具有用于检测故障或降级的阻抗监测的超声透镜清洁系统技术方案

在所描述的用于检测透镜清洁系统中的故障或降级的驱动器系统(100)的实例中，所述驱动器(100)包含控制器(130)，所述控制器用于控制透镜换能器驱动信号频率(Ft)以使所述透镜在所关注频率范围内振动并且根据驱动器反馈信号(VFB，IFB)测量频率响应值(142)，并且将所测得频率响应值(142)与用于健康系统的基线频率响应值(152)进行比较，并且根据所述所测得频率响应值(142)与所述基线频率响应值(152)之间的差异性选择性地确定所述透镜清洁系统中故障或降级的存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于检测故障或降级的阻抗监测的超声透镜清洁系统
技术介绍
相机系统在汽车和其它应用如车辆相机、安全相机、工业自动化系统以及其它应用和终端使用系统中变得越来越普遍。清洁光学路径促进相机和照明系统的操作，所述光学路径可能受污垢、水或其它碎屑的阻碍，特别是在室外应用如车载相机系统、室外安全相机系统、工业设施中的相机系统等中。例如，相机或光源透镜可能经受环境天气条件、污垢和碎屑以及可能妨碍或干扰通过透镜光学传输的其它污染物。已经开发了用于车辆和安全相机的自动透镜清洁系统(LCS)以自清洁透镜或透镜盖。这些系统可能包含用于清洗透镜表面的空气或水喷射设备。其它透镜清洁系统使透镜电子振动以从透镜盖中排出污染物、水或其它不想要的材料，以便改善图像质量或光传输效率。在某些应用中，光学系统和透镜清洁设备可能经受机械应力、热应力和其它可能使清洁系统部件降级的不利环境条件。例如，透镜或透镜盖可能变得破裂，振动换能器可能失效，密封结构可能受损，透镜与换能器之间的粘合剂粘合可能失效，或者可能发生许多其它失效或降级类型。在基于车辆的系统或其它不能方便地接近相机或光源的应用中，期望维持透镜清洁系统的适当操作以确保通过透镜或透镜盖的持续光学传输。
技术实现思路
所描述的实例包含透镜清洁系统、驱动器和用于检测透镜清洁系统中的故障或降级的方法，其包含控制器，所述控制器用于控制透镜换能器驱动信号频率以使所述透镜在所关注频率范围内振动并且根据驱动器反馈信号测量频率响应值，并且将所测得频率响应值与用于健康系统的基线频率响应值进行比较。所述控制器根据所述所测得频率响应值与所述基线频率响应值之间的差异性在多个频率下确定所述透镜清洁系统中故障或降级的存在。所述频率响应可以测量为阻抗响应、导纳响应或其它等效的频域。所述阻抗响应对于传达本说明书中的技术是有用的。在所描述的透镜清洁系统和透镜清洁系统驱动器的实例中，所述驱动器包含向换能器提供振荡驱动信号以使透镜振动的输出端以及接收换能器电压和电流反馈信号的反馈电路。所述驱动器进一步包含控制器，所述控制器控制所述驱动信号的频率以使所述透镜在所关注频率范围内的频率下振动并根据所述电流和电压反馈信号确定所测得频率响应值。所述控制器将所述所测得频率响应值与所关注频率范围内的用于健康透镜清洁系统的基线频率响应值进行比较，并根据所述所测得频率响应值与所述基线频率响应值之间的差异性选择性地确定透镜清洁系统故障或降级的存在。在某些实例中，所述驱动器基于对多个所关注范围的分析来提供故障或降级类型的指示。在某些实施方案中，所述控制器在第二模式下操作以跨包含所述所关注频率范围的宽频率范围测量和存储包含针对所述健康透镜清洁系统测量的频率响应值的基线阻抗响应曲线，并且所述控制器识别包含所述基线阻抗曲线的极点或零点的一或多个所关注频率范围。本文描述了用于检测透镜清洁系统故障或降级的方法，其包含：控制驱动信号频率以使透镜在所关注频率范围内的多个频率下振动；以及确定个别地对应于所述所关注频率范围内的频率中的一个的所测得频率响应值。所述方法进一步包含：将所述所测得频率响应值与所述所关注频率范围内的用于健康透镜清洁系统的基线频率响应值进行比较；以及根据所述所测得频率响应值与所述基线频率响应值之间的差异性选择性地确定透镜清洁系统故障或降级。附图说明图1是透镜清洁系统的示意图。图2是包含透镜清洁系统的相机透镜组合件的部分截面侧视图。图3是检测和识别透镜清洁系统降级或故障的实例过程或方法的流程图。图4是作为激发频率函数的实例阻抗幅度响应曲线的曲线图。图5是作为激发频率函数的实例阻抗相位角响应曲线的曲线图。图6是在用于健康透镜清洁系统的第一频率范围内的不同电压振幅下的实例阻抗幅度响应曲线的曲线图。图7是在用于具有降级或故障换能器的透镜清洁系统的第一频率范围内的不同电压振幅下的实例阻抗幅度响应曲线的曲线图。图8是在用于健康透镜清洁系统以及透镜或透镜盖与换能器之间的粘合降级或出现故障的透镜清洁系统的第二频率范围内的给定操作电压下的实例阻抗幅度响应曲线的曲线图。具体实施方式在附图中，贯穿全文，相似的附图标记指代相似的元件，并且各种特征不一定按比例绘制。在本说明书中，术语“耦合(couple)”或“耦合(couples)”包含间接或直接的电连接或机械连接或其组合。例如，如果第一设备耦合到第二设备或与所述第二设备耦合，则那种连接可以通过直接电连接或通过经由一或多个中间设备和连接的间接电连接进行。图1示出了具有驱动器集成电路(IC)100的超声透镜清洁系统，并且图2示出了包含超声透镜清洁系统的相机透镜组合件200。如图2所示，透镜组合件200包含圆柱形或“环形”换能器102，其被机械耦合以使透镜202振动。在一个实例中，换能器102胶合到透镜202上。尽管在相机透镜系统的背景下进行了说明，但是本说明书的各种技术可进一步用于具有或不具有相机的照明系统或其它光学系统中。所描述的设备和技术利用控制器和换能器促进透镜清洁系统中的自动故障或降级检测，所述控制器和所述换能器还可以用于自动透镜清洁操作。如本文所使用的，透镜可以是聚焦元件或实施光学成形或其它光学效果以辅助相机成像的其它透镜以及仅为另外的光学元件提供保护而不执行任何成像功能的透镜盖或光学窗口。所描述的实例提供了基于一或多个电反馈信号评估透镜和相关联机械结构的机械频率响应的设备和技术，其可以包含跨多个频率确定阻抗值或导纳值以确定或推断频率响应值以及将基线频率响应值与所测得频率响应值进行比较。在一个实例中，如图2所示，透镜202是具有弯曲外表面的“鱼眼”透镜。在其它实例中，可以使用扁平透镜或具有不同轮廓的透镜。在此实例中，透镜组合件使用圆柱形帽形紧固件201安装到大致圆柱形的壳体204上，并使用在透镜202的边缘与紧固件201之间延伸的O形环208密封，以防止水或碎屑进入壳体204的内部。在一个实例中，壳体204可以安装到机动车辆上以用作后置倒车相机、前置相机或侧置相机的透镜盖。在其它实例中，组合件200可以安装到建筑物或灯杆上，如用于安全相机或照明应用。在其它实例中，组合件200可以用于如商业或住宅建筑物内的内部安全监控系统。在此实例中，一系列大致平坦的第二透镜210安置在隔离件206的内表面内。第二透镜210和鱼眼透镜202提供用于通过相机212成像的光学路径。换能器102包含引线或端子131a和131b，所述引线或端子延伸穿过壳体204的基座214中的开口216以与驱动器IC100连接。在图2的实例中，透镜202安装到具有圆柱形内隔离件结构206的圆柱形壳体204中。在此实例中，换能器102是安置在内隔离件206与壳体204的外壁之间的圆柱形环形压电换能器。如图1中最佳示出的，驱动器IC100包含电力输入引脚或焊盘106，其从电力供应或电源104如相对于具有参考电压(例如，GND)的参考节点108提供电池电压信号VB的电池接收输入电力。驱动器IC100包含电力管理电路110，其接收电池电压信号VB并提供一或多个供电电压(未示出)以为驱动器100的内部电路系统供电。而且，IC100包含具有用于个别地耦合到换能器102的引线131a和131b的端子112和114的输出端。在操作中，驱动器100输出端向换能器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于透镜清洁系统的驱动器，其包括：输出端，其经配置以向相关联的换能器提供在非零频率下的振荡驱动信号以使透镜振动；反馈电路，其经配置以测量表示在所述换能器中流动的电流的电流反馈信号并生成表示所述换能器的电压的电压反馈信号；以及控制器，其经配置以在第一模式下操作以：控制所述驱动信号的频率以便使所述透镜在所关注频率范围内的多个频率下振动，根据所述电流反馈信号和所述电压反馈信号确定个别地对应于所述所关注频率范围内的所述多个频率中的一个的多个所测得频率响应值，将所述所测得频率响应值与基线频率响应值进行比较，所述基线频率响应值与针对健康透镜清洁系统的所述所关注频率范围内的所述多个频率中的对应多个频率相关联，并且根据所述所测得频率响应值与所述基线频率响应值之间的差异性选择性地确定所述透镜清洁系统中故障或降级的存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.01 US 62/415,554;2017.04.26 US 15/497,6241.一种用于透镜清洁系统的驱动器，其包括：输出端，其经配置以向相关联的换能器提供在非零频率下的振荡驱动信号以使透镜振动；反馈电路，其经配置以测量表示在所述换能器中流动的电流的电流反馈信号并生成表示所述换能器的电压的电压反馈信号；以及控制器，其经配置以在第一模式下操作以：控制所述驱动信号的频率以便使所述透镜在所关注频率范围内的多个频率下振动，根据所述电流反馈信号和所述电压反馈信号确定个别地对应于所述所关注频率范围内的所述多个频率中的一个的多个所测得频率响应值，将所述所测得频率响应值与基线频率响应值进行比较，所述基线频率响应值与针对健康透镜清洁系统的所述所关注频率范围内的所述多个频率中的对应多个频率相关联，并且根据所述所测得频率响应值与所述基线频率响应值之间的差异性选择性地确定所述透镜清洁系统中故障或降级的存在。2.根据权利要求1所述的驱动器，其进一步包括：信号发生器电路，其经配置以根据频率控制信号提供在所述非零频率下振荡的第一输出信号；放大器，其用于放大所述第一输出信号以将振荡驱动信号递送给所述相关联的换能器；并且其中所述控制器经配置以提供所述频率控制信号以控制所述驱动信号的频率。3.根据权利要求2所述的驱动器，其中所述控制器包括用于向所述驱动信号提供所述频率控制信号作为表示期望输出频率的数字值的处理器以及用于存储所述基线频率响应值的存储器；其中所述信号发生器是所述处理器的脉冲宽度调制输出端；并且其中所述放大器是具有第一输出端和第二输出端的全H桥放大器电路，所述第一输出端和所述第二输出端个别地与第一换能器端子和第二换能器端子耦合以向所述换能器提供所述振荡驱动信号。4.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述控制器经配置以在第二模式下操作以：跨包含所述所关注频率范围的宽频率范围测量基线频率响应曲线，所述基线频率响应曲线包含针对所述健康透镜清洁系统测量的频率响应值；将所述基线频率响应曲线存储在所述透镜清洁系统中；并且识别包含所述基线频率响应曲线的极点或零点的一或多个所关注频率范围。5.根据权利要求4所述的驱动器，其中所述控制器经配置以在所述第二模式下操作以针对多个不同换能器电压中的每一个：跨所述换能器电压中的对应换能器电压的宽频率范围测量并存储多个基线频率响应曲线，并且识别包含所述换能器电压中的所述对应换能器电压的所述基线频率响应曲线的极点或零点的一或多个所关注频率范围；并且其中所述控制器经配置以在所述第一模式下操作以针对多个不同换能器电压中的每一个：控制所述驱动信号的频率以使所述透镜在所述换能器电压中的所述对应换能器电压的预定所关注频率范围内的多个频率下振动，根据所述电流反馈信号和所述电压反馈信号确定个别地对应于所述预定所关注频率范围内的所述多个频率中的一个的多个所测得频率响应值，将所述所测得频率响应值与所述基线频率响应曲线的基线频率响应值进行比较，所述基线频率响应值与所述换能器电压中的所述对应换能器电压的所述预定所关注频率范围内的所述多个频率中的对应多个频率相关联，并且根据所述所测得频率响应值与所述换能器电压中的所述对应换能器电压的所述基线频率响应值之间的差异性选择性地确定所述透镜清洁系统中故障或降级的存在。6.根据权利要求4所述的驱动器，其中所述控制器经配置以在所述第二模式下操作以识别包含所述基线频率响应曲线的极点或零点的多个所关注频率范围；并且其中所述控制器经配置以在所述第一模式下操作以：控制所述驱动信号的频率以便使所述透镜在所述多个所关注频率范围中的每一个内的多个频率下振动，根据所述电流反馈信号和所述电压反馈信号确定个别地对应于所述多个所关注频率范围中的每一个内的所述多个频率中的一个的多个所测得频率响应值，将所述所测得频率响应值与所述基线频率响应曲线的基线频率响应值进行比较，所述基线频率响应值与所述多个所关注频率范围中的所述每一个内的所述多个频率中的对应多个频率相关联，根据所述所测得频率响应值与所述所关注频率范围中的特定频率范围内的所述基线频率响应值之间的差异性选择性地确定所述透镜清洁系统中故障或降级的存在，并且根据所述所关注频率范围中的所述特定频率范围选择性地识别所确定故障或降级的类型，其中所述差异性指示所述故障或降级的存在。7.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述控制器经配置以在所述第一模式下操作以针对多个不同换能器电压中的每一个：控制所述驱动信号的频率以使所述透镜在所述换能器电压中的对应换能器电压的预定所关注频率范围内的多个频率下振动；根据所述电流反馈信号和所述电压反馈信号确定个别地对应于所述预定所关注频率范围内的所述多个频率中的一个的多个所测得频率响应值；将所述所测得频率响应值与所述基线频率响应曲线的基线频率响应值进行比较，所述基线频率响应值与所述换能器电压中的所述对应换能器电压的所述预定所关注频率范围内的所述多个频率中的对应多个频率相关联；并且根据所述所测得频率响应值与所述换能器电压中的所述对应换能器电压的所述基线频率响应值之间的差异性选择性地确定所述透镜清洁系统中故障或降级的存在。8.根据权利要求7所述的驱动器，其中所述控制器经配置以在所述第一模式下操作以：控制所述驱动信号的频率以便使所述透镜在多个所关注频率范围中的每一个内的多个频率下振动；根据所述电流反馈信号和所述电压反馈信号确定个别地对应于所述多个所关注频率范围中的每一个内的所述多个频率中的一个的多个所测得频率响应值；将所述所测得频率响应值与所述基线频率响应曲线的基线频率响应值进行比较，所述基线频率响应值与所述多个所关注频率范围中的所述每一个内的所述多个频率中的对应多个频率相关联；根据所述所测得频率响应值与所述所关注频率范围中的特定频率范围内的所述基线频率响应值之间的差异性选择性地确定所述透镜清洁系统中故障或降级的存在；并且根据所述所关注频率范围中的所述特定频率范围选择性地识别所确定故障或降级的类型，其中所述差异性指示所述故障或降级的存在。9.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述控制器经配置以在所述第一模式下操作以：控制所述驱动信号的频率以便使所述透镜在多个所关注频率范围中的每一个内的多个频率下振动；根据所述电流反馈信号和所述电压反馈信号确定个别地对应于所述多个所关注频率范围中的每一个内的所述多个频率中的一个的多个所测得频率响应值；将所述所测得频率响应值与所述基线频率响应曲线的基线频率响应值进行比较，所述基线频率响应值与所述多个所关注频率范围中的所述每一个内的所述多个频率中的对应多个频率相关联；根据所述所测得频率响应值与所述所关注频率范围中的特定频率范围内的所述基线频率响应值之间的差异性选择性地确定所述透镜清洁系统中故障或降级的存在；并且根据所述所关注频率范围中的所述特定频率范围选择性地识别所确定故障或降级的类型，其中所述差异性指示所述故障或降级的存在。10.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述输出端、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·帕特里克·马吉，斯蒂芬·约翰·费迪甘，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US