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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dokumentation des Sprühbilds einer Spritzwasserdüse mit einer Halterung für die zu untersuchende Spritzwasserdüse, einem Strahler, der einen Lichtstrahl, der sich in einer Messebene entlang einer Strahlachse ausbreitet, oder einen Lichtvorhang, der sich in einer Messebene ausbreitet, erzeugen kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung.
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US 5 396 333 A offenbart ein Gerät und ein Verfahren zur Beobachtung und Analyse eines Materialstroms. Aus der
US 2006 0 081 039 A1 ist ein Verfahren und ein System zur Charakterisierung und Überwachung des Sprühmusters bekannt. Die
US 7 463 751 B2 zeigt ein Sprühdatenerfassungssystem und die
US 2015 0 092 189 A1 betriff ein System und ein Verfahren zur Sprühanalyse. Die
DE 10 2004 011 169 A1 offenbart ein Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen eines Strahlbildes eines Fluidstrahls. Aus der
US 2018 0 052 088 A1 ist eine Spray-Charakterisierung durch optische Bildanalyse bekannt.
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Die Dokumentation des Sprühbilds einer Spritzwasserdüse ist insbesondere wichtig, um eine Spritzwasserdüse derart positionieren und ausrichten zu können, dass sie ihren Zweck (z. B. Reinigung einer Scheibe) erfüllen kann. Die Dokumentation ist darüber hinaus erforderlich, um einen Nachweis zu erbringen, dass das Sprühbild einer Düse auf einer zu reinigenden Oberfläche technische Vorgaben erfüllt. Im Stand der Technik gibt es verschiedene Möglichkeiten ein Sprühbild zu dokumentieren. Beispielsweise findet eine Beobachtung durch Personal statt, die aber insbesondere dann zu unzuverlässigen Ergebnissen führt, wenn die Spritzwasserdüse einen Spritzwasserstrahl erzeugt, der ein dynamisches Verhalten aufweist. Zudem ist die Erkennbarkeit des Sprühbildes aufgrund des (teil-)transparenten Waschmediums eingeschränkt. Eine kontrastreiche Darstellung des Spritzbildes ist auch bei unterschiedlichen Hintergrundfärbungen nicht gegeben.
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Eine weitere Möglichkeit ist das Trefferfeld (also z. B. eine Platte, auf die der Spritzwasserstrahl auftrifft) mit einer Vielzahl von Öffnungen zu versehen, um beispielsweise zu ermittelt, durch welche Öffnungen das Spritzwasserfluid eindringt und mit welcher Menge. Nachteilig hieran ist, dass es an den Kanten der Öffnungen leicht zu Reflexionen oder Ablenkungen des Spritzstrahls kommt, was die Dokumentation des Sprühbildes deutlich erschwert. Wird auf ein derartiges Trefferfeld gespritzt, ergeben sich auch durch ablaufendes Wasser erhebliche Effekte, die eine Beurteilung zusätzlich erschweren.
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Wird beispielsweise ein Trefferfeld mit einer Vielzahl von Kraftsensoren ausgestattet, ist im Allgemeinen nur eine Teilaussage über das Sprühbild möglich.
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Bekannten Verfahren zur Dokumentation des Sprühbildes haftet daher der Nachteil an, dass sie im besten Falle nur eine Gut-/Schlechtaussage erlauben, eine Quantifizierung der Abweichungen in Richtung und Umfang beispielsweise ist nicht möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher eine Vorrichtung vorzuschlagen, die eine verbesserte Dokumentation des Sprühbildes einer Spritzwasserdüse erlaubt.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Dokumentation des Sprühbilds einer Spritzwasserdüse nach Anspruch 1 und das Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der hiernach folgenden Beschreibung angegeben.
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Unter dem Begriff „Strahler“ ist im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung zu verstehen, die Licht ausstrahlen kann. Der Strahler ist derart ausgebildet, dass er einen Lichtstrahl, der sich in einer Messebene entlang einer Strahlachse ausbreitet, oder einen Lichtvorhang, der sich in einer Messebene ausbreitet, erzeugen kann. In einer denkbaren Ausführungsform ist der Strahler derart ausgebildet, dass er mehrere Lichtstrahlen erzeugen kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Strahler um einen Laser, also eine Vorrichtung zur Erzeugung von Laserlicht.
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Unter dem Begriff „Lichtstrahl“ ist im Sinne der Erfindung ein von dem Strahler im Wesentlichen in gerader Linie ausgehendes Licht zu verstehen. Der Lichtstrahl ist vorzugsweise ein Laserlichtstrahl.
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Unter dem Begriff „Lichtvorhang“ ist im Sinne der Erfindung eine Fläche zu verstehen, die das Licht umfasst, das durch den Strahler erzeugt wird, und die sich in Ausbreitungsrichtung des Lichts erstreckt. Diese Fläche ist vorzugsweise eben, kann aber auch nichteben sein. Sie kann beispielsweise ähnlich der Form einer Windschutzscheibe gewölbt sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lichtvorhang um einen Laserlichtvorhang.
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Der Lichtvorhang wird vorzugsweise von einem Linienlaserlicht gebildet. Linienlaserlicht wird von einem Linienlaser als Strahler erzeugt. Hierbei wird kein einzelner Laserlichtstrahl, also von dem Strahler im Wesentlichen in gerader Linie ausgehendes Laserlicht, erzeugt. Vielmehr breitet sich das Laserlicht flächig aus, so dass eine Linie sichtbar ist, wenn dieses Laserlichts auf einer Projektionsebene auftrifft (also kein Punkt wie z. B. bei einem Laserpointer).
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Denkbar ist aber auch, dass der Lichtvorhang von mehreren Lichtstrahlen, vorzugsweise Laserlichtstrahlen, gebildet wird. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Lichtvorhang erzeugt werden, der nicht eben sein muss: Ein gekrümmter Lichtvorhang kann z. B. erzielt werden, indem eine Vielzahl paralleler Lichtstrahlen durch den Strahler erzeugt wird, wobei die Lichtstrahlen nicht in einer Ebene liegen, sondern beispielsweise auf einer Kurve angeordnet erscheinen, wenn man diese in Ausbreitungsrichtung betrachtet. Auf diese Weise kann beispielsweise das Sprühbild einer Spritzwasserdüse zum Reinigen einer gekrümmten Scheibe dokumentiert werden.
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Der Lichtstrahl breitet sich entlang einer Strahlachse in der Messebene aus bzw. der Lichtvorhang breitet sich in der Messebene aus. Somit umfasst die Messebene den Lichtstrahl bzw. den Lichtvorhang. Die Messebene ist eine gedachte, unbegrenzte Fläche. Die Messebene ist vorzugsweise nirgends gekrümmt. Alternativ kann die Messebene gekrümmt sein, z. B. wenn der Lichtvorhang eine gekrümmte Form hat. In Bezug auf eine derartige Ausführungsform ist der Begriff „Ebene“ somit nicht im streng geometrischen Sinne zu verstehen.
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Die Kamera kann derart ausgebildet sein, ein Bild oder eine Abfolge von Bildern aufzunehmen. Die Kamera kann z. B. eine Fotokamera oder eine Filmkamera sein. Sie kann elektromagnetische Strahlungen eines bestimmten Frequenzbereichs aufnehmen, z. B. sichtbares Licht oder infrarotes Licht. Sie kann des Weiteren eine Hyperspektralkamera sein. Neben der Dokumentation des Sprühbildes kann die Kamera somit auch so ausgebildet sein, dass sie auch zur Ermittlung anderen Daten genutzt werden kann. Derartige Daten können z. B. die Temperatur oder das Temperaturfeld des Sprühbildes sein. Auch ist es möglich, dass die Kamera die Stoffe, die im Fluid enthalten sind, auf dem Sprühbild identifizieren und ihre Verteilung bestimmen kann.
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Die Kamera dient dazu, das Sprühbild einer Spritzwasserdüse aufzunehmen und die Lage des Sprühbildes zu dokumentieren. Somit ist das Aufnahmeobjekt das Sprühbild. Unter dem Begriff „Sprühbild“ ist die Form des Schnittpunktes oder des Schnittbereiches zwischen dem Lichtstrahl/Lichtvorhang und dem Spritzwasserstrahl der Spritzwasserdüse zu verstehen. Ein Schnittpunkt kann z. B. dann entstehen, wenn ein linienförmiger Spritzwasserstrahl einen ebenen Lichtvorhang schneidet. Schneidet ein Fächerstrahl als Spritzwasserstrahl einen ebenen Lichtvorhang, so entsteht im Wesentlichen eine Linie als Sprühbild. Schneidet ein Kegelstrahl als Spritzwasserstrahl einen ebenen Lichtvorhang, so entsteht im Wesentlichen ein kreisförmiges Sprühbild, wenn der Kegelstrahl senkrecht auf den ebenen Lichtvorhang trifft. Das Sprühbild hängt also u.a. auch von dem Winkel ab, in dem der Spritzwasserstrahl auf den Lichtvorhang trifft.
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Die Aufnahme einer Abfolge von Bildern hat insbesondere den Vorteil, dass Erkenntnisse aus dem dynamischen Verhalten von Sprühbildern gewonnen werden können. Unter dem dynamischen Verhalten des Spritzwasserstrahls ist die Änderung der Form des Spritzwasserstrahls mit der Zeit zu verstehen. Durch die Aufnahme einer Abfolge von Sprühbildern kann z. B. erkannt werden, ob die Sprühbilder gleich oder unterschiedlich sind. Bei unterschiedlichen Sprühbildern kann z. B. darauf geschlossen werden, dass der Spritzwasserstrahl ein dynamisches Verhalten aufweist. Ferner kann z. B. durch Überlagerung der Sprühbilder der gesamte Schnittbereich zwischen dem Lichtstrahl/Lichtvorhang und dem Spritzwasserstrahl über eine bestimmte Zeit dokumentiert werden. Dadurch können Endlagen dieses Schnittbereichs und die Wasserverteilung zwischen diesen Endlagen erkannt werden. Daraus kann ein mittleres Sprühbild und die Streuung um dieses mittlere Sprühbild ermittelt werden.
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Die Kamera weist eine optische Achse auf. Unter „optischer Achse“ ist im Sinne der Erfindung die optische Achse der Eingangsoptik der Kamera zu verstehen. Die Eingangsoptik ist der Teil des optischen Systems der Kamera, auf dem die Lichtstrahlen des aufzunehmenden Objekts als Erstes treffen. Darüber hinaus kann das optische System der Kamera weitere optische Komponenten wie z. B. Spiegel umfassen. Bei der Eingangsoptik handelt es sich üblicherweise um das Objektiv der Kamera.
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Die optische Achse schneidet die Messebene. Die optische Achse schneidet vorzugweise den Teil der Messebene, innerhalb dessen der Lichtvorhang bzw. der Lichtstrahl liegt. Es ist aber auch denkbar, dass die optische Achse den Teil der Messebene schneidet, der nicht den Lichtvorhang bzw. den Lichtstrahl umfasst. In diesem Fall genügt es, wenn der Lichtvorhang bzw. der Lichtstrahl im Sichtfeld der Kamera ist. Das Sichtfeld der Kamera ist der Bereich im Bildwinkel der Kamera, innerhalb dessen Objekte aufgenommen werden können. Das Sichtfeld erstreckt sich von der Eingangsoptik der Kamera entlang der optischen Achse der Eingangsoptik.
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Vorzugsweise beträgt der Schnittwinkel zwischen optischer Achse und Messebene im Wesentlichen 90°, wobei andere Schnittwinkel zwischen 0° und 180° denkbar sind.
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Die Formulierung „Dokumentation des Sprühbilds einer Spritzwasserdüse“ umfasst im Sinne der Erfindung die Bereitstellung von Informationen über das Sprühbild und/oder die Auswertung dieser Informationen. Information in diesem Sinne kann z. B. die Form oder Lage (z. B. durch Angabe von Koordinaten) des Sprühbildes sein. Die Informationen könne z. B. durch Visualisierung auf einem Bildschirm oder durch Ablegung in eine Datenbank bereitgestellt werden. Unter einer Auswertung ist zu verstehen, dass die Informationen derart genutzt werden, dass eine Aussagekraft über eine Eigenschaft des Sprühbildes getroffen werden kann. Ein Beispiel hierfür ist der Vergleich von mehreren in kurzer zeitlicher Abfolge aufgenommenen Sprühbildern eines Spritzwasserstrahls, um eine Aussage darüber zu erhalten, ob sich das Sprühbild dynamisch verhält und wo sich die Endlagen des Sprühbildes befinden. Ein weiteres Beispiel ist die Ermittlung der Fluidverteilung auf dem Sprühbild.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Spritzwasserdüse auf, die einen Spritzwasserstrahl erzeugen kann, wobei die Spritzwasserdüse derart in der Halterung angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des von der Spritzwasserdüse erzeugten Spritzwasserstrahls den Lichtstrahl, bzw. den Lichtvorhang schneidet.
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Es ist denkbar, dass die Spritzwasserdüse in Abhängigkeit von dem System, in dem sie eingebaut ist, mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden kann, sodass Spritzwasserstrahlen in unterschiedlichen Winkeln spritzen können. In diesem Fall ist die Beaufschlagung mit zumindest einem Druck dieser unterschiedlichen Drücke ausreichend, um zu bewirken, dass zumindest ein Teil des von der Spritzwasserdüse erzeugten Spritzwasserstrahls den Lichtstrahl, bzw. den Lichtvorhang schneidet.
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Der Begriff „Spritzwasserdüse“ ist im Sinne der Erfindung nicht auf eine Vorrichtung mit nur einer Düsenöffnung, durch die ein Fluid aus der Düse strahlenförmig herausbefördert wird, beschränkt. Als Fluid, das durch die Düsenöffnung herausgespritzt wird, kommt (trotz des Namens Spritzwasserdüse) nicht nur Wasser in Betracht, sondern auch andere Fluide, wie z. B. Reiniger, Frostschutzmittel. Das Fluid ist auch nicht auf Flüssigkeiten beschränkt, sondern kann auch gasförmig oder dampfförmig sein. Es eignen sich solche Flüssigkeiten oder Gase oder Dämpfe, die bei Kontakt mit dem vom Strahler erzeugten Licht ein mit der Kamera aufnehmbares optisches Ereignis erzeugen. Ein solches aufnehmbares optisches Ereignis kann die Reflektion des Lichtstrahls an dem Fluid sein, beispielsweise die Reflektion des Lichtstrahls an der Oberfläche eines einen Teil des Spritzwasserstrahls bildenden Tropfens. Ein solches aufnehmbares optisches Ereignis kann jedoch auch ein Lichtstrahl sein, der bei einer Reaktion zwischen dem vom Strahler erzeugten Lichtstrahl und dem Fluid entsteht, bzw. der bei einer Reaktion zwischen dem vom Strahler erzeugten Lichtvorhang und dem Fluid entsteht. So ist es denkbar, dass die Bestandteile bestimmter Gase durch den Energieeintrag eines Laserstrahls zum Leuchten angeregt werden können.
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Es ist auch denkbar, dass die Spritzwasserdüse mehrere Düsenöffnungen aufweist. Die Düsenöffnungen können gleichförmig sein oder unterschiedliche Formen aufweisen. Sie können des Weiteren gleich oder unterschiedlich ausgerichtet sein.
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Als Spritzwasserdüse kommen z. B. Scheibenwaschdüsen (für Front- oder Heckscheiben eines Fahrzeugs), Kamerareinigungsdüsen oder Reinigungsdüsen für Sensoren (z. B. für Radarsensoren, Wärmebildkameras für Nachsichtaufnahmen) in Betracht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kamera derart angeordnet, dass der Bereich, in dem der Spritzwasserstrahl den Lichtstrahl schneidet, bzw. der Bereich, in dem der Spritzwasserstrahl den Lichtvorhang schneidet, im Sichtfeld der Kamera liegt.
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Die Spritzwasserdüse kann derart ausgelegt sein, dass sie Spritzwasserstrahlen einer bestimmten Form erzeugen kann. Sie kann des Weiteren auch so ausgelegt sein, dass sie mehrere Spritzwasserstrahlen erzeugen kann, die unterschiedliche Formen aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spritzwasserstrahl ein Fächerstrahl oder Kegelstrahl, d.h. der Spritzwasserstrahl hat die Form eines Fächers oder eines Kegels. Hierbei handelt es sich um im Wesentlichen flächige oder räumliche Form. Auch kann der Spritzwasserstrahl ein Punktstrahler sein, also ein Fluidstrahl, der sich im Wesentlichen entlang einer Linie erstreckt und der den vom Strahler erzeugten Lichtstrahl, bzw. den vom Strahler erzeugten Lichtvorhang im Wesentlichen an einem Punkt schneidet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich hervorragend, um das Sprühbild derartiger Spritzwasserstrahlen zu dokumentieren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Spritzwasserstrahl dergestalt, dass das Sprühbild die Form einer Niere oder Sichel aufweist. In einer alternativen Ausführungsform ist der Spritzwasserstrahl linienförmig (und somit ist sein Sprühbild punktförmig).
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Unter dem Begriff „Halterung“ ist im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung zum Befestigen oder Halten einer zu untersuchenden Spritzwasserdüse zu verstehen. Vorteilhafterweise ist die Halterung derart, dass die Spritzwasserdüse in der Halterung befestigt wird, so dass die Spritzwasserdüse bei einem Rückstoß, der durch das Erzeugen des Spritzwasserstrahls entsteht, nicht ihre Lage (z. B. durch Verschieben oder Verdrehen) ändert. Sinnvollerweise kann die Spritzwasserdüse wieder aus der Halterung entfernt werden.
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Die Halterung ist bevorzugt derart ausgebildet, dass eine Spritzwasserdüse in der Halterung derart befestigt werden kann, dass die räumliche Lage und Ausrichtung der Düsenöffnung (und somit der Ursprung des Spritzwasserstrahls) relativ zur Halterung festgelegt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die räumliche Lage der Kamera relativ zur Halterung festgelegt. Das hat den Vorteil, dass bei jeder Dokumentation und Auswertung des Sprühbildes auf bekannte geometrische Beziehungen zurückgegriffen werden kann. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn auch die räumliche Lage und Ausrichtung der Düsenöffnung relativ zur Halterung festgelegt ist und/oder die räumliche Lage der Messebene zur Düsenöffnung und zur Kamera festgelegt ist. Dadurch kann beispielsweise durch trigonometrische Zusammenhänge der vertikale Abstand eines punktförmigen Sprühbildes von der Düsenöffnung ermittelt werden.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Umhausung auf, in der die Kamera, die Halterung und der Strahler angeordnet sind, wobei der Strahler die einzige Lichtquelle in der Umhausung ist.
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In einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Umhausung auf, in der die Kamera, die Halterung und der Strahler angeordnet sind, wobei mindestens eine andere Lichtquelle in der Umhausung vorhanden ist. Die anderen Lichtquellen kann separat von dem Strahler an- und ausgeschaltet werden.
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Nicht erfindungsgemäß ist es auch denkbar, diese alternativen Ausführungsformen so auszuführen, dass in der Umhausung die Halterung angeordnet ist, aber nicht die Kamera und der Strahler. Stattdessen kann die Umhausung einen Eintritt aufweisen, durch den der Lichtstrahl oder der Lichtvorhang in die Umhausung eintreten kann und ferner einen Eintritt aufweisen, so dass der Schnittbereich zwischen Lichtstrahl/Lichtvorhang und Spritzwasserstrahl im Sichtfeld der Kamera liegt bzw. der dafür vorgesehen ist. Es kann sich hierbei um denselben Eintritt oder um unterschiedliche Eintritte handeln. Der Eintritt kann beispielsweise eine Öffnung oder ein Fenster aus lichtdurchlässigem Material (z. B. lichtdurchlässiges Glas oder Folie) sein.
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Erfindungsgemäß ist die Spritzwasserdüse, die einen Spritzwasserstrahl erzeugen kann, derart in der Halterung angeordnet, dass zumindest ein Teil des von der Spritzwasserdüse erzeugten Spritzwasserstrahls den Lichtstrahl, bzw. den Lichtvorhang schneidet.
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Die Umhausung hat die Funktion, den Innenraum der Umhausung abzudunkeln. Deshalb ist die Umhausung vorteilhafterweise aus lichtundurchlässigem Material oder aus Material, das weniger Licht in den Innenraum lässt. Durch die Abdunkelung wird es möglich, Lichtreflexionen im Innenraum besser zu erkennen und aufzunehmen, was die Dokumentation des Sprühbildes deutlich verbessert.
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Die Umhausung kann aber nicht nur dazu genutzt werden, einen besseren Kontrast zwischen Lichtreflexionen und Umgebung zu erzielen. Sie kann auch als Testkammer dienen, in der bestimmte Testbedingungen hergestellt werden können. Beispielsweise könnte in der Umhausung ein Luftstrom erzeugt werden, um dessen Wirkung auf das Sprühbild zu ermitteln. Der Luftstrom könnte dabei den Fahrtwind eines Fahrzeugs simulieren. Auch könnten bestimmte Temperaturbedingungen in der Testkammer geschaffen werden, um deren Wirkung auf das Sprühbild zu ermitteln.
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Die Umhausung hat zusätzlich den Vorteil, dass sie derart ausgebildet sein kann, dass das Fluid (z. B. Reinigungsfluid) aufgefangen werden kann. Denkbar ist zudem, dass das von der Umhausung aufgefangene und/oder gesammelte Fluid wiederverwendet werden kann.
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Wie bereits erwähnt, kann die Umhausung dazu verwendet werden, einen besseren Kontrast zwischen Lichtreflexionen und Umgebung zu erzielen. Es ist auch denkbar, die Kontrasterhöhung mittels auf den Strahler abgestimmter Bandpassfilter zu erreichen. Einsatzmöglichkeiten solcher Bandpassfilter ergeben sich beispielsweise bei der Dokumentation des Sprühbildes einer Spritzwasserdüse in Windkanälen oder in Bereichen, die aufgrund von Sicherheitsmaßnahmen abgeschirmt sein müssen, weil beispielsweise Explosionsgefahr besteht oder dies eine Chemikalienbeständigkeit erforderlich macht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Auswerteeinheit auf, die ein von der Kamera erzeugtes Bild weiterverarbeiten kann. Die Auswerteeinheit dient insbesondere der automatischen Auswertung des Sprühbildes. Die Auswerteeinheit kann wichtige Daten über Sprühbilder in Datenbanken speichern und z. B. für einen Vergleich der Sprühbilder nutzen. Die Auswerteeinheit ist vorteilhafterweise in der Lage, Abweichungen von Mittelwerten und Streuungen ermitteln.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dokumentation des Sprühbilds einer Spritzwasserdüse. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass mit der Spritzwasserdüse ein Spritzwasserstrahl erzeugt wird, der den Lichtstrahl, bzw. den Lichtvorhang schneidet, und mit der Kamera ein Bild von dem Bereich gemacht wird, in dem der Spritzwasserstrahl den Lichtstrahl, bzw. den Lichtvorhang schneidet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte, dass mit der Spritzwasserdüse über einen Zeitraum ein Spritzwasserstrahl erzeugt wird, der den Lichtstrahl, bzw. den Lichtvorhang schneidet, und mit der Kamera in dem Zeitraum eine Abfolge von Bildern von dem Bereich gemacht wird, in dem der Spritzwasserstrahl den Lichtstrahl, bzw. den Lichtvorhang schneidet. Die Frequenz der Abfolge der Bilder kann so hoch sein, dass man von einem „Film“ spricht, beispielsweise von 16 oder mehr Bildern pro Sekunde. Es ist aber auch - bspw. zur Reduktion des zu speichernden Datenvolumens - denkbar, eine Abfolge von Bildern mit einer niedrigeren Frequenz, beispielsweise von 8 oder weniger Bildern, beispielsweise von einem Bild pro Sekunde zu machen.
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In einer bevorzugten alternativen Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte, dass mit der Spritzwasserdüse über einen Zeitraum ein Spritzwasserstrahl erzeugt wird, der den Lichtstrahl, bzw. den Lichtvorhang schneidet, und die Kamera über diesen Zeitraum den Bereich, in dem der Spritzwasserstrahl den Lichtstrahl, bzw. den Lichtvorhang schneidet, langzeitbelichtet. Der Zeitraum kann als Belichtungszeit bezeichnet werden. Vorzugsweise beträgt die Belichtungszeit mindestens 3 Sekunden. Auch wenn der Spritzwasserstrahl ein dynamisches Verhalten aufweist, kann eine Langzeitbelichtung hilfreich sein. Dies ist auch dann der Fall, wenn beispielsweise infolge des dynamischen Verhaltens des Spritzwasserstrahls das Sprühbild sich mit der Zeit oszillationsartig ändert.
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Unter Verwendung von Filtern oder unter Einsatz von diffusen Strahlen kann eine Aufnahme auch bei Umgebungslicht, insbesondere ohne Umhäuse erfolgen. Dies ist insbesondere in Windkanälen von Interesse.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt, dass das von der Kamera gemachte Bild in der Auswerteeinheit weiterverarbeitet wird. Die Weiterverarbeitung kann optische Weiterverarbeitungsschritte enthalten, beispielsweise das Filtern. Das Weiterverarbeiten kann aber auch das Vergleichen eines Bildes mit einem gespeicherten Bild beinhalten, um die Information zu ermitteln, ob das aufgenommene Bild dem gespeicherten Bild entspricht, bzw. in welcher Weise das aufgenommene Bild von dem gespeicherten Bild abweicht.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren, die beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, veranschaulicht. Darin zeigt:
- 1 eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Vorrichtung
- 2 eine perspektivische Vorderansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform.
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1 zeigt eine beispielshafte Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Dokumentation des Sprühbilds einer Spritzwasserdüse 2. Die Vorrichtung umfasst eine Halterung (nicht dargestellt) für die zu untersuchende Spritzwasserdüse 2 und einen Strahler (nicht gezeigt), der einen Lichtvorhang 4, der sich in einer Messebene 3 ausbreitet, erzeugt. Der Lichtvorhang liegt senkrecht zur Papierebene und breitet sich von Pfeil A bis mindestens Pfeil B aus. Die Messebene 3 liegt auch senkrecht zur Papierebene und umfasst den Lichtvorhang 4.
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Die Vorrichtung 1 weist eine Kamera 5 auf, die ein Bild oder eine Abfolge von Bildern aufnehmen kann. Die Kamera hat eine optische Achse 6, die die Messebene schneidet.
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Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren eine Spritzwasserdüse 2 auf, die einen Spritzwasserstrahl 7 erzeugen kann. Der Spritzwasserstrahl ist ein Fächerstrahl. Die Spritzwasserdüse 2 ist derart in der Halterung angeordnet, dass der von der Spritzwasserdüse 2 erzeugte Spritzwasserstrahl 7 den Lichtvorhang 4 schneidet.
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Die Kamera 5 ist derart angeordnet, dass der Bereich, in dem der Spritzwasserstrahl 7 den Lichtvorhang 4 schneidet, im Sichtfeld 8 der Kamera liegt. Die Vorrichtung weist des Weiteren eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) auf, die ein von der Kamera 5 erzeugtes Bild weiterverarbeiten kann.
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Kamera 5, Spritzwasserdüse 2 und Lichtvorhang 4 haben eine festgelegte Anordnung und Ausrichtung, sodass insbesondere der Abstand zwischen ihnen fest und bekannt ist. Dadurch kann z. B. der vertikale Abstand zwischen der Düsenöffnung und dem Schnittbereich zwischen Lichtvorhang und Spritzwasserstrahl, der mittels der Kamera erfasst wird, durch einfache trigonometrische Beziehungen ermittelt werden (hier beispielsweise durch den Wert 86,1 mm wiedergegeben).
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2 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung 1, die allerdings einen Blick auf den Lichtvorhang 4 von vorne ermöglicht. Hier ist auch der Strahler 9 zu erkennen, der den Lichtvorhang 4 erzeugt. Es handelt sich um einen Laserstrahler; somit ist der Lichtvorhang aus Laserlicht. Die Spritzwasserdüse 2 erzeugt einen Strahl 7, der derart geformt ist, dass er ein nierenförmiges Sprühbild 10 (Schnittbereich zwischen Lichtvorhang und Spritzwasserstrahl) erzeugt. Dieser Schnittbereich ist vollständig im Sichtfeld 8 der Kamera 5.
