正弦波信号或余弦波信号。换能片驱动模块140输出端，通过外接通讯线束，连接到屏蔽罩210内的换能片230的正输入端和负输入端，换能片接收到电平信号，将电能转换成机械能，通过震动，达到清洁的效果。换能片震动工作时，输出的信号反馈到主控芯片的监控电路，通过DAC转换，反馈到车载主机，更好的控制震动频率与震动方向；主控芯片通过控制信号产生器模块121，产生不同频率的信号，从而改变屏蔽罩内的换能片震动频率；主控芯片根据F（θ，t）关系，结合逻辑逻辑控制模块的第一开关信号和第二开关信号，改变正弦波信号和余弦波信号，t代表时间，可根据实际情况调整，对滤光片220循环震动操作。本申请通过超声波信号输出模块120向换能片驱动模块140输出正弦波信号、余弦波信号，通过逻辑开关模块130向换能片驱动模块140输出第一开关信号、第二开关信号控制清洁单元内的换能片振动，以实现循环清洁，清洁效果显著。同时，摄像头与清洁单元分离，不仅实现摄像头与外界隔离，且安装方便。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，至少包括控制单元（100）、以及清洁单元（200），其中，

清洁单元（200），安装在车载摄像头上，包括屏蔽罩组件、以及至少一件沿所述屏蔽罩组件内壁设置的换能片（230）；所述换能片（230）与所述控制单元（100）连接，且所述换能片（230）通过控制单元（100）传来的信号对屏蔽罩组件进行清洁；

控制单元（100），集成在车载主机中，通过通讯线束（240）与所述换能片（230）连接，所述控制单元（100）通过向所述换能片（230）输出信号，使所述清洗单元（200）进行循环清洁。

2.根据权利要求1所述的一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，所述控制单元（100）包括主控模块（110）、超声波信号输出模块（120）、逻辑开关模块（130）、以及换能片驱动模块（140），所述主控模块（110）分别通过超声波信号输出模块（120）、逻辑开关模块（130）与所述换能片驱动模块（140）连接，所述换能片驱动模块（140）通过通讯线束（240）与所述换能片（230）连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，超声波信号输出模块（120）包括信号产生模块（121）、相位偏移模块（123）、功率放大模块（122）、以及电源模块（124）；所述信号产生模块（121）一端与所述主控模块（110）连接，所述信号产生模块（121）另一端与所述功率放大模块（122）连接；所述信号产生模块（121）还通过相位偏移模块（123）与所述功率放大模块（122）连接，所述电源模块（124）与所述功率放大模块（122）连接；所述功率放大模块（122）将所述信号产生模块（121）产生的正弦波信号、及所述相位偏移模块（123）产生的余弦波信号进行放大，且输出到换能片驱动模块（140）。

4.根据权利要求3所述的一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，所述功率放大模块（122）为D类功率放大器。

5.根据权利要求3所述的一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，所述逻辑开关模块（130）为逻辑解串器，通过接收来自所述主控模块（110）传来的信号，转化为向所述换能片驱动模块（140）输出第一开关信号以及第二开关信号，以控制换能片驱动模块（140）的输出状态。

6.根据权利要求5所述的一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，所述换能片驱动模块（140）的输出状态包括正极为正弦波的第一输出状态、负极为正弦波的第二输出状态、正极为余弦波的第三输出状态、以及负极为余弦波的第四输出状态。

7.根据权利要求5所述的一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，所述换能片驱动模块（140）还设置有信号反馈端，所述信号反馈端通过运算放大器与所述主控模块（110）连接。

8.根据权利要求3所述的一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，所述屏蔽罩组件包括固定在车载摄像头上的屏蔽罩壳体（210）、以及设置在所述屏蔽罩壳体（210）外表面的滤光片（220），所述换能片（230）沿所述滤光片（220）边缘设置且固定在所述屏蔽罩壳体（210）内。

9.根据权利要求8所述的一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，所述换能片（230）数量为4个，4个所述换能片（230）呈环状等距设置在所述滤光片（220）下方。

10.根据权利要求8所述的一种用于车载摄像头的清洁系统，其特征在于，所述屏蔽罩壳体（210）内壁向内挖设有凹槽，所述滤光片（220）、换能片（230）通过卡接在所述凹槽内进行固定。