CN111186385A - 传感器气流设备 - Google Patents

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小迈克尔·罗伯森
文卡特什·克里希南
苏尼尔·帕蒂尔
拉肖恩·菲尼塞
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Abstract

本公开提供了“传感器气流设备”。一种设备，包括：壳体，所述壳体限定腔室并且包括具有孔的面板；传感器，所述传感器固定在所述腔室内部并且具有透过透镜和所述孔的视野；以及环形圆盘，所述环形圆盘围绕所述透镜同心地附接到所述传感器并且包括非接触地暴露于所述腔室的径向外边缘。环形狭槽由所述圆盘限定。所述狭槽围绕所述透镜延伸至少180°。

Description

传感器气流设备
技术领域
本公开总体上涉及车辆传感器。
背景技术
车辆通常包括传感器。传感器可以提供关于车辆的操作的数据，例如车轮速度、车轮定向以及发动机和变速器数据(例如，温度、燃料消耗等)。传感器可以检测车辆的位置和/或定向。传感器可以是全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率、环形激光器或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；和/或磁力计。传感器可以检测外部世界，例如车辆周围的物体和/或特征，诸如其他车辆、道路车道标记、交通信号灯和/或标志、行人等。例如，传感器可以是雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(激光雷达)装置，和/或图像处理传感器，诸如相机。
发明内容
一种设备包括：壳体，所述壳体限定腔室并且包括具有孔的面板；传感器，所述传感器固定在所述腔室内部并且具有透过透镜和所述孔的视野；以及环形圆盘，所述环形圆盘围绕所述透镜同心地附接到所述传感器并且包括非接触地暴露于所述腔室的径向外边缘。环形狭槽由所述圆盘限定，并且所述狭槽围绕所述透镜延伸至少180°。
所述狭槽可以围绕所述透镜延伸至少270°。所述狭槽可以围绕所述透镜延伸360°。
所述圆盘可以包括接触所述面板的突起。所述狭槽和所述突起可以围绕所述透镜共同延伸360°。
所述突起可以成形为阻挡通过所述孔而不是通过所述狭槽的来自所述腔室的气流。
所述圆盘可以包括径向内表面，所述圆盘在所述径向内表面处附接到所述传感器。所述圆盘可以包括沿着所述狭槽延伸并面向所述面板的前表面，并且所述前表面可以从所述径向内表面到所述径向外边缘远离所述面板倾斜。
所述圆盘可以包括背对着所述面板并且从所述径向内表面延伸到所述径向外边缘的后表面，并且所述后表面可以非接触地暴露于所述腔室。
所述设备还可以包括压力源，所述压力源被定位成将所述腔室的压力升高到高于大气压。所述压力源可以是鼓风机。
所述圆盘可以成形为将来自所述腔室的气流引导到横跨所述透镜的气幕(aircurtain)中。
所述透镜可为凸透镜。
所述孔可以是圆形的。
所述面板可以具有圆柱形形状。
所述传感器可为第一传感器，并且所述设备还可以包括固定在所述腔室内部的第二传感器。所述孔可为第一孔，所述透镜可为第一透镜，所述面板可包括第二孔，并且所述第二传感器可包括第二透镜，所述第二透镜限定透过所述第二孔定向的视野。所述圆盘可为第一圆盘，所述狭槽可为第一狭槽，所述径向外边缘可为第一径向外边缘，并且所述设备还可包括环形第二圆盘，所述环形第二圆盘围绕所述第二透镜同心地附接到所述第二传感器并且包括暴露于所述腔室的第二径向外边缘，并且环形第二狭槽可由所述第二圆盘和所述面板限定，围绕所述透镜延伸至少180°。
附图说明
图1是示例性车辆的透视图。
图2是车辆上的示例性壳体的透视图。
图3是壳体的分解图。
图4是壳体的横截面侧视图。
图5是壳体的透视图，其中暴露腔室以用于图示。
图6是壳体的一部分的透视图。
图7是示例性传感器和圆盘的透视图。
图8是壳体内部的传感器和圆盘的透视图。
图9是传感器、圆盘和壳体的横截面侧视图。
图10A是圆盘的透视图。
图10B是另一个示例性圆盘的透视图。
图10C是另一个示例性圆盘的透视图。
图11是壳体内部的传感器和圆盘的横截面俯视图。
具体实施方式
用于车辆30的设备32包括：壳体34，所述壳体限定第一腔室36并且包括具有至少一个孔40的面板38；至少一个传感器42，所述至少一个传感器固定在第一腔室36内部并且具有透过透镜44和孔40的视野；以及环形圆盘46，所述环形圆盘围绕透镜44同心地附接到传感器42并且包括径向外边缘48，所述径向外边缘非接触地暴露于第一腔室36。环形狭槽50由圆盘46限定。狭槽50围绕透镜44延伸至少180°。
设备32提供横跨传感器42的透镜44的气幕，即，薄移动空气层基本上覆盖整个透镜44。气幕可以防止碎屑接触透镜44，并且可以从透镜44除去碎屑。可以横跨整个透镜44提供气幕而不存在死区。气幕可以使传感器42免受来自周围环境的风的影响，并且设备32可以由此减小传感器42所经历的振动。设备32可以以较少的零件数量和小的包装空间有效地提供这些益处。设备32将除透镜44以外的部件隐藏在面板38的后面，从外部观察者的角度看，这提供了美观平滑的设计并保护这些部件免受周围环境的影响。
参考图1，车辆30可以是任何乘用或商用汽车，诸如轿车、卡车、运动型多功能车辆、跨界车辆、货车、小型货车、出租车、公共汽车等。
车辆30可以是自主车辆。计算机可以被编程为完全地或在较小的程度上独立于人类驾驶员的干预操作车辆30。计算机可以被编程为操作推进系统、制动系统、转向系统和/或其他车辆系统。出于本公开的目的，自主操作意指计算机在没有来自人类驾驶员的输入的情况下控制推进装置、制动系统和转向装置；半自主操作意指计算机控制推进装置、制动系统和转向装置中的一者或两者，并且人类驾驶员控制其余部分；并且非自主操作意指人类驾驶员控制推进装置、制动系统和转向装置。计算机可以依赖来自传感器42的数据而自主地或半自主地操作车辆30。
车辆30包括车身52。车辆30可以是一体式结构，其中车辆30的车架和车身52为单个部件。替代地，车辆30可以是车身车架分离式结构，其中车架支撑车身52，所述车身是与车架相分离的部件。车架和车身52可以由任何合适的材料(例如钢、铝等)形成。车身52包括部分地限定车辆30的外部的车身面板54、56。车身面板54、56可以呈现A级表面，例如，暴露在客户的视线之下并且无不美观的瑕疵和缺陷的精制表面。车身面板54、56包括例如车顶56等。
参考图1和图2，用于传感器42的壳体34可附接到车辆30，例如，可附接到车辆30的车身面板54、56中的一个(例如，车顶56)。例如，壳体34可以成形为可附接到车顶56，例如，可以具有匹配或遵循车顶56的轮廓的形状。壳体34可以附接到车顶56，这可以为传感器42提供车辆30周围区域的无障碍视野。壳体34可以由例如塑料或金属形成。
参考图3，壳体34包括底座58、储存桶60、托盘62和顶盖64。底座58附接到车顶56，并且包括进气口66。当壳体34被安装在车辆30上时，进气口66被定位成面向前方。底座58的底表面成形为与车辆30的车顶56适形且顶表面具有成形为接收储存桶60的开口。
储存桶60位于底座58中。储存桶60是具有敞开顶部的容器，即具有封闭的底部和敞开的顶部的管状形状。储存桶60在顶部包括唇缘部，所述唇缘部成形为卡在底座58的顶部。储存桶60在顶部和底部之间沿着垂直轴线具有基本上恒定的横截面。
托盘62位于底座58和储存桶60的顶部。传感器42设置在托盘62中。托盘62包括用作周向外壁的面板38，并且托盘62包括周向内壁68。面板38和内壁68各自具有圆柱形形状。托盘62包括从内壁68径向向外延伸到面板38的底板。孔40在面板38中。内壁68包括托盘开口70，所述托盘开口相对于托盘62从相应的传感器42径向向内定位。
顶盖64附接到托盘62，并且从内壁68到面板38封闭托盘62。托盘62包括孔口，所述孔口的尺寸设定成接收托盘62的内壁68。顶盖64从内壁68到面板38相对于托盘62径向向外延伸。托盘62和顶盖64一起形成环形形状。
参考图4，壳体34限定其中设置有传感器42的第一腔室36，并且壳体34限定其中设置有压力源74的第二腔室72。第一腔室36可以设置在第二腔室72上方。例如，托盘62和顶盖64封闭并构成第一腔室36。例如，底座58和储存桶60封闭并构成第二腔室72，如图4所示。替代地，车身面板54、56中的一个或多个(例如，车顶56)可以与底座58和/或储存桶60一起部分地封闭并构成第二腔室72。
压力源74增大了占据第一腔室36的气体的压力。例如，压力源74可以是鼓风机，其可以减小气体的体积或迫使额外气体进入恒定的体积。压力源74可以是任何合适类型的鼓风机，例如正排量压缩机，诸如往复式、离子液体活塞式、旋转螺杆式、旋转叶片式、滚动活塞式、涡旋式或隔膜式压缩机；动态压缩机，诸如气泡式、离心式、对角线式、混流式或轴流式压缩机；风扇；或任何其他合适的类型。
压力源74被定位成将第一腔室36的压力升高到高于大气压。例如，压力源74定位成从壳体34外部的周围环境吸入空气并将空气吹入第一腔室36。压力源74在第一腔室36外部设置在第二腔室72中，例如在储存桶60内部附接到储存桶60。例如，空气通过进气口66进入、行进通过第二腔室72下方的通道76、行进通过通往穿过储存桶60的底部的过滤器78，且然后行进到压力源74。过滤器78从流过过滤器78的空气中除去固体颗粒，诸如灰尘、花粉、霉菌、灰尘和细菌。过滤器78可以是任何合适类型的过滤器，例如纸、泡沫、棉、不锈钢、油浴等。压力源74可以将空气吹入第二腔室72，并且空气可以通过托盘开口70行进到第一腔室36中。
作为压力源74为鼓风机的替代，设备32还可以以其他方式对壳体34的第一腔室36加压。例如，车辆30的向前运动可以迫使空气通过通向第一腔室36的通道。
壳体34包括孔40。孔40是壳体34中从第一腔室36通向周围环境的孔口。孔40穿过托盘62的面板38。孔40是圆形形状的。壳体34包括用于传感器42中的每一个的一个孔40。每个传感器42具有通过相应的孔40接收的视野。传感器42可以延伸到相应的孔40中。例如，孔40可以是围绕传感器42的一部分(例如，透镜44)同心的。
参考图5，传感器42可以检测车辆30的位置和/或定向。例如，传感器42可以包括全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率、环形激光器或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；以及磁力计。传感器42可以检测外部环境，例如车辆30的周围环境的物体和/或特性，诸如其他车辆、道路车道标记、交通信号灯和/或标志、行人等。例如，传感器42可以包括雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(激光雷达)装置以及图像处理传感器，诸如相机。
具体地，参考图5和图6，设置在壳体34中的传感器42可以是一个或多个相机，所述一个或多个相机被布置为共同覆盖相对于水平面的360°视野。传感器42固定在腔室内部。传感器42直接或间接固定地附接到壳体34。每个传感器42都具有透过相应透镜44和相应孔40的视野，并且传感器42中的一个的视野可以与彼此周向相邻(即，彼此紧挨着)的传感器42的视野重叠。透镜44可为凸透镜。
参考图7，每个传感器42包括多个翅片80。翅片80是导热的，即具有高导热率，例如，导热率等于至少15瓦每米-开尔文(W/(m K))，例如，在25℃下，大于100W/(m K)。例如，翅片80可以是铝。翅片80成形为具有高的表面积与体积比，例如长的、细的杆或板。
每个圆盘46都围绕传感器42中的一个的透镜44同心地附接到所述一个传感器42。圆盘46可以以任何合适的方式附接，例如，粘合剂、过盈配合等。
参考图8和图9，每个圆盘46都可以具有限定轴线A的环形形状(在图9中示出)。轴线A穿过相应透镜44的中心。圆盘46包括径向外边缘48、径向内表面82、前表面84和后表面86。径向内表面82围绕轴线A周向地延伸，并且径向向内面向轴线A。径向内表面82比径向外边缘48更靠近轴线A。圆盘46在径向内表面82处附接到传感器42。径向外边缘48围绕轴线A周向地延伸，并且比圆盘46的其余部分离轴线A更远。径向外边缘48设置在第一腔室36中并且与壳体34间隔开。径向外边缘48非接触地暴露于第一腔室36。出于本公开的目的，“A暴露于B”意指表面A设置在由结构B限定和封闭的体积内，而无中间部件将表面A相对于结构B屏蔽。出于本公开的目的，“非接触地”意指不触及固体物体。后表面86背对着面板38。后表面86围绕轴线A周向地延伸并且从径向内表面82延伸到径向外边缘48。后表面86可以是平坦的。后表面86设置在第一腔室36中并且与壳体34间隔开。后表面86非接触地暴露于第一腔室36。
参考图9至图10C，狭槽50由圆盘46限定。圆盘46成形为将来自第一腔室36的气流(其具有比大气压更大的压力)引导到横跨透镜44的气幕中。狭槽50由面板38、圆盘46的前表面84以及可能圆盘46的突起88构成。圆盘46可以如图10A和图10B所示包括突起88，也可以如图10C所示不包括突起88。突起88成形为阻挡通过孔40而不是通过狭槽50的来自腔室的气流。突起88接触面板38，并且前表面84与面板38间隔开。狭槽50和突起88围绕透镜44共同延伸360°。狭槽50如图10A至图10C所示围绕透镜44延伸至少180°，并且狭槽50可以如图10A和图10C所示围绕透镜44延伸至少270°。狭槽50可以如图10C所示围绕透镜44延伸360°，在这种情况下，圆盘46不包括突起88。狭槽50与前表面84一起围绕轴线A周向地延伸。狭槽50和前表面84如图10A和图10B所示从突起88的一端到突起88的另一端周向地延伸，或者如果圆盘46不包括突起88，则如图10C所示延伸360°。
前表面84沿着狭槽50延伸。前表面84面向面板38。前表面84从突起88的一端到突起88的另一端围绕轴线A周向地延伸或延伸360°。前表面84从径向内表面82延伸到径向外边缘48。前表面84从径向内表面82到径向外边缘48远离面板38倾斜。例如，前表面84具有围绕轴线A的截头圆锥形或部分截头圆锥形的形状。前表面84可以具有从轴线A测量的约45°的角度。
参考图11，在操作中，压力源74从周围环境吸入空气并将空气引导到第一腔室36。压力源74使第一腔室36的压力增加到高于壳体34外部的大气压。增大的压力迫使空气通过狭槽50。狭槽50的形状使气流形成横跨传感器42的透镜44的气幕。气幕可以除去透镜44上的碎屑，并防止碎屑接触透镜44。由于狭槽50围绕轴线A延伸至少180°，因此气幕在透镜44的中心汇合并形成从透镜44向外突出的气流，从而允许在离透镜44更远处发生气幕的碎屑阻挡作用。通过使传感器42具有不受阻碍的视野，可以改善车辆30的自主操作。
已经以说明性方式描述了本公开，并且应理解，已经使用的术语旨在是描述性字词的性质而非限制性字词的性质。形容词“第一”和“第二”贯穿本文档用作标识符，而并非旨在表示重要性或顺序。如本文使用的意指尺寸、持续时间、形状的“基本上”或其他形容词可能由于物理缺陷、电源中断、加工或其他制造的变化等而与所描述的内容略有不同。鉴于上述教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且可以以不同于具体描述的方式来实践本公开。
根据本发明，提供了一种设备，所述设备具有：壳体，所述限定腔室并且包括具有孔的面板；传感器，所述传感器固定在所述腔室内部并具有透过所述透镜和所述孔的视野；以及环形圆盘，所述环形圆盘围绕所述透镜同心地附接到所述传感器并且包括非接触地暴露于所述腔室的径向外边缘，环形狭槽由所述圆盘限定，所述狭槽围绕所述透镜延伸至少180°。
根据实施例，所述狭槽围绕所述透镜延伸至少270°。
根据实施例，所述狭槽围绕所述透镜延伸360°。
根据实施例，所述圆盘包括接触所述面板的突起。
根据实施例，所述狭槽和所述突起围绕所述透镜共同延伸360°。
根据实施例，所述突起成形为阻挡通过所述孔而不是通过所述狭槽的来自所述腔室的气流。
根据实施例，所述圆盘包括径向内表面，所述圆盘在所述径向内表面处附接到所述传感器。
根据实施例，所述圆盘包括沿着所述狭槽延伸并面向所述面板的前表面，并且所述前表面从所述径向内表面到所述径向外边缘远离所述面板倾斜。
根据实施例，所述圆盘包括背对着所述面板并且从所述径向内表面延伸到所述径向外边缘的后表面，其中所述后表面非接触地暴露于所述腔室。
根据实施例，本发明的特征还在于压力源，所述压力源被定位成将所述腔室的压力升高到高于大气压。
根据实施例，所述压力源为鼓风机。
根据实施例，所述圆盘成形为将来自所述腔室的气流引导到横跨所述透镜的气幕中。
根据实施例，所述透镜为凸透镜。
根据实施例，所述孔是圆形的。
根据实施例，所述面板具有圆柱形形状。
根据实施例，所述传感器为第一传感器，所述设备还包括固定在所述腔室内部的第二传感器。
根据实施例，所述孔为第一孔，所述透镜为第一透镜，所述面板包括第二孔，并且所述第二传感器包括第二透镜，所述第二透镜限定透过所述第二孔定向的视野。
根据实施例，所述圆盘为第一圆盘，所述狭槽为第一狭槽，并且所述径向外边缘为第一径向外边缘，所述设备还包括环形第二圆盘，所述环形第二圆盘围绕所述第二透镜同心地附接到所述第二传感器并且包括暴露于所述腔室的第二径向外边缘，环形第二狭槽由所述第二圆盘和所述面板限定，围绕所述透镜延伸至少180°。

Claims (15)

1.一种设备，其包括：
壳体，所述壳体限定腔室并且包括具有孔的面板；
传感器，所述传感器固定在所述腔室内部并具有透过透镜和所述孔的视野；以及
环形圆盘，所述环形圆盘围绕所述透镜同心地附接到所述传感器并且包括非接触地暴露于所述腔室的径向外边缘，环形狭槽由所述圆盘限定，所述狭槽围绕所述透镜延伸至少180°。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述狭槽围绕所述透镜延伸至少270°。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述狭槽围绕所述透镜延伸360°。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述圆盘包括接触所述面板的突起。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述狭槽和所述突起围绕所述透镜共同延伸360°。
6.如权利要求4所述的设备，其中所述突起成形为阻挡通过所述孔而不是通过所述狭槽的来自所述腔室的气流。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述圆盘包括径向内表面，所述圆盘在所述径向内表面处附接到所述传感器。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述圆盘包括沿着所述狭槽延伸并面向所述面板的前表面，并且所述前表面从所述径向内表面到所述径向外边缘远离所述面板倾斜。
9.如权利要求7所述的设备，其中所述圆盘包括背对着所述面板并从所述径向内表面延伸到所述径向外边缘的后表面，其中所述后表面非接触地暴露于所述腔室。
10.如权利要求1所述的设备，其还包括鼓风机，所述鼓风机定位成将所述腔室的压力升高到高于大气压。
11.如权利要求1所述的设备，其中所述圆盘成形为将来自所述腔室的气流引导到横跨所述透镜的气幕中。
12.如权利要求1所述的设备，其中所述透镜为凸透镜。
13.如权利要求1所述的设备，其中所述孔是圆形的。
14.如权利要求1至13中的一项所述的设备，其中所述传感器为第一传感器，所述孔为第一孔，所述透镜为第一透镜，所述面板包括第二孔，所述设备还包括固定在所述腔室内部的第二传感器，所述第二传感器包括第二透镜，所述第二透镜限定透过第二孔定向的视野。
15.如权利要求14所述的设备，其中所述圆盘为第一圆盘，所述狭槽为第一狭槽，并且所述径向外边缘为第一径向外边缘，所述设备还包括环形第二圆盘，所述环形第二圆盘围绕所述第二透镜同心地附接到所述第二传感器并且包括暴露于所述腔室的第二径向外边缘，环形第二狭槽由所述第二圆盘和所述面板限定，围绕所述透镜延伸至少180°。
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