CN113439044A - 具有颗粒阻挡特征的传感器壳体 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及一种用于防止传感器壳体上的颗粒堆积的系统。该系统可以包括传感器壳体215、电机220和扰流器边缘311，该传感器壳体215包括第一表面。电机可以配置为使传感器壳体绕轴线320旋转。扰流器边缘可以与第一表面相邻地定位，并垂直于传感器壳体的旋转轴线远离第一表面延伸。

Description

具有颗粒阻挡特征的传感器壳体
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月17日提交的第16/222,120号美国申请的权益，该美国申请的公开内容通过引用合并于此。
背景技术
各种类型的运载工具(诸如汽车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升机、割草机、娱乐运载工具、游乐园运载工具、农业设备、建筑设备、电车、高尔夫球车、火车、推车等)可以配备各种类型的传感器，以便检测运载工具环境中的对象。例如，运载工具(诸如自主运载工具)可以包括扫描和记录来自运载工具环境的数据的LIDAR、雷达、声纳、相机或其它此类成像传感器。来自这些传感器中的一个或更多个的传感器数据可以用于检测对象及其各自的特征(位置、形状、前进方向、速度等)。
然而，这些运载工具经常受到环境因素(诸如雨、雪、尘土、冷凝物等)的影响，这些环境因素会导致碎片和污染物在这些传感器上堆积。通常，传感器包括保护传感器的内部传感器部件免受碎片和污染物影响的盖，但是随着时间的推移，盖本身可能变脏。这样，由于由内部传感器部件发送和接收的信号被碎片和污染物阻挡，因此内部传感器部件的功能可能受到阻碍。
发明内容
本公开的方面涉及一种用于防止传感器壳体上的颗粒堆积的系统。该系统可以包括：传感器壳体，包括第一表面；电机，其中电机配置为使传感器壳体绕一轴线旋转；以及扰流器边缘，其中扰流器边缘与第一表面相邻地定位，并垂直于传感器壳体的旋转轴线远离第一表面延伸。
在一些情况下，第一表面可以涂有疏水涂层。
在一些情况下，与第一表面相邻的位置可以是在传感器壳体的旋转期间相对于第一表面的领先位置。
在一些情况下，扰流器边缘可以配置为产生基本上平行于第一表面的气流。在一些示例中，气流可以配置为改变颗粒的轨迹。在一些示例中，气流可以配置为使具有不同尺寸的颗粒的轨迹改变不同的量。在一些示例中，气流可以配置为使第一颗粒的轨迹改变第一量，并且使第二颗粒的轨迹改变第二量，其中第二颗粒小于第一颗粒，并且第二量大于第一量。
在一些情况下，传感器壳体可以配置为在与传感器壳体接触的一个或更多个颗粒上产生向心力。在一些示例中，向心力通过电机使传感器壳体绕旋转轴线旋转而产生。
在一些情况下，扰流器边缘可以配置为在传感器壳体上投射阴影区域。
在一些情况下，扰流器边缘可以配置为在第一表面上投射阴影区域。
在一些情况下，第一表面可以是基本上平坦的。
在一些情况下，第一表面可以包括壳体窗。
在一些情况下，该系统还可以包括运载工具，其中传感器安装到运载工具。
本公开的另外的方面可以涉及一种用于防止传感器壳体上的颗粒堆积的系统。该系统可以包括：传感器，包括传感器壳体；壳体窗，集成到传感器壳体中；以及扰流器边缘，其中扰流器边缘与壳体窗相邻地定位，并垂直于传感器的旋转轴线远离壳体窗延伸。
在一些情况下，该系统还可以包括配置为使传感器绕旋转轴线旋转的电机。
在一些情况下，扰流器边缘可以配置为在壳体窗上投射阴影区域。
在一些情况下，扰流器边缘可以配置为产生基本上平行于壳体窗的气流。
在一些情况下，传感器可以安装到运载工具。在一些示例中，该系统还可以包括该运载工具。
附图说明
本技术在附图的图中作为示例而不是作为限制被示出，在附图中相似的附图标记指代相似的元件，附图包括：
图1是根据本公开的方面的附接到运载工具的传感器壳体的示例。
图2是根据本公开的方面的连接到电机的示例传感器。
图3是根据本公开的方面的具有扰流器边缘的示例传感器。
图4A是根据本公开的方面的朝向静止传感器的颗粒轨迹的示例图示。
图4B是根据本公开的方面的朝向旋转传感器的颗粒轨迹的示例图示。
图5A和图5B示出了根据本公开的方面的由不同高度的扰流器边缘产生的示例阴影区域。
图6示出了根据本公开的方面的其中不同尺寸的颗粒可以接触传感器壳体的示例区域。
图7A-7C是根据本公开的方面的从传感器壳体喷出颗粒的示例图示。
具体实施方式
本技术涉及防止颗粒在传感器壳体的一个或更多个部分上堆积以确保恰当的操作。例如，传感器可以包括壳体以保护内部传感器部件免受水、灰尘、尘土等颗粒以及诸如昆虫的其它污染物的影响。然而，随着时间的推移，壳体本身可能被颗粒覆盖。这样，由于由内部传感器部件发送和接收的信号可能被颗粒的堆积所阻挡，因此内部传感器部件的功能可能受到阻碍。为了解决这个问题，可以将扰流器边缘结合到传感器壳体中或附接到传感器壳体。扰流器边缘可以改变颗粒的路径以防止颗粒堆积在传感器壳体的其中可发送和/或接收信号的区域。
运载工具可以具有一个或更多个传感器以检测运载工具外部的对象，诸如其它运载工具、道路中的障碍物、交通信号、标志、树木等。例如，如图1所示的运载工具101可以包括激光器、声纳、雷达、相机和/或捕获图像并记录可由运载工具内的计算装置处理的数据的任何其它检测装置。运载工具的传感器(诸如LIDAR、雷达、相机、声纳或其它此类成像传感器)可以捕获图像并检测对象及其特征，诸如位置、取向、尺寸、形状、类型、方向和移动速度等。图像可以包括由传感器捕获的原始(即未经处理的)数据和/或由相机传感器捕获的图片和视频。图像也可以包括经过处理的原始数据。例如，来自传感器的原始数据和/或前述特征可以被量化或排列成描述函数或向量，以供计算装置处理。可以分析图像以确定运载工具的位置，并在需要时检测和响应对象。
传感器可以围绕运载工具的外部或内部布置。例如，壳体130、140、142、150、152可以包括例如一个或更多个LIDAR装置。传感器也可以被结合到典型的运载工具部件(诸如尾灯/转向信号灯104和/或侧视镜108)中。在一些情况下，一个或更多个激光器、雷达、声纳、相机和/或其它此类成像传感器可以安装在顶部，诸如在壳体122和120上。
运载工具传感器可以由内部传感器部件和用于容纳内部传感器部件的壳体组成。例如，可与壳体122、130、140、142、150和152相比较的壳体215可以被构造为使得其具有圆顶形的顶部217以及侧壁205，使得壳体呈平截头体的形状，如图2所示。尽管传感器壳体被示出为平截头体的形状，但是传感器壳体可以被构造成各种形状和尺寸，诸如球体、圆柱体、长方体、圆锥体、棱柱体、棱锥体、立方体等、或这些形状的任何组合。传感器壳体215可以由诸如塑料、玻璃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯酸、聚酯等的材料组成。
传感器壳体可以包括一表面，诸如在传感器壳体上的特定位置处构造的壳体窗，使得内部传感器部件可以通过壳体窗发送和接收一个或更多个信号。例如，传感器壳体215的侧壁205可以包括平坦部分226，壳体窗216被结合在平坦部分226中以允许来自内部传感器部件260的信号(未示出)穿透传感器盖215，如图2进一步所示。尽管壳体窗216在图2中被示出为是圆形的，但是各种其它形状也可以用于壳体窗。此外，壳体窗可以被结合到壳体的非平坦表面上。换句话说，壳体窗可以不是平坦的，而可以是基本上平坦的和/或弯曲的。
在一些情况下，整个传感器壳体215或大部分传感器壳体215可以是可由内部传感器部件所发送和接收的信号穿透的，从而允许大部分或整个传感器壳体215用作壳体窗。这样，尽管壳体窗216被示出为仅是侧壁205的一部分，但是在一些情况下，整个侧壁205可以被构造成壳体窗。此外，多个壳体窗可以位于传感器壳体215上。壳体窗216可以由与传感器壳体215相同或不同的材料组成。
传感器201和/或传感器壳体215可以经由传感器轴附接到电机。例如，如图2进一步所示，传感器轴230可以包括第一端232和第二端234。传感器轴232的第一端可以附接到传感器电机220，传感器轴234的第二端可以诸如在传感器盖的基部206处连接到传感器201和/或传感器盖215。就此而言，传感器轴232的第一端可以经由传送带、齿轮、链条、摩擦辊等附接到电机220。电机220可以使传感器轴230在第一方向235上旋转，从而导致整个传感器201和/或传感器壳体215也在第一方向235上旋转。在一些实施方式中，传感器轴230可以仅使传感器壳体215旋转，而不使传感器的内部部件260旋转。传感器201、传感器壳体215和/或电机220可以均位于运载工具内部或外部。
扰流器边缘可以被结合到传感器壳体中或附接到传感器壳体。就此而言，扰流器边缘可以与壳体窗相邻地定位，并配置为使得扰流器边缘远离壳体窗和/或传感器壳体延伸。例如，扰流器边缘311可以与传感器301(其可以与传感器201相比较)的壳体窗316相邻地定位，如图3所示。就此而言，扰流器边缘311可以被定位为使得扰流器边缘在沿第一方向335的旋转期间相对于传感器窗处于领先位置。扰流器边缘311可以从壳体窗316垂直于传感器301的旋转轴线320延伸。扰流器边缘311可以从壳体窗316延伸或以其它方式升高传感器壳体的直径的某一百分比。例如，扰流器边缘311的高度可以在传感器壳体直径的5％-100％之间。
扰流器边缘311可以是与传感器壳体315和/或壳体窗316相同或不同的材料。扰流器边缘311可以胶合、焊接或以其它方式附接到传感器壳体315。在一些情况下，扰流器边缘311可以是传感器壳体315和/或壳体窗316的集成部分。
颗粒(诸如灰尘、尘土、水、雪、冰等)可以在朝向传感器壳体的轨迹上行进(即在空气或环境中)，特别是在传感器运动的情况下。例如，图4A示出了传感器301的俯视图，该传感器301安装或以其它方式附接到运载工具，诸如运载工具101(未示出)。当运载工具101在由箭头401所示的第一方向上移动时，传感器301也可以在第一方向上移动。传感器301在箭头401的方向上的移动可以导致传感器301附近的颗粒(诸如颗粒409、410和411)分别具有轨迹402a、402b和402c，轨迹402a、402b和402c在由轨迹上的箭头所示的第二方向上指向传感器301。尽管图4A将第二方向示出为与第一方向相反，但是第二方向可以是相对于第一方向的任何方向，使得颗粒被引导朝向传感器壳体和/或壳体窗316。
在传感器壳体315没有相对于运载工具旋转的情况下，诸如图4A所示，颗粒409-411可以朝向传感器壳体315继续沿着它们各自的轨迹402a-402c，而较少地(如果有的话)受到传感器壳体315和/或扰流器边缘311的干扰。例如，颗粒419-411可以继续沿着它们各自的轨迹402a-402c，并分别在位置412、413和414处接触壳体窗和传感器壳体。这样，颗粒409、410和411可能潜在地干扰传感器301的操作。
当颗粒接近传感器壳体时，扰流器边缘可以改变颗粒的路径。就此而言，扰流器边缘311和传感器壳体315在方向435上的旋转可以产生平行于或几乎平行于传感器壳体315和壳体窗316并远离扰流器边缘311行进的气流425，如图4B所示。当颗粒409和410加入气流425时，颗粒遭受气流425，并且它们各自的轨迹402a和402b可以改变，如图4B进一步所示。沿着轨迹402c行进的颗粒411可以在撞击点415处被扰流器边缘311物理地阻挡。这样，一些或所有颗粒可以被引导远离传感器壳体315和/或壳体窗316和/或被扰流器边缘阻挡。
在传感器壳体的旋转期间，扰流器边缘可以在传感器壳体上投射具有一定长度的“阴影区域”。在该阴影区域中，颗粒可以无法接触传感器壳体。例如，如图5A所示，扰流器边缘311和传感器壳体315可以在方向435上旋转。扰流器边缘311的旋转可以导致扰流器边缘311在传感器壳体315和壳体窗316上投射阴影区域511。换句话说，阴影区域511可以通过扰流器边缘311的旋转来形成，该扰流器边缘311阻挡具有会导致颗粒接触传感器壳体315和/或壳体窗316的在阴影区域511内的部分的轨迹的所有颗粒。
阴影区域的尺寸可以通过改变各种特征(诸如扰流器的高度、扰流器边缘的旋转速度和/或颗粒接近传感器壳体的速度)来调节。这些特征中的每个可以取决于其上安装传感器的运载工具或其它对象的速度。就此而言，颗粒(例如，水滴)越快地接近传感器壳体，阴影区域越小。当然，阴影区域可以通过增大扰流器边缘的旋转速度和/或扰流器边缘的高度(即远离壳体窗且垂直于旋转轴线的距离)而增大。例如，图5B示出了由扰流器边缘512形成的阴影区域513，该扰流器边缘512相对于图5A的扰流器边缘311具有增大的高度。这样，相比于扰流器边缘311，由扰流器边缘512投射的阴影区域513覆盖传感器壳体315和壳体窗316的更大面积。
没有被阻止接触传感器壳体的颗粒可以具有被传感器壳体和/或扰流器边缘的旋转所产生的气流改变的路径。颗粒路径的改变量可以基于相应颗粒的尺寸。就此而言，与较大、较重的颗粒的路径改变相比，较小、较轻的颗粒可以通过扰流器边缘所产生的气流(诸如气流425)而遭受更大的路径改变。这样，较大的颗粒可以比较小的颗粒更靠近扰流器边缘地接触传感器壳体。例如，如图6所示，较大颗粒的轨迹可以通过气流425仅稍微偏移，从而允许较大颗粒在区域611中接触传感器壳体315和/或壳体窗316，该区域611靠近由扰流器边缘311产生的阴影区域511。较小颗粒的轨迹可以通过气流425更多地偏移，使得较小颗粒在区域612中接触传感器壳体315和/或壳体窗316，该区域612在阴影区域511和区域611两者之外。更小颗粒的轨迹可以偏移，使得这些更小颗粒在区域613中接触传感器壳体315和/或壳体窗316，该区域613在阴影区域511、区域611和区域612三者之外。最小颗粒的轨迹可以偏移，使得它们不接触传感器壳体315或壳体窗316。
接触传感器壳体的颗粒可以经由通过使传感器壳体旋转而产生的向心力从传感器壳体喷出和/或远离壳体窗移动。就此而言，颗粒的粘附力可以近似与颗粒和传感器壳体的接触面积成比例。接触面积可以与颗粒直径的平方成比例。然而，向心力可以与颗粒的质量成比例，颗粒的质量可以是颗粒直径的三次函数。因此，随着颗粒直径增大，向心力可以比颗粒的粘附力增长得更快。因此，可以接触传感器壳体或壳体窗的较大颗粒遭受比它们的粘附力大的向心力，并且能通过旋转传感器壳体而从传感器壳体喷出和/或远离壳体窗移动。在一些情况下，还可以将疏水涂层施加到传感器壳体以便减小颗粒粘附力，从而用于减少移除和/或移动颗粒的向心力的量。
转到图7A的示例，颗粒701可以接触传感器301的壳体窗316。传感器壳体315在方向435上的旋转可以在颗粒701上产生向心力。向心力可以导致颗粒701远离壳体窗316在箭头710所示的方向上移动经过传感器壳体315，如图7B所示。持续的向心力可以导致颗粒701在如箭头715所示的特定方向上从传感器壳体315喷出。因此，通过从传感器301的旋转产生的向心力，从传感器壳体315去除颗粒701。
这里描述的特征可以允许传感器的持续使用，即使当传感器在传感器壳体遭受颗粒(诸如水、灰尘、尘土等)的情况下操作时。通过这样做，传感器可以持续操作而不中断或者不需要个人手动清洁传感器，因为扰流器边缘可以防止颗粒堆积在传感器壳体和/或壳体窗上。这样，运载工具可以在产生大量此类颗粒的环境中(诸如雨中、雪中、建筑工地处、道路外的位置处等的户外)持续操作。因此，这里描述的特征可以消除对从传感器的壳体擦拭碎片和/或污染物的擦拭器的需要，从而导致清理传感器壳体的更少的运动部件，并且可以消除由擦拭器拖拽碎片经过传感器壳体而引入划痕的风险。另外，所描述的特征可以清理传感器而不产生诸如由擦拭器刮片在传感器壳体上摩擦而产生的擦拭噪声。
前述替代示例中的大部分不是相互排斥的，而是可以以各种组合来实现从而获得独特的益处。由于可以在不脱离权利要求所限定的主题的情况下利用上述特征的这些和其它变化和组合，因此实施方式的前述描述应被当作说明，而不是对权利要求所限定的主题的限制。作为示例，在前的操作不必按上述精确的顺序执行。而是，各个步骤可以按不同的顺序(诸如颠倒或同时)来处理。步骤也可以被省略，除非另外说明。此外，这里描述的示例以及措辞为“诸如”、“包括”等的分句的提供不应被解释为将权利要求的主题限制于特定示例；而是，示例旨在说明许多可能实施方式中的仅一个。此外，不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。

Claims (20)

1.一种用于防止传感器壳体上的颗粒堆积的系统，所述系统包括:
传感器壳体，包括第一表面；
电机，其中所述电机配置为使所述传感器壳体绕一轴线旋转；以及
扰流器边缘，其中所述扰流器边缘与所述第一表面相邻地定位，并垂直于所述传感器壳体的旋转轴线远离所述第一表面延伸。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一表面涂有疏水涂层。
3.根据权利要求1所述的系统，其中与所述第一表面相邻的位置是在所述传感器壳体的旋转期间相对于所述第一表面的领先位置。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述扰流器边缘配置为产生基本上平行于所述第一表面的气流。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述气流配置为改变颗粒的轨迹。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述气流配置为使具有不同尺寸的颗粒的轨迹改变不同的量。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述气流配置为使第一颗粒的轨迹改变第一量，并且使第二颗粒的轨迹改变第二量，其中所述第二颗粒小于所述第一颗粒，并且所述第二量大于所述第一量。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器壳体配置为在与所述传感器壳体接触的一个或更多个颗粒上产生向心力。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述向心力通过所述电机使所述传感器壳体绕所述旋转轴线旋转而产生。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述扰流器边缘配置为在所述传感器壳体上投射阴影区域。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述扰流器边缘配置为在所述第一表面上投射阴影区域。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一表面是基本上平坦的。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一表面包括壳体窗。
14.根据权利要求1所述的系统，还包括运载工具，其中所述传感器安装到所述运载工具。
15.一种用于防止传感器壳体上的颗粒堆积的系统，所述系统包括:
传感器，包括传感器壳体；
壳体窗，集成到所述传感器壳体中；以及
扰流器边缘，其中所述扰流器边缘与所述壳体窗相邻地定位，并垂直于所述传感器的旋转轴线远离所述壳体窗延伸。
16.根据权利要求15所述的系统，还包括电机，所述电机配置为使所述传感器绕所述旋转轴线旋转。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述扰流器边缘配置为在所述壳体窗上投射阴影区域。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述扰流器边缘配置为产生基本上平行于所述壳体窗的气流。
19.根据权利要求15所述的系统，其中所述传感器安装到运载工具。
20.根据权利要求19所述的系统，还包括所述运载工具。
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