[发明专利]自清洁光学传感器组件

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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。