CN116576892A - 用于交通工具的感测系统和玻璃材料 - Google Patents

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Abstract

交通工具包括交通工具的主体和耦合到该主体的感测系统。感测系统包括光学元件部分和玻璃材料，其中玻璃材料至少部分地容纳光学元件部分，并且玻璃材料对于光学元件部分的波长处的光至少部分地透明。此外，该玻璃材料具有机械和性能属性，其允许感测系统在交通工具上被定位特别低，处于可能具有受到碎片损害的较高风险的位置。

Description

用于交通工具的感测系统和玻璃材料
本申请是申请日为“2018年9月13日”、申请号为“201880059709.5”、题为“用于交通工具的感测系统和玻璃材料”的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年9月13日提交的美国临时申请序列No.62/558,041的优先权权益，该临时申请的内容被本文依赖并通过引用整体并入本文，如同在下文充分阐述的。
背景技术
交通工具，诸如自主或半自主交通工具，可以依赖感测系统作为控制系统的部分、或以其他方式帮助交通工具与周围环境交互。在一些实例中，感测系统可以是基于光学的，诸如利用激光或其他光传感器。此类系统往往由坚硬的塑料盖保护，并且位于交通工具的顶部或顶部附近，以将感测系统定位成远离碎片(诸如松散的砾石、植被等)的路径。
申请人已经观察到，塑料盖可能往往受到阳光损害和/或刮擦，并且变为基本上阻挡的，从而使感测系统所传送和/或接收的光信号失真。申请人认为玻璃可以作为一种更好的盖材料，至少可以克服此类问题中的一些，但是申请人认为，传统的玻璃盖材料在受到碎片冲击时可能容易破裂。有必要克服这些挑战中的一些或全部。
发明内容
一种用于交通工具(诸如自主或半自助汽车)的感测系统,包括保护感测系统的内部元件部分(componentry)的玻璃材料。该内部元件部分包括光学器件，并且该玻璃材料促进去往和/或来自元件部分的光的通信。该玻璃材料特别坚固、耐刮擦、耐腐蚀、耐冲击，并且在元件部分的光学器件操作的波长(例如，红外)中是透明的。对于本领域技术人员来说，在碎片风险较高并导致损坏的位置使用玻璃材料可能特别令人惊讶，但是由于玻璃材料的机械属性，感测系统可以位于交通工具的下侧上或下侧附近，从而促进对底下的表面的更可靠的感测。
附加特征以及优点将在以下具体实施方式中予以阐明，并且部分地从所述描述中对本领域的技术人员而言将变得非常明显或者通过实践如所写描述中描述的实施例和其权利要求书以及所附附图很容易被认识。本公开的其他方面涉及一种制造此类物品的方法。应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者仅为示例性的，并且它们旨在提供用于理解权利要求书的本质和特性的概观或框架。
附图说明
各个附图被包括以提供进一步理解，各个附图被收入并构成本说明书的一部分。附图示出一个或多个实施例，并与具体实施方式一起用来解释各实施例的原理和操作。因此，结合附图，将从以下具体实施方式中更充分地理解本公开，其中：
图1是根据示例性实施例的具有感测系统的交通工具的侧视图。
图2是图1的感测系统的横截面的概念图。
图3是根据示例性实施例的图2的感测系统的玻璃材料的横截面的概念图。
具体实施方式
在转向以下具体实施方式和附图(其详细说明了示例性实施例)之前，应当理解，本发明技术不限于具体实施方式中阐述的或附图中说明的细节或方法。例如，如本领域普通技术人员所理解的，与在图中所示的或在文本中描述的与一个实施例相关的实施例相关联的特征和属性可以很好地应用于在另一个图中所示的或在文本中其他地方描述的其他实施例。
参考图1，交通工具110(例如，小汽车、卡车、船、飞机、拖车)具有交通工具的主体112(例如，外壳、船体)，主体112包括限定交通工具的外形状的外部。主体112可以由具有涂层、油漆等的金属(诸如铝或钢)及其合金形成，并且主体112可以由结构框架支撑，并且可以覆盖交通工具110的底盘，诸如对于机动的交通工具(例如小汽车、卡车、厢式货车、牵引车或半挂车)。根据示例性实施例，交通工具进一步包括耦合到(例如，固定到、物理地直接附接到或物理地间接地附接到(诸如经由框架)、刚性地附接到)交通工具110的主体112的感测系统114。
参考图2，在一些实施例中，感测系统114包括光学元件部分，例如，诸如反射器116、分束器118和光学传感器120。根据示例性实施例，感测系统114进一步包括玻璃材料122，其中玻璃材料122至少部分地容纳该光学元件部分，诸如通过形成围绕或邻接该光学元件部分的壁或窗。在操作中，光可以穿过玻璃材料122到达感测系统144的光学元件部分和/或可以从感测系统144的光学元件部分穿过玻璃材料122。在一些此类实施例中，感测系统114是光学测量系统，诸如所谓的光检测和测距系统。
参考图3，玻璃材料122在光学元件部分的波长处对光至少部分透明。此外，玻璃材料122还可以由改善感测系统114的性能的材料层邻接或涂覆。在一些实施例中，玻璃材料122涂覆有抗反射涂层124、126，诸如以增加感测系统114接收光的接受角。抗反射涂层124可以位于面向感测系统114的光学元件部分的内表面上，和/或抗反射涂层126可以位于玻璃材料122的背离光学元件部分的外表面上。
在一些实施例中，如图3所示，玻璃材料112可以涂覆有多个层，诸如保护性涂层128(例如，防刮擦、防腐蚀、防紫外线)，覆盖抗反射涂层126，覆盖玻璃材料122。根据示例性实施例，光学元件部分接收并感测波长λ的光(例如，图2的虚线箭头)，并且涂层和/或玻璃材料中的一个或多个通过允许光以该波长透射通过它们而促进交互，诸如在10nm与1cm之间的一个或多个波长处的至少30％透射，诸如至少40％，诸如至少50％，诸如在300nm与1000nm之间的一个或多个波长处。在一些实施例中，波长λ为或约为905nm、1550nm或其他波长。在一些实施例中，涂层阻挡紫外光和/或可见光(例如，小于约730nm的波长)。
根据示例性实施例，交通工具的主体112具有高度H1，该高度H1被定义为当交通工具处于操作定向时(意味着交通工具旨在被操作的位置，诸如对于小汽车，车轮在地面上，例如没有倒置或者堆叠在一端)，交通工具110的结构(例如，顶盖、顶部)与底下的平坦表面(例如，道路)之间的最大垂直距离。
根据示例性实施例，玻璃材料122包括(例如，是、主要是、是至少80重量％的)硅酸盐，诸如碱铝硅酸盐玻璃。在一些此类实施例中，玻璃材料是非晶玻璃。玻璃材料可以被强化，诸如通过离子交换、热回火和/或层压和冷却玻璃夹层，使得玻璃内层处于拉伸，外层处于压缩。根据示例性实施例，玻璃材料122具有强度分布(大致见图3中的阴影)，使得压缩应力区域将拉伸应力区域夹在中间，并且其中拉伸应力区域位于玻璃材料厚度T的中部。在一些此类实施例中，玻璃材料122是连续片，但玻璃材料122的组成是进入厚度T的深度的函数，诸如由于靠近玻璃材料122的表面的某些离子(例如，钾、锂、钠)的增加，诸如厚度T的中部在其任一侧上具有与该中部邻接的区域在物理上分开并且在组成上不同的组成。在其他实施例中，玻璃材料是玻璃陶瓷，诸如其中形成有晶体以增加韧性。玻璃陶瓷可以被强化，诸如通过上述处理中的一个或多个。
在一些实施例中，玻璃材料是具有厚度T的片(例如，弯曲片、平板)。根据示例性实施例，玻璃材料122是厚的，诸如厚度T为至少1mm，藉此可以使用热回火和/或离子交换来提供特别高的压缩应力和/或层的深度，以供压缩应力进入玻璃材料122。在一些实施例中，厚度T不超过1cm，诸如不超过5mm，诸如不超过4mm，藉此玻璃材料为光学元件部分提供透明度并且相对较轻。
令人惊讶的是，玻璃材料的机械属性使得感测系统114的玻璃材料122被定位在高度H2(图1)处，该高度H2被定义为当交通工具110处于操作定向时，玻璃材料122与底下的平坦表面之间的最低或最小垂直距离，其中高度H2小于高度H1的70％，诸如感测系统114位于交通工具的顶盖或顶部的下方。在一些此类实施例中，高度H2小于高度H1的50％，令人惊讶地接近道路或用于感测系统的玻璃材料的其他底下的表面。
再次参考图1，在一些实施例中，交通工具是汽车(automobile)，诸如小汽车、厢式货车、卡车、拖车，并且交通工具的主体包括保险杠130，诸如由钢或其他坚硬材料制成的前保险杠和/或后保险杠，以吸收碰撞的冲击。因此，保险杠特别坚固，能够承受碎片等的冲击。根据示例性实施例，玻璃材料122是如此坚固和坚韧，以致于感测系统114的玻璃材料122在保险杠130 1m内(诸如50cm内，诸如10cm内，诸如邻接)耦合到主体上。在一些实施例中，感测系统114的玻璃材料122的至少部分在保险杠130下方垂直地延伸。
如在各种示例性实施例中所示的方法和产品的构造和布置仅是说明性的。尽管本公开中仅详细描述了几个实施例，但许多修改是可能的(例如，各种元件的尺寸、维度、结构、形状和比例的变化、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化)而不实质上背离本文所述主题的新颖性教导和优点。显示为整体形成的一些元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可以反转或以其他方式改变，且离散元件或位置的性质或数量可以更改或改变。根据替代实施例，任何处理、逻辑算法或方法步骤的顺序或序列可以改变或重新排序。在不脱离本发明技术的范围的情况下，还可以在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。

Claims (15)

1.一种交通工具，包括：
主体，所述主体包括高度H1，所述高度H1被定义为在所述交通工具处于操作定向时、所述交通工具的结构与底下的平坦表面之间的最大垂直距离；
感测系统，耦合到所述主体，所述感测系统包括光学元件部分和硅酸盐玻璃材料，所述光学元件部分感测一波长的光，所述硅酸盐玻璃材料对于所述光学元件部分的所述波长处的光至少部分地透明并且至少部分地容纳所述光学元件部分，其中所述感测系统耦合到所述交通工具的所述主体，使得当所述交通工具在运行时所述硅酸盐玻璃材料暴露于碎片；且
其中所述硅酸盐玻璃材料被定位在高度H2处，所述高度H2被定义为在所述交通工具处于操作定向时、所述硅酸盐玻璃材料与所述底下的平坦表面之间的最小垂直距离，且高度H2小于高度H1的70％。
2.如权利要求1所述的交通工具，其特征在于，高度H2小于高度H1的50％。
3.如权利要求2所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料通过离子交换、热回火和/或层压进行强化。
4.如权利要求1所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料的厚度T小于1厘米。
5.如权利要求4所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料的强度分布使得所述硅酸盐玻璃材料的压缩应力区域将所述硅酸盐玻璃材料的拉伸应力区域夹在中间，并且所述拉伸应力区域位于所述厚度T的中部。
6.如权利要求5所述的交通工具，其特征在于，所述厚度T为至少1毫米。
7.如权利要求1所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料包括碱铝硅酸盐玻璃。
8.一种交通工具，包括：
所述交通工具的主体，其中所述交通工具是汽车并且所述主体包括保险杠；
感测系统，耦合到所述主体，所述感测系统包括光学元件部分和硅酸盐玻璃材料，所述光学元件部分感测一波长的光，所述硅酸盐玻璃材料对于所述光学元件部分的所述波长处的光至少部分地透明并且至少部分地容纳所述光学元件部分，其中所述感测系统耦合到所述交通工具的所述主体，使得当所述交通工具在运行时所述硅酸盐玻璃材料暴露于碎片；并且
其中所述硅酸盐玻璃材料在所述保险杠的1米内耦合到所述主体。
9.如权利要求8所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料的至少部分在所述保险杠下方延伸。
10.如权利要求9所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料通过离子交换、热回火和/或层压进行强化。
11.如权利要求10所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料的厚度T小于1厘米。
12.如权利要求11所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料的强度分布使得所述硅酸盐玻璃材料的压缩应力区域将所述硅酸盐玻璃材料的拉伸应力区域夹在中间，并且所述拉伸应力区域位于所述厚度T的中部。
13.如权利要求12所述的交通工具，其特征在于，所述厚度T为至少1毫米。
14.如权利要求13所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料形成片。
15.如权利要求8所述的交通工具，其特征在于，所述硅酸盐玻璃材料包括碱铝硅酸盐玻璃。
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