Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Developing a Resource-Efficient Sensor Cleaning System for Autonomous Heavy Vehicles
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Utvecklingen av ett Resurseffektivt Sensorrengöringssystem för Autonoma Tunga Fordon (Swedish)
Abstract [en]

The global transportation sector is currently shifting towards autonomous vehicles. This shift comes with challenges, such as; identifying obstacles, recognising its surroundings and acting safely based on these perceptions. To accomplish mentioned tasks, the vehicle is equipped with sensors, such as lidars and cameras. A lesser known, yet significant challenge lies in keeping these sensors clean from dirt and debris which tends to accumulate on the lens of the sensors when the vehicle is moving.

This report investigates how lidar- and camera sensors can be cleaned more resource-efficient in comparison to the existing sensor cleaning systems on the market. The goal was to recommend a sensor cleaning system for the range of sensors of an autonomous heavy vehicle.The authors of the study developed and tested several cleaning methods which were evaluated among each other and existing systems, while considering a system perspective.

The developed cleaning systems showed that enabling a low washer fluid consumption had a negative impact on the system’s scalability, durability, compactness and complexity, in comparison to the existing cleaning systems. When utilising a high-pressured fluid, the study found that a sweeping flat spray is more resource-efficient than a static cone spray, where the latter is being commonly used in conventional sensor cleaning systems. The concepts with a sweeping flat spray resulted in a fluid consumption 4-7 times lower than the best reference cleaning system.

In the case of a lidar, when considering a system perspective, it is recommended to use two telescopic flat spray nozzles facing each other and placed in either corner of the lens. It is also recommended that the nozzles are activated one at a time and that fluid I sprayed immediately on activation and kept flowing during the entire stroke to achieve a shaving or ploughing effect on the dirt. This method of cleaning has been observed to be more resource efficient compared to the reference systems. The resource-efficiency of a sweeping flat spray exists for other lens sizes as well, such as cameras and headlamps, however the scaling effects need further investigating. Therefore, additional tests are suggested, such as stress tests to determine the long-term durability of the cleaning system. Additionally, more research is needed to understand the impact of dirt in different environments and how often the sensors need cleaning. This also includes investigating how dirty the sensors can become before losing functionality.

Abstract [sv]

Den globala transportsektorn är på väg att skifta till autonoma fordon. Detta skifte medför flear utmaningar; som att göra fordonet medveten om dess omgivning, identifiera objekt och agera säkert baserat på dessa intryck. För att kunna utföra dessa uppgifter är fordonen utrustade med sensorer, såsom lidar och kameror. En mindre känd utmaning ligger i att hålla dessa sensorer rena från smuts som ansamlas på sensorernas lins när fordonet framförs.

Denna rapport undersöker hur lidar- och kamerasensorer kan rengöras mer resurseffektivt i förhållande till befintliga sensorrengöringssystem på marknaden. Målet var att rekommendera ett rengöringssystem för sensorerna som krävs för autonom färd, nämligen lidar och kameror. Studien utvecklade och testade ett flertal rengöringsmetoder som utvärderades bland varandra och befintliga rengöringssystem, medan samtidigt ta hänsyn till ett systemperspektiv.

De utvecklade rengöringssystemen visade att en låg vätskeförbrukning påverkade systemet negativt i aspekter som skalbarhet, hållbarhet, kompakthet och komplexitet, i jämförelse med the befintliga rengöringssystemen. Vid användning av högtrycksvatten fastställde studien att en rörlig platt stråle kan vara mer resurseffektiv än en statisk konisk stråle, där den senare är vanlig bland befintliga rengöringssystem. Koncepten med en rörlig platt stråle hade en vätskeförbrukning som var fyra till sju gånger lägre än närmaste referenssystem.

Vid hänsyn till ett systemperspektiv resulterade det rekommendera rengöringssystemet i två teleskopiska munstycken placerade i motstående hörnor av linsen. En i taget utvidgar sig munstyckena samtidigt som de sprutar högtrycksvatten på linsen, därav möjliggörs en rörlig platt stråle och en resurseffektiv rengöringscykel. Att rengöra med en rörlig platt stråle anses även resurseffektiv när det gäller andra storlekar på linsen, såsom en kamera- eller strålkastarlins, däremot måste eventuella följder från skalningen undersökas i vidare arbete. Det föreslås även kompletterande tester, såsom stresstester för att kunna avgöra livslängden på systemet. Vidare, efterfrågas ytterligare undersökningar på inflytande av smuts i olika miljöer, samt hur ofta sensorerna behöver rengöras. Detta inkluderar även undersökningar kring hur smutsiga sensorerna kan bli innan de tappar funktionaliteten.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 96
Series
TRITA-ITM-EX ; 2019:505
Keywords [en]
Sensor Cleaning, Autonomous vehicles, Cleaning methods, High-Pressure Fluid
Keywords [sv]
Sensorrengöring, Autonoma Fordon, Rengöringsmetoder, Högtrycksvatten
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-263934OAI: oai:DiVA.org:kth-263934DiVA, id: diva2:1371223
External cooperation
Scania CV AB
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-11-21 Created: 2019-11-19 Last updated: 2019-11-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6117 kB)2 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6117 kBChecksum SHA-512
48bacdc3fd25b9db809b5fb237f35604a8d939195c99b445fad157ebf8f631983fafb7dbfe719c54e78ac3c9e76dd2993c29e22d3eb1d0c70b0f526f46c3143c
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Industrial Engineering and Management (ITM)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 2 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 2 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf