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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen mindestens einer optischen Fläche mindestens einer Kamera nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, und betrifft auch ein Kamerasystem und einen Kamerahalter, umfassend eine solche Vorrichtung, und betrifft ferner ein Verfahren ausgeführt an einer solchen Vorrichtung, einem Kamerasystem und/oder Kamerahalter.
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Sensoren, insbesondere optische Sensoren wie Kameras, werden in modernen Kraftfahrzeugen weithin genutzt. Insbesondere für das aufkommende autonome Fahren ist es erforderlich, eine erhöhte Anzahl von jeweiligen Kameras einzubauen, um erforderliche Umgebungsinformationen zur Verarbeitung der Fahrbefehle des Fahrzeugs zu sammeln. Zusätzlich werden auch für Rückblickersatzsysteme zunehmend entsprechende Kameras eingesetzt.
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Wichtig ist jedoch, dass solche Kameras eine konstant hohe und zuverlässige Datenqualität liefern. Dieses Problem hängt in weiten Teilen nicht nur von den elektronischen und Softwarekomponenten der Kamera und der nachfolgenden Datenverarbeitung ab, sondern auch von den Umständen, unter denen die jeweiligen Bilddaten erfasst wurden. In diesem Zusammenhang muss insbesondere erwähnt werden, dass es während der Verwendung der Kamera zu Verschmutzungen des Kameraobjektivs durch Regen, Schlammspritzer oder dergleichen kommen kann. Ferner nimmt der Schmutz auf dem Kameraobjektiv auch während des Langzeitbetriebs der Kamera zu. Folglich werden Bilddaten beeinflusst, da die von der Kamera aufzunehmende Originalszene aufgrund der Verschmutzung des Objektivs nicht mehr ohne Artefakte aufgenommen werden kann. Dies führt jedoch zu aufgenommenen Kamerabildern verminderter Qualität und/oder zu Situationen, in denen Objekte durch Verschmutzungsüberlagerung maskiert werden. Dies wiederum beeinträchtigt die Bildverarbeitung, die auf den erfassten Rohdaten basiert. Schließlich kann all dies zu gefährlichen Situationen führen, wenn der Fahrer oder eine Bildverarbeitungseinheit ein Objekt wie ein von hinten herannahendes Auto nicht erkennt.
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Aus der
DE 10 2014 213 283 A1 ist ein Kamerasystem für ein Fahrzeug bekannt, umfassend ein Linsensystem, das in eine Blickrichtung zeigt und eine Oberfläche enthält, die sauber gehalten werden muss, wobei das Linsensystem in einer separaten ringförmigen Halterung montiert ist, die so ausgelegt ist, dass sie einen Luftstrom erzeugt, der sich während des Betriebs vor der Linse bildet und in Blickrichtung gerichtet ist.
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Die
DE 14 97 581 A lehrt eine Einrichtung zur Verhinderung von Staubablagerungen auf der Oberfläche von Strahlenaustritts- und Eintrittsfenstern optischer Geräte mit kreisförmigem Ein- und Austrittsquerschnitt, insbesondere für optische Sender und Empfänger, wobei die in dem freien Übertragungsraum überstehende ringförmige Fenstereinfassung einen Ringkanal für ein Hilfsgas aufweist und mit düsenartigen Bohrungen vom Ringkanal zur Fensteroberfläche derart versehen ist, dass die Bohrungen tangential zum Fensterumfang münden und der konvex gewölbten Fensteroberfläche schräg entgegengerichtet sind.
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Die
JP S51-48 081 U offenbart ein Spülrohr mit einem Querschnitt in Kreisform, das an der Frontfläche einer Detektoreinheit vorgesehen ist, und eine Luftdüse, die im Spülrohr installiert ist, so dass die Spülluft entlang der Innenwandfläche des Spülrohrs an einem Abschnitt in der Nähe der Detektoreinheit des Spülrohrs strömt.
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Die
JP S56-168 619 A beschreit einen Beschlagentferner für eine optische Linse, wobei, um das Beschlagen der optischen Linse zu vermeiden, ohne die Übertragungsleistung der Linse selbst zu beeinträchtigen, trockene Luft über der Taupunkttemperatur vom Umfang der Oberfläche der optischen Linse zur Mitte hin ausgeworfen und zur Vorderseite der Linse geleitet wird. Luft mit Staub und Feuchtigkeit wird durch einen Reiniger und einen Luftentfeuchter geleitet und dann wieder aufgewärmt.
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Aus der
DE 102 25 151 A1 ist eine Vorrichtung zur Vermeidung von Ablagerungen von Partikeln/Substanzen auf einer Sensor-Oberfläche eines optischen Gerätes bekannt, umfassend mindestens ein, dem optischen Gerät zugeordnetes, die Sensor-Oberfläche nicht einschränkendes Mittel, welches richtungsgebend einen vorgebbaren Bereich der Sensor-Oberfläche durch ein zu- und/oder abführbares gasförmiges Medium schützt.
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Die WO 2016 / 045 828 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines optischen Sensors, umfassend mindestens eine Düse zur Projektion von Luft vor dem optischen Sensor, wobei die Projektionsdüse auf einer Seite des optischen Sensors angeordnet und verbunden ist zu einer Luftaustrittspumpe über eine Auslassleitung, so dass die von der Luftprojektionsdüse projizierte Luft bündig mit dem optischen Sensor ist, und mindestens eine Saugleitung auf der gegenüberliegenden Seite des optischen Sensors zur Projektionsdüse. Die Saugleitung ist stromabwärts der Pumpe mit der Auslassleitung der Pumpe verbunden, so dass die Ansaugung in der Saugleitung durch einen Venturi-Effekt erreicht wird.
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Die
DE 10 2014 202 072 A1 lehrt eine Vorrichtung zum Reinigen einer optischen Linse einer an einem Fahrzeug angeordneten Parkassistenzkamera, aufweisend wenigstens einen unbeweglich und die optische Linse radial außen teilweise umgebend an der optischen Linse anordbaren inneren Ringkörper, an dem eine ringförmig und zum Gegenstandsraum der optischen Linse hin offen ausgebildete Aufnahme angeordnet ist, und wenigstens einen koaxial zu dem inneren Ringkörper und zumindest teilweise innerhalb der Aufnahme angeordneten äußeren Ringkörper, wobei der äußere Ringkörper zwischen einer ausgefahrenen Reinigungsstellung und einer eingefahrenen Ruhestellung axial beweglich relativ zu dem inneren Ringkörper angeordnet ist, wobei der äußere Ringkörper in Richtung seiner Ruhestellung mit einer Rückstellkraft beaufschlagt ist, wobei zwischen dem inneren Ringkörper und dem äußeren Ringkörper wenigstens einer Fluidkammer angeordnet ist, wobei der äußere Ringkörper derart ausgebildet ist, dass die Fluidkammer bei in seiner Ruhestellung befindlichem äußerem Ringkörper gegenüber der Umgebung der Vorrichtung geschlossen ist, wobei der äußere Ringkörper derart ausgebildet ist, dass die Fluidkammer bei in seiner Reinigungsstellung befindlichem äußerem Ringkörper derart gegenüber der Umgebung der Vorrichtung offen ist, dass ein in die Fluidkammer eingeleitetes Fluid in Richtung der optischen Linse aus der Fluidkammer austritt, und wobei an dem inneren Ringkörper wenigstens eine in die Fluidkammer mündende Fluidzuführung angeordnet ist.
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Aus der
DE 10 2015 217 544 A1 ist eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer transparenten Abdeckung einer Kamera, insbesondere einer Linse der Kamera, bekannt, umfassend wenigstens einen Reinigungsmittelzulauf und einen Reinigungsmittelsprühabschnitt, wobei die Reinigungsvorrichtung weiterhin wenigstens eine hülsenartige Aufnahme aufweist, in welcher die Kamera angeordnet werden kann.
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Die US 2015/ 0 344 001 A1 lehrt eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer am Fahrzeug montierten optischen Oberfläche, umfassend ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Öffnung aufweist, die an eine optische Oberfläche angepasst ist, einen Fluideinlass, der angeordnet ist, um Waschflüssigkeit aufzunehmen, mindestens eine Fluidauslassöffnung, die angeordnet ist, um Waschflüssigkeit auf die optische Oberfläche abzulassen, einen ersten Durchgang in Fluidverbindung mit dem Fluideinlass und der mindestens einen Fluidauslassöffnung, um das Waschfluid vom Fluideinlass zu der mindestens einen Fluidauslassöffnung zu führen, und einen hervorstehenden Teil, der die Fluidauslassöffnung im Wesentlichen umgibt, um eine Innenwand zu definieren.
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Aus der
DE 10 2013 213 415 A1 ist eine optische Überwachungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, insbesondere in Form einer Überwachungskamera mit einer optisch transparenten Abdeckung, umfassend eine Reinigungsvorrichtung zur bedarfsweisen Reinigung der transparenten Abdeckung, die einen Wischer umfasst, der relativbeweglich zur Abdeckung angeordnet ist und zur Ausübung der Relativbewegung eine motorische Antriebseinheit aufweist.
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Die
DE 10 2014 204 210 A1 lehrt ein System zum Entfernen von Schmutz von einer Fahrzeugkameralinse unter Verwendung von Waschflüssigkeit aus dem Waschsystem des Fahrzeugs. Das System analysiert ein aufgenommenes Bild und stellt fest, ob das Bild durch Schmutz behindert wird. Wenn festgestellt wird, dass das Bild behindert ist, besprüht das System das Kameraobjektiv automatisch mit Flüssigkeit, um die Rückstände zu entfernen. Das System umfasst ein Verfahren zum Bestimmen eines Hindernisses durch Vergleichen eines Bildes mit einem Referenzbild. Das System umfasst ein Verfahren zum Bestimmen eines Hindernisses durch Analysieren der Relativbewegung innerhalb eines Referenzbereichs des Bildes. Das System verhindert auch das Abfließen der Waschflüssigkeit aufgrund einer falschen Verstopfungsmessung oder von Ablagerungen, die sich nach einigen Sprühvorgängen nicht lösen.
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Die Erfindung strebt daher an, die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass die Sicherheit beim Einsatz von Kameras erhöht werden kann.
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Das Problem wird durch die Merkmale von Anspruch 1 und durch die Merkmale der Nebenansprüche 16, 18 und 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Vorrichtung zum Reinigen mindestens einer optischen Fläche mindestens einer Kamera umfasst:
- mindestens ein Zuführelement, das dazu ausgelegt, ein Reinigungsmittel bereitzustellen, das mindestens eines ist von
- - einer Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zu der zu reinigenden optischen Fläche,
- - Druckluft, insbesondere in Form mindestens eines Luftstroms, zu der zu reinigenden optischen Fläche,
- - einem Unterdruck für die Aufnahme von Umgebungsluft von der zu reinigenden optischen Fläche,
wobei das Zuführelement ein Kanalsystem umfasst, das mindestens eine äußere Öffnung aufweist, die in und/oder an dem Zuführelement vorgesehen ist, um das Reinigungsmittel dem Zuführelement bereitzustellen, und eine Mehrzahl von inneren Öffnungen, um das Reinigungsmittel der zu reinigenden optischen Fläche bereitzustellen,
wobei das Kanalsystem dazu ausgelegt ist, während der Reinigung einen Wirbel aus Reinigungsflüssigkeit, Druckluft oder Umgebungsluft auf der während des Reinigens zu reinigenden optischen Fläche oder in ihrer Nähe zu erzeugen.
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Das Kanalsystem ist dabei geeignet ausgebildet, um einen im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn rotierenden Wirbel über der zu reinigenden optischen Fläche zu erzeugen.
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In einer Ausführungsform weist das Zuführelement einen hohlen Innenbereich auf, der zumindest einen Teil der zu reinigenden optischen Fläche mit einer die Mehrzahl von inneren Öffnungen umfassenden umgebenden Seite umgibt, wobei die inneren Öffnungen vorzugsweise umlaufend und/oder äquidistant in der umgebenden Seite angeordnet sind.
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In einer Ausführungsform umfasst das Kanalsystem eine erste Kanalanordnung umlaufend zur umgebenden Seite mit einer Mehrzahl separater Verbindungen, wobei eine der Verbindungen mit der mindestens einen äußeren Öffnung verbunden ist und die anderen Verbindungen jeweils mit einer der inneren Öffnungen über separate zweite Kanalanordnungen verbunden sind, die in geeigneter Weise innerhalb des Zuführelements ausgerichtet sind, um den Wirbel zu erzeugen.
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In einer Ausführungsform ist die erste Kanalanordnung als ein Ring um die umgebende Seite angeordnet und die Verbindungen sind zweckmäßig entlang des Rings, vorzugsweise symmetrisch, angeordnet.
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In einer Ausführungsform sind die zweiten Kanalanordnungen symmetrisch zueinander zwischen den Verbindungen und den inneren Öffnungen in einer nicht-radialen Richtung in Bezug auf ein Zentrum des Wirbels angeordnet.
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In einer Ausführungsform sind die zweiten Kanalanordnungen spiralartig zwischen den Verbindungen und den inneren Öffnungen angeordnet, um den rotierenden Wirbel zu erzeugen.
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In einer Ausführungsform sind die zweiten Kanalanordnungen zumindest in der Nähe der inneren Öffnungen in einem Winkel von 5 bis 60 Grad, bevorzugt von 10 bis 45 Grad, weiter bevorzugt von 20 bis 30 Grad, am meisten bevorzugt von 25 Grad zu einer Querschnittsebene durch das Zuführelement auf halber Höhe der umgebenden Seite ausgerichtet, um einen nach unten oder oben gerichteten Strahl von Reinigungsflüssigkeit, Druckluft oder Umgebungsluft durch die inneren Öffnungen zu erzeugen.
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In einer Ausführungsform umfasst das Kanalsystem zweite und/oder eine dritte erste Kanalanordnung, wobei jede der ersten Kanalanordnungen über separate zweite Kanalanordnungen mit separaten inneren Öffnungen verbunden ist.
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In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Montage an der Kamera, vorzugsweise zur Montage auf der zu reinigenden optischen Fläche, geeignet ausgestaltet, wobei vorzugsweise das Zuführelement zur Aufnahme zumindest eines Teils der zu reinigenden optischen Fläche ausgebildet ist.
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In einer Ausführungsform ist die äußere Öffnung mit einer Einlassdüse zum Anschließen eines Zuführkanals für das Reinigungsmittel verbunden.
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In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dazu ausgestaltet, bei mobilem Betrieb, insbesondere zumindest in der Nähe der optischen Fläche des zu reinigenden Objektivs und/oder zumindest in der Nähe zumindest einer der inneren Öffnungen, einen Unterdruck zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung ferner zwei oder mehr übereinander angeordnete Zuführelemente.
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Dabei werden die zwei oder mehr Zuführelemente separat mit separaten äußeren Öffnungen oder gemeinsam mit einer gemeinsamen äußeren Öffnung betrieben, die mit den ersten Kanalanordnungen der zwei oder mehr Zuführelemente verbunden ist.
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Wesentlich für die Erfindung ist ferner, dass eines der Zuführelemente den im Uhrzeigersinn drehenden Wirbel bereitstellt, und das benachbarte andere Zuführelement den entgegen dem Uhrzeigersinn drehenden Wirbel bereitstellt.
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In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zwei Zuführelemente, wobei eines der Zuführelemente als ein erstes Zuführelement zur Bereitstellung der Reinigungsflüssigkeit und/oder der Druckluft angeordnet ist und das andere Zuführelement als ein zweites Zuführelement auf dem ersten Zuführelement zur Bereitstellung eines Unterdrucks in der Nähe der zu reinigenden optischen Fläche zum Entfernen der Reinigungsflüssigkeit, der Druckluft und/oder von Verschmutzungen von der zu reinigenden optischen Fläche angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform weisen die zwei oder mehr Zuführelemente Verbindungsmittel, vorzugsweise Verbindungslöcher, zum Verbinden der Zuführelemente miteinander, und Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben und/oder Nieten, auf, die mit den Verbindungsmitteln angemessen zusammenpassen.
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In einer Ausführungsform sind die zwei oder mehr Zuführelemente als ein gemeinsames Element ausgebildet.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kamerasystem, umfassend mindestens eine Kamera, vorzugsweise mit einem Objektiv, und mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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In einer Ausführungsform des Kamerasystems ist die Vorrichtung an der zu reinigenden optischen Fläche der Kamera montiert und/oder die Vorrichtung nimmt insbesondere in zumindest einem Abschnitt die zu reinigende optische Fläche auf, wobei die zu reinigende optische Fläche vorzugsweise ein Objektiv der Kamera ist.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Kamerahalter, umfassend mindestens eine Haltestruktur und mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die vorzugsweise mit der Haltestruktur verbunden und/oder mit dieser integral ausgebildet ist.
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In einer Ausführungsform des Kamerahalters umfasst die Haltestruktur zumindest bereichsweise zumindest einen, vorzugsweise zwei oder drei, vorzugsweise innen mit der Haltestruktur ausgeformte Zuführkanäle zur Zuführung von Reinigungsflüssigkeit, zur Zuführung von Druckluft und/oder zur Bereitstellung von Unterdruck an der äußeren Öffnung der Vorrichtung.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, ausgeführt an einer Vorrichtung, einem Kamerasystem und/oder einem Kamerahalter der vorliegenden Erfindung, umfassend die Schritte:
- - Anwenden von Reinigungsflüssigkeit auf mindestens eine zu reinigende optische Fläche mindestens einer Kamera, insbesondere durch Bereitstellen eines Stromes von Reinigungsflüssigkeit aus den inneren Öffnungen;
und /oder - - Anwenden von Druckluft auf die zu reinigende optische Fläche der Kamera, insbesondere durch Bereitstellen eines Stromes von Druckluft aus den inneren Öffnungen;
und - - Entfernen von zumindest Teilen der Reinigungsflüssigkeit und der Verschmutzungspartikel von der zu reinigenden optischen Fläche der Kamera, insbesondere durch Bereitstellen von Unterdruck an den inneren Öffnungen, vorzugsweise durch Aufbauen eines Saugstroms von Umgebungsluft an den inneren Öffnungen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die jeweiligen Schritte in Reaktion darauf ausgeführt, dass in dem Schritt des Feststellens des Verschmutzungsgrades von mindestens einem Abschnitt der optischen Fläche festgestellt wird, dass der Verschmutzungsgrad einen, vorzugsweise vordefinierten, Schwellenwert überschreitet.
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Überraschenderweise wurde somit festgestellt, dass die Qualität von Bilddaten, die von einem Sensor wie einer Kamera erfasst werden, durch eine Vorrichtung zum Reinigen eines Kameraobjektivs erhöht werden kann, die mindestens ein Zuführelement zum Anwenden mindestens eines Reinigungsmittels auf die optische Fläche der Kamera, z. B. das Objektiv, umfasst, wobei zu diesem Zweck das erste Zuführelement ein Kanalsystem umfasst. Dieses Kanalsystem gestattet insbesondere die Zufuhr des jeweiligen Reinigungsmittels. Um die Reinigungsfähigkeit der Vorrichtung zu erhöhen, stellt die Vorrichtung ferner erste und zweite Kanalanordnungen bereit, die in einer bestimmten Weise angeordnet sind oder mehr als ein Zuführelement bereitstellen. Die zusätzlichen Zuführelemente und/oder die zweite Kanalanordnung gestatten das Bereitstellen mindestens eines Luftstroms, der auf die zu reinigende optische Fläche, beispielsweise das Objektiv, gerichtet ist. Die Erfinder haben in dieser Hinsicht erkannt, dass der Luftstrom in Verbindung mit der Reinigungsflüssigkeit eine erhöhte Reinigungseffizienz der zu reinigenden optischen Fläche bereitstellt, da der Luftstrom zu einer erhöhten Wechselwirkung zwischen der zu reinigenden optischen Fläche und damit der Verschmutzung einerseits und der Reinigungsflüssigkeit andererseits führt. Ferner kann die Vorrichtung alternativ oder zusätzlich auch ein drittes Zuführelement bereitstellen. Das zweite oder dritte Zuführelement gestattet die Bereitstellung eines Unterdrucks in der Nähe des Objektivs zur Entfernung von Reinigungsflüssigkeit und/oder Verschmutzungen. Die Erfinder haben festgestellt, dass das Anwenden eines solchen Unterdrucks, das heißt, Vakuums, zu hervorragenden Reinigungsergebnissen führt, da vermieden werden kann, dass gelöste Verschmutzungen wieder an der zu reinigenden optischen Fläche anhaften. Vielmehr wird erfindungsgemäß durch den Unterdruck die Verschmutzung zusammen mit der Reinigungsflüssigkeit weggesaugt.
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Diese Anordnung ermöglicht es, die Vorrichtung mit unterschiedlichen einzelnen ersten, zweiten und/oder dritten Zuführelementen aufzubauen, die jeweils einen individuellen Zweck, also eine individuelle Kanalanordnung, haben. Oder alternativ, dass mindestens ein Zuführelement mindestens zwei Zwecken dient, also mindestens zwei individuellen Kanalsystemen. Alternativ hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass für ein einziges Zuführelement mit mindestens zwei Zwecken die entsprechenden zwei Kanalanordnungen entweder ganz oder zumindest abschnittsweise als eine gemeinsame Kanalanordnung gestaltet sind. Dadurch kann weitgehend oder vollständig ein einzelner Zuführkanal für mehr als einen Zweck, z. B. die Bereitstellung der Druckluft sowie die Bereitstellung des Unterdrucks, verwendet werden. Dies führt in jedem Fall zu einer Vereinfachung des Aufbaus der Vorrichtung und damit zu einer Reduzierung der Größe und der Herstellungskosten. Alternativ könnten ein oder mehrere Zuführelemente als ein gemeinsames Element gestaltet sein, was ebenfalls die Größe und die Herstellungskosten reduzieren könnte.
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Es könnte möglich sein, dass ein erstes der Zuführelemente zum Anwenden von Druckluft und/oder zum Bereitstellen von Unterdruck (das heißt Vakuum) in der Nähe der optischen Fläche angeordnet ist. Das erste Zuführelement könnte dazu ausgelegt sein, Reinigungsflüssigkeit, Druckluft und/oder Unterdruck ausschließlich oder sequenziell bei Bedarf bereitzustellen. Gleiches gilt für das zweite und dritte Zuführelement, sofern vorhanden.
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Vorzugsweise können die einzelnen Zuführelemente Düsen umfassen, insbesondere sind sie einstückig mit dem jeweiligen Zuführelement ausgebildet, die als ein Einlass (also Einlassdüsen) und/oder als die inneren Öffnungen (also Düsen) an die Außenöffnung angeschlossen werden können oder anschließbar sind und die wiederum eine verbesserte Ausbildung des austretenden Fluidstrahls gestatten oder gestatten, in einer bequemen Weise weitere Zuführanordnungen an die Einlassdüsen, also die Kanalanordnungen anzuschließen.
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Vorzugsweise sind die Kanalanordnungen vollständig oder zumindest in Abschnitten innerhalb der jeweiligen Zuführelemente eingeformt. Dies gestattet die Gestaltung eines integralen Elements und folglich eine Reduzierung der Kosten und Größe der Vorrichtung.
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Insbesondere wenn das Kanalsystem mindestens eine erste Kanalanordnung und eine Mehrzahl von zweiten Kanalanordnungen umfasst, könnte die erste Kanalanordnung sozusagen zur Versorgung der zweiten Kanalanordnungen dienen. Daher könnten die Gestaltungen des Kanalsystems insbesondere mittels einer umlaufenden ersten Kanalanordnung gewählt werden, die eine Mehrzahl von zweiten Kanalanordnungen speist, die einfach herzustellen ist und eine übersichtliche Gestaltung bereitstellt. Die zweiten Kanalanordnungen wiederum könnten nicht-radial in mindestens einer Querschnittsebene, wie einer horizontalen Querschnittsebene des jeweiligen Zuführelements, angeordnet sein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass sich optional die zweiten Kanalanordnungen geneigt zur radialen Ausrichtung erstrecken, um eine Kraftrichtung für die Reinigungsflüssigkeit- oder Luftstrahlstrom im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn zu erzeugen. Ebenso gestattet ein Abschrägen der Ausdehnung der zweiten Kanalanordnungen, relativ zu der horizontalen Querschnittsebene eine Kraftrichtung für eine Abwärtsstrahlrichtung zu erzeugen.
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Die Erfinder haben ferner erkannt, dass vorzugsweise eine hohlzylindrische Form der ersten, zweiten und/oder dritten Zuführelemente eine bequeme und zweckmäßige Aufnahme der zu reinigenden optischen Fläche gestattet. Mit anderen Worten, die optische Fläche kann zumindest teilweise innerhalb des Innenraums der hohlzylindrischen Form eines oder mehrerer Zuführelemente angeordnet sein. Ferner könnte eine effiziente Anordnung der inneren Öffnungen und möglicherweise entsprechender Düsen der einzelnen Zuführelemente und/oder der einzelnen Kanalanordnungen unter Verwendung der Innenfläche der hohlzylindrischen Form erreicht werden.
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Wenn ein Kamerahalter bereitgestellt ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Kamerahalter eine erfindungsgemäße Vorrichtung und darüber hinaus auch Zuführkanäle in der Haltestruktur umfasst. Dadurch ist es möglich, die jeweiligen Kanalanordnungen der Vorrichtung und die Zuführkanäle miteinander zu verbinden, sodass der Vorrichtung Reinigungsflüssigkeit, Druckluft und/oder Unterdruck direkt zugeführt werden können. Dies stellt eine recht kompakte Gestaltung dar.
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Die folgenden Zeichnungen zeigen Aspekte der Erfindung zum besseren Verständnis der Erfindung in Verbindung mit einigen beispielhaften Darstellungen, wobei
- 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;
- 2 eine schematische perspektivische Schnittansicht der Vorrichtung von 1 zeigt;
- 3 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung von 1 zeigt;
- 4 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung und des Kamerasystems entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 5 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kamerahalters zeigt; und
- 6 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, umfassend mindestens ein Zuführelement 2, 2', das zum Bereitstellen eines Reinigungsmittels aus mindestens einem von einer Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zu der zu reinigenden optischen Fläche 103, Druckluft, insbesondere in Form mindestens eines Luftstroms, zu der zu reinigenden optischen Fläche 103 und/oder eines Unterdrucks zur Aufnahme von Umgebungsluft von der zu reinigenden optischen Fläche 103 ausgebildet ist, wobei das Zuführelement 2, 2' ein Kanalsystem 3 mit mindestens einer äußeren Öffnung 4, die in und/oder an dem Zuführelement 2, 2' zum Bereitstellen des Reinigungsmittels zu oder von dem Zuführelement 2, 2' vorgesehen ist, und eine Mehrzahl von inneren Öffnungen 7, vorzugsweise als Düsen ausgebildet, zum Bereitstellen des Reinigungsmittels zu oder von der zu reinigenden optischen Fläche 103 umfasst, wobei das Kanalsystem 3 dazu ausgelegt ist, einen Wirbel P aus Reinigungsflüssigkeit, Druckluft oder Umgebungsluft auf oder in der Nähe der während des Reinigens zu reinigenden optischen Fläche 103 zu erzeugen. Das Kanalsystem 3 ist geeignet ausgebildet, um einen im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn rotierenden Wirbel P, P' über der zu reinigenden optischen Fläche 103 zu erzeugen. Das Zuführelement 2, 2' weist einen hohlen Innenbereich 5 auf, der zumindest einen Teil der zu reinigenden optischen Fläche 103 mit einer die Mehrzahl von inneren Öffnungen 7 umfassenden umgebenden Seite 6 umgibt, wobei die inneren Öffnungen 7 umlaufend und/oder äquidistant in der umgebenden Seite 6 angeordnet sind. Das Kanalsystem 3 umfasst eine erste Kanalanordnung 31 umlaufend zur umgebenden Seite 6, die eine Mehrzahl von separaten Verbindungen 33 aufweist, wobei eine der Verbindungen 33 mit der mindestens einen äußeren Öffnung 4 verbunden ist und die anderen Verbindungen 33 jeweils über separate zweite Kanalanordnungen 32, die geeignet innerhalb des Zuführelements 2, 2' ausgerichtet sind, um den Wirbel P zu erzeugen, mit einer der inneren Öffnungen 7 verbunden sind. Hier ist die erste Kanalanordnung 31 als ein Ring um die umgebende Seite 6 angeordnet, und die Verbindungen 33 sind geeignet symmetrisch entlang des Rings angeordnet. Die zweiten Kanalanordnungen 32 sind symmetrisch zueinander zwischen den Verbindungen 33 und den inneren Öffnungen 7 und spiralartig bezüglich eines Zentrums des Wirbels P, P' angeordnet, um den rotierenden Wirbel P, P' zu erzeugen. Der Strahl J von Reinigungsflüssigkeit oder Druckluft, der den Wirbel P erzeugt, ist angegeben. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner an einem Halter zu befestigende Verbindungsmittel 8.
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2 zeigt eine schematische perspektivische Schnittansicht der Vorrichtung von 1, wobei die zweiten Kanalanordnungen 32 in einem Winkel von 5 bis 60 Grad, bevorzugt von 10 bis 45 Grad, weiter bevorzugt von 20 bis 30 Grad, am meisten bevorzugt von 25 Grad in Bezug auf eine Querschnittsebene durch das Zuführelement 2, 2' auf halber Höhe H der umgebenden Seite 6 ausgerichtet sind, um einen nach unten oder oben gerichteten Strahl J von Reinigungsflüssigkeit, Druckluft oder Umgebungsluft durch die inneren Öffnungen 7 zu erzeugen. Beispielsweise kann die Höhe H des Zuführelements 2, 2' 10 mm oder weniger, vorzugsweise 3 mm oder weniger, betragen. Durch die geneigte Ausdehnung der zweiten Kanalanordnungen 32 wird beim Austritt aus den inneren Öffnungen 7 eine Abwärtsstrahlrichtung der Reinigungsflüssigkeit erzeugt. Dies erhöht insbesondere die Reinigungseffizienz der Vorrichtung 1, da die Reinigungsflüssigkeit die Vorrichtung 1 ordnungsgemäß in Richtung der zu reinigenden Fläche 103 verlässt. Das Kanalsystem 3 kann auch eine zweite und/oder eine dritte erste Kanalanordnung 31 (hier nicht gezeigt) umfassen, wobei jede der ersten Kanalanordnungen 31 über separate zweite Kanalanordnungen 32 mit separaten inneren Öffnungen 7 verbunden ist. Hier ist die äußere Öffnung 4 mit einer Einlassdüse 41 zum Anschließen eines Zuführkanals 209, 209' für das Reinigungsmittel verbunden. Die Vorrichtung 1 ermöglicht somit das Einspeisen einer Reinigungsflüssigkeit in die Einlassdüse 41, die dann durch das Kanalsystem 3 zu den inneren Öffnungen 7 verteilt wird, wo die Reinigungsflüssigkeit das Zuführelement 2, 2' und die Vorrichtung 1 verlässt, insbesondere in Richtung der zu reinigenden Fläche 103, z. B. des Objektivs einer Kamera, wie durch die jeweiligen Pfeile, die Strahlen J von Reinigungsflüssigkeit oder Druckluft symbolisierend, im hohlen Innenbereich 5 in 1 angegeben. Alternativ oder zusätzlich gestattet die Vorrichtung 1, Druckluft einzuspeisen und/oder Unterdruck bereitzustellen. Das Zuführelement 2, 2' weist ferner eine Einlassdüse 41 auf, die mit der äußeren Öffnung 4 verbunden ist. Das Zuführelement 2, 2' und die Einlassdüse 41 sind miteinander integral ausgebildet. Insbesondere kann die Einlassdüse 41 während der Herstellung des Zuführelements 2, 2' effizient hergestellt werden, da die Einlassdüse 41 in der Hauptform zu einem Kanal wird.
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3 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht der Vorrichtung 1 aus 1, wobei die abfallenden zweiten Kanalanordnungen 32 spiralartig zwischen den Verbindungen 33 und den inneren Öffnungen 7 angeordnet sind, um den rotierenden Wirbel P zu erzeugen.
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4 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung 1 und des Kamerasystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorrichtung 1 an der Kamera 101 auf der zu reinigenden optischen Fläche 103 montiert ist, um ein Kamerasystem 100 auszubilden. Das Zuführelement 2, 2' ist zur Aufnahme wenigstens eines Teils der zu reinigenden optischen Fläche 103 ausgebildet. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner zwei übereinander angeordnete Zuführelemente 2, 2', die über getrennte äußere Öffnungen 4 getrennt betrieben werden können. Eines der Zuführelemente 2 stellt den im Uhrzeigersinn drehenden Wirbel P bereit, und das benachbarte andere Zuführelement 2' stellt den entgegen dem Uhrzeigersinn drehenden Wirbel P' bereit. Eines der Zuführelemente 2, 2' ist als ein erstes Zuführelement 2 zur Bereitstellung der Reinigungsflüssigkeit und/oder der Druckluft angeordnet, und das andere Zuführelement 2' ist als ein zweites Zuführelement 2' auf dem ersten Zuführelement 2 zur Bereitstellung eines Unterdrucks in der Nähe der zu reinigenden optischen Fläche 103 zum Entfernen der Reinigungsflüssigkeit, der Druckluft und/oder von Verschmutzungen von der zu reinigenden optischen Fläche 103 angeordnet. Die zwei Zuführelemente 2, 2' umfassen ein Verbindungsmittel 8, hier Verbindungslöcher, um die Zuführelemente 2, 2' miteinander zu verbinden, und Befestigungsmittel 9, hier Schrauben, die entsprechend mit den Verbindungsmitteln 8 zusammenpassen. In einer anderen Ausführungsform könnten die zwei Zuführelemente 2, 2' als ein gemeinsames Element ausgebildet sein.
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5 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kamerahalters 200. Der Kamerahalter 200 umfasst eine Haltestruktur 201 und eine mit der Haltestruktur 201 verbundene erfindungsgemäße Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 umfasst ein erstes Zuführelement 2 zum Anwenden von Reinigungsflüssigkeit auf eine zu reinigende Fläche 103. Das erste Zuführelement 2 kann beispielsweise wie das Zuführelement 2 ausgebildet sein, wie oben in Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner ein zweites Zuführelement 2' zur Bereitstellung von auf die zu reinigende Fläche 103 gerichteter Druckluft, insbesondere in Form mindestens eines Luftstroms. Das zweite Zuführelement 2 könnte ähnlich oder sogar identisch mit dem ersten Zuführelement 2 gestaltet sein. Die Haltestruktur 201 umfasst zwei Zuführkanäle 209, 209' zum Zuführen von Reinigungsflüssigkeit W bzw. Druckluft A zu dem ersten bzw. zweiten Zuführelement 2, 2' über erste und zweite Einlassdüsen (in 5 nicht näher gezeigt). Die Zuführkanäle 209, 209' sind vorzugsweise innen mit der Haltestruktur 201 ausgeformt. Das Anwenden von Reinigungsflüssigkeit W über den ersten Zuführkanal 209' auf das erste Zuführelement 2 führt somit zu einem Einsatz von Reinigungsflüssigkeit auf die zu reinigende Fläche 103, z. B. das Objektiv der Kamera 101. Das Anwenden von Druckluft A über den Zuführkanal 209' auf das zweite Zuführelement 2' führt folglich zum Einsatz von Druckluft auf das Objektiv. Die zu reinigende Fläche 103 wiederum kann im hohlen Innenbereich 5 des ersten und zweiten Zuführelements 2, 2' aufgenommen werden. Selbstverständlich kann optional auch ein drittes Zuführelement zum Bereitstellen von Unterdruck in der Nähe des Objektivs in Verbindung mit jeweils einem ersten und zweiten Zuführelement der Vorrichtung 1 vorgesehen sein. Bei Unterdruck kann die Reinigungsflüssigkeit zusammen mit Verschmutzungen effizient von der zu reinigenden Fläche 103 entfernt werden. Es könnte auch möglich sein, alternativ oder zusätzlich auch Druckluft und Unterdruck zu verwenden, die mit nur einem einzelnen Zuführelement und/oder nur einem einzelnen Zuführkanal austauschbar sind. Auch ein Vakuum VM kann, wenn mobil, hergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich könnte es bevorzugt sein, eine Gestaltung und/oder Form der Vorrichtung und/oder der Zuführelemente zu verwenden, die zumindest in der Nähe des Objektivs und/oder in der Nähe der in und/oder an den Zuführelementen vorgesehenen inneren Öffnungen zu einem Unterdruck führen, wenn sie mobil sind. Dies wiederum könnte dazu genutzt werden, Reinigungsflüssigkeit und/oder Druckluft passiv zu gestatten, die Vorrichtung 1 durch die jeweiligen inneren Öffnungen zu verlassen.
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6 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens 300 gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend die Schritte des Anwendens 310 von Reinigungsflüssigkeit auf mindestens eine zu reinigende optische Fläche 103 mindestens einer Kamera 101, insbesondere durch Bereitstellen eines Stromes von Reinigungsflüssigkeit aus den inneren Öffnungen 7; und/oder des Anwendens 320 von Druckluft auf die zu reinigende optische Fläche 103 der Kamera 101, insbesondere durch Bereitstellen eines Stromes von Druckluft aus den inneren Öffnungen 7; und des Entfernens 330 von zumindest Teilen der Reinigungsflüssigkeit und von Verschmutzungspartikeln von der zu reinigenden optischen Fläche 103 der Kamera 101, insbesondere durch Bereitstellen von Unterdruck an den inneren Öffnungen 7, vorzugsweise durch Herstellen eines Saugstromes von Umgebungsluft an den inneren Öffnungen 7. Die jeweiligen Schritte werden in Reaktion darauf ausgeführt, dass in dem Schritt des Feststellens des Verschmutzungsgrades von mindestens einem Abschnitt der optischen Fläche 103 festgestellt wird, dass der Verschmutzungsgrad einen, vorzugsweise vordefinierten, Schwellenwert überschreitet.
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Die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können für verschiedene Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- (Erstes) Zuführelement
- 2'
- (Zweites) Zuführelement
- 3
- Kanal system
- 31
- Erste Kanalanordnung
- 32
- Zweite Kanalanordnung
- 33
- Verbindung zwischen ersten und zweiten Kanalanordnungen oder dem Einlass
- 4
- Äußere Öffnung
- 41
- Einlassdüse
- 5
- Hohler Innenbereich
- 6
- Umgebende Seite
- 7
- Innere Öffnungen
- 8
- Verbindungsmittel
- 9
- Befestigungsmittel
- 100
- Kamerasystem
- 101
- Kamera
- 103
- Zu reinigende Fläche, z. B. ein Kameraobjektiv
- 200
- Kamerahalter
- 201
- Haltestruktur
- 209, 209'
- Zuführkanal
- 300
- Verfahren
- 310
- Anwenden von Reinigungsflüssigkeit auf mindestens eine zu reinigende optische Fläche
- 320
- Anwenden von Druckluft auf die zu reinigende optische Fläche
- 330
- Entfernen von zumindest Teilen der Reinigungsflüssigkeit und der Verschmutzungspartikel von der zu reinigenden optischen Fläche
- 340
- Bestimmen des Verschmutzungsgrades von mindestens einem Abschnitt der optischen Fläche
- A
- Umgebungsluft (Ambient air), Druckluft
- H
- Höhe
- J
- Strahl (Jet) von Reinigungsflüssigkeit oder Druckluft
- P, P'
- Wirbel
- VM
- Vakuum, wenn mobil
- W
- Reinigungsflüssigkeit
- α
- Winkel
