用于光学装置的自定心刮水器系统的制作方法

本公开涉及一种用于环形光学装置的自定心刮水器系统。

一般来说，光学仪器或者装置通常用于捕获或者传输光波光波。光学装置可以包括一个或多个透镜，该一个或多个透镜配置为借助折射来聚焦或者分散光束。透镜可以是由诸如玻璃或者塑料等材料制成，并且被研磨和抛光或者被模塑为期望形状。该形状可以配置为聚焦光线以形成图像，或者分散光波或辐射波。

光学装置此外可以处理所捕获的光波以便增强图像以供查看，或者对光波进行分析以确定其固有特性。光学仪器通常依赖于具有清洁工作表面来维持可靠且不受阻碍的光信号发射或者收集。当这种光学装置在户外使用时，即，由环境污染物(诸如，灰尘、泥土、雨水等)包围，这些污染物可能沉降在装置的工作表面上并且干扰光信号的发射或者收集。

技术实现要素：

一种用于光学装置的自定心刮水器系统包括环形波纹管，该光学装置具有由外表面限定的装置主体或者壳体，该外表面具有沿着轴线设置的环形截面。波纹管配置为相对于光学装置主体的外表面在外部地且同中心地安装。波纹管具有至少一个囊袋，该至少一个囊袋配置为接受加压流体以便因而使环形波纹管沿着轴线延伸。刮水器系统还包括环形刮水器元件，该环形刮水器元件被固定至环形波纹管并且配置为在至少一个囊袋接受加压流体并且环形波纹管沿着轴线扩张时擦除光学装置主体的外表面上的污染物。

自定心刮水器系统还可以包括被固定至环形波纹管的环元件。在该实施例中，环形刮水器元件可以被固定至环元件。

自定心刮水器系统此外可以包括流体输送喷嘴，该流体输送喷嘴配置为将流体(诸如，空气、水等)喷射到光学装置主体的外表面上。在特定实施例中，喷嘴可以被安装至环形刮水器或者光学装置主体。

囊袋可以包括在环形波纹管中彼此均匀地间隔开的多个闭合流体室立柱，例如，具有间隔开120度的三个囊袋立柱。

光学装置可以是光收集器或者光发射器。

环形刮水器元件可以限定出多个开孔，该多个开孔配置为将加压流体喷出到光学装置主体的外表面上。

环形刮水器元件可以包括环形刮片。

环形刮水器元件可以包括多个橡胶刷刮片，该多个橡胶刷刮片配置为擦除光学装置主体的外表面上的污染物。

环形刮水器元件可以限定出中空内室。在该实施例中，中空内室可以与至少一个囊袋呈流体连通。

同样公开的是一种具有这种自定心刮水器系统的光学装置。

当结合附图和所附权利要求书来看对用于执行所描述的公开内容的(多个)实施例和(多个)最佳模式进行的如下详细描述时，本公开的上述特征和优点、以及其它特征和优点将容易显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的具有安装至车身的光学装置的机动车辆的平面图。

图2是根据本公开的在图1中示出的代表性光学装置和自定心刮水器系统的放大示意透视图，该自定心刮水器系统具有环形膨胀波纹管和环形刮水器元件，描绘了处于缩回状态下的波纹管。

图3a是根据本公开的在图2中示出的光学装置和自定心刮水器系统的一个实施例的放大示意截面视图，描绘了处于缩回状态下的波纹管。

图3b是根据本公开的在图3a中示出的光学装置和自定心刮水器系统的放大示意截面视图，描绘了处于扩张状态下的波纹管。

图4a是根据本公开的在图2中示出的光学装置和自定心刮水器系统的另一实施例的放大示意局部截面视图，环形刮水器元件限定出用于喷出加压流体的多个开孔。

图4b是根据本公开的在图4a中示出的环形刮水器元件的放大示意局部视图，其中，开孔具有椭圆形形状。

图5是根据本公开的在图2中示出的光学装置和自定心刮水器系统的另一实施例的放大示意局部截面视图。

图6是根据本公开的在图2中示出的光学装置和自定心刮水器系统的示意局部截面视图，描绘了按照螺旋模式布置在波纹管周围的流体管线。

图7是根据本公开的在图2中示出的光学装置和自定心刮水器系统的示意透视图，描绘了形成螺旋形扩张结构的波纹管。

具体实施方式

参照附图，其中，相似的附图标记指相似的部件，图1示出了机动车辆10的示意图，机动车辆10包括车身12。如所示出的，车身12可以具有前侧或者前端12-1、车身左侧12-2、车身右侧12-3、后侧或者后端12-4、顶侧或者部段(诸如，车顶)12-5、以及底侧或者底架12-6。车辆10可以包括多个车轮14。尽管在图1中示出了四个车轮14，但也设想了具有更少或者更多车轮的车辆、或者具有横越路面15或其它地带的其它构件(诸如，履带(未示出))的车辆。

图1还描绘了安装至车身12的光学装置，主题光学装置的各个实施例经由附图标记16a和16b来识别。具体地，这种光学装置可以是光发射器16a或者光收集器/接收器16b。光学装置16的发射器16a实施例或者接收器16b实施例均可以被安装至任一车身侧12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、和12-6。具体地，如在图1中示出的，光学装置可以是用于光探测和测距(lidar)系统的激光束源，并且具体地经由附图标记16a来识别。lidar是一种用于通过用脉冲激光(诸如，经由上文描述的光学装置)照射目标并且用(多个)传感器17测量反射脉冲来测量到该目标的距离的测量和遥感方法。然后可以使用激光返回时间和波长的差异来对目标进行数字3d表示。lidar通常用于制作高分辨率地图，这些高分辨率地图应用于各种科学领域，诸如，测绘、地理、大气物理、以及激光制导。lidar技术常常还用于自主车辆(诸如，车辆10)的控制和导航。lidar通常将激光束划分为多个光束，以探测与源头相距不同距离的物体。这种划分光束配置容许lidar获取对环境的空间探测和描述。相应地，在lidar的情况下，光学装置是光发射器16a。

主题光学装置的其它示例可以是用于自适应巡航控制系统的激光传感器(同样见图1)，其具体地是经由附图标记16b来识别。自适应巡航控制通常用在机动车辆(诸如，车辆10)上来自动地调节该车辆的速度以便与在前面行驶的车辆维持安全距离。这种系统可以使用雷达或者激光传感器和/或立体照相机设置来探测车辆10何时靠近在前面行驶的另一车辆。主题系统的探测和所生成的信号容许车辆10及时地制动并且然后在交通畅通或者再次开始流动时加速。相应地，在自适应巡航控制的情况下，光学装置是光收集器或者接收器16b。

在图2至图7中，通常是经由附图标记16来识别在图1中示出的光学装置的各个实施例，并且将在本公开的其余部分像这样提及。光学装置16具有由外表面20限定且被配置作为光学透明透镜的装置主体或者壳体18。壳体18可以是由具体地被制作为容许光线从其透过的韧性材料(例如，玻璃或者工程塑料(诸如，聚碳酸酯))构造而成。外表面20具有环形截面20a，环形截面20a可以是圆柱形的或者圆锥形的，并且因此分别具有始终如一的或者逐渐变化的圆周cs。外表面20的环形截面20a沿着轴线z设置，轴线z在示例性实施例中被描绘为垂直轴线。装置主体18意在是不透水的(即，气密的)部件，尤其是沿着和越过外表面20，并且因此配置为防止光学装置16的内部部件由于恶劣天气和任何道路携带杂物而受到污染(在图3a和图3b中经由字母“c”指示)。然而，这些污染物沉积在外表面20上可能会使得光学装置16的有效性和准确性作出让步。

如同样在图2中示出的，为了去除这种污染，光学装置16包括自定心刮水器系统22。自定心刮水器系统22具体地配置为擦除和清除光学装置壳体18的外表面20上的水分、泥土、以及其它环境和道路携带污染物。刮水器系统22包括环形波纹管24。波纹管24配置为相对于光学装置壳体18的外表面20在外部地且同中心地设置或者安装。如在图3a和图3b中示出的，波纹管24包括一个或多个气动或液压可膨胀囊袋26。具体地，(多个)囊袋26配置为接受加压流体28(诸如，空气、水、冷却剂等)并且通过加压流体28变得膨胀。

流体28可以是由被布置在车辆10的车身12上的流体泵30(在图1中示出)供应。继续参照图1，车辆10还包括控制器31，控制器31可以是发动机控制单元(ecu)，其被配置或者编程为调控发动机32或者独立电子控制器的操作。控制器31包括有形的且非暂时性的存储器。存储器可以是参与提供计算机可读数据或者处理指令的可记录介质。这种介质可以呈任何形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。

控制器31所使用的非易失性介质可以包括：例如，光盘或者磁盘以及其它持久存储器。易失性介质可以包括：例如，动态随机存取存储器(dram)，其可以构成主要存储器。这种指令可以是通过一种或多种传输介质进行传输，这些传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括那些包括联接至计算机的处理器的系统总线的导线。控制器31的存储器还可以包括软盘、硬盘、磁带、其它磁性介质、cd-rom(只读光谱驱动器)、dvd(数字化视频光盘)、其它光学介质等。控制器31可以配备有高速主钟、必要的模拟数字(a/d)和/或数字模拟(d/a)电路、输入/输出电路和装置(i/o)，以及恰当的信号调节和/或缓冲电路。控制器31所需要的或者因而可访问的算法可以被储存在存储器中并且自动地被执行以提供所需要的功能。

控制器31可以被配置(即，被构成和编程)用于调控流体泵30以给流体28加压并且因而激活刮水器系统22。自定心刮水器系统22还可以包括一个或多个传感器33以探测光学装置壳体18的外表面20上的泥土或者污染物的存在。传感器33可以被布置为接近刮水器系统22并且在外表面20上进行训练以有效地探测这种污染物。控制器31可以与(多个)这种传感器33电子地交界以确定用于激活流体泵30的恰当情况和持续时间以便经由刮水器系统22从外表面20上去除污染物。

刮水器系统22还包括环形刮水器元件34。环形刮水器元件34具体地被配置作为用于光学装置壳体18的外表面20的自定心径向刮水器。刮水器元件34可以被配置作为洗涤器或者橡胶刷。此外，刮水器元件34可以是由具有适当弹性且耐久的材料(诸如，橡胶)构造而成，特别是为了在刮水器系统22的期望使用寿命期间具有一致且可靠的橡胶刷功能。刮水器元件34被固定至环形波纹管24并且配置为在(多个)囊袋26接受加压流体28、(多个)囊袋膨胀、并且波纹管沿着轴线z从收缩或者缩回状态扩张时擦除光学装置壳体18的外表面20上的污染物。相应地，上文描述的通过流体28使(多个)囊袋26进行的膨胀会导致环形刮水器元件34沿着轴线z的延伸以及因而横越外表面20以便因而去除其上的任何污染物。刮水器系统22还可以包括被固定至环形波纹管24的环元件36。在该实施例中，环形刮水器元件34可以被固定至环元件36。

自定心刮水器系统22还可以包括流体输送喷嘴38，流体输送喷嘴38配置为将流体28(诸如，空气、水、冷却剂等)喷射到光学装置壳体18的外表面20上。如所示出的，喷嘴38可以被安装至环形刮水器元件34以便与波纹管24一起移动，或者被安装至光学装置壳体18以相对于外表面20进行固定布置。流体输送喷嘴38可以经由流体管线或者软管39被进给加压流体28。例如，流体管线39可以按照螺旋模式被布置在波纹管24周围，以便使得在波纹管24选择性地沿着轴线z延伸和缩回时流体管线39遵循波纹管的运动(在图6中示出)。刮水器系统22可以包括多个这种喷嘴38以便确保流体28完全覆盖外表面20。如在图3b中示出的，(多个)可膨胀囊袋26中的每一个可以包括在波纹管24的圆周中和周围彼此均匀地间隔开的多个闭合流体室立柱26a。例如，(多个)可膨胀囊袋26中的每一个可以包括间隔开120度的三个单独的囊袋立柱。

如在图4a和图4b中示出的，环形刮水器元件34可以限定出多个开孔42，多个开孔42配置为将加压流体28喷出到光学装置壳体18的外表面20上。开孔42可以战略性地被布置在刮水器元件34上以便在波纹管24沿着轴线z的延伸期间促进对光学装置壳体18外表面20的圆周cs的连续的且不间断的覆盖。具体地，开孔42可以在刮水器元件34的圆周cw周围均匀地间隔开并且成形为确保对外表面20的圆周cs的完全覆盖。例如，开孔42可以是圆形的(在图4b中示出)。可替代地，开孔42可以具有椭圆形或者卵形形状并且被定位为使得椭圆形形状的较长轴线被布置为垂直于轴线z(未示出)。

如在图5中示出的，开孔42可以沿着轴线z被布置在单个垂直立柱42a中，以便使得可以经由控制器31选择性地激活主题立柱以单独地清洁外表面20的受污染区域。在该实施例中，自定心刮水器系统22还可以包括一个或多个阀44，一个或多个阀44由控制器31调控以选择性地激活单个立柱42a。相应地，响应于经由传感器33对外表面20上的污染物的局部探测，阀44可以由控制器31致动。此外，自定心刮水器系统22可以配置用于两级操作。例如，(多个)囊袋26可以配置为在第一压力值(诸如，90psi)下通过加压流体28变得膨胀，并且(多个)喷嘴38和/或开孔42可以配置为在第二相对较高压力值(诸如，100psi)下将加压流体28输送到光学装置壳体18的外表面20上。在自定心刮水器系统22的该实施例中，阀(诸如阀44)可以被采用并且选择性地由控制器31调控以用于激活喷嘴38和/或开孔42。

环形刮水器元件34可以包括连续单件式环形刮片34a。可替代地，环形刮水器元件34可以包括沿着轴线z彼此上下地被布置在单独的行中的多个连续单件式环形刮片34a，以便确保有效地去除外表面20的污染物。在该实施例中，至少一些开孔42可以被布置在各单个环形刮片34a行之间。此外，环形刮水器元件34可以限定出至少一个中空内室46。(多个)中空内室46可以与至少一个囊袋26呈流体连通。(多个)中空内室46可以由环形刮水器元件34的结构限定并且在波纹管沿着轴线z扩张时沿着轴线z滚动或者旋转。此外，具有中空内室46的上述环形刮水器元件34可以包括从相应环形刮片34a延伸出去的多个单独的橡胶刷刮片34b。该多个橡胶刷刮片34b可以配置为在中空内室46沿着轴线z滚动时连续地(即，一个橡胶刷刮片34b接另一个地)擦除光学装置主体18的外表面20上的污染物。

如在图2中示出的，光学装置壳体18可以限定出(多个)排水通道48，(多个)排水通道48配置为在主题流体用于清洁壳体的外表面20之后促进流体28的导流和去除。在图7中示出的单独实施例中，环形波纹管24可以被构造为形成螺旋形扩张波纹管结构24a。换言之，在(多个)囊袋26通过加压流体28进行膨胀时，波纹管结构24a不仅沿着轴线z扩张，而且相对于轴线z转动。波纹管结构24a的该螺旋行动可以促进通过开孔42喷出的加压流体28对外表面20的更加完全的覆盖。

详细描述和附图是用于支持和描述本公开，但本公开的范围仅由权利要求书限定。尽管已经详细地描述了用于执行所要求的公开内容的一些最佳模式和其它实施例，但仍存在用于实践在所附权利要求书中限定的公开内容的各种替代设计和实施例。此外，在附图中示出的实施例或者在本说明书中提到的各个实施例的特点不一定被理解为独立于彼此的实施例。相反，在实施例的其中一个示例中描述的各个特点也许能够与来自其它实施例的一个或多个其它期望特点进行组合，从而产生未用语言或者参照附图进行描述的其它实施例。相应地，这些其它实施例落在所附权利要求书的范围的框架内。