自清洁光学传感器组件制造技术

本公开的实施例通过为光学装置提供自清洁的技术和方法来解决例如污垢和碎屑的污染物所呈现的问题。在这方面，本公开的实施例采用用于在屏蔽或保护光学装置的光学主体的光学窗口上保持例如非粘液体的液体的非常薄(例如，几微米厚)的层的技术和方法。

Self cleaning optical sensor assembly

Embodiments of the present disclosure address problems arising from contaminants such as dirt and debris by providing self-cleaning techniques and methods for optical devices. In this regard, the disclosed embodiments used for optical optical window body in the shielding or protection of optical device on maintaining such as non viscous liquid liquid is very thin (for example, a few microns thick) technique and method of layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自清洁光学传感器组件
本公开涉及一种能够使如电光传感器、光电传感器、图像传感器、光传感器、相机、光发射器、光检测器等的光学装置在脏污的环境中自清洁的组件或系统。
技术介绍
在重型工业中执行基于视觉的感测的需求不断增加。在这些环境中，通常采用透明盖或光学窗口来在使用过程中保护基于视觉的传感器。为了保持可靠的性能，重要的是，光学窗口的外表面保持清洁，没有污垢、碎屑或其它污染物。不幸的是，其在诸如石油、物料处理、采矿、建筑和林业等肮脏环境中的采用使其易受到污染并由此结垢。在某些情况下，由于污垢和污迹积聚在光学窗口上，污染物可能会例如导致性能随时间的恶化。当肮脏的环境与难以达到的安装位置相结合，或者这样做将需要关闭操作时，情况更糟。
技术实现思路
本公开的实施例通过为光学装置提供自清洁的技术和方法来解决污染物(例如污垢和碎屑)所呈现的问题。在这方面，本公开的实施例采用用于在屏蔽或保护光学装置的光学主体的光学窗口上保持诸如非粘液体的液体的非常薄(例如，几微米厚)的层或膜的技术和方法。在一个实施例中，液体层比光学主体的表面粗糙度更薄，并且具有导致低蒸发速率的低蒸气压，以确保其在自清洁循环之间在表面上持续。在使用期间，污染物落在覆盖光学主体的光学窗口的薄液体层或膜上。基于预选时间、外部命令或响应于污垢/碎屑传感器的输出，开始清洁循环以清洁光学窗口。清洁循环在一个实施例中涉及光学主体的旋转或线性往复运动，其结果包括通过流体施加器分配到光学窗口上的流体膜。在一个实施例中，清洁循环涉及光学主体旋转或线性往复运动，以进入和脱离与流体施加器的接触，如下所述。流体施加器在一些实施例中包括保持液体的流体室，从而形成临时或永久的流体储存器。例如，在流体室的开口处设置擦拭器。擦拭器被构造为通过例如刮除或擦除在使用期间落在光学表面上的污染物来清洁光学窗口。在一些实施例中，针对移动的光学窗口采用密封件等，以便将液体容纳在流体室内并防止其泄漏。在一些实施例中，密封件等与流体室一起形成流体施加器。在这方面，密封件还可以起到帮助在光学主体的至少光学窗口上形成或维持薄液体层的作用。为了清洁光学窗口，光学主体相对于流体施加器在第一方向上从第一或原始位置移动到第二位置。在一个实施例中，包含光学窗口的光学主体的至少一部分移动到流体室中。随着光学主体沿第一方向移动，由于液体(例如在一些实施例中的非粘膜)已经阻碍污染物粘附到光学窗口的外表面，擦拭器易于去除污染物。清洁的光学窗口在第一方向上的继续移动导致光学窗口暴露于容纳在流体室内的液体并与其接触。接下来，光学窗口沿与第一方向相反的第二方向从第二位置移动到原始位置。当光学窗口移动到原始位置时，薄的液体膜或层保留在光学窗口的外表面上。这种方法对于移除难以擦拭及厚油脂和油基污染物及污垢、灰尘和碎屑是有效的。薄液层或膜与专用擦拭器的组合确保从光学窗口可靠地擦拭外部物质。在一些实施例中，这种组合还防止包含在流体室中的液体被污染。根据本公开的一方面，提供一种光学组件。光学组件包括具有光学窗口的光学主体和由光学主体保护的光学装置。光学装置构造有与光学窗口对应的视线。光学组件还包括与光学主体相关联的流体施加器。流体施加器构造成在光学主体的至少光学窗口上施加液体层。光学组件还包括与光学主体相关联的擦拭器。擦拭器被构造成从光学窗口去除落在液体层上的污染物。光学组件进一步包括至少一个致动器，其构造成使以下之一移动经过清洁循环：(1)光学主体；和(2)流体施加器及擦拭器，所述清洁循环包括：第一阶段，其中擦拭器从光学主体的光学窗口去除液体层；和第二后续阶段，其中流体施加器在至少光学窗口上施加液体层。在一些实施例中，光学主体是光学圆筒。在其它实施例中，光学主体是光学板。在这些实施例的一些中，光学板是盘形的。在这些实施例的其它实施例中，光学板是矩形的。光学板各自包括平面光学表面。在一些实施例中，至少一个致动器构造成以线性往复方式移动以下之一：(1)光学主体；和(2)流体施加器及擦拭器。在一些实施例中，至少一个致动器构造成以旋转往复方式移动以下之一：(1)光学主体；和(2)流体施加器及擦拭器。在一些实施例中，至少一个致动器构造成以线性往复方式、旋转往复或连续旋转方式移动以下之一：(1)光学主体；和(2)流体施加器及擦拭器。在一些实施例中，光学组件另外包括或可选地包括构造成控制至少一个致动器的一个或多个控制器。在一些实施例中，光学组件另外包括或可选地包括与一个或多个控制器通信联接的一个或多个传感器。在这些实施例的一些中，一个或多个传感器包括被构造为检测光学窗口上的污染物的存在的污染物存在传感器。在这些实施例的一些中，一个或多个传感器包括构造成产生指示光学主体位置的信号的位置传感器。在一些实施例中，光学组件另外地或可选地包括被构造为存储液体的液体存储源。在这些实施例的一些中，一个或多个传感器包括液位传感器，其被构造为检测液体存储源中所含的液体的液位。在一些实施例中，液体存储源包括可移去的流体盒。在一些实施例中，流体施加器包括被构造为保持预定量的液体的流体室。在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括构造成存储液体的液体存储源。流体施加器包括与液体存储源液体连通地联接的液体室。在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括：将流体室连接到液体存储源的第一流体管线；将流体室连接到液体存储源的第二流体管线；与第一流体管线连接的第一止回阀，所述第一止回阀构造成允许液体从流体储存器流到液体存储源并且防止液体从液体存储源流到流体室；以及连接到所述第二流体管线的第二止回阀，所述第二止回阀被构造为允许液体从液体存储源流到流体室，并且防止液体从流体室流到液体存储源。在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括与第一流体管线液体连通地联接在第一止回阀和液体储存源之间的过滤器，使得通过第一止回阀的液体在进入液体储存器之前通过过滤器。在一些实施例中，致动器构造成向光学主体施加线性往复移动。在其它实施例中，致动器构造成向流体施加器和擦拭器施加线性往复移动。在一些实施例中，致动器包括至少一个由电动机、丝杠和丝杠螺母构成的丝杠机构。在一些实施例中，每个丝杠螺母被固定以抵抗旋转。在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括流体圆筒，其中光学主体被构造成往复到所述流体圆筒的至少一部分内。在一些实施例中，光学组件可选地或另外包括与流体圆筒可密封地相关联的活塞。在一些实施例中，活塞联接到致动器的至少一部分以与其一起运动。在一些实施例中，流体施加器进一步包括设置在流体圆筒的内表面和光学主体的外表面之间的主密封件，从而形成流体室。在一些实施例中，擦拭器邻近主密封件设置。在一些实施例中，液体包括非粘液体。根据本公开的另一方面，提供了一种光学组件。光学组件包括：具有光学窗口的光学主体；由光学主体保护的光学装置；构造为清洁光学主体的外表面的光学主体清洁机构；驱动机构，构造成对光学主体施加相对于光学主体清洁机构在第一位置和第二位置之间的运动；以及构造成将非粘液体层或膜施加到光学主体上的流体分配机构。当驱动机构使光学主体从第一位置至第二位置且然后至第一位置循环时，光学主体清洁机构清洁光学主体的外表面，并且清洁流体分配机构将非粘液体层施加到光学主体。在一些实施例中，驱动机构构造成向光学主体施加线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学组件，包括：具有光学窗口的光学主体；由所述光学主体保护的光学装置，其中所述光学装置构造有与所述光学窗口对应的视线；与所述光学主体相关联的流体施加器，所述流体施加器构造成在所述光学主体的至少所述光学窗口上施加液体层；与所述光学主体相关联的擦拭器，所述擦拭器构造为从所述光学窗口去除落在所述液体层上的污染物；以及至少一个致动器，其构造成使以下之一移动经过清洁循环：(1)所述光学主体；和(2)所述流体施加器及所述擦拭器，所述清洁循环包括：第一阶段，其中所述擦拭器从所述光学主体的所述光学窗口去除所述液体层上的至少一些污染物；和第二后续阶段，其中所述流体施加器将液体层施加到至少所述光学窗口上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 US 62/065,4891.一种光学组件，包括：具有光学窗口的光学主体；由所述光学主体保护的光学装置，其中所述光学装置构造有与所述光学窗口对应的视线；与所述光学主体相关联的流体施加器，所述流体施加器构造成在所述光学主体的至少所述光学窗口上施加液体层；与所述光学主体相关联的擦拭器，所述擦拭器构造为从所述光学窗口去除落在所述液体层上的污染物；以及至少一个致动器，其构造成使以下之一移动经过清洁循环：(1)所述光学主体；和(2)所述流体施加器及所述擦拭器，所述清洁循环包括：第一阶段，其中所述擦拭器从所述光学主体的所述光学窗口去除所述液体层上的至少一些污染物；和第二后续阶段，其中所述流体施加器将液体层施加到至少所述光学窗口上。2.根据权利要求1所述的光学组件，其中，所述光学主体是光学圆筒。3.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述光学主体是光学板，或具有平面光学表面。4.根据权利要求3所述的光学组件，其中，所述光学板是盘形的，或具有平面光学表面。5.根据权利要求3所述的光学组件，其中，所述光学板是矩形的。6.根据权利要求2所述的光学组件，其中，所述至少一个致动器构造成以线性往复方式移动以下之一：(1)所述光学主体；和(2)所述流体施加器及所述擦拭器。7.根据权利要求2所述的光学组件，其中，所述至少一个致动器构造成以旋转往复方式移动以下之一：(1)所述光学主体；和(2)所述流体施加器及所述擦拭器。8.根据权利要求3所述的光学组件，其中，所述至少一个致动器被构造成以线性往复方式、旋转往复方式和连续旋转方式中的一种移动以下之一：(1)所述光学主体；和(2)所述流体施加器及所述擦拭器。9.根据权利要求1-9所述的光学组件，进一步包括构造为控制所述至少一个致动器的一个或多个控制器。10.根据权利要求9所述的光学组件，进一步包括与所述一个或多个控制器通信地联接的一个或多个传感器。11.根据权利要求10所述的光学组件，其中所述一个或多个传感器包括构造为检测所述光学窗口上的污染物的存在的污染物存在传感器。12.根据权利要求10或11所述的光学组件，其中，所述一个或多个传感器包括构造为产生指示光学主体位置的信号的位置传感器。13.根据权利要求1-11所述的光学组件，进一步包括构造为存储液体的液体存储源。14.根据权利要求13所述的组件，其中所述一个或多个传感器包括构造为检测所述液体存储源中包含的液体的液位的液位传感器。15.根据权利要求13或14所述的光学组件，其中所述液体存储源包括可移去的流体盒。16.根据权利要求1-15所述的光学组件，其中所述流体施加器包括构造成保持预定量的液体的流体室。17.根据权利要求1-15所述的光学组件，进一步包括构造为存储液体的液体存储源，其中所述流体施加器包括与所述液体存储源液体连通地联接的流体室。18.根据权利要求17所述的光学组件，进一步包括将所述流体室连接到所述液体存储源的第一流体管线；将所述流体室连接到所述液体存储源的第二流体管线；联接到所述第一流体管线的第一止回阀，所述第一止回阀构造成允许液体从流体储存器流到所述液体存储源，并且阻止液体从所述液体存储源流动到所述流体室；以及联接到所述第二流体管线的第二止回阀，所述第二止回阀构造成允许液体从所述液体存储源流到所述流体室，并且阻止液体从所述流体室流到液体存储源。19.根据权利要求18所述的光学组件，进一步包括与所述第一流体管线液体连通地联接在所述第一止回阀和所述液体储存源之间的过滤器，使得通过所述第一止回阀的液体在进入所述液体储存源之前通过所述过滤器。20.根据权利要求1-19所述的光学组件，其中所述致动器被构造为向所述光学主体施加线性往复移动。21.根据权利要求20所述的光学组件，其中，所述致动器包括至少一个由电动机、丝杠和丝杠螺母构成的丝杠机构。22.根据权利要求21所述的光学组件，其中，每个丝杠螺母被固定以防旋转。23.根据权利要求6所述的光学组件，进一步包括流体圆筒，其中所述光学主体被构造成往复运动到所述流体圆筒的至少一部分中。24.根据权利要求23所述的光学组件，进一步包括与所述流体圆筒可密封地相关联的活塞。25.根据权利要求24所述的光学组件，其中所述活塞被联接到所述致动器的至少一部分，以与其一起移动。26.根据权利要求24或25所述的光学组件，其中，所述流体施加器进一步包括设置在所述流体圆筒的内表面和所述光学主体的外表面之间的主密封件，从而形成流体室。27.根据权利要求26所述的光学组件，其中所述擦拭器邻近所述主密封件设置。28.根据权利要求1-27所述的光学组件，其中所述液体包括非粘液体。29.一种光学组件，包括：具有光学窗口的光学主体；由所述光学主体保护的光学装置；光学主体清洁机构，构造成清洁所述光学主体的外表面；驱动机构，构造成对所述光学主体施加相对于光学主体清洁机构在第一位置和第二位置之间的移动；流体分配机构，构造为将非粘液体的层或膜施加到所述光学主体上；其中当所述驱动机构使所述光学主体从所述第一位置至所述第二位置并至所述第一位置循环时，所述光学主体清洁机构清洁所述光学主体的外表面，并且所述清洁流体分配机构向所述光学主体施加非粘液体层。30.根据权利要求29所述的光学组件，其中，所述驱动机构被构造为向所述光学主体施加线性往复移动。31.根据权利要求29所述的光学组件，其中，所述驱动机构被构造为向所述光学主体施加旋转往复移动。32.根据权利要求29-31所述的光学组件，其中当所述驱动机构将所述光学主体从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述光学主体清洁机构清洁所述光学主体的外表面，并且当所述驱动机构将所述光学主体从所述第二位置移动到所述第一位置时，所述清洁流体分配机构在所述光学主体上形成非粘性液体层。33.一种用于光学组件的流体回路，包括流体室；液体源；将所述流体室连接到所述液体源的第一流体管线；将所述流体室连接到所述液体源的第二流体管线；联接到所述第一流体管线的第一止回阀，所述第一止回阀构造成允许液体从所述流体室流到所述液体源，并阻止液...

【专利技术属性】
技术研发人员：妮玛·纳巴维，
申请(专利权)人：妮玛·纳巴维，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA