DE102018124886A1

DE102018124886A1 - System und Verfahren zum automatisierten Dekontaminieren von Abdeckungen optischer Sensorlinsen des Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018124886A1
Application number: DE102018124886.5A
Authority: DE
Inventors: Brent N. Bacchus; Shuqing Zeng; Jinsong Wang; Upali P. Mudalige; Norman J. Weigert; Rana Dastgir; Michael D. Alarcon
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2019-04-11
Also published as: US20190106085A1; CN109647835A

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen einer Sensorlinsenabdeckung für einen optischen Fahrzeugsensor sind vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet Überwachen der Sensorlinsenabdeckung in Bezug auf eine Verunreinigung, die mindestens einen Abschnitt der Sensorlinsenabdeckung überdeckt und Ermitteln des Vorhandenseins der Verunreinigung und einer Verunreinigungsart unter Verwendung der durch einen oder mehrere Fahrzeugsensoren bereitgestellten Informationen. Eine Reinigungsmodalität, die basierend auf der Verunreinigungsart ausgewählt wird, wird aktiviert und es wird ermittelt, ob die Reinigungsmodalität die Verunreinigung von der Sensorlinsenabdeckung entfernt hat.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen optische Fahrzeugsensoren, die eine Sensorlinsenabdeckung aufweisen, und betrifft insbesondere automatisiertes Reinigen der Sensorlinsenabdeckung.
Moderne Fahrzeuge verwenden üblicherweise optische Sensoren, um den Betrieb des Fahrzeugs zu ermöglichen. Beispiele optischer Sensoren beinhalten Kamerasysteme, Videosysteme, und Lichtdetektions- und Reichweitenmessungssysteme (LIDAR-Systeme). Typischerweise sind diese optischen Systeme hinter einer Sensorlinsenabdeckung positioniert, die den optischen Sensor schützt und dem Fahrzeugkonstrukteur ermöglicht, die Sensorlinsenabdeckung auf unauffällige Weise in das Erscheinungsbild des Fahrzeugs einzufügen. Es ist jedoch für Sensorlinsenabdeckungen üblich durch Verunreinigungen (z. B. Schmutz, Schnee oder Regen) überdeckt zu werden (oder zumindest teilweise überdeckt zu werden), wodurch die Wirksamkeit des optischen Sensors verringert werden kann. Reinigungssysteme können für die Sensorlinsenabdeckung eingesetzt werden, obwohl der Reinigungsprozess an sich die Verwendung des optischen Sensors vorübergehend einschränkt.
Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Sensorlinsenabdeckung unter Verwendung eines automatisierten Reinigungssystems zu dekontaminieren. Darüber hinaus ist es wünschenswert, nur dann über die automatisierte Reinigungssystemfunktion zu verfügen, wenn diese erforderlich ist, sowie als Reaktion auf die sich auf der Sensorlinsenabdeckung befindlichen Verunreinigungsart, um die wirksamste Reinigung zu fördern. Außerdem werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung und den hinzugefügten Ansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und dem Hintergrund der Erfindung sichtbar.
KURZDARSTELLUNG
Ein Verfahren zum Reinigen einer Sensorlinsenabdeckung für einen optischen Fahrzeugsensor ist vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet Überwachen der Sensorlinsenabdeckung in Bezug auf eine Verunreinigung, die mindestens einen Abschnitt der Sensorlinsenabdeckung überdeckt und Ermitteln des Vorhandenseins der Verunreinigung und einer Verunreinigungsart unter Verwendung der durch einen oder mehrere Fahrzeugsensoren bereitgestellten Informationen. Eine Reinigungsmodalität, die basierend auf der Verunreinigungsart ausgewählt wird, wird aktiviert und es wird ermittelt, ob die Reinigungsmodalität die Verunreinigung von der Sensorlinsenabdeckung entfernt hat.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung wird die Reinigungsmodalität bei erhöhter Intensität erneut angewendet, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigung nicht von der Sensorlinsenabdeckung entfernt worden ist.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung wird eine zweite Reinigungsmodalität, die sich von der anfänglichen Reinigungsmodalität unterscheidet, aktiviert, wenn ermittelt wird, dass die Verunreinigung nach Beendigung der anfänglichen Reinigungsmodalität nicht von der Sensorlinsenabdeckung entfernt worden ist.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung wird die Sensorlinsenabdeckung in eine Vielzahl von Zellen unterteilt und es wird ermittelt, welche der Vielzahl von Zellen von der Verunreinigung betroffen sind.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung weist jede Vielzahl von Zellen ein entsprechendes zugeordnetes Zellgewicht auf und das entsprechende Zellgewicht für jede der Vielzahl von Zellen, die durch die Reinigungsmodalität nicht gereinigt werden können, wird verringert.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung wird jede der Vielzahl von Zellen, die ein Zellgewicht unterhalb des Schwellenwerts aufweist, ignoriert und eine Benachrichtigung über eine erforderliche Instandhaltung der Sensorlinsenabdeckung ist vorgesehen.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung umfassen die Fahrzeugsensoren, welche die Informationen bereitstellen, die der Prozessor verwendet, um die Verunreinigungsart zu ermitteln, eines oder mehrere aus der folgenden Gruppe von Fahrzeugsensoren: Wetter, Tröpfchendetektor, Scheibenwischerzustand, Geschwindigkeit und Waschflüssigkeitspegel.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst die vom Prozessor ausgewählte Reinigungsmodalität eines oder mehrere aus der folgenden Gruppe von Reinigungsmodalitäten: unter Druck stehende Luft, unter Druck stehende Flüssigkeit, mechanischer Wischvorgang, Zentrifugalkraft und Ultraschallschwingung.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung ist die angewendete Reinigungsmodalität Ultraschallschwingungen oder unter Druck stehende Luft, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigungsart flüssig ist und unter Druck stehende Flüssigkeit, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigungsart ein Feststoff ist.
Ein System zum Reinigen einer Sensorlinsenabdeckung für einen optischen Fahrzeugsensor ist vorgesehen. Das System beinhaltet eine Vielzahl von Fahrzeugsensoren, die einen Prozessor mit jeweils entsprechenden Sensorinformationen versehen, sowie einen oder mehrere Verschmutzungsdetektoren, die den Prozessor mit Verschmutzungsinformationen versehen, und den Prozessor dabei in die Lage versetzen, das Vorhandensein einer Verschmutzung auf mindestens einem Abschnitt der Sensorlinsenabdeckung zu erfassen. Das System beinhaltet auch ein oder mehrere Reinigungssysteme, um eine entsprechende Reinigungsmodalität für die Sensorlinsenabdeckung zu aktivieren. Der Prozessor ermittelt einen Standort der Verschmutzung auf der Sensorlinsenabdeckung und eine Verschmutzungsart unter Verwendung der Sensorinformationen und der Verschmutzungsinformationen und aktiviert ein ausgewähltes Reinigungssystem, je nach Verschmutzungsart und ermittelt, ob die Verschmutzung nach der Beendigung der Reinigungsmodalität entfernt worden ist.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung reaktiviert der Prozessor das ausgewählte Reinigungssystem, um die Reinigungsmodalitäten bei einer erhöhten Intensität erneut anzuwenden, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigung nicht von der Sensorlinsenabdeckung entfernt worden ist.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung aktiviert der Prozessor ein zweites Reinigungssystem, das sich von dem ausgewählten Reinigungssystem oder einer Kombination von Reinigungssystemen unterscheidet, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verschmutzung nicht von der Sensorlinsenabdeckung entfernt worden ist.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung wird die Sensorlinsenabdeckung in eine Vielzahl von Zellen unterteilt und der Prozessor ermittelt ferner, welche der Vielzahl von Zellen von der Verunreinigung betroffen ist.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung weist jede der Vielzahl von Zellen ein entsprechendes vom Prozessor zugeordnetes Zellgewicht auf, und der Prozessor verringert die entsprechenden Zellgewichte für jede der Vielzahl von Zellen, die nicht durch die Reinigungsmodalität gereinigt werden können.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung ignoriert der Prozessor jede der Vielzahl von Zellen, die ein Zellgewicht unterhalb des Schwellenwerts aufweist und der Prozessor gibt eine Benachrichtigung über eine erforderliche Instandhaltung der Sensorlinsenabdeckung vor.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst die Vielzahl der Fahrzeugsensoren, welche die entsprechenden Sensorinformationen bereitstellen, die der Prozessor verwendet, eines oder mehrere aus der folgenden Gruppe von Fahrzeugsensoren: Wetter, Tröpfchendetektor, Scheibenwischerzustand, Geschwindigkeit und Flüssigkeitspegel.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst die vom ausgewählten Reinigungssystem bereitgestellte Reinigungsmodalität eines aus der folgenden Gruppe von Reinigungsmodalitäten: unter Druck stehende Luft, unter Druck stehende Flüssigkeit, mechanischer Wischvorgang, zentrifugale Kraft und Ultraschallschwingung.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung stellt das ausgewählte Reinigungssystem Ultraschallschwingungen oder unter Druck stehende Luft bereit, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigungsart flüssig ist und unter Druck stehende Flüssigkeit bereit, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigungsart ein Feststoff ist.
Es ist ein System vorgesehen. Das System beinhaltet einen optischen Fahrzeugsensor, der eine Sensorlinsenabdeckung aufweist, die in eine Vielzahl von Zellen und eine Vielzahl von Fahrzeugsensoren unterteilt ist, die einen Prozessor mit jeweils entsprechenden Sensorinformationen versehen. Das System beinhaltet auch einen oder mehrere Verschmutzungsdetektoren, die den Prozessor mit Verschmutzungsinformationen versehen und den Prozessor dabei in die Lage versetzen, das Vorhandensein einer Verschmutzung auf mindestens einigen der Zellen der Sensorlinsenabdeckung zu erfassen und eine Verschmutzungsart unter Verwendung der Sensorinformationen zu ermitteln. Das System beinhaltet ferner ein oder mehrere Reinigungssysteme, die an den Prozessor gekoppelt sind und auf den Prozessor reagieren, um eine entsprechende Reinigungsmodalität für die Sensorlinsenabdeckung zu aktivieren. Auf diese Weise aktiviert der Prozessor ein ausgewähltes Reinigungssystem je nach Verschmutzungsart und ermittelt, ob die Verschmutzung nach Beendigung der Reinigungsmodalität entfernt worden ist.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung reaktiviert der Prozessor das ausgewählte Reinigungssystem, um die Reinigungsmodalität bei einer erhöhten Intensität erneut anzuwenden, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verschmutzung von der Sensorlinsenabdeckung nicht entfernt wurde, und der Prozessor aktiviert ein zweites Reinigungssystem, das sich vom ausgewählten Reinigungssystem unterscheidet, oder eine Kombination davon, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verschmutzung durch die erneute Anwendung der Reinigungsmodalität nicht von der Sensorlinsenabdeckung entfernt worden ist.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und

1A ist eine Veranschaulichung eines Fahrzeugs, das ein LIDAR-System einsetzt, das eine nicht verschmutzte Sensorlinsenabdeckung aufweist.
1B ist eine Veranschaulichung eines Fahrzeugs, das ein LIDAR-System einsetzt, das eine teilweise verschmutzte Sensorlinsenabdeckung aufweist;
2 ist ein Blockdiagramm des Reinigungssystems der optischen Sensorlinsenabdeckung gemäß einer Ausführungsform;
3 ist ein Blockdiagramm der Entscheidungsfunktion von 2 gemäß einer Ausführungsform;
4 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren veranschaulicht, welches durch das Reinigungssystem der optischen Sensorlinsenabdeckung von 2 gemäß einer Ausführungsform durchgeführt wird;
Die 5A-B sind eine Veranschaulichung einer Technik zum Erfassen einer Flüssigkeitsverschmutzung gemäß einer Ausführungsform;
6A-E sind eine Veranschaulichung einer Technik zum Erfassen einer aus Feststoffen bestehenden Verschmutzung gemäß einer Ausführungsform; und
7-8 sind Veranschaulichungen von Reinigungssystemen und Modalitäten gemäß einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist ihrer Natur nach lediglich beispielhaft und beabsichtigt nicht, die Offenbarung oder die Anmeldung und die Verwendungen der Offenbarung zu begrenzen. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien.
1A veranschaulicht ein Fahrzeug 100, das ein LIDAR-System und das resultierende LIDAR-Erfassungsmuster 102 verwendet. Wie ersichtlich, dehnt sich das LIDAR-Erfassungsmuster 102 im Wesentlichen gleichmäßig um das Fahrzeug 100 herum aus. Dies ist eine Folge davon, dass die LIDAR-Sensorlinsenabdeckung sauber und unverschmutzt ist. In 1B wurde die LIDAR-Sensorlinsenabdeckung teilweise verschmutzt, was dazu geführt hat, dass das LIDAR Erfassungsmuster 102 eine Überdeckung 104 im Erfassungsmuster 102 aufweist. Im Fall von 1B würde die LIDAR-Sensorlinsenabdeckung davon profitieren, gereinigt zu werden, doch das Reinigungsverfahren würde die Linsenabdeckung vorübergehend überdecken. Sollte die Verschmutzung durch den Reinigungsprozess nicht entfernt werden, würden wiederholte Reinigungsversuche nur Reinigungsressourcen aufbrauchen und die Zweckmäßigkeit des LIDAR-Systems unterbrechen.
2 ist ein Blockschaltbild der automatisierten Reinigungssystems 200 der optischen Sensorlinse gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform. Wie nachstehend erläutert, unterteilt das Sensorlinsenreinigungssystem der vorliegenden Offenbarung die Sensorlinsenabdeckung in eine Vielzahl von Zellen und verwendet Verschmutzungsdetektoren und sonstige Fahrzeugsensoren, um den Standort und die Art der Verschmutzung auf der Sensorlinsenabdeckung zu ermitteln. Um die Sensorlinsenabdeckung zu reinigen, wird ein Reinigungssystem aktiviert, das eine Reinigungsmodalität aufweist, die ausgewählt wurde, da sie zum Reinigen der Verschmutzungsart auf der Sensorlinsenabdeckung effektiv ist. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Reinigungsmodalität“ ein Verfahren, eine Technik oder eine Methode des Versuchs die Menge der sich auf der Sensorlinsenabdeckung vorhandenen Verschmutzung zu entfernen oder zu verringern. Nicht einschränkende Beispiele der Reinigungsmodalitäten, die durch die vorliegende Offenbarung verwendet werden, beinhalten unter Druck stehende Luft, unter Druck stehende Flüssigkeit, Ultraschallschwingung, Zentrifugalkraft und mechanische Wischvorgänge. Darüber hinaus ordnen einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Gewichte zu der Vielzahl von Zellen, welche die Sensorlinsenabdeckung repräsentieren. Wenn die Verschmutzung einer oder mehrerer Zellen nicht effektiv beseitigt werden kann, wird ein dieser Zelle zugeordneter Gewichtwert derart reduziert, damit die fortgeführte Erfassung der Verschmutzung in dieser Zelle das Reinigungssystem 200 nicht erneut auslöst. Dies findet statt um sowohl Reinigungsressourcen zu sparen als auch um den optischen Sensor möglichst betriebsfähig zu halten. Für den Fall, dass eine Verschmutzung, die eine oder mehrere Zellen betrifft, nach mehreren Reinigungsversuchen nicht entfernt werden kann, kann der auf derartige Zellen angewandte Gewichtswert so lange reduziert werden, bis die Zelle, bei der Ermittlung, ob die Sensorlinsenabdeckung zu reinigen ist, nicht weiter in Betracht gezogen wird. In diesem Fall wird eine Warnung an den Fahrzeugführer bereitgestellt, die besagt, dass eine Instandhaltung der Sensorlinsenabdeckung erforderlich ist, da sie durch das Reinigungssystem 200 nicht gereinigt werden kann.
Wie in 2 dargestellt wird das automatisierte Reinigungssystem der optischen Sensorlinsenabdeckung 200 durch einen Prozessor oder eine Steuerung 202 gesteuert, die eine Reinigungsentscheidung von einer Entscheidungsfunktion oder einem Algorithmus 204 erhält. In einigen Ausführungsformen kann die Entscheidungsfunktion 204, wie bei 203 angegeben, in den Prozessor 202 integriert werden. Die Entscheidungsfunktion 204 erhält verschiedene Sensorinformationseingaben von Fahrzeugsensoren 206 im gesamten Fahrzeug. Nicht einschränkende Beispiele derartiger Sensoren beinhalten Geschwindigkeitssensoren, Wettersensoren, Wassertröpfchensensoren, Scheibenwischerzustandsensoren, Gangposition (z. B. vorwärts oder rückwärts) oder sonstige Sensoren, die Informationen bereitstellen, die für ein Reinigungssystem in einer beliebigen bestimmten Ausführungsformen nützlich sind. Die Fahrzeugsensoren 206 stellen Informationen bereit, die der Entscheidungsfunktion 204 hier dabei helfen, zu ermitteln, welche Art von Verschmutzung die gesamte oder einen Abschnitt der Sensorlinsenabdeckung überdeckt. Darüber hinaus versehen Verschmutzungsdetektor 208 die Entscheidungsfunktion 204 mit Informationen hinsichtlich des Standorts der Verschmutzung auf der Sensorlinsenabdeckung. Wie vorstehend erwähnt, ist die Sensorlinsenabdeckung in eine Vielzahl von Zellen unterteilt, sodass die Entscheidungsfunktion 204 ermitteln kann, welche Zelle oder welche Zellen von der Gegenwart der Verschmutzung betroffen sind. Dies stellt ein Vorteil für Verschmutzungen bereit, die nicht vollständig durch das Reinigungssystem 200 gereinigt werden können, in dem die Zellgewichte 210 für diese Zellen derart reduziert werden, dass die fortgeführte Erfassung von Verschmutzungen in diesen Zellen die Anwendung des Reinigungssystem 200 nicht wiederholt auslöst. Wenn die Entscheidungsfunktion 204 ermittelt, dass die Sensorlinsenabdeckung gereinigt werden muss und die Art des auf der Sensorlinsenabdeckung vorhandenen Verschmutzung ermittelt hat, aktiviert der Prozessor 200 ein oder mehrere Reinigungssysteme 212 in einem Versuch die Verschmutzung von der Sensorlinsenabdeckung zu entfernen. Sollte der Fahrzeugsensor 206 in einem nicht einschränkenden Beispiel angeben, dass es regnet, und der Verschmutzungsdetektor den Standort der Wassertröpfchen auf der Sensorlinsenabdeckung unter Verwendung der Blobanalyse ermitteln, kann der Prozessor 202 ein Ultraschall betriebenes Reinigungssystem aktivieren, das die Sensorlinsenabdeckung zum Vibrieren bringt, um die Oberflächenspannung der Wassertröpfchen auf der Sensorlinsenabdeckung zu brechen, um sie mittels der Schwerkraft zu entfernen. Alternativ kann die Freigabe von unter Druck stehender Luft eingeleitet werden, um die Wassertröpfchen wegzublasen. Für den Fall, dass eine oder mehrere Zellen der Sensorlinsenabdeckung nicht entfernt werden können, stellt der Prozessor 202 eine Warnung 214 an den Fahrzeugführer bereit, die angibt, dass eine Instandhaltung für die Sensorlinsenabdeckung erforderlich ist, da diese durch das Reinigungssystem 200 nicht gesäubert werden kann.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 ist 3 ein Blockdiagramm der Entscheidungsfunktion 204 und der Informationen, die es dem Prozessor 202 bereitstellt. Wenn die Entscheidungsfunktion 204 Verschmutzungen in einer oder mehreren Zellen der Sensorlinsenabdeckung erfasst, gibt sie dem Prozessor 202 an, dass das Reinigungssystem durch Einstellen des Säuberungsflags 300 aktiviert werden sollte. Darüber hinaus wird die Verschmutzungsart 302, die durch die Entscheidungsfunktion 204 ermittelt wird, dem Prozessor bereitgestellt. Basierend auf der Reinigungsart ermittelt der Prozessor 202, welches Reinigungssystem ausgewählt wird, um eine Reinigungsmodalität für die Sensorlinsenabdeckung anzuwenden. In Abhängigkeit von der Menge oder dem Standort der Verschmutzung stellt die Entscheidung 204 auch eine Intensität und Dauerempfehlung 304 für den Reinigungsbetrieb bereit, um die Verschmutzung zu entfernen. Wenn zum Beispiel nur einige Zellen durch eine Verschmutzung überdeckt sind kann eine unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit für eine kurze Zeitdauer angewendet werden, aber wenn die meisten Zellen der Sensorlinsenabdeckung von Verschmutzung betroffen sind kann die unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit für eine längere Zeitdauer angewendet werden. Wenn die Änderungsfunktion 204 darüber hinaus ermittelt, dass eine oder mehrere Zellen der Sensorlinsenabdeckung nicht gereinigt werden können, kann eine Empfehlung, die eine Warnung 306 an den Fahrzeugführer vorsieht, bereitgestellt werden, sodass der Prozessor 202 die Warnung 214 aktivieren kann.
Wie ersichtlich kann die Fusion 204 als ein Entscheidungsbaum oder eine logistische Regression realisiert werden und unter Verwendung manueller Bedingungen und im Laufe der Zeit gesammelter Trainingsdaten trainiert werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Entscheidungsfunktion wie folgt ausgedrückt werden: wenn (REGEN und EINGESCHALTETE WISCHER und TRÖPFCHEN ERFASST und ZELLGEWICHT > 0), dann, (WAHR, WASSER, 10s, NEIN), wobei, „wahr“ die Reinigungsflagausgabe 300 repräsentiert; „Wasser“ die Verunreinigungsartausgabe 302 repräsentiert; „10s“ die Intensität/Dauer der Ausgabe 304 repräsentiert und „nein“ die Warnungsausgabe 306 repräsentiert. Als ein anderes nicht einschränkendes Beispiel kann die Entscheidungsfunktion wie folgt ausgedrückt werden: wenn (REGEN und FLÜSSIGKEITSKAPAZITÄT < 0,2 und ERFSSTE TRÖPFCHEN und GEWICHT < 0,1), dann, (FALSCH, WASSER, 0, NEIN), wobei, „falsch“ die Reinigungsflagausgabe 300 repräsentiert; „Wasser“ die Verunreinigungsartausgabe 302 repräsentiert; „0“ die Intensität/Dauer der Ausgabe 304 repräsentiert und „nein“ die Warnungsausgabe 306 repräsentiert.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 2 und 3 ist 4 ein Flussdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform eines Reinigungsverfahrens 400 des Reinigungssystems 200 veranschaulicht. Das Verfahren 400 beginnt bei Block 402. Aus Klarstellungsgründen wurden vorläufige Schritte, wie Systemaktivierung, Kalibrierung oder Ermittlung von anfänglichen Bedingungen aus 4 weggelassen. Wie vorstehend erörtert, verarbeitet die Entscheidungsfunktion 204 die Eingaben, die von den Fahrzeugsensoren und den Verschmutzungsdetektoren empfangen werden und ermittelt, ob die Sensorlinsenabdeckung in Block 404 gereinigt werden muss. Wenn ja, wird das Reinigungssystem basierend auf der Verschmutzungsart ausgewählt, um eine effektive Reinigungsmodalität für die Sensorlinsenabdeckung bei Block 406 bereitzustellen. Nach Beendigung der ausgewählten Reinigungsmodalität prüft die Entscheidungsfunktion 204 die Sensorlinsenabdeckung erneut, um zu ermitteln, ob die Verschmutzung beseitigt worden ist. Wenn ja, kehrt die Routine zu Block 402 zurück. Wenn Block 408 jedoch ermittelt, dass die Sensorlinsenabdeckung weiterhin gereinigt werden muss, ermittelt Block 410, ob die maximale Intensität der Reinigungsmodalität verwendet worden ist. Wenn nein, kann die Intensität der Reinigungsmodalität in Block 412 erhöht werden und das Reinigungsverfahren aus Block 406 reaktiviert werden. Wahlweise kann Block 408 bestimmen, die Reinigungsmodalität zu ändern, wenn der anfängliche Versuch die Verschmutzung nicht beseitigt hat. Wenn die Entscheidungsfunktion zum Beispiel bestimmt hat, dass die Verschmutzung ein oder mehrere Zellen der Sensorlinsenabdeckung überdeckt, und die Anwendung der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit die Verschmutzung nicht beseitigt hat, kann die Reinigungsmodalität geändert werden, um einen mechanischen Vorgang (z. B. Aktivierung eines Scheibenwischers) einzusetzen, um zu versuchen die Verschmutzung zu beseitigen. Wenn die Ermittlung von Block 410 jedoch darin besteht, dass die maximale Intensität der Reinigungsmodalität erreicht worden ist, werden die Zellgewichte der Sensorlinsenabdeckung aktualisiert. Das bedeutet, dass die Zellgewichtwerte der Sensorlinsenabdeckungszellen, die nicht gereinigt werden können, reduziert werden, damit das kontinuierliche Vorhandensein der Verschmutzung in diesen Zellen die Anwendung des Reinigungsprozesses 400 nicht erneut auslöst. Umgekehrt können die Zellgewichtwerte für Zellen, die erfolgreich durch das Reinigungssystem 200 gereinigt worden sind, erhöht werden. Dies wird betrieben, um die Reinigungsressourcen aufrechtzuerhalten und den optischen Sensor so weit wie möglich in Betrieb zu halten. Eine Warnung kann in Block 418 auch bereitgestellt werden, um den Fahrzeugführer zu warnen, dass die Sensorlinsenabdeckung gewartet werden muss, um die Verschmutzung zu entfernen und um den vollen Betrieb des optischen Sensors wiederherzustellen.
5A-5B veranschaulichen ein nicht-einschränkendes Beispiel dafür, wie Verschmutzungsdetektoren 208 Vorhandensein von Wassertröpfchen auf der Sensorlinsenabdeckung ermitteln können. In 5A zeigt ein Rahmen 500 von einer Kamera oder eines optischen Videosensors das Vorhandensein von Wassertröpfchen, wie bei 502 und 504 angegeben. Wie zu erkennen ist, können die Verschmutzungsdetektoren 208 unter Verwendung von Verfahren wie der Blobanalyse, der laplace'schen Filterung oder sonstiger Verfahren, das Vorhandensein von Verschmutzungen der Sensorlinsenabdeckung mit Wassertröpfchen ermitteln. In 5B wird die Wassertröpfchenverschmutzung 502' und 504', die von den Verschmutzungsdetektor 208 erkannt wird, veranschaulicht. Wie vorstehend erwähnt, ist die Sensorlinsenabdeckung 500' in eine Vielzahl von Zellen 506 derart unterteilt, das der Verschmutzungsdetektor 208 den Standort der Verschmutzung in Bezug auf die betroffenen Zellen ermitteln kann. Für den Fall, dass die Verschmutzung durch Anwenden einer oder mehrerer Reinigungsmodalitäten nicht entfernt werden kann, kann der Gewichtswert, der auf die betroffenen Zellen angewendet wird, solange reduziert werden, bis die Verschmutzung in diesen Zellen ignoriert wird und eine Warnung an den Fahrzeugführer darüber bereitgestellt wird, dass die Sensorlinsenabdeckung gewartet werden muss. In einigen Ausführungsformen werden alle Zellen der Sensorlinsenabdeckung als gleich betrachtet und mit gleichen Ausgangszustandsgewichtswerten für die Reinigungsbestimmung versehen. In anderen Ausführungsformen wird den Zentralzellen der Sensorlinsenabdeckung bevorzugte anfängliche Gewichtswerte oder eine Bevorzugung bei der Reinigungsbestimmung zugeordnet. Eine derartige Zellpräferenz oder ein Ausmaß der Zellpräferenz kann in jeder bestimmten Implementierung durch den Konstrukteur des Reinigungssystems in Abhängigkeit des Sensortyps, des Sensorstandorts auf dem Fahrzeug oder des Fahrzeugsystem, das vom Sender mit Informationen versehen wird (z. B. Bremssystem), realisiert werden.
Die 6A-6E veranschaulichen ein nicht-beschränkendes Verfahren für die Verschmutzungsdetektoren, um Vorhandensein von Schmutz auf der Sensorlinsenabdeckung zu erfassen. In 6A gibt ein Videoframe 600₁ das Vorhandensein eines Schmutzpartikels 602₁ an. Durch Vergleichen aufeinanderfolgender Videoframes kann, wie durch Videoframe 600_N gezeigt, ermittelt werden, dass das Schmutzpartikel 602_N N Frames später vorhanden ist, wobei die Erfassung des Vorhandenseins der Schmutzpartikels 602_N fortgesetzt wird. Wie zu erkennen ist, kann ein Verschmutzungsdetektor 208 durch Anwenden von Schwellenwertverfahren auf die Videoframes 600₁ durch 600_N die Schwellenwertbilder 600'₁ bis 600'_N multiplizieren und filtern, um das analysierte Sensorabdeckungsframe 606 bei gleichzeitiger Angabe der fortgesetzten Gegenwart des Schmutzpartikels 602' durch N aufeinanderfolgenden Videoframen zu erzeugen. Dies würde bewirken, dass die Entscheidungsfunktion 204 die Entscheidung trifft, den Reinigungsprozess, wie vorstehend in Verbindung mit 4 erörtert, in Gang zu setzen.
Die 7-8 veranschaulichen einige nicht einschränkende Reinigungssysteme 212, die in jeder bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden können. In 7 wird ein optischer Sensor 700 gezeigt, der durch eine Sensorlinsenabdeckung 702 geschützt ist. Die Sensorlinsenabdeckung 702 wird auf ein Stellglied 704 montiert, bei dem es sich in einigen Ausführungsformen um ein piezoelektrisches Schwingungselement handeln kann, um Ultraschallschwingungen der Sensorlinsenabdeckung 702 zu erzeugen. Eine derartige Reinigungsmodalität ist beim Entfernen vorhandener flüssiger Verschmutzung auf der Sensorlinsenabdeckung 702 durch Aufbrechen der Oberflächenspannungen zwischen den flüssigen Verunreinigungen und der Sensorlinsenabdeckung 702 wirksam, sodass diese aufgrund der Schwerkraft herunterfällt. Ein weiteres Reinigungssystem, das in einer bestimmten Ausführungsform eingesetzt werden kann, ist ein System mit unter Druck stehender Luft 706, das verwendet werden kann, um Verschmutzungen und sonstige Verunreinigungen von der Sensorlinsenabdeckung 702 durch Anwenden eines Luftstoßes 706' unter hohem Druck zu entfernen. In anderen Ausführungsformen kann ein Reinigungssystem 708 mit unter Druck stehender Flüssigkeit eingesetzt werden, das unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit 708' zu Reinigungszwecken unter der Sensorlinsenabdeckung sprüht. Darüber hinaus zieht die vorliegende Offenbarung in Betracht, dass verschiedene Reinigungsmodalitäten im Tandem verwendet werden können. Zum Beispiel kann das Stellglied 704 aktiviert werden, um Ultraschallschwingungen an der Sensorlinsenabdeckung 702 zu erzeugen während der Spender von unter druckstehender Luft 706 dazu beiträgt die Wassertröpfchen durch sowohl Schwingungsvorgänge des Stellglieds 704 als auch unter Druck stehender Luft 706' zu entfernen. Als ein weiteres Beispiel kann der Spender von unter druckstehender Flüssigkeit 708 die Reinigungsflüssigkeit 708' auf die Sensorlinsenabdeckung 702 gefolgt von Aktivieren des Systems 706 mit unter Druck stehender Luft sprühen, um dazu beizutragen sämtliche überschüssige Reinigungsflüssigkeit von der Sensorlinsenabdeckung 702 zu entfernen. Dieser Vorgang kann einen Vorteil in Abhängigkeit von dem Kamerastandort aufweisen, wenn das Fahrzeug sich bei geringer Geschwindigkeit fortbewegt, und ein normaler Luftstrom, der durch das sich bei höherer Geschwindigkeit fortbewegende Fahrzeug verursacht wird, nicht vorhanden ist. Darüber hinaus kann, wie in 8 gezeigt, ein mechanischer Vorgang, wie ein Scheibenwischerarm 800 sich über der Sensorlinsenabdeckung 702 bewegen, um sie, wie durch Pfeil 802 angegeben, zu reinigen. Diese Reinigungsmodalität kann erneut alleine oder in Kombination mit dem Reinigungsflüssigkeitssystem 708 in einem Versuch die Sensorlinsenabdeckung zu reinigen, verwendet werden, um den Vollbetrieb des optischen Sensors 700 wiederherzustellen.
Während mindestens ein exemplarischer Aspekt in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung der Offenbarung dargestellt wurde, sollte darauf hingewiesen werden, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es versteht sich weiterhin, dass der exemplarische Aspekt bzw. die exemplarischen Aspekte lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Vorstehende ausführliche Beschreibung bietet Fachleuten vielmehr eine zweckmäßige Roadmap zur praktischen Anwendung eines in der Offenbarung angegebenen exemplarischen Aspektes. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, die in einem exemplarischen Aspekt beschrieben sind, ohne von dem Umfang der Offenbarung abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.

Claims

Verfahren zum Reinigen einer Sensorlinsenabdeckung für einen optischen Fahrzeugsensor, umfassend: Überwachen der Sensorlinsenabdeckung durch einen Prozessor auf eine Verunreinigung, die mindestens einen Abschnitt der Sensorlinsenabdeckung blockiert; Bestimmen des Vorhandenseins der Verunreinigung auf der Sensorlinsenabdeckung und einer Verunreinigungsart der Verunreinigung durch den Prozessor unter Verwendung von Informationen, die von einem oder mehreren Fahrzeugsensoren bereitgestellt werden; Aktivieren einer Reinigungsmodalität durch den Prozessor, die basierend auf der Art der Verunreinigung ausgewählt wurde; und Bestimmen, durch den Prozessor, ob die Reinigungsmodalität die Verunreinigung aus der Sensorlinsenabdeckung entfernt hat.
Verfahren Anspruch 1, ferner umfassend erneutes Aktivieren durch den Prozessor der Reinigungsmodalität bei einer erhöhten Intensität, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigung nicht von der Sensorlinsenabdeckung entfernt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Aktivieren einer zweiten Reinigungsmodalität, die sich von der Reinigungsmodalität unterscheidet, durch den Prozessor, wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigung von der Sensorlinsenabdeckung nach Beendigung der Reinigungsmodalität nicht entfernt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sensorlinsenabdeckung in eine Vielzahl von Zellen unterteilt ist und der Prozessor ferner ermittelt, welche der Vielzahl von Zellen durch die Verschmutzung betroffen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei jede der Vielzahl von Zellen ein entsprechendes Zellgewicht aufweist, das durch den Prozessor zugeordnet ist, und der Prozessor die entsprechenden Zellgewichte für jede der Vielzahl von Zellen, die durch die Reinigungsmodalität nicht gereinigt werden kann, reduziert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Prozessor jede der Vielzahl von Zellen ignoriert, die ein Zellgewicht unterhalb des Schwellenwerts aufweist und der Prozessor eine Warnung vorsieht, die besagt, dass die Sensorlinsenabdeckung gewartet werden muss.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugsensoren, die Informationen bereitstellen, die der Prozessor verwendet, um die Verunreinigungsart zu ermitteln, eine oder mehrere der folgenden Gruppen von Fahrzeugsensoren umfassen: Wetter, Tröpfchendetektor, Scheibenwischerstatus, Geschwindigkeit, Gangstellung und Flüssigkeitspegel.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reinigungsmodalität, die durch den Prozessor ausgewählt wird, eine aus der folgenden Gruppe von Reinigungsmodalitäten umfasst: unter Druck stehende Luft, unter Druck stehende Flüssigkeit, mechanischer Wischvorgang und Ultraschallschwingung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reinigungsmodalität, die durch den Prozess ausgewählt wird, Folgendes umfasst: wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigungsart flüssig ist, eine oder mehrere aus der folgenden Gruppe von Reinigungsmodalitäten: mechanischer Wischvorgang, unter Druck stehende Luft und Ultraschallschwingung; und wenn der Prozessor ermittelt, dass die Verunreinigungsart ein Feststoff ist, unter Druck stehende Flüssigkeit oder eine Kombination aus unter Druck stehender Flüssigkeit und einem mechanischen Wischvorgang.
System zum Reinigen der Sensorlinsenabdeckung für einen optischen Fahrzeugsensor, umfassend: eine Vielzahl von Fahrzeugsensoren, die einen Prozessor mit jeweils entsprechenden Sensorinformationen versehen; ein oder mehrere Verschmutzungsdetektoren, die den Prozessor mit Verschmutzungsinformationen versehen und den Prozessor dabei in die Lage versetzen, das Vorhandensein einer Verschmutzung auf mindestens einem Abschnitt der Sensorlinsenabdeckung zu erfassen; Ermitteln eines Standorts der Verunreinigung auf der Sensorlinsenabdeckung und einer Verunreinigungsart unter Verwendung der Sensorinformationen und der Verschmutzungsinformationen durch den Prozessor; ein oder mehrere Reinigungssysteme, die mit dem Prozessor verbunden sind und auf den Prozessor reagieren, um eine entsprechende Reinigungsmodalität für die Sensorlinsenabdeckung zu aktivieren; Aktivieren eines ausgewählten Reinigungssystems in Abhängigkeit von der Reinigungsart durch den Prozessor und Ermitteln, ob die Verschmutzung nach Beendigung der Reinigungsmodalität entfernt worden ist.