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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildaufnahme und Bildauswertung für eine Steuerung und/oder Regelung einer Klimaanlage in einem Fahrzeug mit mindestens einem Sensor zur Aufnahme eines Bildes und zur Bestimmung der Temperaturverteilung innerhalb des Bildes und einer Bewegungseinrichtung zur Bestimmung der Position zur Aufnahme des Bildes und einer Recheneinrichtung zur Auswertung von Informationen des mindestens einen Sensors und zur Steuerung der Bewegungseinrichtung und Steuerung und/oder Regelung der Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Heutzutage werden Klimaanlagen in fast allen Fahrzeugen eingesetzt. Die häufigste Ausführung von Klimaanlagen ist die manuelle Ausführung, bei der der Fahrer aktiv die gewünschte Temperatur sowie die gewünschte Luftmenge einstellt.
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Aus dem Stand der Technik sind auch automatische Klimaanlagen bekannt, die die Raumtemperatur messen und die Luftmenge und die Solltemperatur selbständig steuern und/oder regeln. Aus der
WO 2006/103122 A1 ist eine Klimaanlagen bekannt, die mittels einer Kamera, insbesondere einer Infrarotkamera, die Temperatur misst und die Klimaanlage in einem Fahrzeug entsprechend steuert.
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In der
US 5331825 A1 wird ein Verfahren beschrieben um eine automatische Klimaanlage zu steuern, wobei ein Infrarotsensor bewegt wird um die Bewegung eines Menschen zu detektieren und entsprechend der Bewegung die Richtung von Luftdüsen anzupassen.
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In der
DE 4127690 C2 wird ein Steuergerät für ein Klimaanlage beschrieben, wobei eine Gesichtshauttemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Hauttemperatur eines menschlichen Gesichts mittels eines Infrarotstrahlungsthermometers geschieht. In diesem Dokument wird weiterhin beschrieben, dass das menschliche Gesicht der Messbereich ist, und dass dieser Messebereich in Gesichtsteile unterteilt wird.
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In der
DE 19753864 A1 wird ein Verfahren zum Beurteilen, eines thermischen Abbildes von zu messenden Objekten veröffentlicht, wobei das Abbild jeweils in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt ist.
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Nachteilig bei dem bekannten Stand der Technik ist es, dass für zu vermessende Bereiche aufwendige und teure Sensoren verwendet werden um die Temperaturverteilung zu bestimmen mit der eine Klimaanlage gesteuert und/oder geregelt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen mit dem die Temperaturverteilung einfach und somit kostengünstig erreicht werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine entsprechend erfinderische Vorrichtung zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die unabhängigen Patentansprüche 1 und 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Bildaufnahme und Bildauswertung für eine Steuerung und/oder Regelung einer Klimaanlage in einem Fahrzeug erzielt, wobei mit mindestens einem Sensor ein Bild aufgenommen wird, und die Temperaturverteilung in diesem Bild ermittelt wird. Mittels einer Recheneinrichtung die ein Steuergerät oder ein PC sein kann, wird die Information ausgewertet die von dem Sensor kommt. Alternativ kann die Temperaturverteilung auch in der Recheneinrichtung ausgewertet werden. Ferner wird mittels der Bewegungseinrichtung eine Klimaanlage gesteuert und/oder geregelt. Erfinderisch wird die Position zur Aufnahme eines weiteren Bildes so bestimmt, dass mindestens ein zuvor aufgenommenes Bild zumindest in einem Bruchteil überlappt wird. Nach der Bestimmung der Position ist es selbstverständlich, dass auch eine Aufnahme getätigt wird.
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Es ist besonders vorteilhaft, dass die Bestimmung der Position zur Aufnahme und die dann durchgeführte Aufnahme eines weiteren Bildes wiederholt durchgeführt werden, bis ein vorbestimmter Bereich aufgenommen ist. Ein vorbestimmter Bereich ist entweder in der Recheneinrichtung als Vorgabe festgelegt worden, oder wird mittels einer Aufnahme durch eine Kamera und einer anschließenden Bildauswertung bestimmt. Diese Bildauswertung kann ein Bildvergleich sein, bei dem beispielsweise die Kontur einer Person aufgenommen wird, diese über einen Vergleich erkannt wird und anschließend diesbezüglich ein Bereich festgelegt wird. Wenn sich die Person bewegt, können Bereiche über eine Zeitdauer ermittelt werden und anhand der maximalen Bewegungen während dieser Zeitdauer der Person die Grenzen des Bereiches festgelegt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Bilder, die in Pixel unterteilt sind mit mindestens einem weiteren Bild, das ebenfalls in Pixel unterteilt ist, in zumindest einem Pixel überlappt. Der Bruchteil eines Bildes, der überlappt wird, ist somit ein Pixel.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Bild durch Zusammensetzen der nebenliegenden Bilder durch den Sensor für den vorbestimmten Bereich aufgebaut. Dies geschieht in der Recheneinrichtung. Weiterhin wird in dieser Recheneinrichtung anhand des zusammengesetzten Bildes eine Temperaturverteilung aus den Informationen des Sensors bestimmt. Dies ergibt beispielsweise eine Temperaturverteilung für eine Person und den aufgenommenen Hintergrund die sich in dem vorbestimmten Bereich befinden. Anschließend wird dieses Bild ausgewertet. Dies geschieht durch das Feststellen von warmen Zonen in den aufgenommenen Pixel und kalten Zonen in den Pixel. Die Temperaturverteilung, beispielsweise für einen Kopfbereich einer Person, kann dabei sehr genau ermittelt werden, weil jedem Pixel eine Temperatur zugeordnet wird. Die Temperaturverteilung wird über die Zeitdauer ermittelt, vom Beginn der Bildaufnahme bis das Bild des vorbestimmten Bereiches zusammengesetzt ist.
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Das Ergebnis der ausgewerteten Temperaturverteilung wird benutzt um die notwendigen Maßnahmen mittels einer Klimaanlage durchzuführen. Die Recheneinrichtung steuert und/oder regelt, abhängig von der Temperaturverteilung die Klimaanlage. Es wird die Luftmenge und/oder die Temperatur der Klimaanlage geregelt und/oder gesteuert. Die Ausrichtung der Luftdüsen kann dabei erfinderisch ebenfalls geregelt und/oder gesteuert werden. Beispielsweise ist die Temperaturverteilung des Bildes einer Person warm und die Temperaturverteilung im restlichen Bildbereich, der dem Innenraum eines Fahrzeugs entspricht, kalt. In diesem Fall wird die Klimaanlage derart gesteuert bzw. geregelt, dass warme Luft austritt, um den Innenraum zu erwärmen. In der Recheneinrichtung kann dies mittels abgelegter Bilder geschehen, die mit den aufgenommenen Bildern verglichen werden und dementsprechend die Steuerung und oder Regelung der Klimaanlage durchgeführt wird. Eine erneute Bildaufnahme und Auswertung kann kontinuierlich geschehen um mögliche Änderungen der Temperaturverteilung zu berücksichtigen. Idealerweise wird die Steuerung und/oder Regelung über eine Hysterese vorgenommen, damit minimale Unterschiede in der Temperaturverteilung nicht unmittelbar zu einer Korrektur der Steuerung und/oder Regelung führen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Position zur Aufnahme eines Bildes durch Bewegung des mindestens einen Sensors, beispielsweise über Schrittmotoren, erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Position zur Aufnahme eines Bildes durch Bewegung mindestens eines Spiegels erreicht.
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Weiterhin wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Bildaufnahme und Bildauswertung für eine Steuerung und/oder Regelung einer Klimaanlage in einem Fahrzeug mit mindestens einem Sensor zur Aufnahme eines Bildes und zur Bestimmung der Temperaturverteilung innerhalb des Bildes und einer Bewegungseinrichtung zur Bestimmung der Position der Aufnahme des Bildes und einer Recheneinrichtung zur Auswertung von Informationen des mindestens einen Sensors und zur Steuerung der Bewegungseinrichtung und Steuerung und/oder Regelung der Klimaanlage gelöst, wobei die Bewegungseinrichtung derart gesteuert wird, dass die Position zur Aufnahme und die Aufnahme eines weiteren Bildes so bestimmt ist, dass mindestens ein zuvor aufgenommene Bild zumindest in einem Bruchteil überlappt ist.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist der Sensor zur Bildaufnahme eine Infrarotkamera. Diese Infrarotkamera ist erfinderisch kostengünstig ausgelegt dadurch dass die Auflösung, das heißt die Anzahl von Pixel im Bild, gering ist. Gering bedeutet eine Pixel-Auflösung von 4 mal 4 Pixel bis 20 mal 20 Pixel.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bewegungseinrichtung zumindest einen Spiegel mit zumindest zwei Mikroaktoren.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Position zur Aufnahme eines Bildes durch Drehbewegungen des Spiegels durch zumindest zwei Mikroaktoren in zwei ungefähr rechtwinklig zueinander liegenden Achsen erreicht.
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In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Bewegungseinrichtung zwei Schrittmotoren.
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Weiterhin umfasst die Bewegungseinrichtung vorteilhaft zumindest zwei Piezoaktoren. Die zumindest zwei Piezoaktoren sind zu eine kinematischen Kette verbunden. Dadurch können die zwei Piezoaktoren eine lineare Bewegung durchführen, das heißt, eine Translationsbewegung. Sie sind beispielsweise parallel angeordnet und jeweils durch ein Gelenk mit einer ersten Stange verbunden. Jede erste Stange ist durch ein zweites Gelenk, vorzugsweise ein Kugelgelenk, mit der Außenseite einer Aufnahme des Sensors verbunden. Weiterhin ist die Aufnahme an einer unteren Seite mit einem weiteren Gelenk verbunden, das eine Bewegung der Aufnahme in zumindest zwei ungefähr rechtwinklig zueinander liegenden Achsen ermöglicht. Das weitere Gelenk wird mittels einer Trägerstruktur gehalten. Die Piezoaktoren sind zumindest an einer Stelle fixiert.
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Die vorgenannten sowie beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Form, Gestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in der beispielhaft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:
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1: eine schnittartige Ansicht der Auslegung der Vorrichtung in einem Fahrzeug.
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2: eine schematische Darstellung einer Person innerhalb eines Fahrzeugs, einen zu messenden vorbestimmte Bereich und die durch einen Sensor aufgenommenen Bilder, die in Pixel unterteilt sind.
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3: eine schematische Darstellung des Verfahrens.
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4: eine Ansicht der Vorrichtung bestehend aus einem Sensor und einer Bewegungseinrichtung als Spiegel mit Mikroaktoren.
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5: eine Ansicht einer Bewegungseinrichtung als Spiegel mit Mikroaktoren.
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6: eine schematische Darstellung der Vorrichtung bestehend aus einem Sensor und einer Bewegungseinrichtung bestehend aus Schrittmotoren.
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7: eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung bestehend aus einem Sensor und einer Bewegungseinrichtung bestehend aus Piezoaktoren mit eine kinematischen Kette.
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8: eine Seitenansicht der Vorrichtung bestehend aus einem Sensor und einer Bewegungseinrichtung bestehend aus Piezoaktoren mit eine kinematischen Kette.
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1 zeigt eine schnittartige Ansicht der Auslegung einer erfindungsgemäßen Bildaufnahme und Bildauswertungsvorrichtung in einem Fahrzeug 10. Der Sensor 1 mit Bewegungseinrichtung 12 (hier nicht dargestellt) empfängt von der Recheneinrichtung Signale um zumindest eine Position einzunehmen und ein Bild 5, 6 einer Person 98 und dem Hintergrund 99 (Innenraum des Autos 10) aufzunehmen. Der Sensor 1 sendet dieses Bild 5, 6 zu der Recheneinrichtung 2, die Berechnungen anhand der Bildinformationen durchführt. Anhand der ausgewerteten Ergebnisse der Temperaturverteilung sendet die Recheneinrichtung 2 Signale an die Klimaanlage 3 um die notwendige Steuerung und/oder Regelung mittels durchzuführen.
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2 ist eine schematische Darstellung einer Person 98, einem Hintergrund 99, einem zu messenden vorbestimmten Bereich 11 und die durch einen Sensor aufgenommenen Bilder 5, 6 gezeigt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bildaufnahme und Bildauswertung für eine Steuerung und/oder Regelung einer Klimaanlage 3, wird ein erstes Bild 5 durch den Sensor 1 aufgenommen. Dann wird der Sensor 1 mittels der Bewegungseinrichtung 12 zu einer neuen Position bewegt, wo ein weiteres Bild 6 aufgenommen wird. Die Recheneinrichtung 2 führt die Berechnungen für die neue Position zur Aufnahme eines weiteren Bildes 6, ausgehend von dem vorbestimmten Bereich 11, durch. Die Positionsdaten werden an die Bewegungseinrichtung übermittelt, damit die Bildaufnahme an der entsprechenden Position ausgeführt werden kann. Die Position wird so berechnet, dass zumindest ein Bruchteil 8 des ersten Bildes von dem weiteren Bild überlappt wird. Bei der weiteren Positionsberechnung wird das weitere Bild zum ersten Bild. Dieses Verfahren wird so oft wiederholt, bis der vorbestimmte Bereich aus den einzelnen Bildern zusammengesetzt werden kann, bzw. der vorbestimmte Bereich durch die einzelnen Bilder abgedeckt ist. Die Überlappung kann horizontal nach Reihen geschehen, oder vertikal nach Spalten. Alle anderen Kombinationen sind auch denkbar und im Sinne der Erfindung.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Bildaufnahme und Bildauswertung. Das Verfahren wird beispielsweise durch Aktivierung der Klimaanlage 3 gestartet. In Schritt 103 wird durch den Sensor 1 ein erstes Bild 5 aufgenommen. Dann wird der Sensor 1 zu einer neuen Position bewegt und ein weiteres Bild 6 aufgenommen (Schritt 104). Die Bestimmung der Position zur Aufnahme eines weiteren Bildes 6 wiederholt sich bis der vorbestimmte Bereich 11 komplett aufgenommen ist, das heißt, wenn die Recheneinrichtung in dem Überprüfungsschritt 100 den vorbestimmten Bereich 11 als komplett abgedeckt identifiziert (Y). So lang diese Bedingung nicht erfüllt ist (N), wiederholt sie sich der Schritt 104.
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In Schritt 105 wird in der Recheneinrichtung 2, die die Informationen der Bilder 5, 6 aus dem Sensor 1 erhält, wird ein gesamtes Bild 4 des vorbestimmten Bereiches 11 erstellt, beispielsweise ein Infrarotbild mit einer Temperaturverteilung.
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In Schritt 106 wird in der Recheneinrichtung 2 die Temperaturverteilung innerhalb des Bildes 4 ausgewertet. Unter Auswertung des Bildes 4 ist zu verstehen, dass die Rechneinrichtung 2 zwischen der Person 98 und dem Hintergrund 99 unterscheidet und zumindest einen Temperaturunterschied zwischen der Person 98 und dem Hintergrund 99 ermittelt. Diese Information wird benutzt um in Schritt 102 die Klimaanlage 3 zu steuern und/oder zu regeln. Das Verfahren endet beispielsweise durch Ausschalten der Klimaanlage.
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4 zeigt eine vereinfachte Ansicht eines Ausführungsbeispieles bestehend aus einer Infrarotkamera 9 und einer Bewegungseinrichtung 12 als Spiegel mit Mikroaktoren 14.
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5 zeigt eine Ansicht der Bewegungseinrichtung 12 mit einem Spiegel 13 mit zwei Mikroaktoren 14. Die zwei Mikroaktoren 14 bewegen den Spiegel 13 drehbar in zwei ungefähr rechtwinklig zueinander liegenden Achsen. Nach diesem Prinzip, werden die Infrarotstrahlen auf dem Spiegel 13 reflektiert und durch die Infrarotkamera 9 aufgenommen. Eine Bewegung des Spiegels 13 erzeugt einen unterschiedlichen Reflektionswinkel und damit wird eine neue Position für ein weiteres Bild 6 bestimmt.
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6 zeigt eine bevorzugte Ausführung, umfassend zwei Schrittmotoren 17, 18 als Bewegungseinrichtung 12. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Schrittmotoren 17, 18 derart aufgebaut, dass der erste Schrittmotor 17 eine Bewegung einer ersten Achse durchführt und somit den zweiten Schrittmotor 18 um diese Achse bewegt. Der zweite Schrittmotor 18 führt eine Bewegung einer zweiten Achse durch, an der die Infrarotkamera 9 befestigt ist. Diese zweite Achse ist ungefähr rechtwinklig zu der ersten Achse. Auf diese Weise ist eine Bewegung der Infrarotkamera 9 in zwei Ebenen möglich.
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In 7 und 8 wird die Bewegungseinrichtung 12 als Piezoaktoren 15 und einer kinematischen Kette 16 dargestellt. Die zwei Piezoaktoren 15 sind fixiert, beispielsweise an einem Fahrzeugkarosserieteil 24, und führen lineare Bewegungen aus. Diese Bewegung wird jeweils über ein erstes Gelenk 22 an eine Stange 19 und ein weiteres Gelenk 20 übertragen. Das jeweils zweite Gelenk 20 ist an der oberen Ecke einer Aufnahme 23 der Infrarotkamera 9 befestigt. Weiterhin ist die Aufnahme 23 im mittigen Bereich mit einem weiteren Gelenk 21 verbunden, welches die Aufnahme in zwei Ebenen bewegen kann. Vorzugsweise sind die Gelenke 20, 22 Kugelgelenke. Das Gelenk 23 ist über eine Verbindung auch an einem Fahrzeugkarosserieteil 24 verbunden.
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Wenn die zwei Piezoaktoren 15 gleichzeitig eine Bewegung in die gleiche Richtung durchführen, drücken sie über die Stangen 19 die obere Seite der Aufnahme 23. Damit wird eine Drehung der Aufnahme 23 und damit der Infrarotkamera 9 um eine erste Achse erreicht. Wenn die zwei Piezoaktoren 15 beispielsweise gleichzeitig ein Bewegung in unterschiedliche Richtungen durchführen, drückt ein Piezoaktor 15 über eine Stange 19 eine Seite der Aufnahme 23 und zieht der andere Piezoaktor 15 über die andere Stange 19 die andere Seite der Aufnahme 23. Damit wird eine Drehung der Aufnahme 23 und damit des Infrarotsensors 9 um eine zweite Achse erreicht. Die beiden genannten Drehachsen haben Ihren Schnittpunkt im Gelenk 21.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensor
- 2
- Recheneinrichtung
- 3
- Klimaanlage
- 4
- Bild
- 5
- erstes Bild
- 6
- weiteres Bild
- 8
- Bruchteil des Bildes
- 9
- Infrarotkamera
- 10
- Fahrzeug
- 11
- vorbestimmter Bereich
- 12
- Bewegungseinrichtung
- 13
- Spiegel
- 14
- Mikroaktoren
- 15
- Piezoaktoren
- 16
- Kinematische Kette
- 17
- Schrittmotor
- 18
- Schrittmotor
- 19
- Stangen
- 20
- Zweites Gelenk
- 21
- Weiteres Gelenk
- 22
- Gelenk
- 23
- Aufnahme
- 24
- Fahrzeugkarosserieteil
- 98
- Person
- 99
- Hintergrund
- 103
- Schritt: erstes Bild aufnehmen
- 104
- Schritt: weiteres Bild aufnehmen
- 100
- Schritt: Überprüfung
- 105
- Schritt: zusammensetzen des Bildes
- 106
- Schritt: Temperaturverteilung auswerten
- 102
- Schritt: Steuern und/oder regeln der Klimaanlage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2006/103122 A1 [0003]
- US 5331825 A1 [0004]
- DE 4127690 C2 [0005]
- DE 19753864 A1 [0006]
