CN105128825B - 用于清洁车载光学透镜的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于自动清洁车载光学透镜(3)的***和方法，通过喷洒洗涤液来从透镜去除任意类型的污垢，使得可在任何时候采集清楚的图像或光学信号。气泵(5)被提供为包括体积可变的压缩室(16)以对一定体积的空气加压，并且洗涤液导管(12)与液体喷嘴(9)和气泵(5)连通，例如空气泵(5)可由加压的洗涤液(21)的流操作，例如加压的洗涤液(21)的相同的流被用于清洁光学表面(3)，并操作空气泵(5)以及生成气流(27)以从光学透镜(3)吹掉任何液滴。

Description

用于清洁车载光学透镜的***和方法
技术领域
本发明大体涉及用于自动清洁车载光学透镜的技术，该技术通过喷洒洗涤液来从透镜去除任意类型的污垢，使得可在任何时候采集清楚的图像或光学信号。
更具体地，本发明的目的是提供用于以简单方式及较低成本来自动清洁光学透镜的***和方法，该***和方法能够迅速地且满意地完成清洁过程。
本发明尤其有益于清洁车载停车摄像头或任意类型的光学传感器透镜。
背景技术
目前，机动车辆一般装配有光学传感器以在不同的交通状况下辅助驾驶员，这些状况例如但不限于，停车辅助、盲区目标检测、行车道偏离、交通信号识别或后视镜替换。
通常，这种光学传感器安装在车辆外表面上，使得光学传感器的透镜表面暴露于污垢，而污垢会使所采集图像的质量降低。这种暴露可以是直接或间接的，后者在透镜表面设置在覆盖窗之后时发生。因此，需要去除粘附至车载光学传感器的透镜表面或覆盖窗上的杂质。
存在各种类型的相机洗涤装置以洗涤车载相机的透镜或遮光玻璃，并且它们通常配备有高压空气生成装置，高压空气生成装置通过使用高压空气生成高压洗涤水，并在车载相机的防护玻璃或透镜的表面上喷洒高气压的洗涤水，以洗涤并清洁车载相机的防护玻璃的表面。
但是，虽然洗涤水被应用以洗涤透镜或防护玻璃，但是直到水被完全蒸发之前，车辆的驾驶员都不能正常看到所采集的图像。为了解决该问题，已经存在使用气流来干燥遗留在透镜或防护玻璃上的洗涤水的已知装置。但是，这些装置通常基于电机驱动的气泵，这种气泵是复杂且昂贵的设备。
发明内容
本发明通过提供能够迅速且以更少数量的部件完成清洁过程的简单清洁技术来克服现有技术的上述缺点。
本发明的方面涉及用于清洁诸如安装在车辆外表面中的光学透镜或透明盖板的光学表面的***，其中光学表面可与任意类型的适合于采集或感测图像的光敏装置光学相关。优选地，光敏装置为摄像机或光学传感器。
本发明的***包括将洗涤液分配在光学表面上的洗涤液喷嘴，以及喷气嘴，喷气嘴在已经分配了洗涤液之后将气流喷射在该光学表面上，从而吹掉可能已经形成在光学表面上的任何洗涤液滴。因此，光学表面上的可能不利于采集优质图像的任何洗涤液滴被迅速地去除并且因此减少了清洁时间。
在清洁***中，加压的洗涤液被进给至液体喷嘴，并且提供气泵以生成压缩空气的喷射。气泵被配置成通过由施加至气泵的流体所施加的液压力来生成压缩空气。此外，供应给液体喷嘴的相同的加压洗涤液流还被进给至气泵，使得气泵由相同的洗涤液操作。
由上述配置获得的技术效果和优点是加压洗涤液流具有双重功能，即，清洁光学表面并操作气泵以及生成气流。因此，仅需要液泵来生成加压洗涤液和压缩空气，从而通过更少数量的部件，即以非常经济的方式实现上述双重功能。与现有技术形成对比，不必提供专用于生成气流的机动化设备。
气泵包括可变容积的压缩室，从而通过将洗涤液的水压施加至气泵，压缩室的容积减小并且封闭在其中的空气被加压。
以协调的方式分配洗涤液和吹气是通过与气流控制装置和液流控制装置可操作地相关的控制单元来执行的。控制单元适合于执行不同的清洁循环。在根据本发明的优选的清洁循环中，首先通过将液流控制装置开启预定的周期或时间段来将预定量的加压洗涤液分配至光学表面上，在这之后，液流控制装置关闭并且气流控制装置开启使得至少一股压缩空气被施加至光学表面上以从光学表面吹掉任何洗涤液滴。
发明的另一方面涉及用于清洁车载光学透镜的方法，其中提供了可通过加压液体流操作的气泵，为了该目的，气泵包括可变容积的压缩室以对空气的容积加压。加压洗涤液流被供应给液流控制装置和压缩室，以生成一定体积的压缩空气。在本发明的方法中，一股加压洗涤液和/或一股压缩空气根据预先确定的清洁序列以协调的方式被分配在光学透镜上。优选地，根据本发明的预先确定的清洁序列包括：首先将至少一股洗涤液分配至光学透镜上，然后将压缩空气喷射至光学透镜上以从光学透镜吹掉任何洗涤液滴。
在本说明书中，术语光学表面是指辅助或仅允许光学装置采集图像的任何类型的表面。更具体地，光学表面为光学透镜或放置成保护光学透镜或保护光学传感器的覆盖窗。
附图说明
下面参照附图描述本发明的优选实施方式，其中：
图1a至图1c示出了根据本发明的清洁***的一部分的优选实施方式，其中，图1a为立体图，其中气泵为虚线以示出其内部元件，图1b为另一立体图，以及图1c为正视图。
图2示出了处于非操作状态下的清洁***的示意图。
图3示出了图2的处于清洁过程的第一阶段的图形，其中水和气流通过箭头指示。
图4示出了图2的处于清洁过程的第二阶段的图形，其中水和气流通过箭头指示。
图5示出了图2的处于清洁过程的第三阶段的图形，其中水和气流通过箭头指示。
图6示出了图2的处于清洁过程的第四阶段的图形，其中水和气流通过箭头指示。
图7是根据本发明的示例性实施方式的表示洗涤液和空气激活序列的图形。时间单位为秒(s)。
图8是表示在图7的清洁序列期间分配的洗涤液和空气的测量流量(Q)的图形。
具体实施方式
图1示出了支承件(1)，支承件(1)优选由塑性材料制成，适合于安装在汽车表面中。在该示例中，支承件(1)具有开口(2)和光学表面、摄影机镜头(3)以及摄影机(未示出)，其中，摄影机镜头(3)安装在开口(2)处，摄影机(未示出)位于支承件(1)的壳体(4)内，并且相对于摄像机镜头(3)可操作地设置。另外，空气泵(5)、空气控制装置和液体控制装置也安装在支承件(1)内。优选地，在该示例中，空气控制装置和液体控制装置分别通过第一电阀(6)和第二电阀(7)来实施。
可替代地，摄影机镜头(3)可包括玻璃盖，玻璃盖被设置成保护置于其后面的光学镜头。
如图所示，液体喷嘴(9)和空气喷嘴(8)安装在支承件(1)的外表面处，并且它们被设置成分别将清洗液体(10)和一股空气(11)分配到摄影机镜头(3)上。
在替代实施方式中，支承件(1)包括可动部(未示出)，并且空气喷嘴和液体喷嘴安装在该可动部中，使得该可动部被配置为从操作位置移动到非操作位置，使得在非操作位置中，空气喷嘴和液体喷嘴隐藏在支承件内。
第一电阀(6)与空气喷嘴(8)相连通并与空气泵(5)相连通，以开启和关闭由空气泵提供的、通过空气喷嘴(8)的空气流。类似地，第二电阀(7)与液体喷嘴(9)相连通并与清洗液体导管(12)相连通，以开启和关闭通过液体喷嘴(9)的清洗液流。
电连接器(17)也与支承件相联接，以用于摄影机或任何其他光学装置与外部设备(未示出)的电连接。
在该示例中，本发明的空气泵(5)包括管状主体、筒状件(13)以及容纳于管状主体内部的可移位的柱塞(14)，以使得压缩腔(16)由筒状件(13)和柱塞(14)限定。弹簧圈(15)容纳于压缩腔(16)内，以使得柱塞(14)由弹簧圈(15)朝向空气泵入口开口(19)进行偏置。
弹簧圈(15)被设置成在空气泵(5)已分配一股空气之后扩大压缩腔(16)的体积。单向阀(18)安装在筒状件(13)中并且与压缩腔(16)相连通，单向阀(18)被配置成在压缩腔(16)的膨胀期间允许空气进入压缩腔(16)，并且配置成在压缩腔(16)的压缩期间阻止空气进入压缩腔。优选地，该单向阀(18)由弹性材料制成，并具有锥形形状，其中，其较狭窄的端部具有开口，并且其被置于筒状件(13)内部。
清洗液体导管(12)还与空气泵入口开口(19)相连通，以使得能够通过供给至空气泵(5)的加压清洗液流来操作空气泵(5)。更具体地，如图1所示，清洗液体导管(12)与T形连接装置(20)相连接，并且导管(12)的第一分支(12')与该连接装置(20)相连接，并且与空气泵的入口开口(19)相连接，导管(12)的第二分支(12”)与该连接装置(20)相连接，并且与第一电阀(6)相连接。这样，由液体泵(22)产生的加压清洗液体流(21)被供给至空气泵(5)和第二电阀(7)二者。
图2至图5更详细地示出了本发明的清洁***的操作和方法。图2表示该***处于非工作状态，其中，第一电阀(6)和第二电阀(7)关闭，并且液体泵(22)不将液体供应至清洁***。
随着汽车使用者激活清洗***，通过可编程的电子装置实现的控制单元(23)与第一电阀(6)和第二电阀(7)以及液体泵(22)电连通，并且适于或编程为执行清洁循环，在清洁循环中，液体泵(22)首先被激活以将清洗液体(24)从清洗液体存储装置(25)泵送至清洗液体导管(12)，从而生成清洗液体流(21)。如图3所示，在清洁循环的该第一阶段，第二电阀(7)是开启的，以使得通过液体喷嘴(9)将一股清洗液体分配在摄像机镜头表面(3)上。在该阶段，虽然清洗液体流(21)也被供给至空气泵(5)的入口开口(19)，但是第一电阀(6)保持关闭。
该一股清洗液体(26)会清洁摄影机镜头(3)表面，并且一些液滴可遗留在该表面上。
在清洁循环(图4)的第二阶段，即，在经过预定时间段之后，控制单元(23)关闭第二阀(7)，使得加压的清洗液体通过第二分支的循环(12”)的循环以及加压的清洗液体的分配被中断。然而，在这种情况下，空气泵(5)填充有清洗液体，清洗液体的压力被施加到柱塞(14)，柱塞(14)从而克服弹簧(15)的弹性作用使柱塞(14)位移，从而减小体积，即，压缩体积可变压缩腔(16)以该腔内封闭的一定体积的空气进行加压，同时第一电阀(6)保持关闭。由于压缩腔内施加至单向阀(18)的锥形表面的压力，单向阀(18)在该阶段中保持关闭。
可以理解的是，该清洁***，具体为空气泵(5)和液体泵(2)适于使由液体泵泵送的清洗液体的压力克服螺旋弹簧的弹力以操作空气泵。
一旦达到一定水平的空气压力，控制单元(23)就会开启第一阀(6)，以使得加压空气通过空气喷嘴(8)释放，并且以足够的压力将一股空气(27)投射到摄影机镜头(3)表面上，从而去除并干燥遗留在该表面上的任何液体。该过程在图5中示出。
在确定的时间段之后，控制单元(23)关闭第一电阀(6)(图6)，并停止液体泵(22)，使得柱塞(14)上的液压被释放。然后，螺旋弹簧(15)的弹力克服液压并且迫使柱塞(14)返回其原始位置。在压缩腔(16)膨胀的同时，来自空气泵的外部的空气通过单向阀(18)吸入，从而通过非压缩空气对压缩腔(16)进行填充。
可根据待清洁的光学镜头的条件执行若干清洁序列。图7是优选的清洁序列的示例，该清洁序列能够在重污垢(诸如干燥的泥或贴在镜头表面上的昆虫)的情况下实施。在图7的情况下，清洁循环包括至少两个连续的清洗液体排放，每个液体排放的持续时间都在0.1秒至0.5秒之内；在这种情况下，为0.3秒，并且在这两个液体排放之间的时间间隔为1秒。在1.5秒之后，在1秒的时间间隔排放至少两股0.1秒的连续的空气。完整的清洗序列的持续时间为4.3秒。
在图7的清洁循环中测量的每个单元时间内的液体和空气的测量到的体积在图8中示出。
在其他条件下，如轻污垢，所需液体和空气的体积较小，以使得分配的排放的次数较少，并且排放的持续时间较短。
在本发明的另一优选实施方式中，能够将控制单元(23)编程为操作空气喷嘴(8)和液体喷嘴(9)以执行不同的清洁序列。例如，能够将控制单元(23)编程为彼此独立地操作空气喷嘴(8)和液体喷嘴(9)，从而仅分配一股或多股清洗液体或仅分配一股或多股空气，这能够通过简单地开启和关闭相应的电阀来完成。
本发明的其它优选实施方式在所附的从属权利要求及其多种组合中进行描述。

Claims (14)

1.一种用于清洁车载光学表面(3)的***，包括：
清洗液体喷嘴(9)和液体流控制装置(7)，所述液体流控制装置(7)与所述清洗液体喷嘴(9)相连通以控制通过所述清洗液体喷嘴(9)的液体流，
空气喷嘴(8)和空气流控制装置(6)，所述空气流控制装置(6)与所述空气喷嘴(8)相连通，并且所述空气流控制装置(6)适于开启和关闭以控制通过所述空气喷嘴(8)的空气流，
空气泵(5)，具有入口开口(19)和出口开口，其中，所述出口开口与所述空气流控制装置(6)相连通，
清洗液体导管(12)，与所述液体流控制装置(7)相连接，
其特征在于，所述空气泵(5)包括用于对一定体积的空气进行加压的体积可变的压缩腔(16)，所述压缩腔(16)与所述出口开口相连通，
其中，所述清洗液体导管(12)还与所述空气泵(5)的入口开口(19)相连通，使得所述空气泵(5)能够通过加压的清洗液体流进行操作。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述空气泵(5)包括管状主体(13)和可位移的柱塞(14)，所述柱塞(14)容纳在所述管状主体(13)内，使得所述压缩腔(16)由所述管状主体(13)和所述柱塞(14)限定，其中，所述空气泵(5)还包括容纳在所述压缩腔(16)中的弹簧圈(15)，使得所述柱塞(14)由所述弹簧圈(15)朝向所述入口开口(19)偏置。
3.根据权利要求1或2所述的***，还包括液体泵(22)，所述液体泵(22)与所述清洗液体导管(12)相连通，以将加压的清洗液体供应至所述液体流控制装置(7)和所述空气泵(5)。
4.根据权利要求3所述的***，其中，所述空气泵(5)和所述液体泵(22)适于使得所述空气泵(5)的柱塞(14)通过由所述液体泵(22)泵送的加压的清洗液体流来驱动，以减小所述压缩腔(16)的体积并产生一定体积的加压空气。
5.根据权利要求3所述的***，还包括控制单元(23)，所述控制单元(23)可操作地与所述空气流控制装置(6)、所述液体流控制装置(7)以及所述液体泵(22)相关联，以指挥所述空气流控制装置(6)、所述液体流控制装置(7)以及所述液体泵(22)的操作，其中，所述控制单元(23)适于执行至少一个清洁循环。
6.根据权利要求5所述的***，其中，所述控制单元(23)适于执行清洁循环，其中，首先通过开启所述液体流控制装置(7)将预定量的加压的清洗液体分配到所述光学表面(3)上，随后开启所述空气流控制装置(6)，从而将加压的空气施加到所述光学表面(3)上，以从所述光学表面(3)吹掉任何清洗液滴。
7.根据权利要求1所述的***，还包括支承件(1)，所述支承件(1)具有开口(2)以及安装在所述开口(2)处的光学表面(3)，其中，所述液体喷嘴(9)和所述空气喷嘴(8)安装在所述支承件(1)中，并且所述液体喷嘴(9)和所述空气喷嘴(8)被设置成分别分配清洗液体并将空气流投射到所述光学表面(3)上。
8.根据权利要求7所述的***，其中，所述空气泵(5)、所述空气流控制装置(6)以及所述液体流控制装置(7)安装在所述支承件(1)中。
9.根据权利要求7或8所述的***，其中，所述支承件(1)的一部分配置成壳体的形式，其中，所述***还包括光学传感器，所述光学传感器被置于所述壳体内部，并且相对于所述光学表面(3)进行可操作地设置。
10.根据权利要求1所述的***，其中，所述空气泵(5)设置有与所述压缩腔(16)相关联的单向阀(18)，所述单向阀(18)配置成在所述压缩腔(16)的膨胀期间允许空气进入所述压缩腔(16)中，并且配置成在所述压缩腔(16)的压缩期间阻止空气进入所述压缩腔(16)中。
11.根据权利要求5所述的***，其中，所述空气流控制装置(6)和所述液体流控制装置(7)是电阀，其中，所述控制单元(23)是电子可编程装置。
12.根据权利要求3所述的***，还包括与所述液体泵(22)相连通的清洗液体存储装置(25)。
13.根据权利要求1所述的***，其中，所述光学表面(3)为光学透镜或盖窗。
14.根据权利要求7所述的***，其中，所述支承件(1)包括可移动部分，其中，所述空气喷嘴(8)和所述液体喷嘴(9)安装在所述可移动部分中，其中，所述可移动部分配置成从操作位置移动至非操作位置，使得在所述非操作位置，所述空气喷嘴(8)和所述液体喷嘴(9)隐藏在所述支承件(1)内部。
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