本發(fā)明涉及一種傳感器裝置。

背景技術：

車輛包括支持各種操作的傳感器。通常，為了準確度和/或正常運轉，傳感器必須以特定取向對準。例如，車輛傳感器通常取決于預定位置和/或取向，例如，相對于水平和/或豎直軸的一個或多個角度、車輛上的位置和/或相對于車輛部件的位置，例如距離保險杠、立柱、車頂線、腰線的距離等。由于傳感器總成和/或部件公差的可變性，傳感器的位置可以在常規(guī)制造和組裝過程中變化。例如，傳感器可能需要相對于3維軸向坐標(例如，x、y和z軸)的特定位置以及以相對于軸的三個角度(例如θ、φ、ψ)的取向，即，有6個自由度。車輛包括數(shù)個部件，每個部件具有針對位置誤差的其自身的公差。在車輛中包括更多的部件時，這些公差相加。因此，傳感器在安裝時可能具有其位置的顯著變化。因此，傳感器的對準通常是困難的。分別獨立安裝和校準的傳感器在制造期間需要額外的時間，以便用于安裝、校準、保證正確的取向等。

技術實現(xiàn)要素：

一種總成，包括：

車頂安裝座，該車頂安裝座包括根據(jù)至少一個基準提供的至少一個基準結構，至少一個基準根據(jù)包括在傳感器框架中的傳感器的指定取向而被確定；

其中傳感器框架可與車頂安裝座配合。

進一步地，本發(fā)明的總成還包括傳感器框架，該傳感器框架包括在其上的至少一個結構定位元件；

其中結構定位元件被設置成將傳感器框架定位在車頂安裝座上并且限制一個或多個自由度。

進一步地，本發(fā)明的總成還包括由傳感器框架支撐的至少一個傳感器。

進一步地，其中傳感器框架包括具有基準結構的傳感器安裝座，并且傳感器包括結構定位元件，

其中基準結構根據(jù)至少一個基準而被設置，至少一個基準根據(jù)傳感器的指定取向而被確定；

其中結構定位元件被設置成將傳感器定位在傳感器安裝座上并且限制一個或多個自由度。

進一步地，其中傳感器框架被設置成從頂部安裝到車頂安裝座中。

進一步地，其中傳感器框架被設置成從底部安裝到車頂安裝座中。

進一步地，其中基準結構被定位成當基準結構接收到結構定位元件時相對于車身定向傳感器。

進一步地，其中車頂安裝座還包括腔，并且安裝的框架可裝配在腔內。

進一步地，傳感器框架還包括至少一個模塊定位件。

進一步地，其中模塊定位件被設置用來接收熱管理接口和線束中的至少一個。

進一步地，其中傳感器是雷達、激光雷達和視覺系統(tǒng)中的至少一個。

一種車頂，包括：

包括至少一個基準結構的車頂安裝座；

傳感器框架，其包括至少一個傳感器安裝座；

設置在傳感器框架上的至少一個結構定位元件，結構定位元件可裝配到基準結構中；和

由傳感器安裝座支撐的至少一個傳感器；

其中基準結構根據(jù)至少一個基準而被設置，至少一個基準根據(jù)傳感器框架中的至少一個傳感器的指定取向而被確定。

進一步地，其中傳感器框架被設置成從頂部安裝到車頂安裝座中。

進一步地，其中傳感器框架被設置成從底部安裝到車頂安裝座中。

進一步地，其中傳感器框架還包括設置成用來接收熱管理接口和線束中的至少一個的至少一個模塊定位件。

進一步地，其中車頂安裝座還包括腔，并且傳感器安裝座可裝配在腔內。

進一步地，其中基準結構被設置成當基準結構接收結構定位元件時將傳感器與車身對準。

一種總成，包括：

傳感器安裝座，其包括基準結構；和

傳感器，其包括可與傳感器安裝座中的基準結構配合的結構定位元件；

其中基準結構根據(jù)至少一個基準而被設置，至少一個基準根據(jù)傳感器的指定取向而被確定；

其中結構定位元件被設置成將傳感器定位在傳感器安裝座上并且限制一個或多個自由度。

進一步地，本發(fā)明的總成還包括被設置成用來接收熱管理接口和線束中的一個的模塊定位件。

進一步地，其中傳感器安裝座還包括可與車身中的基準結構配合的結構定位元件。

附圖說明

圖1是用于在車頂安裝座上對準傳感器的示例系統(tǒng)的視圖；

圖2是將傳感器自頂部安裝到示例性車頂安裝座中的圖1的系統(tǒng)的視圖；

圖3是將傳感器自頂部安裝到另一圖1的車頂安裝座中的系統(tǒng)的視圖；

圖4是將傳感器自底部安裝到另一圖1的車頂安裝座中的系統(tǒng)的視圖；

圖5是如圖1所示的傳感器安裝座的視圖；

圖6是圖5的傳感器安裝座中的基準結構的視圖；

圖7是示例車輛的框圖；

圖8是用于將傳感器安裝到車頂安裝座中的方法的示例過程圖。

具體實施方式

諸如自主車輛的車輛中的傳感器可能需要與車身的特定對準。對準傳感器可能是困難且昂貴的。通過預制具有適配到車輛頂部安裝座中的預校準傳感器的總成，傳感器可以容易地安裝并與車身對準。總成通常限制一些這種傳感器位置和/或取向中的可變性。該總成可以被構造成裝配在現(xiàn)有的車輛車頂安裝座內，允許當前車輛的改裝并且更容易地安裝到新車輛中。

圖1示出了車輛50中的示例性系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括具有傳感器14，結構定位元件16、支撐軌道18、傳感器安裝座26和模塊定位件28的傳感器框架12。系統(tǒng)10還包括具有基準結構22和腔體24的車頂安裝座20。系統(tǒng)10配置為使傳感器14與車身52對準。

傳感器框架12可在與車身52對準的取向中安裝到車頂安裝座20中。傳感器框架12可以在安裝到車頂安裝座20中之前制造，該傳感器框架12是可以設置在車身52的車頂位置以接收和/或支撐包括傳感器框架12的車頂?shù)母鞣N元件的結構。

傳感器框架12包括至少一個傳感器14。傳感器14可以包括例如雷達、激光雷達和視覺系統(tǒng)。傳感器14可以例如經(jīng)由諸如已知的有線和/或無線連接與車輛50中的通信總線通信地連接。傳感器14可以被設置成當傳感器框架12安裝到車頂安裝座20中時，與車身52對準或以其它方式具體地定向。應該以特定方式定向的傳感器14的示例包括例如激光雷達傳感器，如已知的那樣，其通常需要指定的車身位置和取向以避免在車輛50的操作期間的干擾和/或以提供有用的數(shù)據(jù)。作為示例而非限制，傳感器14可以包括激光雷達、雷達、視覺系統(tǒng)、麥克風、射頻定向天線和定向超聲波傳感器。傳感器14可以由傳感器安裝座26和/或支撐軌道18支撐。

傳感器框架12包括至少一個結構定位元件16。車頂安裝座20包括與基準對準的至少一個基準結構22，并且結構定位元件16可與基準結構22配合以將傳感器框架12與車身52的其余部分對準。這里使用的術語“基準”旨在具有在由美國機械工程師協(xié)會(asme)頒布的已知的y14.5-2009標準中使用的含義，該標準發(fā)表在美國機械工程師協(xié)會(2009)，紐約，asmey14.5-2009，尺寸和公差中(美國機械工程師協(xié)會(dimensioningandtolerancing,asmey14.52009；ny：americansocietyofmechanicalengineers(2009)。根據(jù)該標準，“基準”是“從指定基準結構的真實幾何模擬體得到的理論上精確的點、軸或平面?；鶞适菑钠鋭?chuàng)建部件的特征的位置或幾何特性的原點”。在本上下文中，基準通常限定了點、線或形狀(即，平面的一部分)，點、線或形狀限定了位置和/或取向，傳感器框架12根據(jù)該位置和/或取向連接或將要連接到車頂安裝座20上。傳感器框架12可以經(jīng)由相應的基準結構22和結構定位元件16與車身52對準。也就是說，車頂安裝座20可具有設置成使車頂安裝座12與車身52對準的預定基準，這使得傳感器14與車身52對準。

基準由車頂安裝座20上的基準結構22來表示，如下所述，基準結構22可接收結構定位元件16，結構定位元件16允許傳感器框架12在車頂安裝座20中的受控的精細公差定位。結構定位元件16可以是設置以與基準結構22配合的物理結構，例如銷和/或平坦部(flat)，其中“平坦部”是具有用來例如接收固定螺釘?shù)钠教箓鹊匿N?；鶞式Y構22和結構定位元件16通常可通過例如壓配合、螺紋緊固件等配合。傳感器框架12可包括至少三個結構定位元件16。結構定位元件16將傳感器框架12固定到車頂安裝座20，確保傳感器14的對準以及傳感器框架12的容易安裝。

傳感器框架12包括至少一個支撐軌道18。支撐軌道18可以保護傳感器14和結構定位元件16。支撐軌道18可以容納模塊定位件28。支撐軌道18可以是例如，縱向軌道和/或橫向軌道。

傳感器安裝座26容納傳感器14，并且對于車頂安裝座20附加地或替代地，可以包括一個或多個基準結構22。傳感器安裝座26可以是例如被配置為在安裝傳感器框架12時容納傳感器14以保持它們的對準的結構。傳感器安裝座26可以由例如金屬、丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃等來構造。傳感器安裝座26可以由支撐軌道18支撐和/或連接到支撐軌道18上。

傳感器框架12包括至少一個模塊定位件28。模塊定位件28可以位于例如支撐軌道18和/或傳感器安裝座26上。模塊定位件28可以包括插孔或已知的接收車輛部件的類似件，車輛部件是例如線束和/或熱管理接口。例如，線束和冷卻線可以向上設置到車輛50立柱(例如，c柱)上，并連接到傳感器14。模塊定位件28可以朝向車輛50的內部，例如，傳感器框架12的底部。

車頂安裝座20是通?？蛇B接到車身52上并且容納傳感器框架12的結構。當傳感器框架12安裝到車頂安裝座20中時，車頂安裝座20有利地保持傳感器14的相應取向，即位置和/角度。

車頂安裝座20可以包括如上所述的至少一個基準結構22。一個或多個基準結構22允許傳感器框架12快速且精確地安裝到車頂安裝座中?；鶞式Y構22是車頂安裝座20中的物理結構，例如來自車頂安裝座結構的槽、環(huán)形、圓形腔、開孔(cutout)等，它們被設置用來接收結構定位元件16。例如，基準結構22可以是設置用來在車頂安裝座20中接收圓柱形結構定位元件的圓形槽?；鶞式Y構22可以接收結構定位元件16，用來將傳感器框架12定位在腔24中并相對于車頂安裝座20定位。

車頂安裝座20可以包括至少三個基準結構22。例如，在基準結構22中的一個是圓形槽的情況下，基準結構22因此阻止沿三個方向軸中的兩個的運動，并且當結構定位元件16(例如，圓柱形銷)放置在基準結構22(即，圓形槽)中時，阻止在三個方向中的兩個上旋轉。然而，作為圓形槽的基準結構22可以允許沿著限定圓形槽(即基準結構22)的圓的軸線而運動，并且可以允許圍繞軸線旋轉。為了阻止這種旋轉，基準結構22中的一個可以包括添加到車頂安裝座20中的圓形槽中的平坦邊緣或凹口，例如，如圖6所示的基準結構22a(具有平坦邊緣)和22c具有凹口)。平坦邊緣或凹口阻止圍繞軸線的旋轉，導致受約束的五個自由度，即，僅允許沿著基準的軸線的豎直移動。另一個基準結構22可以包括用于銷的槽，如圖6中所示的基準結構22b，其將限制豎直的軸向運動，導致受約束的六個自由度。然而，通常期望基準結構22在六個可能自由度中的至多五個中限制車頂安裝座20相對于傳感器框架12的移動，原因是在六個或更多個自由度中的限制可以導致過度限制和堆疊公差誤差。在任何情況下，結構定位元件16可以成形為與基準結構22配合，為傳感器框架12提供特定的取向以連接到車頂安裝座20上。當傳感器框架12經(jīng)由基準結構22被連接到車頂安裝座20上時，傳感器框架12可以用例如粘合劑和/或橡膠密封件密封到車頂安裝座20上。

車頂安裝座20包括腔24。腔24可以是例如配置為容納諸如已知用于天窗和/或全景天窗的機構的腔。當傳感器框架12安裝到車頂安裝座20中時，腔24可以容納傳感器安裝座26。傳感器安裝座26的尺寸可以設置成適配在腔24內。

圖2示出了自頂部安裝到車頂安裝座20中的傳感器框架12，這里是天窗。術語“自頂部安裝”意味著傳感器框架12在豎直方向上從頂部安裝在車頂安裝座20中，即，傳感器框架12從上方降低到車頂安裝座20中。結構定位元件16可以朝向傳感器框架12的底部來定位，并且基準結構22可以沿著車頂安裝座20的頂部設置以接收結構定位元件16。當結構定位元件16與基準結構22配合時，傳感器安裝座26和傳感器14可以與車身52對準。然后，安裝板12可以利用例如粘合劑密封件(例如，聚氨酯)連接到車頂安裝座上。傳感器框架12可以被設置成基于例如基準、傳感器14的取向、制造技術等將從頂部安裝到車頂安裝座20中。

安裝板12可以安裝在車輛50中，該車輛50移除了天窗，產(chǎn)生其中放置有傳感器安裝座26的腔24。因此，傳感器框架12可以改裝到現(xiàn)有車輛中。傳感器框架12還可以安裝到為天窗設計的現(xiàn)有的車頂安裝座20中，并且因此可以不需要特殊的制造。

圖3示出了傳感器框架12從頂部安裝到另一個示例性車頂安裝座20中，這里是全景天窗。全景天窗可以產(chǎn)生比圖2的天窗更大的腔24。傳感器框架12可以類似地從頂部安裝，即從上方下降到腔24中并密封到車頂安裝座20上。因為全景天窗的腔24比圖2的天窗更大，因此傳感器安裝座26必須被構造成較大的腔，并且安裝板12可以被設置成使得傳感器14在安裝時被校準和對準。類似地，基準結構22和結構定位元件16被定位成在安裝傳感器框架12時保持傳感器14的校準和對準。因為全景天窗具有較大的腔24，所以傳感器框架12可以包括更多的傳感器14。

圖4示出了傳感器框架12從底部安裝到車頂安裝座20中。術語“從底部安裝”意味著傳感器框架12在豎直方向上從底部安裝在車頂安裝座20中，即傳感器框架12從車頂安裝座20的下方升起并從車頂安裝座20的下方安裝。結構定位元件16可以設置在傳感器框架12的頂部上，以與位于車頂安裝座20的底部上的基準結構22配合。傳感器框架12可以利用例如橡膠密封件連接到車頂安裝座20上。傳感器框架12可以被設置為基于例如基準、傳感器14的取向、制造技術等從底部安裝到車頂安裝座20中。

圖5示出了示例傳感器安裝座26。傳感器安裝座26包括傳感器14。傳感器14可經(jīng)由傳感器安裝座26中的基準結構22和傳感器14中的結構定位元件16與傳感器安裝座26配合?？梢赃x擇基準結構22和結構定位元件16以確保當傳感器14安裝在車輛50中時傳感器14的正確定向。

圖6示出了傳感器安裝座26中的基準結構22，但是也可以用于車頂安裝座20。如上所述，基準結構22包括例如具有大體圓形形狀并帶有平坦邊緣的結構22a、具有用于圓柱形銷的圓形槽的結構22b、以及具有包括在大體圓形形狀中的矩形凹口的結構22c。在該示例中，結構22a可以阻止傳感器14的旋轉，但允許沿著結構22a的軸線的軸向運動。結構22b可以接收來自傳感器14的銷，阻止除了從結構22b中出來的豎直軸向運動外的所有方向上的運動。結構22c可以阻止傳感器14的旋轉，并且可以確保設計成與結構22a配合的傳感器14沒有不適當?shù)胤胖迷诮Y構22c中。也就是說，傳感器安裝座26和車頂安裝座20可以包括結構22a、22b、22c的任何組合，以確保傳感器14在安裝時對準，并且確保傳感器14配合它們各自的基準結構22并且僅配合它們各自的基準結構22。

圖7示出了車輛50的框圖。傳感器14經(jīng)由車輛50的通信總線34(諸如控制器局域網(wǎng)(can))通信地連接到包括處理器和存儲器的控制器30和車輛子系統(tǒng)36上。

控制器30可以被編程為接收由傳感器14收集并通過通信總線34傳輸?shù)男畔?，以致動車輛子系統(tǒng)36，從而以自主模式操作車輛。存儲器可以存儲可由處理器執(zhí)行以致動車輛子系統(tǒng)36的指令。

車輛子系統(tǒng)36可以包括例如數(shù)據(jù)收集器、節(jié)氣門、制動器、轉向器、娛樂裝置、人機界面等。車輛子系統(tǒng)36可以從控制器30和/或車輛操作者接收指令以操作車輛。車輛子系統(tǒng)36可以以自主模式操作。

圖8示出了用于將傳感器框架12安裝到車頂安裝座20中的示例過程200。過程200開始于框205，在框205中識別車頂安裝座20中的基準結構22。例如，該識別可以由安裝者完成，安裝者例如是被設置為制造車輛50的機器人、人類工人等。

接下來，在框210中，安裝者定位傳感器框架12以使結構定位元件16與基準結構22對準?；鶞式Y構22設置成接收結構定位元件16并允許安裝者在車頂安裝座20內定向傳感器框架12，使得傳感器14與車身52對準。安裝者可以采用從頂部安裝的方式將傳感器框架12定位在頂部底座20上方，如圖2-3所示，或者可以采用從底部安裝的方式將傳感器框架12定位在車頂安裝座20下方，如圖4所示。

接下來，在框215中，安裝者使結構定位元件16與基準結構22配合。配合可以是例如將結構定位元件16壓配合到基準結構22的腔中、安裝螺紋緊固件將結構定位元件16固定到基準結構22等。在結構定位元件16與基準結構22配合時，傳感器14與車身52對準。

接下來，在方框220中，安裝者將車輛部件連接到模塊定位件28。傳感器框架12可以包括用于各種車輛部件(例如線束和/或熱管理接口)的模塊定位件28，并且安裝者可以將部件安裝到模塊定位件28中。

接下來，在方框225中，安裝者將傳感器框架12密封到車頂安裝座20中，并且過程200結束。密封件可以是聚氨酯密封件和/或橡膠密封件。密封件將傳感器框架12固定到車頂安裝座20上，保持傳感器14與車身52的對準。

如本文所使用的，修飾形容詞的副詞“大體上”是指形狀、結構、測量值、數(shù)值、計算等由于在材料、加工、制造、傳感器測量、計算、處理時間、通信時間等方面的缺陷而可能會偏離精確描述的幾何形狀、距離、測量值、數(shù)值、計算等。

因此，應當理解，包括以上說明書和附圖以及下面的權利要求的本公開旨在是說明性的而不是限制性的。在閱讀上述說明書之后，除了所提供的示例之外的許多實施例和應用對于本領域技術人員將是顯而易見的。應當參考這里所附和/或被包括在這個非臨時專利申請中的權利要求，連同等同于這些權利要求聲稱的全部范圍，而不是參考上述說明書，來確定本發(fā)明的范圍?？梢灶A期和預料的是在本文中討論的技術中將會出現(xiàn)未來的發(fā)展中，并且所公開的系統(tǒng)和方法將被并入這些未來的實施例中?？傊瑧斃斫?，所公開的主題能夠修改和變化。