CN117774897A - 传感器清洁装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种传感器清洁装置，其包括环境传感器和薄膜元件，所述薄膜元件布置为围绕环境传感器。

Description

传感器清洁装置

技术领域

本申请涉及一种传感器清洁装置。

背景技术

近年来，辅助车辆驾驶员的驾驶员辅助***安装在车辆上，以确保各种行驶情况下的安全行驶。除了驾驶员辅助***外，对能够自主驾驶而无需驾驶员介入的自动驾驶车辆的研究和开发也在积极地进行。

对于这种驾驶员辅助***或者自动驾驶车辆，需要能够以各种方式检测周围环境的各种类型的环境传感器。安装在车辆中的环境传感器可以为雷达、激光雷达(LiDar)和摄像机等。

由于这些传感器安装在车辆的外部，因此感测区域可能由于诸如灰尘、雨、雪等的外来物质而容易变脏。因此，为了维持传感器的性能，这些传感器必须保持高于一定水平的清洁度。相应地，在车辆中设置污染检测装置和传感器清洁***，所述污染检测装置用于检测这些传感器的受污染情况，所述传感器清洁***能够在基于检测确定出感测区域受到污染时对传感器进行清洁。

发明内容

本申请致力于解决上述问题。

本申请提供一种能够对诸如激光雷达传感器的传感器进行有效清洁的传感器清洁装置。

本申请提供一种具有极佳清洁能力的传感器清洁装置。

本申请的目的不限于上述目的。本申请技术构思所属领域的普通技术人员从随后的详细描述中可以清楚地理解未提及的或其它的目的。

为了实现如上所述的本申请的目的并且执行将随后说明的本申请的特征功能，本申请的特征如下。

根据本申请的一些实施方案，传感器清洁装置包括环境传感器和薄膜元件，所述薄膜元件布置为围绕环境传感器。

根据本申请的一些实施方案，传感器清洁装置包括环境传感器、薄膜元件和喷射喷嘴，所述薄膜元件布置为围绕环境传感器并且相对于环境传感器可旋转，所述喷射喷嘴设置在环境传感器中并且配置为喷射清洁流体至薄膜元件。

附图说明

现在参考附图中示出的某些示例具体说明本申请的上述和其它特征，下文给出的这些附图仅用于说明，因此对本申请是非限制性的，其中：

图1为示出了利用压缩空气的传感器清洁***的配置的示例的示意图；

图2为示出了安装在车辆中的环境传感器和图1的传感器清洁***的示意性布置的示意图；

图3为示出了根据本申请的实施方案的激光雷达传感器清洁装置的示意图；

图4为图3的激光雷达传感器清洁装置的分解立体图；

图5和图6为示出了图3中激光雷达传感器清洁装置的S1所标记部分的内部的示意图；

图7为根据本申请的实施方案的激光雷达传感器清洁装置的立体图；

图8为沿着图7中的线A-A’所呈现的根据本申请的实施方案的激光雷达传感器清洁装置的立体图；

图9为根据本申请的实施方案的激光雷达传感器清洁装置的正视图；

图10为根据本申请的实施方案的图9的激光雷达传感器清洁装置移除部分壳体的状态的后侧视图；

图11为根据本申请的实施方案的图10的激光雷达传感器清洁装置的后侧视图，并且示出了部分壳体被移除的状态。

应当理解，所附附图不一定按比例绘制，显示了说明本申请的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所显示和描述的本申请的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体目标应用和使用环境决定。

在附图中，贯穿附图的多幅图形，附图标记表示本申请的相同的或等同的部件。

具体实施方式

在本申请的实施方案中呈现的具体结构或功能描述仅为说明性的，用于说明根据本申请构思的实施方案的目的。根据本申请构思的实施方案可以以各种形式实施。另外，应当理解，本申请不限于本申请文件中描述的实施方案。因此，本申请包括所有的修改形式、等效形式和替代形式，而不背离本申请的范围和精神。

在本申请中，诸如“第一”、“第二”等的术语可以用于描述各个部件，但是这些部件不能被解释为受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个部件和另一个部件。例如，“第一”部件可以被命名为“第二”部件，同样地，“第二”部件也可以被命名为“第一”部件，而不背离本申请的范围。

应当理解，当一个部件被称为“连接至”或“联接至”另一个部件时，该部件可以直接地连接至或直接地联接至另一个部件，或者可以通过存在于其间的另一个部件连接至或联接至另一个部件。另一方面，应当理解，当一个元件被称为“直接地连接至”或“直接地联接至”另一个元件时，该元件连接至或联接至另一个元件而没有另一个元件存在于其间。另外，描述部件之间关系的其它表述(例如“在……之间”、“直接在……之间”、“相邻于”、“直接相邻于”等等)应被相似地解释。

在整个申请文件中，相同的附图标记指代相同的元件。此外，本申请中使用的术语用于说明各个实施方案，而不是限制本申请。除非另有声明，在本申请文件中单数形式包括复数形式。本申请中使用的术语“包括”和/或“包含”所提及的部件、步骤、操作和/或元件并不排除存在或添加一个或更多个其他部件、步骤、操作和/或元件。当本申请的部件、装置、元件等被描述为具有目的或者执行操作、功能等时，该部件、装置或元件在本文应视为“配置为”满足该目的或者执行该操作或功能。

在下文中，参考附图对本申请的实施方案进行详细描述。

如上所述，为了维持检测车辆周围环境的环境传感器的性能，传感器的表面需要定期地清洁。例如，环境传感器可能由于灰尘、沙子等而被弄脏或污染，并且可能由于降水期间的雨滴或雪花而被弄脏或遮挡。

具体地，在主动的(active)自动驾驶车辆中，车辆基于环境传感器识别到的围环境的信息(例如交通信号灯、行人、道路形状、建筑物以及周围车辆)来行驶。当环境传感器的表面受到污染或被遮挡时，对周围环境的识别变差或者变得不可能，主动的自动驾驶变得不可能。因此，车辆的传感器清洁***通过从环境传感器的表面移除污染物或物质来执行重要的功能，从而帮助环境传感器清晰地识别周围环境而不产生变形，并且使行驶成为可能。

环境传感器可以利用冲洗流体或者利用高压空气来进行清洁。在前者中，传感器可以利用冲洗流体来清洁，并且传感器上的水可以通过喷射空气来移除。在后者中，可以仅使高压空气用于从传感器的表面移除外来物质。

参考图1和图2来说明后者的传感器清洁***(称之为空气清洁方法，其通过压缩空气来清洁环境传感器)。在传感器清洁***中，空气清洁***1配置为利用压缩空气来清洁环境传感器。空气清洁***1通过将压缩空气喷射至环境传感器2的表面来执行清洁。环境传感器2包括诸如激光雷达(LiDar)、雷达或摄像机的感测装置，并且可以布置在车辆V的前部FR、后部RR、侧部和/或车顶R。

具体地，通过设置在车辆V中的空气过滤器4过滤的空气被引入至压缩机6。由压缩机6压缩的空气被喷射至环境传感器2的表面，以移除环境传感器2上的外来物质。在实践中，环境传感器2可能包括多个环境传感器2a、2b和2c。在附图和说明书中公开了三个环境传感器，但是环境传感器的数量不限于此，其可以增加或减少。

另外，空气清洁***1还包括空气罐8。通过压缩机6压缩的空气可以填充至空气罐8，或者空气可以通过外部装置提供在空气罐8中。空气罐8中的空气可以用于清洁环境传感器2。

空气清洁***1的控制器10配置为：在预设情况下(例如在每个预设周期或者当环境传感器2检测到污染物或检测到性能变差时)，使阀12(例如，电磁阀)操作。相应地，压缩空气从压缩机6或从空气罐8引导至每个环境传感器2，以清洁环境传感器2。阀12可以设置有或者一体地形成有分配器14，使得压缩空气通过喷嘴16被分配。喷嘴16可以包括对应于多个环境传感器2中的每一个设置的多个喷嘴16a、16b、16c，如图1所示。

在一个示例中，环境传感器2中的激光雷达(LiDar)传感器L配置为：当车辆V行驶时，在扫描较宽范围的同时收集从周围环境反射的信号。因此，由于激光雷达传感器L处于暴露于环境的开放形式，故其相比于其他环境传感器2更有可能暴露于更受污染或更脏的环境。具体地，当激光雷达传感器L检测的范围(即，视野)为180°或者更大(例如，180°、240°等)时，可能需要较大数量的喷嘴来喷射冲洗流体或压缩空气，以用于激光雷达传感器L的清洁。即使在这些情况下，清洁能力可能也是不足的。此外，必须考虑所使用的清洁流体的量，这使得维护周期可能需要缩短。

因此，本申请提供一种激光雷达传感器清洁装置，其能够提供极佳的清洁能力，同时使用于清洁激光雷达传感器L的喷嘴的数量最小化。

如图3和图4所示，激光雷达传感器清洁装置包括壳体100和薄膜元件300。

壳体100配置为安装或嵌入根据本申请的激光雷达传感器清洁装置的至少一部分。激光雷达传感器L的除激光雷达传感器L的感测部分200以外的剩余部分可以被壳体100围绕。例如，激光雷达传感器L的后部可以通过壳体100来保护。在一个实施方式中，壳体100可以与激光雷达传感器L一体地形成或者分离地形成。

薄膜元件300安装于激光雷达传感器L。更具体地，薄膜元件300可以***至激光雷达传感器L，以围绕激光雷达传感器L的感测部分200。

薄膜元件300由不会影响性能(例如激光雷达传感器L的感测性能)的材料制成。作为非限制性示例，薄膜元件300可以由聚酰胺材料制成。

参考图5，薄膜元件300配置为可旋转。为此，根据本申请的实施方式，壳体100设置有旋转元件140。旋转元件140配置为相对于壳体100可旋转并且可以通过旋转来使薄膜元件300旋转。旋转元件致动器142设置在壳体100中，以提供旋转力至旋转元件140。作为非限制性示例，旋转元件140可以为滚柱(roller)，旋转元件制动器142可以为使旋转元件140旋转的电动致动器(例如电机)。

壳体100设置有喷射喷嘴150。喷射喷嘴150配置为喷射清洁流体至薄膜元件300。在一些实施方式中，喷射喷嘴150可以设置在壳体100的上方区域。

清洁流体可以沿着供应管线154从储存装置152供应至喷射喷嘴150。储存装置152可以储存清洁流体。供应管线154可以将清洁流体从储存装置152传输至喷射喷嘴150。作为非限制性示例，储存装置152可以设置在激光雷达传感器L、壳体100或车辆V中。

根据本申请的实施方式，壳体100可以设置有接触元件160。接触元件160可以邻近喷射喷嘴150设置。接触元件160配置为通过与薄膜元件300物理接触来擦拭薄膜元件300。在一些实施方式中，接触元件160可以形成为海绵、刷子或类似于车辆雨刷器的橡胶元件等。

如图6所示，壳体100可以设置有收集器170。收集器170配置为收集通过喷射喷嘴150喷射至薄膜元件300的使用过的清洁流体。在一个实施方式中，收集器170可以设置在壳体100的下侧。通过喷射喷嘴150从壳体100的上部喷射至薄膜元件300的清洁流体可以通过重力向下流动，并且可以收集在收集器170中。

可以设置能够将收集在收集器170中的清洁流体回收的回收管线172。回收管线172配置为将收集在收集器170中的使用过的清洁流体回收，并且将回收的清洁流体运送至储存装置152或者将回收的清洁流体汇合至供应管线154，从而能够重复利用。回收管线172设置有过滤元件174，使得清洁流体可以在运送至储存装置152或供应管线154之前被过滤(例如污染物的清理或净化)。

根据本申请的实施方式，旋转元件140、喷射喷嘴150和接触元件160可以设置在壳体100的后侧的内部。

如图7至图9所示，壳体100可以包括进口部分110。进口部分110可以沿着壳体100的圆周延伸。当激光雷达传感器L安装于车辆V时，进口部分110可以布置为朝向车辆V的前方开口。例如，进口部分110可以沿与行驶气流的方向大致相反的方向开口，以便可以引入车辆V的行驶气流。换言之，图7和图8示出了在从车辆V的前方向后方观看时的激光雷达传感器L的状态。

进口部分110可以包括远侧部112、延伸部114和近侧部116。远侧部112在进口部分110的最外侧，并且设置于在车辆前进时朝向激光雷达传感器L的行驶气流的流动方向的上游。引入至远侧部112的行驶风或行驶气流沿着进口部分110中的延伸部114移动。进口部分110的区域可以形成为从远侧部112向延伸部114(即，随着进口部分110往行驶气流方向的下游延伸)减小。进口部分110的截面可以具有近似扇形的形状。延伸部114延伸至近侧部116，并且进口部分110中近侧部116的开口区域形成为最小。近侧部116配置为与布置在壳体100内的喷嘴组件180流体连通。

如图10所示，喷嘴组件180引导行驶气流，使得引入至激光雷达传感器L的行驶气流喷射至薄膜元件300。喷嘴组件180布置在壳体100内部。喷嘴组件180可以包括主体182、过滤器184、径向通道186和喷嘴188。

喷嘴组件180的入口可以与近侧部116接触，从而与进口部分110连通。因此，喷嘴组件180可以将已经过近侧部116的空气引导至主体182。在一些实施方式中，喷嘴组件180的入口可以设置有能够净化或过滤行驶气流的过滤器184。

喷嘴组件180包括多个径向通道186。每个径向通道186可以从喷嘴组件180的主体182沿径向向外延伸。在一些实施方式中，径向通道186可以形成在激光雷达传感器L的圆周的一定范围内，并且可以形成在激光雷达传感器L的后侧的内部(即，壳体100的后侧的内部)。

喷嘴188设置在每个径向通道186中。喷嘴188布置为与壳体100的孔120对准。多个孔120可以设置在壳体100中。孔120可以沿着壳体100的圆周以预定距离彼此间隔。在车辆V行驶时通过进口部分110引入的行驶气流被引入至喷嘴组件180。从而，高速空气可以通过喷嘴188和孔120喷射至薄膜元件300。

壳体100还可以包括排出部分130。排出部分130能够使喷射至壳体100的行驶风排出到激光雷达传感器L的外部。

在下文中，参考图11对根据本申请的实施方案的激光雷达传感器清洁装置的运行进行进一步说明。

由于薄膜元件300安装于激光雷达传感器L，使得激光雷达传感器L可以被基本保护。当即使清洁过薄膜元件300污染物仍未被移除时，可以通过替换薄膜元件300来避免激光雷达传感器L的直接污染物。

旋转元件制动器142使旋转元件140旋转，旋转元件140的旋转力传递给薄膜元件300。因此，薄膜元件300相对于激光雷达传感器L或者壳体100旋转。

在这种情形下，清洁流体从设置在壳体100中的喷射喷嘴150喷射至薄膜元件300。薄膜元件300通过喷射的清洁流体被初步地清洁。然后，薄膜元件300的表面在沿旋转方向被设置在薄膜元件300前方的接触元件160擦拭时进行二次清洁。

喷射的清洁流体通过重力流动至设置在壳体100下方的收集器170。收集在收集器170中的使用过的清洁流体通过回收管线172过滤以移除杂质，并且被引导至储存装置152或者供应管线154。

当车辆V行驶时，行驶气流可以依次经过进口部分110和喷嘴组件180，并且可以通过喷嘴188喷射至薄膜元件300。从而，可以移除薄膜元件300上的残留物，并且可以使薄膜元件300变干。行驶气流收集在壳体100的内部，从而通过壳体100的排出部分130排出至外部。

尽管激光雷达传感器L的清洁为本申请文件中描述的示例，但其还可以应用至具有类似于激光雷达传感器L的结构的环境传感器。

根据本申请，提供一种激光雷达传感器清洁装置，其在使多个清洁流体喷嘴形成为一体的同时，产生有效的清洁效果。

根据本申请的激光雷达传感器清洁装置回收使用过的清洁流体，并且使其使用最小化，从而改善清洁流体的维护周期，并且使清洁流体储存容量降低。

根据本申请，提供一种激光雷达传感器清洁装置，其能够通过喷嘴组件和诸如车辆风挡雨刷器的接触元件使清洁能力最大化。

根据本申请，提供一种传感器清洁装置，其能够有效地清洁传感器(例如，激光雷达传感器)。

根据本申请，提供一种传感器清洁装置，其产生极佳的清洁能力。

本申请的效果不限于上述效果。本领域技术人员基于本申请的说明可以理解本文未提及的其它效果。

本申请所属领域的普通技术人员显而易见的是，本申请不限于上述实施方案和附图，可以进行各种替换、修改和改变而不背离本申请的范围和精神。

Claims (20)

1.一种传感器清洁装置，包括：

环境传感器；和

薄膜元件，其布置为围绕环境传感器。

2.根据权利要求1所述的传感器清洁装置，其中，所述环境传感器为激光雷达传感器。

3.根据权利要求1所述的传感器清洁装置，其中，所述薄膜元件为聚酰胺材料。

4.根据权利要求1所述的传感器清洁装置，进一步包括：

旋转元件，其布置于环境传感器，以使薄膜元件相对于环境传感器旋转。

5.根据权利要求4所述的传感器清洁装置，进一步包括：

接触元件，其安装于环境传感器，以接触薄膜元件。

6.根据权利要求1所述的传感器清洁装置，进一步包括：

喷射喷嘴，其安装于环境传感器，以喷射清洁流体至薄膜元件。

7.根据权利要求6所述的传感器清洁装置，进一步包括：

储存装置，清洁流体储存在所述储存装置中；和

供应管线，其配置为使所述储存装置与所述喷射喷嘴流体连通。

8.根据权利要求6所述的传感器清洁装置，进一步包括：

收集器，其设置在环境传感器中，以收集喷射至薄膜元件的清洁流体。

9.根据权利要求8所述的传感器清洁装置，其中，所述收集器中的清洁流体配置为被引导回到喷射喷嘴。

10.根据权利要求9所述的传感器清洁装置，其中，所述收集器中的清洁流体通过与喷射喷嘴流体连通的回收管线引导至喷射喷嘴，所述回收管线设置有用于过滤清洁流体的过滤元件。

11.一种传感器清洁装置，包括：

环境传感器；

薄膜元件，其布置为围绕环境传感器并且相对于环境传感器能够旋转；和

喷射喷嘴，其设置在环境传感器中并且配置为喷射清洁流体至薄膜元件。

12.根据权利要求11所述的传感器清洁装置，进一步包括：

接触元件，其设置于环境传感器并且布置为与薄膜元件接触。

13.根据权利要求12所述的传感器清洁装置，其中，所述接触元件为刷子、橡胶元件或者海绵中的至少一个。

14.根据权利要求11所述的传感器清洁装置，进一步包括：

喷嘴组件，其配置为引导行驶气流至薄膜元件，使得当安装有环境传感器的车辆行驶时，行驶气流引入至环境传感器并且喷射至薄膜元件。

15.根据权利要求14所述的传感器清洁装置，其中，所述行驶气流配置为通过设置在环境传感器中的进口部分引导至喷嘴组件，所述喷嘴组件布置在环境传感器内部并且与进口部分流体连通。

16.根据权利要求15所述的传感器清洁装置，其中，所述环境传感器包括用于将引入至环境传感器的行驶气流排出的排出部分。

17.根据权利要求15所述的传感器清洁装置，其中，所述进口部分配置为具有朝向喷嘴组件减小的截面区域。

18.根据权利要求14所述的传感器清洁装置，其中，所述喷嘴组件包括用于过滤行驶气流的过滤器。

19.根据权利要求14所述的传感器清洁装置，其中，所述喷嘴组件包括：

多个径向通道，其用于沿多个方向引导行驶气流；和

喷嘴，其配置为将行驶气流从多个径向通道中的一个或更多个喷射至薄膜元件。

20.根据权利要求11所述的传感器清洁装置，其中，所述环境传感器为激光雷达传感器。