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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufnahme wenigstens eines als Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger genutzten Ultraschallsensors im distalen Randbereich eines Sensorträgers eines verfahrbaren Gerätes, insbesondere eines autonom betriebenen Staubsammelroboters, dessen jeweiliger Ultraschallsensor zur Abgabe von Ultraschallwellen und/oder zur Ermittlung von im jeweiligen Fahrweg des verfahrbaren Gerätes befindlichen Hindernissen und zur Abgabe von zu gegebenenfalls erforderlichen Fahrwegkorrekturen des betreffenden verfahrbaren Gerätes heranziehbaren Ausgangssignalen dient. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein verfahrbares Gerät, insbesondere auf einen autonom betriebenen Staubsammelroboter mit einer Vorrichtung der vorstehend genannten Art.
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Verschiedene Ultraschallsensoren zur Ortung bzw. Entfernungsmessung von Objekten sind beispielsweise aus den Schriften
DE 26 55 686 B2 ,
DE 35 19 254 A1 und
JP 10 206 529 A bekannt.
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Zum Aufbau von Gehäusen für die Aufnahme von unterschiedlichen Gegenständen ist es bereits bekannt (z. B. aus
EP 0 657 121 B1 ,
EP 1 724 881 A2 ), zwei identische Gehäusehalbschalen zu verwenden, deren gegenüberliegende Zusammenfügungsbereiche komplementär zueinander ausgebildet sind. Dabei werden die beiden Gehäusehalbschalen zur Bildung des Gehäuses zusammengefügt. Diese bekannten Gehäuse eignen sich jedoch nicht als Sensorträger für eine lagestabile Aufnahme wenigstens eines als Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger genutzten Ultraschallsensors.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art auszubilden ist, damit wenigstens ein als Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger genutzter Ultraschallsensor von dieser Vorrichtung lagestabil aufnehmbar ist.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, dass der Sensorträger aus zwei Halbschalen besteht, die für den jeweiligen Ultraschallsensor einander gegenüberliegende Aufnahmekörperteile mit einer gemeinsamen, durch eine vorgegebene Ultraschallwellenform festgelegten Distalform und zusätzlich in Abstand von dem jeweiligen Aufnahmekörperteil jeweils wenigstens ein Paar bildende, einander gegenüberliegende Positionsfixierungsglieder aufweisen, durch deren gegenseitige Verbindung miteinander der jeweilige Ultraschallsensor in den betreffenden Aufnahmekörperteilen form- und/oder kraftschlüssig aufgenommen ist.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf relativ einfache Weise durch Ausbildung des Sensorträgers aus zwei Halbschalen, die für den jeweiligen Sensor einander gegenüberliegende Aufnahmekörperteile mit einer gemeinsamen, durch eine vorgegebene Ultraschallwellenform festgelegten Distalform und zusätzlich in Abstand von dem wenigstens einem Aufnahmekörperteil jeweils wenigstens ein Paar bildende, einander gegenüberliegende Positionsfixierungsglieder eine besonders stabile und hinsichtlich einer gewünschten Ultraschallwellenform einer abzugebenden und/oder aufzunehmenden Ultraschallwelle eine lagestabile Anordnung des jeweiligen Ultraschallsensors gewährleistet ist.
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Die einander gegenüberliegenden Positionsfixierungsglieder weisen vorzugsweise dieselben Formen oder zueinander komplementäre Formen auf. Im zuerst erwähnten Fall ergibt sich ein Vorteil in fertigungstechnischer Hinsicht insofern, als für die Formung der betreffenden Positionsfixierungsglieder dieselben Formen genutzt werden können. Im zweitgenannten Fall ergibt sich der Vorteil, dass die einander gegenüberliegenden Positionsfixierungsglieder durch ihre komplementären Formen passgenau zusammengefügt werden können.
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Zweckmäßigerweise sind die beiden Halbschalen an ihren zueinander ausgerichteten Positionsfixierungsgliedern miteinander verschraubbar. Alternativ oder zusätzlich dazu sind die beiden Halbschalen durch Rastelemente miteinander verrastbar. Dadurch sind in vorteilhafter Weise die in den beiden Halbschalen jeweils aufgenommenen Ultraschallsensoren lagestabil sicher festgehalten, so dass sie hinsichtlich der Abgabe und/oder Aufnahme von Ultraschallwellen stets mit gleicher Empfindlichkeit arbeiten können. Dies spielt wegen der festgelegten Distalform der den jeweiligen Ultraschallsensor aufnehmenden Aufnahmekörperteile für eine vorgegebene Ultraschallwellenform eine wichtige Rolle. Würde man hier eine Aufnahme des jeweiligen Ultraschallsensors in den erwähnten gegenüberliegenden Aufnahmekörperteilen mit einer Möglichkeit zur Verdrehung zulassen, so könnte dies aufgrund von unterschiedlichen Empfindlichkeitsbereichen auf der Oberfläche des betreffenden Ultraschallsensors zu unerwünschten Auswertungen der jeweils abgegebenen bzw. empfangenen Ultraschallwellen führen. Hierbei ist nämlich zu berücksichtigen, dass der jeweilige Ultraschallsensor auf seiner Ultraschallwellen abgebenden und/oder aufnehmenden Oberfläche nicht überall dieselbe Empfindlichkeit besitzt.
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Zweckmäßigerweise ist zumindest eine der genannten Halbschalen als Schaltungsplatine oder als Träger für die Aufnahme einer Schaltungsplatine ausgebildet. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der jeweilige Ultraschallsensor über relativ kurze Verbindungsleitungen mit einer Schaltungsplatine verbindbar ist, die erforderliche Schaltungsteile für eine Ansteuerung des jeweiligen Ultraschallsensors als Ultraschallsender und/oder als Ultraschallempfänger enthält. Dadurch lassen sich auf besonders einfache Weise sonst gegebenenfalls erforderliche Abschirmungsmaßnahmen für die Verbindungsleitungen des jeweiligen Ultraschallsensors vermeiden. Solche Abschirmungsmaßnahmen sind nämlich bei längeren Verbindungsleitungen zu/von dem jeweiligen Ultraschallsensor normalerweise erforderlich, um eine Einkopplung von Störsignalen in die betreffenden Verbindungsleitungen zu verhindern.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die jeweiligen Aufnahmekörperteile in zumindest einer der Halbschalen auf ihrer jeweiligen Außenseite wenigstens ein Gleitführungselement für eine Gleitführung eines vor dem distalen Randbereich des Sensorträgers anbringbaren beweglichen Stoßdämpfergliedes oder Stoßdämpfers auf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders guten Sicherung des jeweiligen Ultraschallsensors in seinen Aufnahmekörperteilen durch gegebenenfalls auf diese auftreffende Stöße, wie sie beim Verfahren des den jeweiligen Ultraschallsensor enthaltenden verfahrbaren Gerätes trotz vorgenommener Fahrwegkorrekturen auftreten können. Durch diese Maßnahme wird im übrigen gerade der Vorrichtungsteil, nämlich der jeweilige Ultraschallsensor vor einer Depositionierung infolge eines Stoßes geschützt, auf den hin die erwähnte Stoßdämpfung erfolgt. Dabei erfolgt die betreffende Stoßdämpfung durch die erwähnte Gleitführung mittels des erwähnten Gleitführungselements in der für den jeweiligen Ultraschallsensor optimalen Richtung.
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Vorzugsweise ist zwischen den beiden Halbschalen Dämmmaterial, wie beispielsweise Filz, angeordnet. Auf diese Weise werden Körperschallwellen gedämpft, die durch die Ultraschallwellen hervorgerufen werden können. Sind mehrere Ultraschallsensoren vorgesehen, so ist das Dämmmaterial bevorzugt zwischen jeweils zwei benachbarten Ultraschallsensoren bzw. zwei benachbarten Aufnahmekörperteilen angeordnet. In dem Fall, dass die Ultraschallsensoren bzw. die Aufnahmekörperteile lediglich in dem distalen Randbereichen der Halbschalen liegen, kann es genügen, das Dämmmaterial lediglich in diesem distalen Radbereich zu verwenden. Das Dämmmaterial kann bei der Montage zwischen die beiden Halbschalen eingebracht werden, bevor diese gegeneinander z. B. durch Verschrauben oder Verrasten fixiert werden.
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Gelöst wird die oben angegebene Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem durch ein verfahrbares Gerät, insbesondere durch einen autonom betriebenen Staubsammelroboter mit zumindest einem Ultraschallsensor zur Ermittlung von im jeweiligen Fahrweg des betreffenden Gerätes befindlichen Hindernissen und mit einer den zumindest einen Ultraschallsensor tragenden Vorrichtung der vorstehend aufgezeigten Art gemäß der vorliegenden Erfindung. Anhand von Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform beispielhaft näher erläutert.
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1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Schaltungsplatine bereits an der betreffenden Vorrichtung angebracht ist.
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2 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht die in 1 dargestellte Vorrichtung im zusammengebauten Zustand.
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3 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht die in 2 dargestellte Vorrichtung ohne die erwähnte Schaltungsplatine und ohne in 1 und 2 dargestellte zusätzliche Schaltungsteile.
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Bevor auf die Zeichnungen näher eingegangen wird, sei angemerkt, dass in sämtlichen Zeichnungen gleiche oder einander entsprechende Einrichtungen bzw. Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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In der in 1 dargestellten perspektivischen Explosionsansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Aufnahme wenigstens eines, gemäß 1 allerdings von insgesamt sieben Ultraschallsensoren ein Sensorträger vorgesehen, der aus zwei Halbschalen besteht, nämlich aus einer oberen Halbschale OH und aus einer dazu passenden unteren Halbschale UH. Diese beiden Halbschalen OH und UH sind in 1 im auseinandergezogenen Zustand dargestellt. Die beiden Halbschalen OH und UH bestehen beispielsweise aus einem festen Kunststoff. Die betreffenden Halbschalen OH und UH weisen in ihren distalen Randbereichen – das sind die in 1 vorn und auf beiden Seiten liegenden Bereiche der betreffenden Halbschalen OH und UH - Aufnahmekörperteile AO bzw. AU auf. Zwischen diesen Aufnahmekörperteilen AO und AU werden, wie dies aus 1 ersichtlich ist, jeweils Ultraschallsensorträger aufgenommen, in denen sich jeweils ein als Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger nutzbarer Ultraschallsensor in stabiler Lage festgehalten befindet. Die betreffenden Ultraschallsensorträger sind in 1 mit UT1, UT2, UT3, UT4, UT5, UT6 bzw. UT7 bezeichnet und nahe ihrer jeweiligen Unterbringungsposition in ihren zugehörigen Aufnahmekörperteilen dargestellt.
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Zwischen je zwei benachbarten Ultraschallsensorträgern UT1 und UT3 bzw. UT3 und UT4 bzw. UT4 und UT5 bzw. UT5 und UT6 bzw. UT6 und UT7 bzw. UT7 und UT2 kann jeweils zwischen der Oberen Halbschale OH und der unteren Halbschale UH Dämmmaterial (nicht gezeigt) angeordnet sein. Dies führt zu einer Dämpfung von Körperschallwellen, die durch die Ultraschallwellen in den Halbschalen OH und UH hervorgerufen werden können. Als Dämmmaterial kann beispielsweise Filz, Kork oder Schaumstoff verwendet werden.
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Die eine zylindrische Außenform besitzenden Ultraschallsensorträger UT1 bis UT7 sind jeweils auf ihrer äußeren Zylinderfläche mit einem abstehenden Rippen- bzw. Federteil FE versehen, welches von einem Nutteil NU des jeweils zugehörigen oberen Aufnahmekörperteiles AO aufnehmbar ist. Ein derartiges Rippen- bzw. Federteil FE und ein derartiges Nutteil NU sind bei dem Ultraschallsensorträger UT2 und dessen zugehörigen oberen Aufnahmekörperteil AO in 1 bezeichnet. Dadurch ist eine positionsgenaue Unterbringung des jeweiligen Ultraschallsensorträgers in seinen Aufnahmekörperteilen gewährleistet, wenn die beiden Halbschalen OH und UH zusammengefügt sind.
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Die zuvor erwähnten Aufnahmekörperteile AO und AU weisen in ihrem Innern zu der jeweiligen distalen Außenseite der beiden Halbschalen OH und UH ein eine bestimmte Form besitzendes Außenformteil AF auf. Dieses Außenformteil AF formt und erweitert den Austritts- bzw. Eintrittsbereich für Ultraschallsignale von bzw. zum jeweiligen Ultraschallsensor, der sich im zugehörigen Ultraschallsensorträger UT1 bis UT7 befindet, zu einer flachen Schlitzform in horizontaler Richtung der Vorrichtung. Eine solche Formung von Ultraschallsignalen, die von dem jeweiligen Ultraschallsensor abgegeben werden und die gegebenenfalls nach erfolgter Reflexion an Gegenständen, wie Hindernissen, wieder empfangen werden, hat besondere Bedeutung beim Einsatz des die beiden Halbschalen OH und UH umfassenden Sensorträgers mit den erwähnten Sensoren in einem verfahrbaren Gerät, insbesondere in einem autonom betriebenen Staubsammelroboter. In einem solchen Gerät kommt es nämlich in erster Linie darauf an, in der horizontalen Ebene gegebenenfalls vorhandene Hindernisse im Zuge des Verfahrens des betreffenden Gerätes zu ermitteln und aus reflektierten Ultraschallwellen Ausgangssignale für eine gegebenenfalls erforderliche Fahrwegkorrektur des betreffenden Gerätes abzuleiten.
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Wie in 1 gezeigt, ist die untere Halbschale UH mit Positionsfixierungsgliedern in Form von sogenannten Domen DO versehen, die im vorliegenden Fall zwischen jeweils zwei Aufnahmekörperteilen vorgesehen sind, welche zur Aufnahme der Ultraschallsensorträger UT4 und UT5 einerseits und zur Aufnahme der Ultraschallsensorträger UT5 und UT6 andererseits dienen. Diesen Positionsfixierungsgliedern DO entsprechende Positionsfixierungsglieder sind auch an der oberen Halbschale OH an Stellen gegenüber den Positionsfixierungsgliedern DO an der unteren Halbschale UH vorgesehen, und zwar derart, dass durch gegenseitige Verbindung der betreffenden Positionsfixierungsglieder DO der unteren Halbschale UH und der oberen Halbschale OH der jeweilige Ultraschallsensor in seinem Ultraschallsensorträger in den betreffenden Halbschalen OH und UH form- und/oder kraftschlüssig und damit lagestabil aufgenommen ist.
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Bezüglich der zuvor als Dome DO bezeichneten Positionsfixierungsglieder sei hier noch angemerkt, dass diese entweder alle dieselben Formen oder in ihren gegenseitigen Anlagebereichen zueinander komplementäre Formen aufweisen können. Um die beiden Halbschalen OH und UH fest miteinander zu verbinden und damit die jeweiligen Ultraschallsensorträger UT1 bis UT7 mit den darin festgehaltenen Ultraschallsensoren lagestabil durch Zusammenbau der oberen Halbschale OH und der unteren Halbschale UH lagestabil zu fixieren, sind die beiden Halbschalen OH und UH an ihren zueinander ausgerichteten Positionsfixierungsgliedern DO im Bereich ihrer vorhandenen Durchgangsöffnungen miteinander verschraubbar. Dazu weist auch eine in 1 bereits mit der oberen Halbschale OH verbundene Schaltungsplatine PL Durchgangslöcher DL an den Durchgangsöffnungen der betreffenden Positionsfixierungsglieder DO entsprechenden Stellen auf.
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Die zuvor erwähnte Schaltungsplatine PL ist als gesonderte Schaltungsplatine an der oberen Halbschale OH des Sensorträgers angebracht, auf der verschiedene, beispielsweise mit dem Betrieb der erwähnten Ultraschallsensoren dienende Schaltungsteile montiert sein können; die betreffende obere Halbschale OH dient somit als Träger für die Aufnahme der betreffenden Schaltungsplatine PL. Es ist aber auch möglich, dass die betreffende obere Halbschale OH selbst als Schaltungsplatine ausgestaltet ist. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es auch möglich, dass die untere Halbschale UH als Schaltungsplatine oder als Träger für die Aufnahme einer Schaltungsplatine ausgebildet ist.
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Die obere Halbschale OH weist an ihren proximalen Enden noch Aufnahmekörper AV1 bzw. AV2 für die Aufnahme von weiteren Sensoren auf, und zwar im vorliegenden Fall beispielsweise für die Aufnahme eines Infrarotsensors IS1 bzw. eines Infrarotsensors IS2. Mit diesen Sensoren werden andere, nicht durch die erwähnten Ultraschallsensoren auszuführende Aufgaben erfüllt, was hier nicht weiter betrachtet werden soll.
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Ferner sind in 1 noch Schaltungsträger ST1 und ST2 dargestellt, die für die Aufnahme von verschiedenen, hier nicht näher dargestellten Schaltungsteilen dienen und die mit der oberen Halbschale OH verbindbar sind, beispielsweise durch Einrasten mittels Rasthaken RH, wie sie in den entsprechenden Endbereichen der oberen Halbschale OH vorgesehen sind. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die beiden Halbschalen OH und UH eine Vielzahl von Rasthaken RH aufweisen – und zwar zu einem Teil von gleicher und zu einem anderen Teil von unterschiedlicher Form – mit denen die beiden Halbschalen OH und UH sowie die Aufnahmekörperteile AO und AU nach erfolgtem Zusammenfügen verrastbar sind.
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2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die in 1 in einer perspektivischen Explosionsansicht gezeigte Vorrichtung mit ihren beiden Halbschalen OH und UH im zusammengebauten Zustand. Aus 2 ist dabei ersichtlich, dass die in 1 dargestellten Außenformteile AF im zusammengebauten Zustand der betreffenden Vorrichtung auf deren Außenseite jeweils ein Blendenteil BL bilden.
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Nunmehr sei noch auf die in 3 gezeigte perspektivische Draufsicht der aus der oberen Halbschale OH und der unteren Halbschale UH zusammengesetzten Vorrichtung gemäß der zuvor an Hand der 1 und 2 betrachteten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrachtet. Aus 3 geht hervor, dass die aus 1 klar ersichtlichen oberen Aufnahmekörperteile AO im Frontbereich der oberen Halbschale OH auf ihrer jeweiligen Außenseite jeweils wenigstens ein in ihrer Längsrichtung verlaufendes Gleitführungselement GL aufweisen. Das jeweilige Gleitführungselement GL ist im vorliegenden Fall als Stegteil ausgebildet, es kann jedoch prinzipiell auch als Nutteil ausgebildet sein. Mit dem jeweiligen Gleitführungselement GL ist eine Gleitführung eines vor dem distalen Front- bzw. Randbereich des aus den zusammengefügten beiden Halbschalen OH und UH gebildeten Sensorträgers anbringbaren beweglichen Stoßdämpfergliedes oder Stoßdämpfers (beides ist in 3 nicht dargestellt) möglich. Dadurch lässt sich auf relativ einfache Weise eine gezielte Stoßsicherung des jeweiligen Ultraschallsensors in seinem Aufnahmekörperteil oder eine generelle Stoßsicherung sämtlicher Sensoren in ihren Ultraschallsensorträgern und überdies sonstiger Bauteile des den betreffenden Sensorträger enthaltenden Gerätes erreichen. Die zuvor erwähnten Gleitführungselemente GL sind dabei generell an bzw. in den Aufnahmekörperteilen AO bzw. AU zumindest einer der Halbschalen OH bzw. UH vorgesehen. Dies heißt, dass in Abweichung von den aus 3 ersichtlichen Verhältnissen die betreffenden Gleitführungselemente GL alternativ oder zusätzlich auch an bzw. auf den unteren Aufnahmekörperteilen AU der unteren Halbschale UH vorgesehen sein können.
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Abschließend sei noch angemerkt, dass die vorliegende Erfindung auf die vorstehend anhand der 1 bis 3 erläuterten Ausführungsform nicht beschränkt ist. So ist es selbstverständlich möglich, dass die obere Halbschale OH und die untere Halbschale UH des Sensorträgers in anderer Aufteilung ausgebildet sein können, als dies aus den Zeichnungsfiguren hervorgeht. Außerdem können die jeweils einen Ultraschallsensor tragenden Ultraschallsensorträger UT1 bis UT7 mit den sie aufnehmenden Aufnahmekörperteilen AO und AU in anderen Richtungen ausgerichtet sein, als dies in den Zeichnungsfiguren gezeigt ist. Die erwähnten Ultraschallsensoren können jeweils zeitlich getrennt sowohl als Ultraschallsender als auch als Ultraschallempfänger betrieben sein. Im Falle ihres ausschließlichen Betriebs als Ultraschallsender oder als Ultraschallempfänger können die betreffenden Ultraschallsensoren in ihrer Anordnungsebene beispielsweise abwechselnd als Ultraschallsender und als Ultraschallempfänger betrieben sein. So können beispielsweise die in den Ultraschallsensorträgern UT3, UT5 und UT7 untergebrachten Ultraschallsensoren als Ultraschallsender betrieben sein, und die in den übrigen Ultraschallsensorträgern UT1, UT2, UT4 und UT6 untergebrachten Ultraschallsensoren sind in diesem Fall als Ultraschallempfänger betrieben.
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Bezugszeichenliste
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- AF
- Außenformteil
- AO
- oberes Aufnahmekörperteil
- AU
- unteres Aufnahmekörperteil
- AV1, AV2
- Aufnahmekörper
- BL
- Blende
- DL
- Durchgangsloch
- DO
- Positionsfixierungsglied bzw. Dom
- FE
- Rippen- bzw. Federteil
- GL
- Gleitrippe
- IS1, IS2
- Infrarotsensor
- NU
- Nutteil
- OH
- obere Halbschale
- PL
- Schaltungsplatine
- RH
- Rasthaken
- ST1, ST2
- Schaltungsträger
- UH
- untere Halbschale
- UT1, UT2, UT3, UT4, UT5, UT6, UT7
- Ultraschallsensorträger
