一种清洗装置及激光雷达系统的制作方法

本实用新型实施例涉及激光雷达装置技术领域，尤其涉及一种清洗装置及激光雷达系统。

背景技术：

激光雷达作为光探测和测距设备，其应用日益广泛。在应用过程中，通常需要将激光雷达裸露在环境中。环境中的灰尘等物体会粘附在激光雷达的滤光罩表面。激光雷达的滤光罩表面被环境中的灰尘等物质给污染，从而使得在探测过程中会将表面的污渍作为物体进行探测，输出距离数据，这样会产生较大的干扰，严重时甚至会导致激光雷达无法正常工作。

目前的激光雷达多采用清洁液进行喷洗后再用将滤光罩表面的水给擦干。这种擦洗方式效率不高，且不容易擦拭干净。

技术实现要素：

本实用新型提供一种清洗装置及激光雷达系统，结构简单、操作方便、实用性强，可以提高清洗效率、清洗质量以及设备的自动化。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种清洗装置，用于对光学传感器进行清洗，该清洗装置包括：储液模块、储气模块、气液混合模块、喷头和控制模块；

所述控制模块分别与所述储液模块的控制端和所述储气模块的控制端连接，所述储液模块的输出端和所述储气模块的输出端分别与所述气液混合模块的输入端连接；

所述控制模块用于向所述储液模块发送第一控制信号，以使所述储液模块输出清洗液至所述气液混合模块，同时向所述储气模块发送第二控制信号，以使所述储气模块输出压力气体至所述气液混合模块；

所述气液混合模块的输出端与所述喷头连接；

所述压力气体在所述气液混合模块中对所述清洗液进行冲击，形成气液混合物后通过所述喷头喷射至所述光学传感器的待清洗面上；所述喷头的中心轴相对于所述待清洗面倾斜设置。

进一步地，所述储气模块复用为风干模块；所述控制模块还用于向所述储气模块发送第三控制信号，以使所述储气模块输出压力气体至所述气液混合模块后，同时向所述储液模块发送第四控制信号，以使所述储液模块停止输出清洗液至所述气液混合模块。

进一步地，所述气液混合模块包括气体接收流道、气体分流道、液体接收流道和液体分流道；

所述气体接收流道的输入端与所述储气模块的输出端连接，所述气体接收流道的输出端与所述气体分流道的输入端连接，所述气体分流道的输出端与所述液体接收流道的第一输入端连接，所述液体接收流道的第二输入端与所述储液模块的输出端，所述液体接收流道的输出端与所述液体分流道的输入端连接，所述液体分流道的输出端与所述喷头连接；

所述气体接收流道用于接收所述压力气体；所述液体接收流道用于接收所述清洗液；

所述气体接收流道接收的所述压力气体通过所述气体分流道冲击所述液体接收流道接收的所述清洗液，形成气液混合物经所述液体分流道后，通过所述喷头喷射至所述光学传感器的待清洗面上。

进一步地，所述储液模块包括：清洗液箱体、清洗液、液压泵、液体流量控制阀和清洗液流道；

所述清洗液置于所述清洗液箱体内；

所述液压泵的输入端与所述清洗液箱体连接或者放置于所述清洗液箱体内，所述液压泵的输出端与所述清洗液流道的输入端连接，所述清洗液流道的输出端与所述气液混合模块连接；所述液压泵的控制端与所述控制模块连接；

所述液体流量控制阀设置在所述清洗液流道中，且与所述控制模块连接；

所述液压泵用于提供动力以驱动所述清洗液传输至所述气液混合模块。

进一步地，所述储气模块包括：气源、气体流量控制阀和空气通道；所述气源用于提供压力气体；

所述空气通道的输入端与所述气源连接，所述空气通道的输出端与所述气液混合模块连接；

所述气体流量控制阀设置在所述空气通道中，且与所述控制模块连接。

进一步地，所述清洗装置还包括：

温度传感器；及

加热模块，所述加热模块包括清洗液加热子模块和气体加热子模块中的至少一种；

所述温度传感器、所述清洗液加热子模块和所述气体加热子模块分别与所述控制模块连接；

所述清洗液加热子模块用于对所述清洗液进行加热，所述气体加热子模块用于对所述压力气体进行加热。

进一步地，在垂直于所述待清洗面的方向上，所述喷头包括渐缩渐扩型喷头，且所述喷头的渐扩段的长度大于渐缩段的长度；所述喷头的腔体侧壁为流线型侧壁或者直线型侧壁；

所述气液混合模块的混合通道面积大于所述喷头的进口面积。

进一步地，所述喷头的出口设置有挡板；所述挡板上均匀的设置有多个小孔。

进一步地，所述清洗装置还包括旋转模块，所述旋转模块位于所述气液混合模块和所述喷头之间；所述旋转模块用于调整所述喷头相对于所述光学传感器的待清洗面的倾斜角度。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种激光雷达系统，该激光雷达系统包括第一方面所述的清洗装置和光学传感器；

所述清洗装置与所述光学传感器的位置相对固定。

本实用新型通过储气模块输出的压力气体在气液混合模块中对储液模块输出的清洗液进行冲击，从而将在气液混合模块内进行气液混合形成的气液混合物以较高的能量喷射至光学传感器的待清洗面上，达到对光学传感器高效率且高质量的清洗；进一步地，由于喷头的中心轴相对于待清洗面倾斜设置，提高了气液混合物在待清洗面上的覆盖面积。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种清洗装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种清洗装置的主视图；

图3是本实用新型实施例提供的一种清洗装置的侧视图；

图4是本实用新型实施例提供的一种清洗装置的俯视图；

图5是本实用新型实施例提供的又一种清洗装置的俯视图；

图6是本实用新型实施例提供的一种喷头的截面示意图；

图7是本实用新型实施例提供的又一种喷头的截面示意图；

图8是本实用新型实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种清洗装置的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的一种清洗装置的主视图，图3是本实用新型实施例提供的一种清洗装置的侧视图，图4是本实用新型实施例提供的一种清洗装置的俯视图。本实用新型实施例中的清洗装置用于对光学传感器的待清洗面进行清洗。光学传感器可以为激光雷达等通过发射光和接收光进行测距、障碍物探测的传感器。本案中，光学传感器均以激光雷达为例进行说明，但本实施例并不限于此。激光雷达通常包括上下壳体以及位于中间区域的透光壳体，透光壳体通常为滤光罩，在透光的同时能够对一定范围内的干扰光进行滤除。透光壳体通常为平面结构或者柱面结构。

如图1、图2、图3和图4所示，该清洗装置包括：储液模块10、储气模块20、气液混合模块30、喷头40和控制模块50；控制模块50分别与储液模块10的控制端和储气模块20的控制端连接，储液模块10的输出端和储气模块20的输出端分别与气液混合模块30的输入端连接；控制模块50用于向储液模块10发送第一控制信号，以使储液模块10输出清洗液至气液混合模块30，同时向储气模块20发送第二控制信号，以使储气模块20输出压力气体至气液混合模块30；气液混合模块30的输出端与喷头40连接；压力气体在气液混合模块30中对清洗液进行冲击，在气液混合模块30内进行气液混合形成气液混合物后以较高的能量通过喷头40喷射至光学传感器60的待清洗面61上；喷头40的中心轴41相对于待清洗面61倾斜设置。

其中，储液模块10存储有可对光学传感器60进行清洗的清洗液，清洗液例如可以包括水以及其他不会对透光壳体(也即滤光罩)进行损害的清洁剂，但本实施例并不限于此，可根据实际情况进行选择，只要能将光学传感器60清洗干净即可。储气模块20中的气体例如可以包括空气，成本低且不会产生其他安全的问题。储气模块20能够输出具有一定压力的压力气体至气液混合模块30。气液混合模块30分别与储液模块10、储气模块20连接。气液混合模块30上设置有多个喷头40。喷头40以及储液模块10、储气模块20例如可以通过冲压、焊接或者螺纹连接等方式固定在气液混合模块30上。

具体的，当需要对待清洗面61进行清洗时，控制模块50发送第一控制信号至储液模块10，储液模块10根据此信号输出清洗液至气液混合模块30；同时控制模块50发送第二控制信号至储气模块20，以使储气模块20输出压力气体至气液混合模块30，压力气体在气液混合模块30中对清洗液进行冲击产生气液混合物后通过喷头40喷射至待清洗面61上，具有压力的气液混合物能够对待清洗面61进行高效的除污。

进一步地，由于气液混合模块30上设置的多个喷头40的中心轴41相对于待清洗面61倾斜设置，即喷头40的中心轴41相对于待清洗面61所在平面的夹角具有预设的安装角度，从而能够给确保喷射出来的气液混合物覆盖待清洗面61的相应区域，达到对待清洗面61清洗的目的。

可以理解的是，喷头40的中心轴41相对于光学传感器60的待清洗面61倾斜设置时，喷头40的中心轴41相对于光学传感器60的待清洗面61所在平面的夹角可根据实际情况进行调整，只要喷头40喷射的气液混合物可以覆盖待清洗面61相应的区域即可。

还可以理解的是，储气模块20输出的压力气体的具体压力可以根据实际情况进行调整。例如当待清洗面61上的污渍较难清洗时，可输出较高的压力，通过较高的压力对清洗液进行冲击，高压力的雾气能够对待清洗面61进行高效的除污。

需要说明的是，上述示例仅示例性的展示了光学传感器60的待清洗面61为平面时对待清洗面61进行清洗，在其他示例性的方案中，如果待清洗面61为环形时，只需将气液混合模块30设置为圆环形，且多个喷头40均匀的设置于环形的气液混合模块30上即可。具体的，图5是本实用新型实施例提供的又一种清洗装置的俯视图，待清洗面61为环形，通过环形的气液混合模块30中的喷头40喷射至待清洗面61上，具有压力的气液混合物能够对待清洗面61进行高效的除污。

综上，本实用新型通过储气模块输出的压力气体在气液混合模块中对储液模块输出的清洗液进行冲击，从而将在气液混合模块内进行气液混合形成的气液混合物以较高的能量喷射至光学传感器的待清洗面上，达到对光学传感器高效率且高质量的清洗；进一步地，由于喷头的中心轴相对于待清洗面倾斜设置，提高了气液混合物在光学传感器上的覆盖面积。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图2，储气模块20复用为风干模块；控制模块50还用于向储气模块20发送第三控制信号，以使储气模块20输出压力气体至气液混合模块30，同时向储液模块10发送第四控制信号，以使储液模块10停止输出清洗液至气液混合模块30。

其中，储气模块20提供的压力气体还可以对光学传感器60的待清洗面61进行干燥，即通过储气模块20对光学传感器60进行风干。

当清洗完毕时，仅先停止储液模块10对清洗液的输出，而继续保持储气模块20输出气体一段时间，通过储气模块20输出的气体对待清洗面61的气液混合物进行风干。即储气模块20不仅可以提供压力气体，对清洗液进行冲击，形成气液混合物后通过喷头40喷射至待清洗面61上，对待清洗面61进行清洗；还可以通过其输出的气体对待清洗面61进行风干。不用单独设置风干模块，简化装置，节省成本。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图3，气液混合模块30包括气体接收流道31、气体分流道32、液体接收流道33和液体分流道34；气体接收流道31的输入端与储气模块20的输出端连接，气体接收流道31的输出端与气体分流道32的输入端连接，气体分流道32的输出端与液体接收流道33的第一输入端连接，液体接收流道33的第二输入端与储液模块10的输出端，液体接收流道33的输出端与液体分流道34的输入端连接，液体分流道34的输出端与喷头40连接；气体接收流道31用于接收压力气体；液体接收流道33用于接收清洗液；气体接收流道31接收的压力气体通过气体分流道32冲击液体接收流道33接收的清洗液，形成气液混合物经液体分流道34后，通过喷头40喷射至光学传感器60的待清洗面61上。

其中，气体分流道32、液体分流道34以及喷头40的数量相同，气体分流道32、液体分流道34以及喷头40的数量可以根据实际情况进行调整，本实施例不进行具体限定，图3仅以气体分流道32、液体分流道34以及喷头40的数量各为5个进行示例性说明。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图2，储液模块10包括：清洗液箱体11、清洗液12、液压泵13、清洗液流道14和液体流量控制阀15；清洗液12置于清洗液箱体11内；液压泵13的输入端与清洗液箱体11或者置于清洗液箱体11内，液压泵13的输出端与清洗液流道14的输入端连接，清洗液流道14的输出端与气液混合模块30连接；液压泵13的控制端与控制模块50连接；液体流量控制阀15设置在清洗液流道14中，且与控制模块50连接；液压泵13用于提供动力以驱动清洗液12传输至气液混合模块30。

具体的，清洗液箱体11用来放置清洗液12，液压泵13的输入端与清洗液箱体11连接或者置于清洗液箱体11内清洗液箱体11中的清洗液12通过液压泵13提供动力经清洗液流道14传输至气液混合模块30上。储气模块20输出的压力气体在气液混合模块30中对清洗液进行冲击产生气液混合的效果，形成雾气后通过喷头40喷射至待清洗面61上，压力的雾气能够对待清洗面61进行高效的除污。其中，可通过控制模块50对液体流量控制阀15进行控制，也可通过手动控制液体流量控制阀15，进而控制清洗液12经清洗液流道14到达气液混合模块30的剂量。

示例性的，当光学传感器60上的污渍较难清洗时，可通过控制液体流量控制阀15，确保较大剂量的清洗液12达到气液混合模块30，进而通过大剂量的清洗液12对污渍除去，提高了清洗质量。当光学传感器60上的污渍好清洗时，可通过控制液体流量控制阀15，即较小剂量的清洗液12达到气液混合模块30后，即可对污渍除去，避免了对清洗液12的浪费。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图2，储气模块20包括：气源21、气体流量控制阀22和空气通道24；气源21用于提供压力气体；空气通道24的输入端与气源21连接，空气通道24的输出端与气液混合模块30连接；气体流量控制阀22设置在空气通道24中，且与控制模块50连接。

其中，气源21能够输出具有一定压力的气体，并经空气通道24将具有一定压力的气体输送至气液混合模块30上。

具体的，气源21用来存储具有一定压力的气体，该气体可以为空气，本实施例并不限于此。气源21通过空气通道24将具有一定压力的压力气体输送至气液混合模块30上。压力气体在气液混合模块30中对清洗液进行冲击产生气液混合的效果，形成雾气后通过喷头40喷射至待清洗面61上，压力的雾气能够对待清洗面61进行高效的除污。

其中，可通过控制模块50对气体流量控制阀22进行控制，也可以通过手动控制气体流量控制阀22，以使气体流量控制阀22对气体流量进行控制，以与清洗液形成预设的比例进而在气液混合模块30上进行混合。

具体的，可通过清洗液的剂量，输出与清洗液的剂量形成预设的比例的压力气体流量，以与清洗液的剂量相匹配。示例性的，当大剂量的清洗液12达到气液混合模块30时，需大流量的压力气体才可对大剂量的清洗液进行冲击，以使清洗液通过喷头40喷射至光学传感器60上，提高了清洗质量。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图2，清洗装置还包括：温度传感器70和加热模块；加热模块包括清洗液加热子模块16和气体加热子模块23中的至少一种；温度传感器70、清洗液加热子模块16和气体加热子模块23分别与控制模块50连接；清洗液加热子模块16用于对清洗液12进行加热；气体加热子模块23用于对压力气体进行加热。

考虑到，当光学传感器60所处的环境过低时，气液混合模块30喷出的气液混合物会固化，影响清洗质量。本实施例通过设置清洗液加热子模块16对清洗液12进行加热，通过设置气体加热子模块23对压力气体进行加热，避免了气体和清洗液由于较低的温度而固化，影响清洗质量的情况。

其中，清洗液加热子模块16和气体加热子模块23例如可以包括电加热器或者电加热盘。可以理解的是，电加热器或者电加热盘的具体结构可以根据清洗装置的结构来选择，本实施例不进行具体限定，只要可将清洗液12以及压力气体进行加热即可。清洗液加热子模块16可以设置于清洗液箱体11的底部或者清洗液箱体11的内部，还可以环绕清洗液流道14设置，气体加热子模块23可以设置于气源的四周或者气源内部，还可以环绕空气通道24设置，本实施例不进行具体限定，只要可以保证清洗液和气体的正常输出即可。

示例性的，温度传感器70用于探测光学传感器60当前所处环境的温度，并将此温度发送至控制模块50，控制模块50根据当前的温度，调整清洗液加热温度子模块16和气体加热子模块23，以对气体以及清洗液进行加热，加热后的清洗液具有一定的温度，喷射到激光雷达的滤光罩后能够达到除雾的效果。

需要说明的是，还可通过手动调节清洗液加热子模块16和气体加热子模块23。

需要说明的是，可以仅设置一个清洗液加热子模块16，或者仅设置一个气体加热子模块23，或者清洗液加热子模块16和气体加热子模块23一起设置，本实施例不进行具体限定，可以根据实际情况进行选择，图2仅以即包括清洗液加热子模块16又包括气体加热子模块23进行示例性说明。

图6是本实用新型实施例提供的一种喷头的截面示意图。在上述方案的基础上，可选的，参见图2和6，喷头40包括渐缩渐扩型喷头，且喷头40的渐扩段的长度大于渐缩段的长度；喷头40的腔体侧壁为流线型侧壁或者直线型侧壁。

其中，喷头可以设置为渐缩渐扩结构，例如在垂直于待清洗面的方向上，喷头40的横截面的形状包括葫芦形(图6)或者沙漏形(图7)，且喷头40的渐扩段的长度大于渐缩段的长度，喷头40的腔体侧壁为流线型侧壁或者直线型侧壁从而能够产生相对较大的喷射面积。

在上述方案的基础上，可选的，喷头40的出口设置有挡板；挡板上均匀的设置有多个小孔(图中未示出)。

其中，小孔的面积固定设置，或者根据实际情况进行调整。

喷头40的出口可以设置类似蜂窝状的孔板，从而将雾气均匀喷射在各个位置。在上述方案的基础上，可选的，气液混合模块30的混合通道面积大于喷头40的进口面积。

其中，气液混合模块30的混合通道面积大于喷头40的进口面积，从而确保能够产生足够的压力进行喷射。

在上述方案的基础上，可选的，清洗装置还包括旋转模块(图中未示出)，旋转模块位于气液混合模块30和喷头40之间；旋转模块用于调整喷头40相对于光学传感器60的待清洗面61的倾斜角度。

其中，旋转模块可以手动旋转，或者通过电机驱动旋转。本实施例设置旋转模块，通过旋转模块调整喷头40相对于光学传感器60的待清洗面61的倾斜角度，进一步确保喷射出来的气液混合物覆盖待清洗面61的相对较大的区域。

可选的，本案中的清洗结构可以不设置移动组件，也即各模块相对于光学传感器60都是固定的。只需要将其通过固定结构固定好即可。在其他的实施例中，也可以设置上下移动组件(图中未示出)。这样能够根据实际的光学传感器60进行高度调节。

可选的，清洗装置还包括回收槽(图中未示出)。

其中，为避免清洗后的清洗液对环境产生污染，可以在光学传感器60的下方设置回收水槽等结构，用于对完成清洗后的清洗液进行回收，保护环境。

基于同样的发明构思，本实用新型实施例还提供了一种激光雷达系统，图8是本实用新型实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图，如图8所示，该激光雷达系统包括上述实施例中的清洗装置100和光学传感器60；清洗装置100与光学传感器60的位置相对固定。

本实用新型通过清洗装置中的储气模块输出的压力气体在气液混合模块中对储液模块输出的清洗液进行冲击，从而将在气液混合模块内进行气液混合形成的气液混合物以较高的能量喷射至光学传感器的待清洗面上，达到对光学传感器高效率且高质量的清洗；进一步地，由于喷头的中心轴相对于待清洗面倾斜设置，提高了气液混合物在待清洗面上的覆盖面积。

可选的，激光雷达系统还包括检测装置(图中未示出)；检测装置用于检测当光学传感器60的待清洗面有污渍时，通过清洗装置100为光学传感器的待清洗面进行清洗。

其中，检测装置例如可以包括摄像头，用于采集光学传感器的图片，如果有污渍时，通过清洗装置100对光学传感器进行清洗。具体清洗的过程参见上述示例。

需要说明的是，检测装置并不限于上述示例，只要可以检测到光学传感器60上的污渍即可，例如还可以通过人眼观察等。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。