一种车辆前风挡玻璃的清洁方法、装置及系统与流程

本发明涉及车辆清洗技术，更具体的说，是涉及一种车辆前风挡玻璃的清洁方法、装置及系统。

背景技术：

车辆作为人们日常出行的首选交通工具，在人们的出行生活中扮演着越来越重要的角色。而车辆前风挡玻璃作为驾驶员了解外部行车环境的主要通道，其干净整洁对于安全驾驶具备极其重要的意义。

当前车辆前风挡玻璃清洗方案普遍采用清洗液喷淋加雨刮机械关系的方式。由于前风挡玻璃的清洁过程采用雨刮电机驱动，因此，在需要对前风挡玻璃进行清洁时，清洗液需要从设置在前机舱中的洗涤壶中依次经过雨刮电机、管路和喷嘴，最后才喷射到前风挡玻璃。然而这个过程费时较长，存在响应速度慢的问题；此外，清洗液的清洁能力有限，对于一些顽固污染物，很难做到完全清洁。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种车辆前风挡玻璃的清洁方法、装置及系统，以克服现有技术中的前风挡清洁方式存在的响应速度慢和清洁不到位的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种车辆前风挡玻璃的清洁方法，包括：

获取前风挡玻璃的图片数据；

对所述图片数据进行分析处理，得到所述前风挡玻璃上的污垢的污垢位置和污垢特性；

在所述污垢特性满足预设条件的情况下，控制雨刮片旋转至与所述污垢位置重合的角度，使得所述雨刮片部分或全部覆盖所述污垢；

控制所述雨刮片上与所述污垢位置对应的位置发射出激光，以使得发射出的所述激光对所述污垢进行清洁；

其中，所述雨刮片中设置有激光传输光纤，所述激光传输光纤将激光发生装置产生的激光传输至所述污垢位置对应的所述位置。

可选的，在所述对所述图片数据进行分析处理，得到所述前风挡玻璃上的污垢的污垢位置和污垢特性后，还包括：

基于所述污垢特性确定激光参数，所述激光参数包括激光强度和/或激光波长。

则所述控制所述雨刮片上与所述污垢位置对应的位置发射出激光，包括：

控制雨刮片上与所述污垢位置对应的位置发射出与所述激光强度和/或激光波长的一致激光。

可选的，所述在所述污垢特性满足预设条件的情况下，控制雨刮片旋转至与所述污垢位置重合的角度，包括：

基于所述污垢特性确定所述污垢的污垢种类；

在所述污垢种类属于预设种类的情况下，基于所述污垢位置确定雨刮片的旋转角度；

控制所述雨刮片依据所述旋转角度旋转，使得所述雨刮片部分或全部覆盖所述污垢。

本发明还提出一种车辆前风挡玻璃的清洁装置，包括：

数据获取模块，用于获取前风挡玻璃的图片数据；

污垢确定模块，用于对所述图片数据进行分析处理，得到所述前风挡玻璃上的污垢的污垢位置和污垢特性；

清洁定位模块，用于在所述污垢特性满足预设条件的情况下，控制雨刮片旋转至与所述污垢位置重合的角度，使得所述雨刮片部分或全部覆盖所述污垢；

激光清洁模块，用于控制所述雨刮片上与所述污垢位置对应的位置发射出激光，以使得发射出的激光对所述污垢进行清洁；

其中，所述雨刮片中设置有激光传输光纤，所述激光传输光纤将激光发生装置产生的激光传输至所述污垢位置对应的位置。

一种车辆前风挡玻璃的清洁系统，包括：

处理器，用于获取前风挡玻璃的图片数据；对所述图片数据进行分析处理，得到所述前风挡玻璃上的污垢的污垢位置和污垢特性；在所述污垢特性满足预设条件的情况下，控制雨刮片旋转至与所述污垢位置重合的角度，使得所述雨刮片部分或全部覆盖所述污垢；控制所述雨刮片上与所述污垢位置对应的位置发射出激光，以使得发射出的所述激光对所述污垢进行清洁；

激光发生装置，用于依据所述处理器的指令产生激光；

激光传输光纤，所述激光传输光纤设置于所述雨刮片内，用于将所述激光发生装置产生的激光传输至所述雨刮片上设置的激光出射口；

激光出射口，所述激光出射口朝向前挡风玻璃设置，用于射出激光。

可选的，所述雨刮片上在其延伸方向上依次设置有多个激光出射口，相邻激光出射口之间的间距相等，每一个所述激光出射口与所述激光发生装置之间分别设置一条激光传输光纤，每条激光传输光纤设置激光开闭开关；

所述处理器控制所述雨刮片上与所述污垢位置对应的位置发射出激光，包括：

仅开启与所述污垢位置对应的激光传输光纤的激光开闭开关，以使得发射出的激光对所述污垢位置上的污垢进行清洁。

可选的，所述相邻激光出射口之间的间距范围为0.5mm-5mm。

可选的，所述激光出射口的数量为1个，所述系统还包括：

出射口移动机构，用于依据所述处理器的指令将所述激光出射口移动至与所述污垢位置对应的位置。

可选的，所述出射口移动机构包括驱动电机和传动机构，所述驱动电机的输出轴的转动经所述传动机构转变为所述驱动电机在预先设置好的导轨上直线移动，从而带动与其固定连接的激光出射口移动至与所述污垢位置对应的位置。

可选的：所述出射口移动机构包括金属软片和驱动电机，所述金属软片具有弹性；所述驱动电机的输出轴连接金属软片的一端，所述金属软片的另一端设置激光出射口，所述驱动电机的输出轴通过带动所述金属软片进行卷曲收缩或释放延伸控制所述激光出射口在所述雨刮片延伸方向上做直线运动，以使所述激光出射口移动至所述污垢位置对应的位置。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种车辆前风挡玻璃的清洁方法、装置及系统，包括：获取前风挡玻璃的图片数据；对所述图片数据进行分析处理，得到所述前风挡玻璃上的污垢的污垢位置和污垢特性；在所述污垢特性满足预设条件的情况下，控制雨刮片旋转至与所述污垢位置重合的角度，使得所述雨刮片部分或全部覆盖所述污垢；控制所述雨刮片上与所述污垢位置对应的位置发射出激光，以对所述污垢进行清洁。上述方案在检测到前风挡玻璃上存在特定的污垢时，采用激光对前风挡玻璃上的污垢进行清洁，响应速度快；且激光清洁相对于传统的玻璃清洗液具有更强的去污能力，能够有效去除前风挡玻璃上的顽固污垢。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种车辆前风挡玻璃的清洁方法流程图；

图2为本发明实施例公开的另一种车辆前风挡玻璃的清洁方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种车辆前风挡玻璃的清洁装置的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的车辆前风挡玻璃的清洁系统结构示意图；

图5为本发明实施例公开的车辆前风挡玻璃的清洁系统的部署示意图；

图6为本发明实施例公开的一种激光出射口的实现结构示意图；

图7为本发明实施例公开的另一种激光出射口的实现结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例公开的一种车辆前风挡玻璃的清洁方法流程图，参见图1所示，车辆前风挡玻璃的清洁方法可以包括：

步骤101：获取前风挡玻璃的图片数据。

前风挡玻璃的图片数据可以由摄像头获取，该摄像头可以被预置在车辆内部，使其采景范围对应前风挡玻璃。

具体实现中，在车辆启动状态下，可以周期性的采集前风挡玻璃的图片数据，且采集周期不宜设置的过长，以保证前风挡玻璃上的污垢能够被及时检测到。当然，若是在两次采集图像之间的时间范围内，前风挡玻璃上出现污垢，驾驶员也可以通过相应的触发操作，触发立即开启污垢检测相关工作，以保证污垢清洁的及时性。

步骤102：对所述图片数据进行分析处理，得到所述前风挡玻璃上的污垢的污垢位置和污垢特性。

获取到前风挡玻璃的图片数据后，可以采用图像处理技术，基于预先训练的污垢检测模型，确定出前风挡玻璃上是否存在污垢，以及污垢位置、污垢特性等，污垢特性可以但不限制为包括污垢大小、厚度、颜色、种类等参数中的一种或多种。

步骤103：在所述污垢特性满足预设条件的情况下，控制雨刮片旋转至与所述污垢位置重合的角度，使得所述雨刮片部分或全部覆盖所述污垢。

在污垢特性满足特定条件时，如污垢厚度大于0.1cm，或者根据污垢特性识别出的污垢种类属于特定种类污垢时，如识别出污垢类型为沥青，则确定污垢为比较难清洗的污垢类型；这种情况下，采用常规的玻璃清洗液很难将污垢清洁干净，因此可以选择激光清洁方式对污垢进行清洁。

采用激光清洁方式对前风挡玻璃上的污垢进行清洁，需要先将设置有激光出射口的雨刮片旋转移动至与污垢对应的位置，以使得后续发出的激光能够对准污垢，实现污垢清洁。

步骤104：控制所述雨刮片上与所述污垢位置对应的位置发射出激光，以使得发射出的激光对所述污垢进行清洁。

其中，雨刮片中设置有激光传输光纤，激光传输光纤可以将激光发生装置产生的激光传输至污垢位置对应的所述位置。

在雨刮片旋转到位后，系统控制激光发生装置发出激光，并使得发出的激光的出射口对准污垢位置，以实现污垢的激光清洁。

需要说明的是，上述车辆前风挡玻璃的清洁方法能够与车辆现有的系统进行较好的集成。当前风挡玻璃上存在多处污垢时，该方法也能够实现对前风挡玻璃上的多处污垢进行激光清洗，整个过程快速高效。

本实施例的车辆前风挡玻璃的清洁方法，在检测到前风挡玻璃上存在特定的污垢时，采用激光对前风挡玻璃上的污垢进行清洁，响应速度快；且激光清洁相对于传统的玻璃清洗液具有更强的去污能力，能够有效去除前风挡玻璃上的顽固污垢。

图2为本发明实施例公开的另一种车辆前风挡玻璃的清洁方法流程图，如图2所示，车辆前风挡玻璃的清洁方法可以包括：

步骤201：获取前风挡玻璃的图片数据；

步骤202：对所述图片数据进行分析处理，得到所述前风挡玻璃上的污垢的污垢位置和污垢特性；

步骤203：在所述污垢特性满足预设条件的情况下，控制雨刮片旋转至与所述污垢位置重合的角度，使得所述雨刮片部分或全部覆盖所述污垢；

步骤204：基于所述污垢特性确定激光参数，所述激光参数包括激光强度和/或激光波长。

对于不同的污垢，可以配置不同的激光对其进行清洁，争取实现针对特定的污垢为其配置合适强度的激光，以避免激光能量过弱达不到满意的清洁效果，同时避免过强的激光能量影响到车内人员，具体的激光强度和波长的确定可以在系统设计阶段根据使用场合进行试验标定来进行确定。

步骤205：控制雨刮片上与所述污垢位置对应的位置发射出满足所述激光强度和/或激光波长的激光。

本实施例中，在采用激光对污垢进行清洁时，可以根据污垢特点确定合适能量的激光，使得发出的激光能够实现对污垢的完全清理，也不会因为能量过强影响到车内人员，实现方式更加智能化，有利于提升用户体验。

上述实施例中，所述控制雨刮片旋转至与所述污垢位置重合的角度，可以包括：基于所述污垢位置确定雨刮片的旋转角度；控制所述雨刮片旋转到所述旋转角度，使得所述雨刮片部分或全部覆盖所述污垢。

在污垢位置面积较小时，雨刮片可以将污垢覆盖，实现精准清洁；在污垢位置较大时，雨刮片仅能部分覆盖污垢，可以通过控制雨刮片小范围内旋转，使得激光能够清洁到所有存在污垢的位置。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

上述本发明公开的实施例中详细描述了方法，对于本发明的方法可采用多种形式的装置实现，因此本发明还公开了一种装置，下面给出具体的实施例进行详细说明。

图3为本发明实施例公开的一种车辆前风挡玻璃的清洁装置的结构示意图，参见图3所示，车辆前风挡玻璃的清洁装置30可以包括：

数据获取模块301，用于获取前风挡玻璃的图片数据；

污垢确定模块302，用于对图片数据进行分析处理，得到前风挡玻璃上的污垢的污垢位置和污垢特性；

清洁定位模块303，用于在污垢特性满足预设条件的情况下，控制雨刮片旋转至与污垢位置重合的角度，使得雨刮片部分或全部覆盖所述污垢；

激光清洁模块304，用于控制雨刮片上与污垢位置对应的位置发射出激光，以使得发射出的激光对污垢进行清洁。

其中，雨刮片中设置有激光传输光纤，激光传输光纤将激光发生装置产生的激光传输至污垢位置对应的位置。

本实施例所述车辆前风挡玻璃的清洁装置，在检测到前风挡玻璃上存在特定的污垢时，采用激光对前风挡玻璃上的污垢进行清洁，响应速度快；且激光清洁相对于传统的玻璃清洗液具有更强的去污能力，能够有效去除前风挡玻璃上的顽固污垢。

上述车辆前风挡玻璃的清洁装置及其各模块的具体实现，可以参见方法实施例中对应部分的内容记载，在此不再重复介绍。

进一步的，本发明还公开了一种车辆前风挡玻璃的清洁系统，图4为本发明实施例公开的车辆前风挡玻璃的清洁系统结构示意图，参见图4所示，车辆前风挡玻璃的清洁系统40可以包括：

处理器401，用于获取前风挡玻璃的图片数据并进行分析处理，得到前风挡玻璃上的污垢的污垢位置和污垢特性；在污垢特性满足预设条件的情况下，控制雨刮片旋转至与污垢位置重合的角度，使得雨刮片部分或全部覆盖污垢；控制雨刮片上与污垢位置对应的位置发射出激光，以使得发射出的激光对污垢进行清洁；

激光发生装置402，用于依据处理器的指令产生激光；

激光传输光纤403，激光传输光纤设置于雨刮片内，用于将激光发生装置产生的激光传输至雨刮片上设置的激光出射口。

激光出射口404，激光出射口朝向前挡风玻璃设置，用于射出激光。

需要说明的是，在实际应用中，车辆前风挡玻璃的清洁系统的结构形式并不固定限制为上述各结构，只要是满足本申请实施例公开的车辆前风挡玻璃的清洁系统的实现原理的结构形式，都应落入本申请的保护范围。例如，上述处理器在具体实现中可以分为第一处理器(或控制器)和第二处理器(或控制器)，其中，第一处理器可以为图片处理器，用于对前风挡玻璃的图片数据进行分析处理，得到污垢数据；第二处理器用于根据第一处理器得到的结果进行相应的控制。

进一步地，激光出射口的位置控制可以有多种形式，这里对两种实施例进行介绍：当激光出射口的数量为一个时，车辆前风挡玻璃的清洁系统除上述各结构外，还可以包括：出射口移动机构，用于依据处理器的指令将激光出射口移动至与污垢位置对应的位置。

如图6所示，利用机械结构+电机的形式控制激光出射口位置，其中1为激光出射口、2为电机、3为齿轮、4为电机导轨、5为齿条、6为金属软片、7为金属软片导轨。

在图6所示的实施例中，系统中可以只包含一条光纤，即只有一个激光出射口，通过控制雨刮片的旋转和激光出射口1沿雨刮片的移动来实现对污染物的精确定位清洗，其中雨刮电机和激光出射口1的控制电机均需采用步进电机，以便能够精确的控制电机转动的圈数来实现对污渍的精确清洗。

激光出射口1沿雨刮片的移动可以通过以下方式实现：a、通过微型步进电机+导轨+齿轮齿条的形式实现，具体如图6中间图所示，微型步进电机2的机体与电机导轨4相连，在微型步进电机2的输出轴上连接齿轮3，齿轮3与齿条5进行啮合，当电机2工作时，通过齿轮3与齿条5的相互作用就可以实现微型步进电机2在电机导轨4上的移动，激光出射口1可以布置在微型步进电机2的机体上，也可以通过一定的结构布置在电机2的输出轴上，实现跟随步进电机的移动进行移动。需要说明的是，上述齿轮齿条机构还可以替换为其他类型的传动机构，任何能实现将驱动电机的转动转化为直线运动的传动机构形式都可应用至本发明中。

b、通过微型步进电机+金属软片的形式实现，具体如图6右侧图所示，金属软片6需要具备一定弹性，以便能够维持直线的形态；该实施例中，微型步进电机2可以固定在雨刮片的根部位置，激光出射口1固定在金属软片6的一端，金属软片6的另一端与微型步进电机2的输出轴相连，当微型步进电机2转动时，可以实现金属软片6固定有激光出射口1的一端在金属软片导轨7上做直线运动。具体的，在电机2的输出轴向第一方向转动时，卷曲盘绕在电机2的输出轴上的金属软片6向外释放延伸，金属软片6固定有激光出射口1的一端沿着金属软片导轨7向远离电机2的方向延伸；在电机2的输出轴向与第一方向相反的第二方向转动时，电机2的输出轴带动金属软片6卷曲盘绕在电机2的输出轴上，金属软片6固定有激光出射口1的一端沿着金属软片导轨7向电机2的输出轴直线靠近，直至接近电机2的输出轴，从而实现金属软片6带动激光出射口1的移动。

当然，除了上述雨刮片只包括一个可移动的激光出射口外，还有其他的激光出射口的实现方式，如：雨刮片上在其延伸方向上依次设置有多个激光出射口，相邻激光出射口之间的间距相等。其中相邻激光出射口之间的间距不宜设置的过大，以使得对激光喷射位置的控制更加精确。此时由于激光出射口的设置位置较密集，省去了上述出射口移动机构。

在这种实现方案中，每一个所述激光出射口与激光发生装置之间分别设置一条激光传输光纤，为每条激光传输光纤设置激光开闭开关；在确定了污垢位置，且雨刮片已经移动到对应位置后，只需要控制对应污垢位置的激光传输光纤的开闭开关打开，其他的激光传输光纤开关关闭，即可实现特定位置(对应污垢位置)的激光清洁；即，仅开启与污垢位置对应的激光传输光纤的激光开闭开关，以使得发射出的激光对污垢进行清洁。

如图7所示，激光出射口的控制采用激光阵列+开闭门的形式，系统中包含多条光纤，激光出射口1均匀的设置在雨刮片上，为了保证激光出射口1覆盖的全面性，各激光出射口1的距离不宜过大，各激光出射口1之间的距离范围可在0.5mm-5mm之间；在每条光纤中需布置激光开闭开关，根据污渍检测系统检测到的污渍污染的位置和控制器的计算结果对各光纤实现开闭控制，实现对污渍的准确清洗。

需要说明的是，图6和图7中所示结构可以都设置在雨刮片的内部，这样不仅整洁美观，且雨刮片的外壳结构还可以对图6和图7所示结构提供一定的保护作用。但理论上图6所示的结构也可以设置在雨刮片的外部，只要保证各结构能够正常工作以完成相应动作即可，本申请实施例中对图6和图7所示结构与雨刮片的具体位置关系并不做限制。

为了便于理解，下面将结合一个具体实现对上述内容进行补充解释说明。

图5为本发明实施例公开的车辆前风挡玻璃的清洁系统的部署示意图，结合图5所示，车辆前风挡玻璃的清洁系统可以包括：污渍检测系统51、控制器52、动作执行系统53、激光发生系统54、激光传输系统55。

其中，污渍检测系统51的作用为检测车辆前风挡是否收到污染，同时确定污染物的位置；控制器52的作用为接收污渍检测系统51输出的污渍信息信号并控制动作执行机构53、激光发生系统54和激光传输系统55的工作状态；动作执行系统53(对应出射口移动机构)的作用为带动激光传输系统55(对应激光传输光纤)中的激光出射口到达指定位置，对指定位置上的污渍进行清洗操作；激光发生系统54(对应上述激光发射装置)的作用为产生清洗污渍需要的激光；激光传输系统55的作用为将激光发生系统54产生的激光源传输到激光出射口，对污渍进行清洁。同时在某些实施例中激光传输系统55中还会布置激光控制开关，控制激光的传输路径，如上述雨刮片上设置多个分别连接一条激光传输光纤的激光出射口的方案，激光控制开关可以根据控制器指令控制将与污垢位置对应的激光输出光纤的开关打开，其他开关关闭。

污渍检测系统51可以检测污染物在车辆前风挡玻璃上的具体污染位置，进一步的，可以测量污渍的某些特性，如大小、厚度、颜色等，根据污染物的相关特性判断污染物的种类，同时能够将检测到的污染物相关信息反馈给控制器52，作为控制器52进行系统控制的依据。污渍检测系统51可以是一个摄像系统，对前风挡进行拍照记录，通过相应的图像处理技术对记录的图片进行分析，确定车辆前风挡的污染状态。

控制器52能够根据污渍监测系统51检测到的关于污染物的信息确定系统的工作状态，系统的工作状态包括动作执行系统53的工作状态、激光发生系统54的工作状态、在某些实施例中还包括激光传输系统55的工作状态。

动作执行系统53根据控制器52的控制信号可以进行对应的移动动作，主要包括雨刮片的运动状态和激光出射口位置移动状态，雨刮片能够围绕雨刮电机所在的轴心进行旋转，在该系统中，雨刮电机应选用步进电机，以便能够精确的控制雨刮片的旋转角度。

本实施例所述车辆前风挡玻璃的清洁系统，采用激光源代替传统车辆前风挡清洗系统中的清洗液作为车辆前风挡的清洗介质，能够快速实现车辆前风挡的清洗工作。同时使得车辆整体系统中减少了玻璃清洗液，能够有效的降低车辆使用过程中的维护成本。此外，激光的清洗能力要优于玻璃清洗液的清洗能力，能够对车辆上顽固污染物具有更好的清洗效果，提高车辆系统的清洗能力。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。