CN112236689A - 具有清洁设备的光学或光电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学的或光电的设备(1)，具有至少一个透明的盖板(4)和用于以流体清洁剂来清洁盖板(4)的表面(3)的清洁设备(2)。为了有效地清洁这种设备，尤其是LiDAR设备，而又不由于清洁设备的可视部件而破坏外部形象，本发明提出，清洁剂射流(8)对准反射器(9)，该反射器至少暂时地或持久地被布置和设置成与排出口(7)和表面(3)间隔开，并且被定向成使得清洁剂射流(8)被反射器(9)反射且作为至少一条喷洒射流(10)被转向到表面(3)上。

Description

具有清洁设备的光学或光电设备
技术领域
本发明涉及一种光学或光电设备，其具有优选集成地布置的清洁设备以用于清洁该光学或光电设备的透明盖板，该透明盖板尤其是用于布置在车辆上的外部区域中的、基于激光的测量设备的可透光的盖板。
背景技术
已经公开了在机动车中使用具有光学和/或光电传感器的辅助系统，其在车辆用户驾驶车辆时对其提供辅助或实现不依赖于驾驶员的自动驾驶。
例如已知使用所谓的LiDAR或LaDAR(光探测和定位/激光探测和定位)设备来光学地观测车辆的周围环境。这类系统被安装在车辆上的外部区域中且具有至少一个发送激光束的发送单元和至少一个检测被障碍物反射的激光束的接收单元。
为了对环境和天气的影响进行防护，在此使用盖板，盖板被设计成至少对于由于功能而被需要的光的波长是透明的。这些盖板必须一直保持干净，这是因为污物会导致功能受影响。
为了最佳地进行工作，LiDAR通常被布置在车辆上的特别暴露的位置处，例如布置在散热器格栅中并因此被期望满足对其外部形象或设计的高要求。因此所期望的是尽可能将清洁设备设计得不引人注意。但是已知的玻璃或车灯清洁设备类型的传统清洁设备以及已知的摄像机清洁设备都要么构造复杂且同时需要很大结构空间从而令人满意地安装在规定的安装位置，要么具有伸出的喷嘴，这会导致外观不协调。
发明内容
在此背景下本发明的目的是，提供一种解决方案来清洁这种类型的光学或光电设备，该解决方案尤其能够最佳地与LiDAR一起应用，符合对外部形象提出的高设计要求且同时能够尽可能简单且低成本地实现。
该目的通过具有独立权利要求特征的设备实现。本发明的改进方案和其他实施例由从属权利要求和下述说明以及附图中得出。
本发明提出，清洁剂射流对准反射器，该反射器至少暂时地或持久地被布置和设置成与排出口和表面间隔开，使得清洁剂射流被反射器反射且作为至少一条喷洒射流被转向到表面上。喷嘴由此被隐蔽地布置在反射器下方，且设备因此除了清洁功能外还获得了特别协调的外观，其中清洁设备本身不能够被明确地看到。
反射器的可视区域在此基本上被设计成任意仿似的、不引人注意的或被设计为设计元素——例如设计为球形的或扁平的按钮——且被对称地居中地放置在表面上。
根据一种优选改进方案，设备在此至少具有待清洁的第一区域和待清洁的第二区域，该第一区域和第二区域在空间上彼此分开，其中每个区域各自配属于单独的功能单元，各功能单元分别具有至少一条各自的光学轴线。在此，清洁设备优选被设计用于对这两个区域同时地进行清洁并且为此目的在反射器处成形出至少两条基本上扁平地设计的喷洒射流，所述至少两条喷洒射流在关于喷洒轴线的周向方向上彼此分开且定向在不同的径向方向上，使得每个区域都被至少一条喷洒射流润湿。
由此能够通过隐藏式布置的清洁设备来有效地、节省消耗且低成本地维护LiDAR、摄像机群族和传感器群族(Cluster)。
本发明还提出，通过挡片实现喷洒射流的分开和成形，所述挡片从反射器基本上朝向表面延伸并且与喷洒轴线径向地间隔开，从而在两个相邻的挡片之间沿周向方向分别存在用于使一条喷洒射流流出的断开部。
因此可以通过挡片的设计和布置来特别简单地控制以及根据待清洁的区域调整喷洒射流的数目、形状和取向。
根据另一优选改进方案，所述挡片限定了在反射器与表面之间的轴向距离，由此不需要其他元件来固定反射器且能够将整体结构设计得简单和稳固。
根据本发明，每个喷洒射流(10、10')都在周向方向上覆盖具有限定的圆心角的近似扇形的区域，其中，被清洁设备同时覆盖的所有扇形的圆心角的累计总和至少为180°、优选至少为200°。
由此可以例如有效地利用单一喷嘴来维护LiDAR所需的较大的待清洁区域。
根据一种优选实施方案，所述喷嘴基本上在功能单元之间布置在壳体内部，由此能够有效地利用了结构空间且在尽可能最大的表面上实现最佳的清洁效果。
根据另一优选实施方式，所述盖板同时遮盖至少两个功能单元，由此能够实现特别美观的外部形象。
根据本发明的特别优选的实施方式，所述设备被设计为具有用于发送激光束的发送单元和用于接收所反射的激光束的接收单元的LiDAR设备，其内部构造和盖板的较大的待清洁的表面为集成和使用根据本发明所构造的清洁设备提供了理想条件。
根据本发明的另一实施方式提出，反射器被布置成与升降设备联接，该升降设备使反射器从未准备喷洒的移入状态转换至准备喷洒的移出状态，其中该反射器在移入状态下被定位成与盖板的表面基本齐平。在此，根据不同的实施方案，喷嘴既能够与升降设备联接又能够固定到壳体。
由此能够在保持所有功能特性和优点的前提下特别不引人注意地设计清洁设备。此外还特别有效地保护喷嘴免受如脏污或结冰等外部影响。
附图说明
下面以示例的方式非常简化地利用多个不同实施例进一步阐述本发明。在此示出：
图1示出根据本发明的第一实施方式的剖视图。
图2示出图1的实施方式的俯视图。
图3和图4示出具有不同设计的喷洒射流的其他实施例的俯视图。
图5示出根据本发明的另一实施方式的剖视图，其具有在移出状态下的升降设备。
图6示出在移入状态下的图5的实施方式。
具体实施方式
在所有的俯视图中，反射器都以完全透明的方式且仅通过其外部轮廓来示出，以更清楚地示出位于反射器下方的元件。
图1和图2
作为优选实施方案的示例，图1和图2以非常简化的方式示出了根据本发明设计的光探测和定位设备1或LiDAR。
在LiDAR壳体5的内部设有由功能所决定的、在空间上相分离的两个功能单元——功能单元F2以及第一功能单元F1，其中功能单元F2被设计为用于发送激光束的发送单元，第一功能单元F1被设计为用于检测所反射的激光束的接收单元。每个功能单元F1、F2都具有各自的穿过透明的盖板4的光学轴线O1或O2。盖板4基本上用于防护功能单元F1和F2免受环境影响以及还由于布置在车辆的外部区域中而满足美学功能。在本实施方式中，这两个功能单元被布置在唯一的、共同的盖板4下方，然而在本发明中也允许使用多个彼此分开的盖板。
在盖板4的表面3上设有两个彼此分开的区域11或12，在这两个区域下方至少布置着功能元件F1或F2的起到光学作用的元件，因此这些区域必须要被清洁。
为了对表面3的包含了区域11、12的区段进行清洁，使用根据本发明的清洁设备2，该清洁设备能够同时清洁区域11、12。在功能单元F1、F2之间在壳体5中设置喷嘴6，该喷嘴根据需要喷洒流体的清洁剂。清洁剂例如由在此未示出的泵经由供给管线18输送给喷嘴6且作为清洁剂射流8沿喷洒轴线A从排出口7中喷出，该喷洒轴线与两条光学轴线O1和O2基本上平行地取向。
清洁剂射流8撞击到与排出口7和表面3间隔开布置的盘片状的反射器9上且被该反射器向着表面3的方向反射或转向。反射器9的朝向喷嘴6的底侧19优选是平的或适度凹形的，从而清洁剂射流8能够在转向时变形为扁平射流。
反射器9在从外部看时完全遮盖喷嘴6且还能够以设计技术被任意构型，从而清洁设备2对于外部观察者而言本身是完全不能被看出或觉察到的。在底侧19上在所示实施方式中设有两个基本上朝向表面3伸出的挡片13、14。它们在径向上关于喷洒轴线A间隔开，使得在两个相邻的挡片13、13之间沿周向分别存在一个断开部15、15'。挡片13、14阻挡了被转向的清洁剂射流8，由此经由每个断开部15、15'分别有扇状的、扁平的喷洒射流10、10'径向地朝向各自要清洁的区域11、12流出、润湿并清洁该区域。
在所示实施方式中，挡片13、14被设计得相同大小且相对于切面A-A被对称以及平行地布置，从而在不同的径向方向上存在相同大小的断开部15、15'。由此导致了两条在周向方向上对称地彼此分离的、相同大小的喷洒射流10、10'，它们分别覆盖了具有大约100°的圆心角μ的类似扇形的区域。
此外，挡片13、14还限定了反射器9与表面3之间的轴向距离S。
通过以所限定的方式来组合和设计反射器9的下侧19连同其至表面3的距离和至喷嘴6的距离、挡片13、14的形状和位置以及清洁剂射流8的压力和横截面，可以使喷洒射流10、10'尽可能精确以及完全地润湿区域11、12。由此能够特别节约地使用清洁剂。
图3
图3示出了本发明的另一实施例。区域11和12在此被设计成明显不同大小。与前述实施方式不同，挡片13、14是不平行的以及被以如下方式偏心地移位和倾斜地布置：即，使得在不同的径向方向上产生不同大小的断开部且由此产生不同大小的具有各自不同的圆心角μ、μ'的喷洒射流10、10'。通过巧妙地设计和以限定的方式在空间上布置挡片13、14，可以精确地根据相应待清洁的区域11、12的大小来适配喷洒射流10、10'。
图4
在图4中示出的示例性实施例中，挡片13、14沿径向方向被设计得特别狭长且呈流线形。通过利用在挡片13、14的凸起的侧面处的康达效应
Figure BDA0002825517010000061
也可以根据需要实现表面3的在周向上不被断开的润湿。这可在例如特别小的壳体5的情况下实施。
图5和图6
在图5和图6中示出了根据本发明的另一实施方式。反射器9在此与升降设备16连接，该升降设备使反射器9从未准备喷洒的移入状态(图6)移位至与表面3成规定的轴向距离S的、准备喷洒的移出状态(图5)。
在此在盖板4以及壳体5中设有适配于反射器9的凹槽17，从而反射器9在移入的状态下被定位成与盖板4的表面3基本齐平。
喷嘴6在本发明中既可以像所示那样被设计成与升降设备16联接，从而与升降设备一起移入和移出，又可以相对于壳体5位置固定，从而仅反射器9被升降设备16移动。
附图标记列表
1 光学的或光电的设备
2 清洁设备
3 表面
4 透明的盖板
5 壳体
6 喷嘴
7 排出口
8 排出口
9 反射器
10 喷洒射流
11 待清洁的区域
12 待清洁的区域
13 挡片
14 挡片
15 断开部
16 升降设备
17 凹槽
18 供给管线
19 底侧
A 喷洒轴线
Fl 功能单元
F2 功能单元
O1 光学轴线
O2 光学轴线
S 距离
μ 圆心角

Claims (12)

1.一种光学的或光电的设备(1)，具有至少一个透明的盖板(4)和用于以流体清洁剂来清洁盖板(4)的表面(3)的清洁设备(2)，所述光学的或光电的设备包括壳体(5)和布置在壳体中的带有排出口(7)的至少一个喷嘴(6)，清洁剂射流(8)沿喷洒轴线(A)从所述排出口中排出，其特征在于，所述清洁剂射流(8)对准反射器(9)，该反射器至少暂时地或持久地被布置和设置成与所述排出口(7)和所述表面(3)间隔开，使得所述清洁剂射流(8)被所述反射器(9)反射且作为至少一条喷洒射流(10)被转向到所述表面(3)上。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备至少具有待清洁的第一区域(11)和待清洁的第二区域(12)，该第一区域和第二区域在空间上彼此分开，其中每个区域(11、12)各自配属于单独的功能单元(F1、F2)，各功能单元分别具有至少一条自己的光学轴线(O1、O2)。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，所述清洁设备(1)被设计用于对所述区域(11、12)同时地进行清洁并且为此目的在反射器(9)处成形出至少两条基本上扁平地设计的喷洒射流(10、10')，该至少两条所述喷洒射流在关于喷洒轴线(A)的周向方向上彼此分开且定向在不同的径向方向上，使得每个区域(11、12)都被至少一条喷洒射流(10、10')润湿。
4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，通过从反射器(9)基本上朝向表面(3)延伸的且与喷洒轴线(A)在径向上间隔开的挡片(13、14)来实现所述喷洒射流(10、10')的分开和成形，从而沿周向方向在两个相邻的挡片(13、14)之间分别存在使一条喷洒射流流出的断开部(15、15')。
5.根据权利要求4所述的设备(1)，其特征在于，所述挡片(13、14)限定了在反射器(9)与表面(3)之间的轴向距离(s)。
6.根据权利要求1至5之一所述的设备(1)，其特征在于，所述反射器(9)被设计为基本上盘片状。
7.根据权利要求3至6之一所述的设备(1)，其特征在于，每个喷洒射流(10、10')都在周向方向上基本上覆盖具有限定的圆心角(μ、μ')的扇形，其中，圆心角(μ、μ')的累计总和至少为180°、优选至少为200°。
8.根据权利要求3至7之一所述的设备(1)，其特征在于，所述喷嘴(6)基本上布置在功能单元(F1、F2)之间。
9.根据权利要求3至8之一所述的设备(1)，其特征在于，所述盖板(4)遮盖至少两个功能单元(F1、F2)。
10.根据权利要求3至9之一所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)是LiDAR(光探测和定位/激光探测和定位)设备，其中，第一功能单元(F1)是用于检测所反射的激光束的接收单元，第二功能单元(F2)是用于发出激光束的发送单元。
11.根据上述权利要求之一所述的设备(1)，其特征在于，反射器(9)被布置在升降设备(16)上，该升降设备使反射器(9)从未准备喷洒的移入状态转换至准备喷洒的移出状态，其中该反射器(9)在移入状态下被定位成与盖板的表面基本齐平，在移出状态下被定位成与盖板(4)的表面(3)在轴向上间隔开。
12.根据权利要求8所述的设备(1)，其特征在于，喷嘴(6)被设计成与升降设备(16)联接，从而随升降设备一起移入和移出。
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