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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerkennung auf einer Scheibe mit mehr als zwei optischen Messstrecken. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Regenerkennung auf einer Scheibe, wobei auf der Innenseite der Scheibe ein Sensor mit mehr als zwei optischen Messstrecken angeordnet ist, wobei der Sensor mehrere optische Elemente, nämlich mehr als zwei optische Sender und mindestens einen optischen Empfänger aufweist, zwischen denen optische Messtrecken bestehen, die auf dem Prinzip der Totalreflektion basieren.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren sind aus der
DE 10 2010 026 562 A1 bekannt. Die Vorrichtung weist einen zentralen Empfänger und ringförmig um diesen Empfänger angeordnete, Strahlung emittierende Dioden auf. Insgesamt sind vier derartige Dioden vorgesehen, so dass dadurch insgesamt vier Messstrecken zwischen den einzelnen Dioden und dem zentralen Sensor ausgebildet sind.
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Weiterhin zeigt die
DE 195 26 249 A1 eine Vorrichtung zur Erfassung von Wasser oder dergleichen auf einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von Regen auf einer Windschutzscheibe, im Hinblick auf die automatische Steuerung eines Scheibenwischers. Die Vorrichtung enthält einen optoelektronischen Sensor, der mindestens zwei Strahlungssenderorgane und Empfängermittel für die Strahlung umfasst, die von den Senderorganen ausgeht und durch die Windschutzscheibe gebrochen wird. Erfindungsgemäß vorgesehen sind Folgesteuerungsmittel für das Ein- und Ausschaltung der Senderorgane, durch die eine Mehrzahl von Phasen definiert wird. Während mindestens einer Phase ist jeweils eines der Senderorgane eingeschaltet, und während mindestens einer Phase sind alle Senderorgane ausgeschaltet. Außerdem sind Mittel für eine sequentielle Messung der Intensität der gebrochenen Strahlung zu jedem Senderorgan vorgesehen.
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Die US 2006 / 0 076 524 A1 beschreibt eine Sensorvorrichtung zum Erfassen der Benetzung einer Windschutzscheibe mit einem Lichtemissionselement zum Emittieren von Licht, mit einem ersten Lichtempfangselement zum Empfangen des Lichts in einem ersten Lichtweg, der eine reflektierende Umlenkung durch die Windschutzscheibe umfasst, und mit einem zweiten Lichtempfangselement zum Empfangen des Lichts in einem zweiten Lichtweg, der keine reflektierende Umlenkung durch die Windschutzscheibe umfasst. Die Sensorvorrichtung verwendet ein Verhältnis der Menge des empfangenen Lichts durch das erste Lichtempfangselement und der Menge des empfangenen Lichts durch das zweite Lichtempfangselement, um eine Benetzung der Windschutzscheibe zu bestimmen.
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Die
DE 103 11 800 A1 betrifft einen Sensor und ein Verfahren zur Detektion von Störeinflüssen auf einer Außenseite eines optisch durchlässigen Körpers, insbesondere einer Windschutzscheibe. Um eine eindeutige Entscheidung über das Vorliegen von Regen oder Staub auf dem Körper treffen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in dem Sensor vorhandene Sendeelemente, welche für die Detektion von Staub oder Schmutz zuständig sind, wahlweise aktivieren oder deaktivieren zu können.
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In der
US 5 059 877 A wird eine Steuerschaltung für einen Scheibenwischermotor offenbart, bei der der Wischermotor automatisch auf das Vorhandensein von Feuchtigkeitströpfchen auf der Windschutzscheibe anspricht, wodurch die Wischerblätter mit einer von der Menge des angetroffenen Niederschlags abhängigen Geschwindigkeit vor- und zurückgeschwenkt werden. Durch die Verwendung von Abtast- und Halteschaltungen, Bandpassfilterung und eines Differenzverstärkers werden Störungen des Systems aufgrund von Änderungen des Umgebungslichts unterdrückt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen eine besonders zuverlässige Auswertung der optischen Messstrecken auf Regen erfolgen kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und mit einer Vorrichtung mit dem Merkmalen des Patentanspruches 12. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei einem Verfahren zur Regenerkennung auf einer Scheibe mit mehr als zwei optischen Messstrecken ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die optischen Messstrecken in verschiedenen Modi betrieben werden, nämlich mindestens in einem Relativmodus, bei dem ein relativer Vergleich der Messwerte der einzelnen optischen Messtrecken erfolgt und mindestens in einem Absolutmodus, bei dem die Absolutwerte der Messwerte der einzelnen optischen Messstrecken ausgewertet werden und bei dem in dem Relativmodus die Messwerte aller optischen Messstrecken miteinander verglichen werden und die optischen Messstrecken mit den Messwerten, die am weitesten auseinander liegen, bewertet werden.
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Durch eine solche Kombination einer Relativmessung und einer Absolutmessung kann eine besonders zuverlässige Auswertung erfolgen. So kann mit der Relativmessung auch Nieselregen und ein langsames Vollregnen besonders gut erkannt werden. Mit der Absolutmessung kann dafür besonders gut Starkregen und auch Gischt erkannt werden. Durch die Kombination dieser unterschiedlichen Stärken wird insgesamt ein besonders gutes Verfahren geschaffen. In dem Relativmodus werden die Messwerte aller optischen Messstrecken miteinander verglichen und es werden dann die optischen Messstrecken mit den Messwerten, die am weitesten auseinander liegen, bewertet. Auf dieser Weise wird die Differenz zwischen den beiden am weitesten auseinander liegenden Messwerten ermittelt. Bei einer entsprechend großen Differenz wird auf Regen beziehungsweise Feuchtigkeit auf der Scheibe geschlossen, was dann als Regen interpretiert wird. In einer Variante dieses Verfahrens werden die optischen Messstrecken mit den Messwerten, die am weitesten auseinander liegen, ermittelt, erneut gemessen und dann wird eine Bewertung vorgenommen, insbesondere eine Differenz zwischen den Messwerten gebildet. Auf diese Weise können eventuelle Messfehler vermieden beziehungsweise herausgemittelt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die optischen Messstrecken nacheinander in diesen verschiedenen Modi betrieben. Dadurch kann die Schaltung für jeden einzelnen Modus entsprechend ausgelegt und eine entsprechende Auswertung vorgenommen werden. Alternativ könnte auch eine Messung durchgeführt werden und die dabei gewonnenen Messergebnisse gleichzeitig in zwei verschiedenen Weisen ausgewertet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden vier oder mehr optischen Messstrecken ausgewertet. Insbesondere können zwei (oder mehr) Gruppen von optischen Messstrecken gebildet werden, deren Werte miteinander verglichen werden. Zur Bildung derartiger Gruppen sind mindestens vier optische Messstrecken erforderlich. Durch die Verwendung von noch mehr optischen Messtrecken, so dass eventuell Gruppen von jeweils drei optischen Messstrecken gebildet werden, könnten die Ergebnisse noch weiter verbessert werden. Insbesondere wird bei Vergleich der relativen Werte der beiden gebildeten Gruppen ein unterschiedlicher Wert als Hinweis auf Regen interpretiert.
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In einer anderen bevorzugten Variante des Relativmodus wird jede einzelne optische Messstrecke mehrfach gemessen und es werden eventuelle Differenzen des aktuellen Messwertes zum vorherigen Messwert ermittelt. Auch dadurch kann eine zeitliche Veränderung der Benetzung der Scheibe festgestellt werden.
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Bevorzugt werden die oben beschriebenen Verfahren miteinander kombiniert und/oder nacheinander durchgeführt, so dass sich die Vorteile jedes einzelnen Bewertungsmodus realisieren.
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Im Absolutmodus wird bevorzugt für jede einzelne optische Messstrecke ein Absolutwert gemessen. Eine Auswertung erfolgt bevorzugt dadurch, dass bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes auf Regen geschlossen wird. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird im Absolutmodus der Absolutwert der Summe aller optischen Messstrecken auf das Über- oder Unterschreiten eines Schwellwertes geprüft.
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In einer anderen bevorzugten Weiterentwicklung werden auch im Absolutmessmodus, die Messtrecken, bei denen der größte und der kleinste Absolutwert gemessen werden, erneut gemessen. Auf diese Weise können eventuelle Messfehler überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden.
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Mit der so vorgenommenen Gesamtbewertung im Relativmodus und im Absolutmodus kann zuverlässig festgestellt werden, ob die Scheibe von Flüssigkeit benetzt ist, wobei dann im Ergebnis darauf geschlossen wird, ob es regnet oder nicht. Aus diesen Werten kann dann eine Wischersteuerung und/oder eine Lichtsteuerung abgeleitet werden.
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Bei einer Vorrichtung zur Regenerkennung auf einer Scheibe, wobei auf der Innenseite der Scheibe ein Sensor mit mehr als zwei optischen Messstrecken angeordnet ist, wobei der Sensor mehrere optische Elemente aufweist, nämlich mehr als zwei optische Sender und mindestens einen optischen Empfänger, zwischen denen optische Messtrecken bestehen, die auf dem Prinzip der Totalreflektion basieren, kann das oben beschriebene Verfahren durchgeführt werden. Erfindungsgemäß zeichnet sich eine solche Vorrichtung dadurch aus, dass eine Relativmessungssteuerung für die Durchführung einer Relativmessung und einer Absolutmessungssteuerung für die Durchführung einer Absolutmessung auf den optischen Messstrecken vorgesehen ist. Die Relativmessungssteuerung ist für die Durchführung einer Messung im Relativmodus vorgesehen und ausgelegt und die Absolutmessungssteuerung ist für die Durchführung einer Messung im Absolutmodus vorgesehen und ausgelegt. Mit einer solchen Vorrichtung kann das oben beschriebene Verfahren durchgeführt werden. Es wird dann aus der Summe der im Absolutmodus und im Relativmodus erhaltenen Werte eine Gesamtbewertung durchgeführt, auf deren Basis ermittelt wird, ob und in welchem Umfang oder mit welcher Stärke es regnet.
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Bevorzugt ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass ein zentraler optischer Empfänger vorgesehen ist, um den herum mehrere optische Sender angeordnet sind, so dass zwischen jedem einzelnen optischen Sender und dem optischen Empfänger jeweils eine optische Messtrecke ausgebildet ist. Grundsätzlich ist die Erfindung mit mehr als zwei optischen Messstrecken ausführbar. Vier, fünf, sechs oder mehr optische Messstrecken sind jedoch bevorzugt. Dafür können beispielweise ein zentraler Empfänger und vier darum herum angeordnete Sender verwendet werden, deren Signale vom Empfänger empfangen wird. Dieses wird dann entweder im Absolutmodus oder im Relativmodus ausgewertet. Danach wird auf der nächsten optischen Messstrecke vom Sender ein Signal ausgesandt, das vom Empfänger empfangen wird. Bevorzugt sind Sender und Empfänger von Dioden gebildet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert:
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Vorrichtung mit fünf Sendern und einem Empfänger.
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Die Vorrichtung 1 weist ein Sensorgehäuse 2 auf, das innenseitig an einer Scheibe platziert wird, so dass optische Messstrecken 11, 12, 13, 14 und 15 entlang der Scheibe ausgebildet werden. Die optische Messstrecke 11 wird ausgebildet zwischen einem Sender 3, insbesondere einer Sendediode, und einem Empfänger 8, insbesondere einer Empfangsdiode. In gleicher Weise wird die optische Messstrecke 12 zwischen einem Sender 4, insbesondere einer Sendediode, und dem Empfänger 8 ausgebildet. Ebenso wird die optische Messstrecke 13 zwischen dem Sender 5 und dem Empfänger 8, die optische Messtrecke 14 zwischen dem Sender 6 und dem Empfänger 8 und die optische Messstrecke 15 zwischen dem Sender 7 und dem Empfänger 8 ausgebildet. Die Sender und Empfänger sind bevorzugt als Dioden ausgebildet. Die jeweiligen Dioden strahlen nacheinander Licht aus, das an der Scheibe eine Totalreflektion erfährt und dann entsprechend vom Empfänger gemessen wird. Befindet sich Feuchtigkeit auf der Scheibe, wird ein Teil des Lichts ausgekoppelt und der Anteil des totalreflektierten Lichts nimmt entsprechend ab. Wenn also ein schwächeres Signal am Empfänger 8 ankommt, so ist dies ein Hinweis auf das Vorhandensein von Wasser auf der Scheibe. Im Absolutmodus wird ein bestimmter Schwellwert festgesetzt. Unterschreitet das vom Empfänger empfangende Licht diesen Schwellwert, so wird auf Regen geschlossen. Der Schwellwert kann beispielsweise bei etwa 70 % des Lichts liegen, das normalerweise bei einer trockenen Scheibe empfangen wird.
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Im Relativmodus werden beispielsweise die Summe der Messwerte aus den optischen Messstrecken 12 und 13 mit der Summe der Messwerte aus den optischen Messtrecken 14 und 15 miteinander verglichen. Sind die Ergebnisse gleich, so wird darauf geschlossen, dass es nicht regnet. Wenn die Ergebnisse jedoch voneinander abweichen, so wird darauf geschlossen, dass es regnet. Dieses Messprinzip hat bei Starkregen eine gewisse Schwäche, da dann alle optischen Messtrecken gleichmäßig stark benetzt sind und kein Unterschied zwischen den optischen Messstrecken festgestellte wird. Demgegenüber hat die vorher beschriebene Absolutmessung beispielsweise eine Schwäche bei Nieselregen, da dann bei einem langsamen Vollregnen die Schwelle erst spät erreicht wird.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
