CN116438022A - 用于使光学监控装置的可视区域清洁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使透过光学监控装置(100)的透明元件(10)的可视区域清洁的方法，所述方法具有如下方法步骤：‑在所述透明元件(10)上构造液体的封闭膜(50)；‑将超声波(64)耦合输入到透明元件(10)中，其中，通过耦合输入到液体膜(50)和/或透明元件(10)中的超声波(64)来促进在透明元件(10)上的污物(70)和/或粘附物的松脱。

Description

用于使光学监控装置的可视区域清洁的方法

技术领域

本发明涉及一种用于使光学监控装置的可视区域清洁的方法。

背景技术

光学监控装置、例如是照相机、雷达设备、激光扫描仪、红外照相机。因为光学监控装置接收并且必要时也发出在可见和不可见的波长范围中的电磁波，所以重要的是，尽可能不损害这种光学监控装置的可视区域，以便获得尽可能高的光输出和尽可能少的散射效应。

因此对于光学监控装置，通常在决定性的波长范围内设置光学透明的保护盘，所述保护盘通过不同的可行方案进行清洁。这可以通过机械方式手动地或自动地例如通过雨刷实现。因为视野至少暂时地同样通过机械器件损害，所以备选的可能性在于，借助超声装置清洁光学监控装置。

因此，例如在EP 3 618 415 A1中示出具有清洁器件的光学监控装置，借助于该清洁器件，圆盖形盖板被超声激励，并且由此清洁液体从盖板的边缘区域运动到中央区域。在液体的运动轨道上，在盖板上的可能的粘附物通过液体吸收并且随着液体运输。盖板的清洁通过清洁液体在存在超声场的能量最大值的点中的蒸发来实现。由于清洁液体在盖板上蒸发，因此存在这样的可能性，即，尽管液体完全蒸发但仍有固体残留物保留在盖板上。

这可能是例如盖板的固态污物或例如是由于蒸发而沉积的清洁液体的成分。固态残留物存在于清洁液体蒸发的点上。该点可能处于可视区域中并且最坏的情况可能处于光学监控装置的可视区域的中心。尤其在含盐的环境(融雪盐、水沫)中，盐在盖板上的分离是可能的。

由于上述残留物，这种超声清洁方法的使用周期缩短。同样，当清洁液体运动到超声场的能量最大值并在那里积累时，清洁液体本身可能会妨碍透过盖板的透视。

上述缺点也在根据现有技术的其他应用中产生。DE 28 09 748 A1描述了一种方法，据此将清洁液体喷洒到待清洁的表面上并且所喷洒的液体为了清洁表面又蒸发。这种蒸发例如也可以通过使用在20至50kHz频率范围内的机械波来进行。这里也存在由于蒸发和清洁流体的相对小的施加引起的残留物的上述问题。同样地，US 2012/0 243 093 A1例如通过机动车的挡风玻璃水设备来处理流体的施加并且随后处理液体的蒸发。

同样，DE 42 17 559 A1描述了借助于雾化对待清洁的表面进行润湿，所述雾化甚至间歇地进行。DE 10 2010 041 475 A1描述了一种振动机构，该振动机构使盖玻璃振动，从而从盖板玻璃去除被喷洒到盖玻璃上的清洗液。

DE 10 2019 123 478 A1、DE 10 2019 130 604 A1和DE 10 2019 000 306 A1描述了机动车前照灯，其表面可以借助于超声波激励。通过输出装置的喷射器为前照灯喷洒(雾化)液体。US 2012/0 117 745 A1同样描述了借助喷洒装置润湿借助超声波被激励至振动的表面。US 2014/0 299 748 A1又示出流体的施加与超声波的耦合输入的组合，其中，流体在供应器件的分立的出口上排出，并且部分地并且间歇地润湿待清洁的面。

CN 1 01 885 323 A描述用于在使用在前照灯上存在的湿气的情况下运行前照灯清洁设备的方法。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种方法，其中，借助于所述方法进一步改进对光学监控装置的可视区域的清洁并且尤其能够可靠地移除固定的沉积。

为此，规定根据权利要求1所述的方法。根据权利要求2至14得出实施方案。

根据用于使透过光学监控装置的透明元件的可视区域清洁的方法，规定以下方法步骤：在所述透明元件上构造液体的封闭膜；

将超声波耦合输入到所述透明元件中，其中，通过耦合输入到所述液体膜和/或所述透明元件中的超声波来促进在所述透明元件上的污物和/或粘附物的松脱。

已经发现，如果在透明元件上存在液体，则用于松脱污物所需的超声波能量显著较低。通过在待清洁的透明元件上构造闭合的液体膜，该透明元件例如可以是光学监控装置的外部透镜或保护盘，得到如下优点，即对于穿过透明元件的透视产生尽可能保持不变的光学特性。尤其是，光波通过封闭膜的折射在很大程度上是相同的。在此，频率可以根据待清洁的污物的类型来设定并且用于超声激励的波形同样可以根据待清洁的污物来选择。透明元件的污物可以是有机的或无机的粘附物。例如，这里提到的是昆虫残留物、矿物粘附物、油膜、生长物或金属残留物。

在本发明的实施方案中，闭合液体膜可以存在于透明元件的整个面上或在透明元件的部分区域上。闭合液体膜被理解为，至少局部地通过液体给定透明元件的连续润湿。因此，至少局部地，在透明元件上构造连续的液体层。超声波可以通过平坦接触至少部分地从透明元件传输到液体膜中。通过将超声波至少部分地耦合输入到液体中可以规定，通过超声波使液体或者说液体膜运动。耦合输入到透明元件中以及可选地也耦合输入到液体膜中的超声波激励透明元件和可能处于其上的沉积物或污物振动。液体可以包围透明元件上的沉积物并且由此将耦合输入到液体中的超声波传导到沉积物上或者通过自身的振动激励沉积物振动或者减少在透明元件上的粘附物。

在一个实施方式中可以规定，通过内部储库向光学监控装置供应液体或者通过外部储库供应液体。备选地可想到的是，液体可以从诸如雨、露或雪的降水中获得。

在相应的能量输入的情况下，此外可能出现，液体通过超声波至少部分地蒸发，其中，在另外的实施方案中在液体中可能产生空穴。由此进一步增强了对透明元件上的污物或沉积物的影响，从而也可以将强烈或牢固附着的沉积物从透明元件松脱或至少部分地松脱。

根据该方法的更详细的实施方案规定，松脱的污物通过液体从可视区域运输。因此除了超声波外，液体以有利的方式用于从透明元件去除污物和/或粘附物。以这种方式，在污物和/或粘附物松脱之后，从光学监控装置的可视区域的运输不仅仅通过超声波实现，而是可以通过液体的优选连续的流动来支持或完全地接管。因此以有利的方式需要来自超声波的能量来松脱污物和/或粘附物并且仅在并列功能中需要所述能量来在松脱之后将其运走。因此可以有针对性地计量并且总体上降低超声波的能量需求。例如可想到，超声波间歇地耦合输入到透明元件中和/或经由超声波间歇地增加能量输入，以用于使污物和/或粘附物松脱或部分松脱。

在该方法的可选改进方案中规定，超声波基本在透明元件的外部层中传播。备选地或附加地，可以在设计上规定，超声波构造为表面波。以这种方式得到的优点是，在多层透明元件、例如层压玻璃板中，超声波仅在可能存在污物和/或粘附物的层中传播。由此避免了超声波能量例如在更换层时由于反射或折射被输出到多层透明元件的不要清洁的内部。

在该方法的实施方案中规定，超声波通过至少一个超声换能器耦合输入到透明元件中。超声换能器可以布置在透明元件的待清洁侧上或透明元件的后侧。在多层透明元件的情况下，超声换能器可以布置在待清洁的层上。这对于多层元件可以包括的是，换能器也布置在待清洁的层和另外的层之间。按照该方法的改进方案规定，在至少两个超声换能器之间构成至少一个驻波。通过优选布置在透明元件的一侧上的超声换能器，超声波优选应作为表面波在该侧上传播，超声波以有利的方式直接耦合输入到透明元件中。因此防止了由于中间层和/或元件的阻抗对比而引起的损耗。然而对于单层透明元件也可能的是，超声换能器布置在一侧的后面，超声波作为表面波应在该侧上传播。因此对于多层透明元件来说，可以规定，超声换能器布置在透明元件的两层之间，并且超声波优选直接耦合输入到一个层中，超声波在该层上应作为表面波传播。通过构成驻波产生局部能量最大值，在该能量最大值中液体和/或透明元件具有最大幅度。在能量最大值所处的区域中，对污物和/或粘附物以及对液体的机械作用是最大的，使得在此优选出现上述效应。

超声换能器可以优选地被构造成使得所述超声换能器具有一个或多个谐振频率。为此，超声换能器可以具有允许一个或多个谐振频率的电极配置。以这种方式，超声换能器可以在多个频率范围内有效地运行。由此得到的优点是，不同的污物和/或粘附物可以松脱。

根据该方法的另外的实施方案规定，液体从边缘区域被供应到透明元件。通过将液体从边缘区域至透明元件的导入管路，得到了如下优点，即液体可以均匀地在透明元件上传播。可以规定，液体的成分是水。根据可选的改进方案规定，清洁剂是液体的成分。水有利地适合作为液体的成分并且尤其是作为液体的主要成分，因为水容易获得并且对存储、管路和使用没有特别的要求。设置清洁剂作为液体的另外的成分是有利的，因为清洁剂尤其能够在化学路径上从透明元件松脱污物和/或粘附物，使得需要经由超声波的较少的能量输入。此外，在超声清洁方面有利设计的是，通过清洁剂能够降低水的表面张力。以这种方式改善了污物和/或粘附物与水基液体之间的连接。

从该方法的改进方案中得出，将清洁剂和/或消毒剂间歇地或持久地添加到液体中。此外可以规定，在供应时向液体间歇地添加气体。这里，上述优点对于清洁剂而言是明显的，所述优点同样也适用于消毒剂。在间歇地混合或添加清洁剂和/或消毒剂时有利地是根据需要消耗这些添加剂。以这种方式，可以延长用于填充清洁剂和/或消毒剂的维护间隔。通过间歇地添加气体(其例如可以是压缩空气)，可以移动不能通过液体和/或超声波运走的污物。

该方法可选地被设计成使得所述液体从所述透明元件的第一侧流动至所述透明元件的第二侧并且在所述透明元件上构造流动的覆盖层。根据改进方案可以规定，流动的覆盖层具有恒定的厚度或膜厚度。在具体的实施方案中可以附加地规定，流动的覆盖层的流动是层状的和/或连续的。根据改进方案得到的是，液体的流动至少部分地通过重力分量引起。通过为液体设置流动，得到如下优点，即通过超声波或液体本身松脱的污物和/或粘附物不必通过超声波从可视区域中运输。液体的流动以有利的方式承担该运走。

根据该方法的实施方案规定，液体在透明元件的第一侧上导入，其中，在改进方案中可以规定，通过在第一侧上的一个或多个出口进行该导入。出口可以构造为在留空部的边缘区域中的开口，透明元件插入在凹部中。同样地可以设置单个开口，该开口在透明窗的方向上尤其梯形状地展开。以这种方式实现了透明元件的表面的均匀的润湿并且通过组合的超声波耦合输入改善了清洁结果。根据实施方式可以规定，液体在透明元件的第二侧上导出，其中，在改进方案中可以规定，通过在第二侧上的一个或多个入口进行该导出。在该方法的更详细的实施方案中规定，在导入管路的回路中供应液体。在另外的实施方案中在回路中可以在入口与出口之间进行液体的处理。以这种方式，液体和尤其是可选地添加的清洁剂和/或消毒剂可以被再次使用，由此可节省工艺资源并且可以将维护间隔相应地设计得更长。

根据本方法的另外的实施方案规定，控制单元调节液体的供应和/或产生用于产生超声波的控制信号。根据实施方式规定，控制单元调节清洁剂和/或消毒剂添加到液体中和/或控制间歇的气相。相应地，在适宜的改进方案中可以规定，通过控制单元短时间地自发地提高液体的流动。所有这些都有助于更有效地使用液体或者说更有效地使用用于超声激励的能量。通过在清洁液体中设置气相，能够移动不能通过液体和/或超声波运走的污物，所述清洁液体例如能够通过所添加的压缩空气来提供。这同样适用于自发地和短时地增加的液体流动。

根据该方法的实施方式规定，透明元件被液体的封闭膜暂时润湿。通过暂时但在优选完全润湿透明元件的情况下，液体的消耗或使用可以进一步优化。因此在优选的实施方式中，仅当显示透明元件的清洁时，透明元件才被液体的封闭膜润湿。相应地根据该方法的另外的实施方式规定，在透明元件上设置用于检测污物的装置并且在检测到污物时用液体的封闭膜润湿透明元件。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例更详细阐述本发明。示出了：

图1：光学监控装置的示意图，在该光学监控装置上执行该方法；

图2：在透明元件上的清洁过程的示意图。

具体实施方式

在图1中示出光学监控装置100，利用该光学监控装置能执行该方法。在罩壳110的内部安装有在此为了清晰起见未示出的光学器件、例如照相机。罩壳110具有在此未示出的观察窗作为透明元件10。透明元件10布置在留空部120的边缘区域130上。在该边缘区域130中，液体经由导入管路30导入并且通过该边缘区域130中的出口32引导到透明元件10上。液体在透明元件10上构造封闭膜50。液体的封闭膜50在重力作用下从布置在透明元件的第一侧14上的出口32流到入口42，该入口布置在边缘区域130中的透明元件10的与第一侧14对置的第二侧16上。液体在此构造流动的覆盖层，该覆盖层具有恒定的厚度。入口42通到未示出的导出管路40中。导入管路30和导出管路40能够在回路中互相连接，其中，液体能够在该回路中被处理。

在图2中示出透明元件10，具有两个安置在透明元件10的外侧12上的超声换能器60、62。透明元件10可以被构造为多层元件，例如层压玻璃板。超声换能器60、62与透明元件10的待清洁层接触。超声换能器60、62将超声波64耦合输入到透明元件中。超声换能器可以因此布置在透明元件10的待清洁的侧上。在单层透明元件10的情况下，超声换能器60、62也可以布置在一侧的后方，超声波64在该侧上优选地应当作为表面波传播。因此对于多层透明元件10来说，也可以规定，超声换能器60、62布置在透明元件10的两层之间，并且超声波64优选直接耦合输入到一个层中，超声波64在该层上应作为表面波传播。超声换能器60、62适于发射和接收超声波64。通过接收从超声换能器60、62发出的超声信号并且通过分析接收的超声信号，可以确定污物70是否存在于透明元件10上。以这种方式，清洁方法可以仅在污物70实际上存在于透明元件10上时才被激活。

通过图1中描述的出口32在透明元件10上构造液体的封闭膜50。透明元件10的中央区域中的待松脱或待去除的污物70在图2中示意地示出。然而，污物70可以处于透明元件10的外侧12上的任何位置上。由液体构成的封闭膜50全面地包围污物70并且在一种实施方案中还可以在污物70上流动。

由超声换能器60、62发出的超声波64也从透明元件10和/或换能器60、62耦合输入到液体的封闭膜50中。由此，不仅透明元件10而且液体的封闭膜50都振动。

通过这些振动，污物70从透明元件10松脱。污物70的松脱可以通过经由超声波64增加能量输入而被增强。这导致液体的部分蒸发52和/或污物70自身的蒸发。随着能量输入的进一步增加，在液体和/或污物70中可能出现空穴54，由此进一步帮助污物70从透明元件松脱。

同样可以规定，除了提高能量输入外，还提高了透明元件10上的液体的流动。由此，改善了被松脱的或至少部分被松脱的污物70的运走。

同样可以规定，从出口32间歇地利用液体吹出气体、例如空气。这可进一步有助于松脱和/或运走污物70或有效地从透明元件10去除液体的残留物。

附图标记列表

10 透明元件

12 外侧

14 第一侧

16 第二侧

30 导入管路

32 出口

40 导出管路

42 入口

50 封闭膜

52 蒸发

54 空穴

60、62 超声换能器

64 超声波

70 污物

100 光学监控装置

110 罩壳

120 留空部

130 边缘区域

Claims (14)

1.一种用于使透过光学监控装置(100)的透明元件(10)的可视区域清洁的方法，所述方法具有如下方法步骤：

-在透明元件(10)上构造液体的封闭膜(50)；

-将超声波(64)耦合输入到透明元件(10)中，其中，通过耦合输入到液体膜(50)和/或透明元件(10)中的超声波(64)来促进在透明元件(10)上的污物(70)和/或粘附物的松脱。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述超声波(64)使液体运动。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过所述超声波(64)使液体至少部分地蒸发。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将松脱的污物(70)通过液体从可视区域中运输出来。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述超声波(64)通过至少一个超声换能器(60、62)耦合输入到透明元件(10)中。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在至少两个超声换能器(60、62)之间构成至少一个驻波。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述液体从边缘区域(130)供应给透明元件(10)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，向所述液体间歇地或持久地添加清洁剂和/或消毒剂。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述供应时向液体间歇地添加气体。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使所述液体从透明元件的第一侧(14)流动至透明元件(10)的第二侧(16)并且在透明元件上构造流动的覆盖层。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流动的覆盖层具有恒定的厚度。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述液体在透明元件(10)的第一侧(14)导入，并且所述导入通过在第一侧(14)的一个或多个出口(31)实现。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述透明元件(10)利用液体的封闭膜(50)暂时地润湿。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述透明元件(10)上设置用于检测污物(70)的装置，并且在检测到污物(70)时，将透明元件(10)利用液体的封闭膜(50)润湿。

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