CN110944102A - 成像系统 - Google Patents

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CN110944102A CN201910886794.9A CN201910886794A CN110944102A CN 110944102 A CN110944102 A CN 110944102A CN 201910886794 A CN201910886794 A CN 201910886794A CN 110944102 A CN110944102 A CN 110944102A
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塞贡多·巴尔多维诺
普拉桑特·杜贝
文卡特什·克里希南
拉隆·米歇尔·布朗
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Abstract

本公开提供了“成像系统”。描述了一种传感器和使用所述传感器的系统。所述传感器可包括：盖；以及正温度系数(PTC)护罩，其定位在所述盖的周边处。所述系统可在壳体的通道中包括一个或多个这种传感器。所述系统还可包括鼓风机，所述鼓风机使空气移动通过所述通道并穿过所述传感器的至少一部分。

Description

成像系统
技术领域
本公开总体上涉及车辆图像传感器。
背景技术
当传感器暴露于室外环境时，极端温度等会影响传感器性能。例如，在某些情况下，冰会积聚在传感器的盖上，并由此阻挡光进入传感器和/或使成像模糊不清。
发明内容
下面详细描述成像系统，所述成像系统包括至少一个传感器。根据一个例示性示例，所述传感器包括：盖；以及正温度系数(PTC)护罩，其定位在所述盖的周边处。
根据上述至少一个示例，所述盖为透明窗口、透明光学器件或透明膜。
根据上述至少一个示例，所述盖定位在所述传感器的透镜的前面。
根据上述至少一个示例，所述护罩包括多个菊花链式PTC元件。
根据上述至少一个示例，所述护罩包括并联耦合的多个PTC元件。
根据上述至少一个示例，传感器还包括电耦合到所述PTC护罩的有源冷却器。
根据上述至少一个示例，所述冷却器为热电冷却器。
根据上述至少一个示例，所述冷却器和所述PTC护罩电耦合，使得当所述冷却器被致动到打开状态时，向所述PTC护罩提供电流。
根据至少一个例示性示例，公开了一种系统，所述系统包括：壳体，所述壳体在其通道中承载所述传感器[如上所述]；以及鼓风机，其中当所述鼓风机处于打开状态时，所述冷却器被致动到所述打开状态，并且由所述传感器加热的空气被移出所述壳体。
根据至少一个例示性示例，公开了一种系统，所述系统包括：壳体，所述壳体在其通道中承载所述传感器[如上所述]；以及鼓风机，其中当所述鼓风机处于打开状态时，由所述传感器加热的空气被移出所述壳体。
根据上述至少一个示例，所述壳体被安装到车辆的车顶。
根据上述至少一个示例，所述传感器还包括热交换器，其中所述壳体包括入口、出口和彼此流体连通的至少一个通道，其中所述热交换器定位在所述至少一个通道中。
根据上述至少一个示例，该系统还包括：第一计算机，所述第一计算机：控制所述鼓风机在关闭状态和打开状态之间，并且控制电流是否流过所述PTC护罩；以及第二计算机，所述第二计算机从所述传感器接收图像数据、范围数据或两者。
根据上述至少一个示例，所述第一计算机和所述第二计算机为单个计算装置。
根据上述至少一个示例，基于从所述传感器所接收的图像数据的劣化，所述第二计算机指示所述第一计算机将所述鼓风机致动到所述打开状态。
根据上述至少一个示例，所述通道为环形通道，并且还包括如权利要求1所述的多个传感器，其中所述多个传感器在所述环形通道中彼此周向地间隔开，每个传感器径向向外定位。
根据另一个例示性示例，公开了一种系统，所述系统包括：壳体，所述壳体包括内部通道；以及所述通道中的多个传感器，每个传感器，包括：盖；以及正温度系数(PTC)护罩，其定位在所述盖的周边处。
根据上述至少一个示例，每个传感器还包括：有源冷却器，所述有源冷却器电耦合到所述PTC护罩，使得当所述冷却器被致动到打开状态时，向所述PTC护罩提供电流。
根据上述至少一个示例，所述系统还包括鼓风机，所述鼓风机使空气移动通过所述通道并且电耦合到所述冷却器，使得当所述鼓风机被致动到打开状态时，所述冷却器也被致动到所述打开状态。
根据上述至少一个示例，所述系统还包括鼓风机，所述鼓风机使空气移动通过所述通道，其中所述壳体包括定位在每个相应盖附近的出口，使得当所述鼓风机使空气移动时，所述空气被经由所述出口从所述壳体排出。
根据至少一个示例，公开了一种方法，所述方法包括对上述任何系统元件的控制。
附图说明
图1是包括成像系统的车辆的透视图，所述成像系统包括承载传感器套件的壳体。
图2是成像系统的示意图，示出了传感器套件和成像系统的计算机。
图3是成像系统的壳体的前透视图。
图4是壳体的侧剖视图。
图5是壳体的透视剖视图，示出了包括传感器套件的多个相机传感器的环形通道。
图6是壳体内的相机传感器的侧剖视图。
图7是成像系统的透视图，其中除传感器套件之外的示例性元件被隐藏。
图8是相机传感器的分解透视图，所述相机传感器包括壳体、检测器总成、具有正温度系数(PTC)护罩的镜头盖、有源冷却器和热交换器。
图9是图8所示TEC的透视图；
图10是透镜和PTC护罩的分解透视图以及热回路的局部示意图。
图11是图10中所示的PTC护罩的一部分的放大顶视图。
图12是热回路的一个示例的示意图。
图13是PTC护罩的另一示例的一部分的顶视图。
具体实施方式
现在转向附图，其中相同的附图标记表示相同或相似的元件、特征或功能，示出了包括成像系统12的车辆10。成像系统12可包括壳体18，所述壳体具有流体分配系统20和传感器套件22(图2至图4和图7中所示的系统20和传感器套件22)。传感器套件22包括由壳体18承载的一个或多个传感器，所述传感器布置成为车辆10提供情景感知(例如，用于以自主模式等进行操作)。例如，套件22可包括一个或多个相机传感器24(例如，下文中简称为相机)、一个或多个无线电探测和测距(雷达)传感器26、一个或多个光探测和测距(激光雷达)传感器28等。如下面将更详细描述的，在至少一个示例中，壳体18内的分配系统20可包括：至少一个入口30(例如，示出两个)；彼此流体连通的一个或多个内部通道34、36、38；用于使空气在通道34-38内移动的鼓风机48；以及至少一个出口50(例如，每个传感器一个)。在一个示例中，传感器中的每一个可以在通道34-38中的至少一个内辐射热量(加热其中的空气)，空气可经由入口被接收到壳体18中，并且鼓风机48可以使加热的空气移动通过通道34-38并经由出口50移出壳体18。在至少一个示例中，每个传感器包括盖52，并且壳体18包括靠近每个相应盖52的出口50。因此，可将强制空气经由出口50引导出壳体18并且引导到相应的盖52上以从其中去除碎屑(如本文所用，碎屑包括灰尘、污垢、冰、雪、湿气、雾、雨滴等等)。以这种方式，可清洁盖52，并且同时，流体分配系统20可以冷却套件22的传感器(例如，如果需要的话)。
根据下面更详细说明的一个示例，盖52中的至少一些包括位于其外表面56上的正温度系数(PTC)护罩54(图11)。如本文所用，正温度系数(PTC)护罩是由适于辐射热量的电阻材料构成的护罩，其中其电阻与温度成正比，其中当护罩电耦合到电源并且温度小于预定阈值时，电阻减小并且热辐射增加，并且其中当护罩电耦合合到电源并且温度大于预定阈值时，电阻增加并且热辐射减少。应理解，与温度成正比的可以是或可以不是线性比例的；通常，这种关系不是线性的。在至少一个示例中，窄温度带(例如，10-15)包括PTC护罩的过渡区域，例如，其中在该区域中，电阻通常在该温度范围内增加六至八倍。如本文所使用，护罩是耦合到电子传感器的盖、窗口、光学器件、透镜或其他类似部件的设备，使得当被电致动时，护罩可以加热相应的传感器部件。
如下面更详细解释的，每个PTC护罩54可电耦合到相应传感器的有源冷却器58(图8)；例如，其中冷却器58用于将热量从传感器移走。根据图2至图6中所示的一个示例，示出的相机24中的每一个在盖52的相应外表面56上包括护罩54。如下面更详细描述的，对于系统12的传感器中的至少一些，成像系统12的第一计算机60可控制热回路62(所述热回路包括鼓风机48、相应的有源冷却器58和对应的PTC护罩54)。根据一种电气布置，当鼓风机48被致动到打开状态时，每个相应的有源冷却器58被致动到打开状态，并且使电流通过对应的PTC护罩54。因此，当PTC护罩54处的温度小于预定阈值时，护罩54对盖52加温，并且穿过盖52排出暖强制空气。该例示性操作可适合于从盖52上去除冰或融雪，并由此改善传感器的成像能力。替代地，当PTC护罩54处的温度大于或等于预定阈值时，仍然可穿过盖52排出强制空气，然而，护罩54的电阻率增加，由此使从中辐射出的热量的量最小化。该例示性操作与融化冰雪相比，可能更适合于从盖52上去除灰尘和污垢(例如，再次改善成像能力)，因为阈值温度对于冰/雪来说可能太高。如下面更详细讨论的，使用PTC护罩54可以使对盖、窗口、光学器件、透镜或其他类似传感器部件的加热元件的直接电控制的需要最小化，因为PTC护罩54可以在温度控制方面进行自调节。并且在一个示例中，将PTC护罩54与其他电部件(例如，鼓风机48和有源冷却器58)耦合可改善成像系统12的清洁。
图1示出作为载客车辆的车辆10；然而，车辆10可以是任何其他合适的车辆类型，包括具有成像系统12的卡车、运动型多功能车(SUV)、休闲车、公共汽车、飞机、船舶等。在至少一个示例中，成像系统12适于促进车辆10在一个或多个自主模式下的操作，所述一个或多个自主模式如汽车工程师协会(SAE)所定义的(其已定义了0-5级的操作)。例如，成像系统12可以将其周围环境的二维和/或三维数据提供给第二计算机64(下面将更详细地讨论)，所述第二计算机可以被编程和/或配置为存储和执行以硬件、软件、固件、其组合等体现的逻辑指令，并且其使得车辆10能够在一些用户辅助下操作(部分自主)或在无任何用户辅助下操作(完全自主)。例如，在0-2级，人类驾驶员通常在没有车辆10帮助的情况下监测或控制大部分驾驶任务。例如，在0级(“无自动化”)，人类驾驶员负责所有车辆操作。在1级(“驾驶员辅助”)，车辆10有时会辅助转向、加速或制动，但驾驶员仍然负责绝大多数的车辆控制。在2级(“部分自动化”)，车辆10可以在某些情况下控制转向、加速和制动而无需人类交互。在3-5级，车辆10承担更多与驾驶相关的任务。在3级(“有条件自动化”)，车辆10可以在某些情况下处理转向、加速和制动，以及对驾驶环境的监测。然而，3级可能需要驾驶员偶尔进行干预。在4级(“高度自动化”)，车辆10可以处理与3级相同的任务，但不依赖于驾驶员干预某些驾驶模式。在5级(“全自动化”)，车辆10可在没有任何驾驶员干预的情况下处理所有任务。
壳体18可由车辆10在其车顶68上或在任何其他合适的位置处承载。示出的壳体18可包括任何适合于支撑传感器套件22和鼓风机48的结构。一般来讲，所述壳体可具有壳70，所述壳包括底座72和塔架74。在至少一个示例中，底座72包括面向车辆前方的两个入口30(通往一个或多个第一通道34)(图3)，并且底座将壳体18耦合到车辆10。以这种方式，当车辆10以行驶挡操作时(向前)，入口30可将空气接收到第一通道34中；例如，也接收到底座72中(见图4)。
塔架74可从基座72向上延伸，并且可以是大体圆柱形形状；然而，这不是必需的。塔架74的下部部分76可以包围鼓风机48和鼓风机48可安装在其内的至少一个第二通道36。通道34和36可彼此流体连通(例如，经由开口77)。
在一个示例中，下部部分76可承载雷达传感器26(例如，如图3所示面向车辆前方，或者处于任何其他合适的布置)。雷达传感器26可以与第二通道36至少部分地流体连通；因此，可将从传感器26辐射的多余热量移出壳体18。
环形部分78可耦合到下部部分76并且可从所述下部部分向上延伸、可包括至少一个第三通道38、可以适于在至少一个第三通道38内承载相机24阵列、并且可以适于在环形部分78的盖子80上承载激光雷达传感器28。如图4中最佳所示，第二通道36可包括从其盆底部分83向上延伸的凸出部分82，例如，并且凸出部分82可包括周向间隔开的开口84的布置(见图5)。第三通道38可环形地围绕凸出部分82延伸，并且可至少经由开口84与第二通道36流体连通。在至少一个示例中，每个开口84的周向位置可对应于相机24的安装位置。例如，周向间隔开的相机24(各自径向向外)可以被安装到环形部分78的周向壁87上的外部开口86，并且可至少部分地定位在第三通道38内(例如，用于保护相机免受环境影响)。
凸出部分82可以在上边缘90处具有通往第二通道36的开口88。边缘90可对应于激光雷达传感器28的底座的形状和尺寸，例如，其中激光雷达传感器28的底座包括无源或有源热交换器。以这种方式，可将由激光雷达传感器28经由开口88辐射到第二通道36中的任何多余热量从壳体18排出(例如，经由鼓风机48)。
环形部分78可在壁87中包括多个出口50，如图3至图5中最佳示出的。每个出口50可以是相同的；因此，将仅描述一个。根据至少一个示例(见图6)，每个出口50可包括孔92，所述孔延伸穿过壁87并且靠近外部开口86(并因此靠近相机24)。每个出口50还可包括罩94(图5至图6)，用于相对于外部开口86横向地(例如，且因此相对于相应相机24的盖52的外表面56横向地)引导离开孔92的强制空气。
在壳体18上也可存在其他出口。例如，可定位周向出口(未示出)以围绕激光雷达传感器28向上排出空气，可相对于雷达传感器26定位一个或多个出口等。
壳体18可承载除上面讨论的传感器之外(例如，除相机24、雷达传感器26和激光雷达传感器28之外)的传感器。此外，在一个示例中，传感器可定位在壳体18的其他区域中。例如，如图3和图5中最佳所示，两个相机24可定位在底座72中，例如，面向前(例如，并且与通道34(未示出)流体连通)。
另外，示出的壳体18仅是示例。在其他示例中，壳体18可包括：更多或更少的入口30；更多或更少的出口50(见图3至图5)；更多或更少的通道34-38；更多或更少的相机24；更多或更少的雷达传感器26；更多或更少的激光雷达传感器28；具有不同形状的通道；具有不同形状的入口30和/或出口50；用于承载相机24、雷达传感器26和/或激光雷达传感器28的不同布置等。例如，在至少一个示例中，相机24不以径向方式布置，并且在一些示例中，塔架74可不包括环形部分78。
现在转向相机24，在至少一个示例中，每个相机24可以是相同的；因此，将仅详细描述一个。相机24是将图像数据电传送到计算机(例如，发送计算机64图像、视频等)的电子装置。图8示出了例示性相机24的分解图，所述例示性相机包括壳体100、检测器总成102、透镜104、用于透镜104的盖52、有源冷却器58和热交换器110。
根据一个示例，壳体100具有中空主体112，所述中空主体包括一对安装凸缘114、115，所述安装凸缘各自从主体112的相应侧116、118延伸(例如，凸缘114适于将相机24安装到壳体18的周向壁87)。主体112的第一端120可具有通往空腔122的开口，所述空腔的尺寸设计成接纳检测器总成102。导管126可从主体112的第二端124轴向地延伸到远侧端部130并终止于远侧端部处。端部130还可包括开口132，所述开口的尺寸设计成接纳透镜104。
检测器总成102可包括检测器140(例如，也称为电子成像器)，例如，通常是光敏像素阵列。总成102也可包括其他元件，例如印刷电路板(PCB)、安装特征和硬件、垫圈、导热垫和/或任何其他合适的部件。检测器140可定位在总成102的一侧142上，并且凹槽144，包括主表面145(例如，在凹槽144的底部)，可定位在所述总成的相对侧146上。
凹槽144的尺寸可设计成接纳有源冷却器58。如本文所用，有源冷却器是任何电致动的传热装置。如图9所示，有源冷却器58可包括：热板150；冷板152；将板150、152彼此耦合的多个导体154；以及两个连接件156、158。有源冷却器58的一个非限制性示例是热电冷却器(TEC)(也称为珀尔帖(Peltier)装置、珀尔帖热泵或固态制冷器)，其利用珀尔帖效应在冷板150和热板152之间形成热通量。在一个示例中，导体154包括热电材料(例如，p型导体和n型导体)。连接件156可连接到热板150，并且连接件158可连接到冷板152。在操作中，电流流过连接件156，流过热板150，流过导体154，流过冷板152，以及流过连接件158。当电流流动时，热量从冷板152移动到热板150。因此，为了有源地冷却检测器140，冷板152可与主表面145(例如，最近的检测器140)相邻。
热交换器110可热耦合到有源冷却器58的热板150。以这种方式，可将热量从冷却器58转移到热交换器110，并最终消散到第三通道38的空气中(然后使用鼓风机48排出)。热交换器110可以是无源装置，例如具有翅片、叶片、突起等的散热器，以更有效地散热。可设想其他无源和甚至有源热交换器。
透镜104可包括一个或多个透明元件(未示出)，用于放大、聚集和/或分散光线。透镜104可代表具有任何合适配置和任何合适材料(例如，玻璃、丙烯酸等)的多个透镜。透镜104可包括远侧表面160，即进入透镜的光首先撞击到其上的表面。
如本文所使用，盖52包括透明部分162(即，透明光学器件、透明膜或两者中的一个)。如本文所使用，光学器件为光学部件(例如，诸如透镜、平坦或弯曲的窗口、棱镜等)。在至少一个示例中，所述盖包括面向外的表面56并且适于保护远侧表面160免受刮擦、损坏等。在示出的示例中，盖52包括环形带164，所述环形带耦合到透明部分162(例如，透明窗口)并承载所述透明部分，例如，带164的尺寸设计成附接到并覆盖透镜104的端部166。例如，所述盖被布置成定位在传感器24的透镜104和壳体18外部的环境之间。透明部分162可包括任何合适的透明材料并且其形状被配置为使像差、失真、扩散等最小化。在其他示例中，透明部分162可以是施加到传感器自身的光学器件的膜(例如，直接施加到表面160)。并且在至少一个示例中，盖52并非如图8所示的单独部件，例如，它可与透镜104集成在一起。
图10示出了盖52(例如，环形带164被隐藏)。如上所述，盖52可包括定位在透明窗口162上的正温度系数(PTC)护罩54。在至少一些示例中，PTC护罩54可粘附、粘合、胶合或以其他方式附接到表面56。例如，如下面更详细描述的，PTC护罩54可在其上进行墨印。
根据一个示例(图10至图11)，PTC护罩54包括衬底180、多个菊花链式PTC元件182、以及将菊花链式PTC元件182串联互连的多个迹线184。根据一个示例，衬底180是在一侧具有粘合剂以粘合到盖52的表面56的膜(当然，衬底180也可被施加到传感器的其他合适的表面)。衬底180是任选的；例如，在至少一个示例中，所述衬底被省略。例如，在后一种情况下，PTC元件182可被墨印到外表面56本身上(例如，在制造设施处)。
因此，PTC元件182可被印刷在衬底180上，或者如上所述，可被引导印刷在盖52上。在示出的示例中，PTC元件182是矩形薄片，其具有内侧190、外侧192、第一端194和第二端196。当然，矩形仅仅是示例；其他形状也是可能的。
PTC元件182的可商购的实现方式包括LoctiteTM ECI 8000E&C系列的变体。例如，LoctiteTM ECI 8045E&CLoc、LoctiteTM ECI 8001 E&C、LoctiteTM ECI 8080E&C和LoctiteTMECI 8120E&C是可丝网印刷的油墨，其电阻为1200-1700Ω/sq@25μm(在45℃阈值下)、1500-2000Ω/sq@25μm(在65℃阈值下)、1500-2000Ω/sq@25μm(在80℃阈值下)和1500-2000Ω/sq@25μm(在120℃阈值下)。
使用一种可商购的产品作为示例，当由LoctiteTM ECI 8045E&C构成的PTC元件182达到45℃阈值时，电阻可增加6-8倍(例如，从242Ω增加到1700Ω)。其他列出的变体可以分别在阈值65℃、80℃和120℃下增加6-8倍。
迹线184可由任何合适的导电材料构成。在至少一个示例中，迹线184包括金属(例如，银、铜等)。每个迹线184可从PTC元件182的第一端194延伸到相邻定位的PTC元件182的第二端196。因此，PTC元件182和填隙地定位的迹线184可共同限定电路回路。例如，第一PTC元件182可耦合到节点N1，并且最后一个PTC元件182可耦合到节点N2，其中剩余的PTC元件182可在它们之间菊花链式串联。因此，当电流进入节点N1时，它可串联地通过每个PTC元件182，且然后经由最后一个节点N2离开PTC护罩54。
PTC护罩54可定位在盖52的周边198中，使得盖52的大部分不受阻碍，并且传感器的视野(FOV)最小程度地缩小(如果有的话)。根据一个示例，周边198小于面向外的表面56的表面积的5％。
雷达传感器26可以是发射无线电信号、接收该信号从车辆10外部的物体的反射并且向第二计算机64提供范围数据(例如，使得计算机64可以导航车辆10)的任何合适的电子装置。虽然未示出，但雷达传感器26可包括有源冷却器和/或无源冷却器，所述冷却器最终将热量辐射到通道34-38中的一个或多个中。此外，在一些示例中，雷达传感器26中的一个或多个可包括PTC护罩。
激光雷达传感器28可以是发射可见光或不可见光信号、接收光信号从车辆10外部的物体的反射并向第二计算机64提供范围数据的任何合适的电子装置。该数据还可使计算机能够导航车辆10和/或用于其他目的。与雷达传感器26类似，传感器28可包括有源冷却器和/或无源冷却器，所述冷却器最终将热量辐射到通道34-38中的一个或多个中(例如，如图5中所示的通道36)。此外，在一些示例中，激光雷达传感器28中的一个或多个可包括PTC护罩。
现在转向鼓风机48，如本文所使用，鼓风机是适于使空气移动的任何机械装置。鼓风机48的非限制性示例包括轴流式风扇、离心式风扇、横流式风扇、正排量泵、往复泵等。在至少一个示例中，鼓风机48由电力供电，例如，使得第一计算机60可将鼓风机在打开状态和关闭状态之间致动。
现在转向第一计算机60和第二计算机64(图2、图12)，这些计算机是包括一个或多个处理器和任何合适的计算机存储器的硬件装置。处理器的非限制性示例包括微处理器、微控制器或控制器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)，仅举几例。存储器的非限制性示例包括常规硬盘、固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，仅举几例。处理器可被编程为处理和/或执行存储在存储器中的数字指令。这些指令可体现为任何合适类型的计算机代码、软件编程、固件编程等。
根据一个非限制性示例，第一计算机60为清洁控制模块(CCM)或车身控制模块(BCM)(具有处理器200和存储器210)，并且第二计算机64为自主驾驶计算机(ADC)(具有处理器220和存储器230)。这些仅仅是示例；并且存在其他示例。
除了别的之外，ADC 64还可负责成像系统12的供电和/或操作，例如，控制相机24、雷达传感器26和/或激光雷达传感器28是处于打开状态还是关闭状态，并且还控制热回路62，这可包括例如当传感器处于打开状态时，选择性地控制鼓风机48、有源冷却器58和/或PTC护罩54的致动。虽然不是必需的，但在至少一个示例中，CCM60可独立地控制鼓风机48和任何相机24。可以使用多路复用器240或任何其他合适的选择电路或控制算法来促进选择性控制。此外，虽然不是必需的，但在至少一个示例中，CCM 60可将鼓风机48从关闭状态致动到打开状态，并且在没有附加控制信号或指令的情况下，将有源冷却器58和对应的PTC护罩54从关闭状态致动到打开状态。例如，如图10中概念性地示出，CCM 60可控制鼓风机48的供电，并因此控制每个有源冷却器58(例如，并联地耦合)的供电。在每个相机24的内部，对应的PTC护罩54可与有源冷却器58并联地耦合，使得当冷却器58被致动到打开状态时，电流被递送到PTC护罩54(并且相反地，当冷却器58被致动到关闭状态时，对应的PTC护罩54的供电终止)。
ADC 64的处理器220可控制车辆10的转向、加速和制动。此类自主操作可包括处理器220从成像系统12的传感器套件22接收传感数据。根据一个示例，ADC 64可被编程为：识别捕获的图像和/或范围数据劣化(例如，因透射率降低引起)时的情形；识别出透射率降低的原因是盖52处的碎屑；以及基于所述识别，命令鼓风机48、有源冷却器58和/或PTC护罩54的致动。术语“劣化”包括以下各项中的任一个或组合：模糊、失真和阻塞。透射率是指穿过盖52和透镜104的未扩散光的量。在至少一个示例中，ADC 64被编程为例如经由网络连接250命令CCM 60致动鼓风机48、有源冷却器58和/或PTC护罩54中的一个或多个。
网络连接250可包括控制器局域网总线、以太网、本地互连网(LIN)、光纤连接等中的一个或多个—仅举几个非限制性示例。根据可替代地或与总线示例结合使用的一个示例，连接250包括一个或多个离散有线或无线连接。例如，CCM 60和ADC 64可经由CAN总线进行通信，传感器24-28可以经由离散连接将图像和/或范围数据传送到ADC 64，并且CCM 60经由LIN控制传感器24-28。
应理解，图10中所示的热回路62和图12中所示的热回路62本质上是示意性的。示意图中的每一个仅仅是示出热回路62的功能的示例，并且可彼此排斥地实现或者可以以任何合适的方式彼此相结合。
在操作中，ADC 64可从传感器24-28接收图像和/或范围数据(例如，也称为传感器数据)。在接收到该图像和/或范围数据时，CCM 60可控制热电路62的操作。在一个示例中，ADC 64可确定图像数据中的劣化可归因于一个或多个传感器24的相应盖52上的碎片，并且基于该确定，ADC 64可以(经由网络连接250)指示CCM 60操作热回路62。在另一示例中，CCM60可以例如基于壳体18等内的温度数据(例如，从温度传感器等(未示出)收集的)独立地确定致动热回路62。在任一情况下，CCM 60可将鼓风机48从关闭状态致动到打开状态。在至少一个示例中，当CCM 60将鼓风机48致动到打开状态时，热回路62的有源冷却器58也被致动。当冷却器58被致动时，它们可以将热量从相应的检测器140移走，例如，从冷板152移动到热板150(例如，经由导体154)。此后，热板150和热交换器110的热耦合可以将热量递送到通道34-38中的一个中，并且鼓风机48可从壳体18中排出加热的空气。如上所述，该加热的空气可被引导穿过相应的传感器24、26和/或28的盖52。
在至少一个示例中，当有源冷却器58被致动到打开状态时，电流也可流过对应的PTC护罩54。对于任何单独的PTC护罩54，当PTC护罩54处的温度小于预定阈值时，PTC元件182的电阻率可以相对较低并且在预定的车辆电压(例如，12伏特)下，通过PTC元件182的电流可相对较高，从而使PTC元件182辐射相对较大量的热量。根据一个示例，PTC元件182的热性质可促进PTC护罩54在短至10秒内加热至90℃。相反，对于任何单独的PTC护罩54，当PTC护罩54处的温度大于预定阈值时，PTC元件182的电阻率可相对较高并且在预定的车辆电压(例如，12伏特)下，通过PTC元件182的电流可相对较低，从而使PTC元件182辐射出相对较小量的(可能是可忽略的)热量。
因此，当车辆10的环境在冰点以下时，热回路62可以例如基于PTC护罩54的加热和/或暖空气从出口50的排出来促进盖52上的雪或冰的融化，由于PTC护罩的热量(或暖空气)在盖52上融化冰或雪，造成盖被清除冰、雪、雨夹雪和湿气，这导致传感器数据质量得到改善。类似地，当车辆10的环境相对较热时，热回路62可促进从盖52上清除任何碎屑，同时不会引起来自PTC护罩54的附加热量加热相应的传感器24。例如，有源冷却器58可将热量从相应的检测器140移走，并且鼓风机48可迫使空气穿过相应的盖52以清除碎屑，但由于PTC元件182的温度敏感特性，盖52不会被加热。类似地，这可导致图像数据质量得到改善，因为盖52被清除了碎屑。
还存在例示性成像系统12的其他示例。例如，鼓风机48和一个或多个有源冷却器58不需要并联地电耦合(如图10所示)。在至少一个示例中，CCM 60可独立于传感器24控制鼓风机48，例如，如图12所示。
在至少一个示例中，CCM 60和ADC 64的功能和编程被集成到单个计算装置中。
根据至少一个示例，盖52包括远侧表面160，例如，表面160可抵抗划痕和其他损坏。因此，在至少一个示例中，PTC护罩54可替代地定位在远侧表面160上。
在另一示例中，(盖52的)面向外的表面56或远侧表面160还包括粘附在其上的疏水膜300。并且PTC护罩54的温度控制特性避免加热盖52(或透镜104)，否则这样做会损坏(例如，燃烧、熔化等)疏水膜300。
也存在PTC护罩的其他实现方式。例如，图13示出了PTC护罩54'，所述PTC护罩包括一对平行迹线：内侧迹线184a和外侧迹线184b(例如，迹线184b与迹线184a同心)。在该实现方式中，节点N1可电耦合到内侧迹线184a，并且节点N2可电耦合到外侧迹线184b，例如，使得电流流过PTC元件182(从内侧190到外侧192，或反之亦然)，而不是从第一端194流到第二端196(或反之亦然)。通过使用两个平行迹线184a、184b，任何一个PTC元件182的失效都不会导致PTC护罩54'完全失效。
因此，已经描述了一种成像系统，所述成像系统包括至少一个传感器，所述传感器具有盖和盖上的正温度系数(PTC)护罩。PTC护罩可对盖加温，这符合PTC材料的热性质。
已经以例示性方式描述了本公开，并且应理解，已经使用的术语旨在本质上是描述性的词语而不是限制性的词语。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以不同于具体描述的其他方式来实践。
根据本发明，提供一种传感器，所述传感器具有：盖；以及正温度系数(PTC)护罩，其定位在所述盖的周边处。
根据一个实施例，所述盖为透明窗口、透明光学器件或透明膜。
根据一个实施例，所述盖定位在所述传感器的透镜的前面。
根据一个实施例，所述护罩包括多个菊花链式PTC元件。
根据一个实施例，所述护罩包括并联地耦合的多个PTC元件。
根据一个实施例，本发明的特征还在于电耦合到所述PTC护罩的有源冷却器。
根据一个实施例，所述冷却器为热电冷却器。
根据一个实施例，所述冷却器和所述PTC护罩电耦合，使得当所述冷却器被致动到打开状态时，向所述PTC护罩提供电流。
根据一个实施例，本发明的特征还在于：壳体，所述壳体在其通道中承载所述传感器；以及鼓风机，其中当所述鼓风机处于打开状态时，所述冷却器被致动到所述打开状态，并且由所述传感器加热的空气被移出所述壳体。
根据一个实施例，本发明的特征还在于：壳体，所述壳体在其通道中承载所述传感器；以及鼓风机，其中当所述鼓风机处于打开状态时，由所述传感器加热的空气被移出所述壳体。
根据一个实施例，所述壳体被安装到车辆的车顶。
根据一个实施例，所述传感器还包括热交换器，其中所述壳体包括入口、出口和彼此流体连通的至少一个通道，其中所述热交换器定位在所述至少一个通道中。
根据一个实施例，本发明的特征还在于：第一计算机，所述第一计算机控制所述鼓风机在关闭状态和打开状态之间，并且控制电流是否流过所述PTC护罩；以及第二计算机，所述第二计算机从所述传感器接收图像数据、范围数据或两者。
根据一个实施例，所述第一计算机和所述第二计算机为单个计算装置。
根据一个实施例，基于从所述传感器所接收的图像数据的劣化，所述第二计算机指示所述第一计算机将所述鼓风机致动到所述打开状态。
根据一个实施例，所述通道为环形通道，并且其特征还在于多个传感器，其中所述多个传感器在所述环形通道中彼此周向地间隔开，每个传感器径向向外定位。
根据本发明，提供一种系统，所述系统具有：壳体，所述壳体包括内部通道；以及所述通道中的多个传感器，每个传感器包括：盖；以及正温度系数(PTC)护罩，其定位在所述盖的周边处。
根据一个实施例，每个传感器还包括：有源冷却器，所述有源冷却器电耦合到所述PTC护罩，使得当所述冷却器被致动到打开状态时，向所述PTC护罩提供电流。
根据一个实施例，本发明的特征还在于鼓风机，所述鼓风机使空气移动通过所述通道并且电耦合到所述冷却器，使得当所述鼓风机被致动到打开状态时，所述冷却器也被致动到所述打开状态。
根据一个实施例，本发明的特征还在于鼓风机，所述鼓风机使空气移动通过所述通道，其中所述壳体包括定位在每个相应盖附近的出口，使得当所述鼓风机使空气移动时，所述空气被经由所述出口从所述壳体排出。

Claims (15)

1.一种传感器，其包括：
盖；以及
正温度系数(PTC)护罩，其定位在所述盖的周边处。
2.如权利要求1所述的传感器，其中所述盖为透明窗口、透明光学器件或透明膜。
3.如权利要求1所述的传感器，其中所述盖定位在所述传感器的透镜的前面。
4.如权利要求1所述的传感器，其中所述护罩包括多个菊花链式PTC元件。
5.如权利要求1所述的传感器，其中所述护罩包括并联耦合的多个PTC元件。
6.如权利要求1所述的传感器，其还包括电耦合到所述PTC护罩的有源冷却器。
7.如权利要求6所述的传感器，其中所述冷却器为热电冷却器。
8.如权利要求6所述的传感器，其中所述冷却器和所述PTC护罩电耦合，使得当所述冷却器被致动到打开状态时，向所述PTC护罩提供电流。
9.一种系统，其包括：壳体，所述壳体在其通道中承载如权利要求6所述的传感器；以及鼓风机，其中当所述鼓风机处于打开状态时，所述冷却器被致动到所述打开状态，并且由所述传感器加热的空气被移出所述壳体。
10.一种系统，其包括：壳体，所述壳体在其通道中承载如权利要求1所述的传感器；以及鼓风机，其中当所述鼓风机处于打开状态时，由所述传感器加热的空气被移出所述壳体。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述传感器还包括热交换器，其中所述壳体包括入口、出口和彼此流体连通的至少一个通道，其中所述热交换器定位在所述至少一个通道中。
12.如权利要求10所述的系统，其还包括：第一计算机，所述第一计算机控制所述鼓风机在关闭状态和所述打开状态之间，并且控制电流是否流过所述PTC护罩；以及第二计算机，所述第二计算机从所述传感器接收图像数据、范围数据或两者。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述第一计算机和所述第二计算机为单个计算装置。
14.如权利要求12所述的系统，其中基于从所述传感器接收的图像数据的劣化，所述第二计算机指示所述第一计算机将所述鼓风机致动到所述打开状态。
15.如权利要求10所述的系统，其中所述通道为环形通道，并且还包括如权利要求1所述的多个传感器，其中所述多个传感器在所述环形通道中彼此周向地间隔开，每个传感器径向向外定位。
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