DE102019209381A1

DE102019209381A1 - Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters

Info

Publication number: DE102019209381A1
Application number: DE102019209381.7A
Authority: DE
Inventors: Markus Schulz-Weiling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-12-31
Also published as: US20200406274A1; US11724267B2; CN112141047A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters offenbart, die eine zweiteilige Düsenanordnung aufweist und eingerichtet ist, einen ersten und einen zweiten Fluid-Strom zu generieren,wobei ein erster Teil der zweiteiligen Düsenanordnung fest in Bezug auf das Sensorfenster angeordnet ist, undein zweiter Teil der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet ist,unterschiedliche Positionen gegenüber dem ersten Teil der zweiteiligen Düsenanordnung einzunehmen,und die zweiteilige Düsenanordnung gegenüber dem Sensorfenster ausgerichtet ist, einen überwiegenden Teil des ersten Fluid-Stroms parallel zu dem Sensorfenster zu leiten und einen überwiegenden Teil des zweiten Fluid-Stroms in Richtung auf das Sensorfensters zu leiten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters, die eine zweiteilige Düsenanordnung aufweist und eingerichtet ist, einen ersten und einen zweiten Fluid-Strom zu generieren.
Stand der Technik
Fahrerassistenzsysteme und zumindest teilautomatisierte Fahrzeuge werden in zunehmendem Maße mit Sensoren, vor allem zur Erkennung der Umgebung, eingesetzt. Da viele dieser Sensoren außen, beispielsweise an einem Fahrzeug, montiert sind, sind diese Sensoren der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt, was zu einer eingeschränkten Funktionsfähigkeit führen kann, wenn diese Sensoren verschmutzt, durch Regen oder Tau nass oder durch Schnee und Eis bedeckt sind. Im besonderen Maße sind optische Sensoren beispielsweise durch Tau oder Regen in ihrer Funktion, aufgrund der Beeinträchtigung der optischen Durchlässigkeit einer transparenten Abdeckung, eingeschränkt.
In der WO01/68425A1 wird eine Einrichtung zum Sauberhalten optischer Elemente, in Kraftfahrzeugen insbesondere von Sensor- oder Kamera-Abdeckungen beschrieben. Dazu wird die transparente Abdeckung mit gezieltem Gas-, insbesondere Luftstrom, derart beaufschlagt, dass bei Bewegung der Abdeckung relativ zur Umgebung keine Umgebungsatmosphäre, insbesondere Umgebungsluft, die Oberfläche der Abdeckung erreicht.
Sensorelemente, die hinter einem Sensorfenster angeordnet sind, um durch das Sensorfenster eine gewisse Schutzwirkung zu erzielen, können typischerweise ihre Position hinter diesem Sensorfenster nicht variieren, wodurch auch eine kleinflächige Verunreinigungen auf dem Sensorfenster zu einer Beeinträchtigung der Sensorwirkung führen kann.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters, ein Verfahren zur Regelung einer Position eines Teils einer Düsenanordnung, sowie eine Verwendung eines geschützten Sensors, entsprechend den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, angegeben, welche zumindest zum Teil die beschriebenen Aufgaben lösen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch einen Fluid-Strom, wie beispielsweise ein Luftstrom, der eingerichtet ist einen überwiegenden Teil des Fluid-Stroms parallel zu einer zu schützenden Oberfläche zu lenken, leichte bzw. kleine Objekte wie Regen, Schnee, Insekten, Staub oder Eis abgelenkt werden können, sodass eine Sensorik nicht oder nur geringfügig in der Funktion gestört wird. Wenn dieser Fluid-Strom wahlweise auch direkt auf die zu schützende Oberfläche gerichtet werden kann, kann zusätzlich eine Reinigungswirkung erreicht werden.
Gemäß einem Aspekt weist die Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters, eine zweiteilige Düsenanordnung auf und ist eingerichtet, einen ersten und einen zweiten Fluid-Strom zu generieren. Dabei ist ein erster Teil der zweiteiligen Düsenanordnung fest in Bezug auf das Sensorfenster angeordnet, und ein zweiter Teil der zweiteiligen Düsenanordnung ist eingerichtet, unterschiedliche Positionen gegenüber dem ersten Teil der zweiteiligen Düsenanordnung einzunehmen. Die zweiteilige Düsenanordnung ist gegenüber dem Sensorfenster ausgerichtet, einen überwiegenden Teil des ersten Fluid-Stroms parallel zu dem Sensorfenster zu leiten und einen überwiegenden Teil des zweiten Fluid-Stroms in Richtung auf das Sensorfenster zu leiten.
Diese Vorrichtung ist insbesondere zum Schutz eines Sensorfensters in Bezug auf eine Verunreinigung vorgesehen, die von kleinen Objekten wie Regen, Schnee, Insekten, Staub, Eis auf einem Sensorfenster hervorgerufen werden können.
Dabei ist als Sensorfenster jede Oberfläche eines Sensors, die in direktem Kontakt mit der Umgebung steht zu verstehen, also insbesondere auch Sensoroptik-Oberflächen bei beispielsweise optischen Sensoren oder auch nicht transparente Oberflächen, wenn beispielsweise durch Verschmutzungen ein dahinter angeordnetes sensorisches Element in seiner Funktion beeinträchtigt werden kann.
Eine zweiteilige Düsenanordnung kann durch Veränderung einer relativen Position des einen Teils der Düsenanordnung, der insbesondere eine der Düsenlippen betrifft, gegenüber einem anderen Teil der Düsenanordnung, der eine weitere Düsenlippe aufweist, in Bezug auf die Intensität und Richtung eines Fluid-Stroms, der durch diese zweiteilige Düsenanordnung geleitet wird, verändert werden.
Dadurch, dass die Düsenanordnung zweiteilig aufgebaut ist, kann mittels der Düsenanordnung ein erster Fluid-Strom eingestellt werden, der kleine Partikel von einem Sensorfenster ablenken kann, und mittels des zweiten Fluid-Stroms kann beispielsweise eine Reinigungswirkung auf dem Sensorfenster bewirkt werden.
Dabei kann der erste Fluid-Strom ein anderes Fluid aufweisen als der zweite Fluid-Strom. Für einen optischen Sensor kann es beispielsweise günstig sein, als Fluid Luft zu wählen, um mit einem Luftstrom eine Ablenkwirkung für kleine Partikel zu erzielen, ohne dass die Optik merklich beeinträchtigt wird und für eine Reinigungswirkung kann der zweite Fluid-Strom Wasser als Fluid auswählen, um eine stärkere Reinigungswirkung erzielen zu können. Insbesondere kann auch der Druck des Fluid-Stroms die Intensität der Reinigungswirkung erhöhen und zu diesem Zweck auch alternierend auf und ab gesteuert werden.
Insbesondere wenn Luft als Fluid eingesetzt wird, kann der Fluid Strom aus der Umgebungsluft entnommen werden und bevor er in die zweiteilige Düsenanordnung geleitet werden, können gegebenenfalls schädigende Partikel die in der Umgebungsluft enthalten sind, mittels eines Partikelfilters, der in der Zuführung des Fluides angeordnet wird, entfernt werden.
Mit dieser Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters kann die Einsetzbarkeit von Sensorik unter nicht-optimalen Bedingungen wie Regen, Schnee, Staub, Insekten, etc. erweitert werden. Dies geschieht, indem ein fokussierter Luftstrahl über die Sensorik gelegt wird. Dieser Luftstrahl kann alle möglichen Objekte von der Sensorik fernhalten und diese ggf. sogar reinigen. Die Sensorelemente können so unter nicht-optimalen Bedingungen, wie beispielsweise widrigen Umweltbedingungen geschützt und einsatzbereit gehalten werden.
Insbesondere kann der Luftstrahl durch Änderung der relativen Position des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung aktiv bewegt werden oder in der Stärke der Fokussierung geregelt werden, um eine gewisse Reinigungswirkung zu erzielen. Dazu kann auch der Fluid-Strom beispielsweise direkt auf die Optik bzw. das Sensorfenster gerichtet werden oder davon weg gerichtet werden.
Weiterhin kann beispielsweise die Reinigungswirkung erhöht werden in dem das Fluid beheizt wird, außerdem kann das beheizte Fluid, z.B. Wasser oder Luft, gefrorenes Wasser auf dem Sensorfenster entfernen.
Durch die unterschiedliche Ausrichtung und gegebenenfalls eine unterschiedliche Intensität bzw. einen stärkeren Fluid-Strom, zusammen mit der Positionierung des Fluid-Stroms in Bezug auf ein Sensorfenster, kann beispielsweise nach einer Zeit der Inaktivität des Sensorsystems, das Sensorfenster gereinigt werden. Dazu kann insbesondere auch ein anderes Fluid verwendet werden, als für die Funktionalität, Objekte durch einen im überwiegenden Teil parallel zum Fenster gerichteten Fluid-Strom abzulenken.
Typische Sensorelement wie beispielsweise Kameras, LIDAR-System oder RADAR- Systeme, welche durch kleine Objekte wie Regen, Schnee, Insekten, Staub, Eis, etc. auf der Optik oder einem Schutzgehäuse gestört werden, können mit der Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters versehen werden.
Als Optik wird dabei das strahlungsdurchlässige Element bezeichnet, durch welches Strahlung aus oder in die Sensorik gelangt. Die Sensor-Optik wird zeitweise oder dauernd geschützt, indem ein fokussierter Luftstrahl einige Millimeter vor der Optik aufgebaut wird. Leichte Objekte werden durch diesen Luftstrahl abgelenkt, ohne dass dabei die Sensorik in ihrer Funktion gestört wird. Der Fluid-Strom kann durch ein Druckluftreservoir, ein Gebläse oder einen Kompressor generiert werden und mittels einer Zuführung für die Vorrichtung mit der zweiteiligen Düsenanordnung bereitgestellt werden. Die Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters kann integraler Bestandteil eines Sensor-Elements sein oder als eigenes Bauteil an ein Sensor-Element adaptiert werden. Das beschriebene Druckluftreservoir kann auch Luft für mehrere Vorrichtungen mit Düsenanordnung bereitstellen.
Insbesondere kann die zweiteilige Düsenanordnung so eingerichtet sein, dass der erste Teil und der zweite Teil permanent die gleiche Position gegeneinander einnehmen.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die zweiteilige Düsenanordnung eingerichtet ist, in einer ersten Position des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung den ersten Fluid-Strom, und in einer zweiten Position des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung den zweiten Fluid-Strom, zu generieren.
Dadurch, dass die Düsenanordnung zweiteilig eingerichtet ist, kann der Fluid-Strom durch Verändern der relativen Position des ersten Teils der Düsenanordnung gegenüber dem zweiten Teil der Düsenanordnung in unterschiedliche Richtungen gerichtet werden, ohne dass beispielsweise zusätzliche Lenk- oder Leit-Bleche in unterschiedliche Richtungen relativ zu einem Fluid-Strom ausgerichtet werden müssen. Dabei kann insbesondere ein Zusammenwirken der einzelnen Lippen der beiden Teile der Düsenanordnung vorteilhaft genutzt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass der zweite Teil der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet ist, den zweiten Fluid-Strom wahlweise auf Teilbereiche eines überwiegenden Anteils des Sensorfensters zu richten.
Durch eine solche Ausgestaltung der zweiteiligen Düsenanordnung wird ermöglicht, dass der Fluid-Strom direkt auf unterschiedliche Bereiche von zumindest einem überwiegenden Anteil der Gesamtfläche des Sensorfensters gerichtet werden kann, um den Fluid-Strom gezielt beispielsweise an verschmutzten oder vereisten Bereichen des Sensorfensters einzusetzen. Damit kann erreicht werden, dass diese Bereiche beispielsweise gereinigt oder enteist werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Steuerung und eine elektromechanischen Einheit aufweist, die eingerichtet ist, abhängig von einem Sensorsignal die Position des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung relativ zum Sensorfenster zu regeln.
Mittels einer solchen Steuerung, bei der ein Sensorsignal an einem Eingang der Steuerung anliegt, kann mittels der elektromechanischen Einheit, die eingerichtet ist auf den zweiten Teil der zweiteiligen Düsenanordnung so zu wirken, dass die zweiteilige Düsenanordnung unterschiedliche Positionen des zweiten Teils der Düsenanordnung gegenüber dem ersten Teil der Düsenanordnung annehmen kann. Ein solches Sensorsignal kann von einem Sensor generiert werden, der das Sensorfenster in Bezug auf Störungen der Oberfläche überwacht, und den zweiten Teil der Düsenanordnung in eine Position zu stellen, sodass ein detektierter Bereich mit Störungen durch den zweiten Fluid-Strom entfernt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der von dem Sensorfenster geschützte Sensor das Sensorsignal bereitstellen.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass der zweite Teil der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet ist, mittels einer Abdeckung, einen zumindest überwiegenden Teil des Sensorfensters zu bedecken.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass der zweite Teil der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet ist, mittels eines haubenartigen Teils des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung das gesamte Sensorfenster abzudecken.
Mit einer solchen Abdeckung bzw. Haube wird erreicht dass das Sensorfenster im Ruhezustand des Sensors vor Umwelteinflüssen geschützt ist.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass eine zweite Lippe des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung mit einer ersten Lippe des ersten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung so zusammenwirkt, dass ein Fluid-Strom, der der zweiteiligen Düsenanordnung zugeführt wird, abhängig von einer Position der zweite Lippe des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung gegenüber einer ersten Lippe des ersten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung den Fluid-Strom in unterschiedliche Richtungen leitet.
Mittels der ersten und der zweiten Lippe und dem Zusammenwirken der ersten und der zweiten Lippe des ersten Teils bzw. des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung und insbesondere einer Ausformung der ersten und/oder der zweiten Lippe kann die Düseneinrichtung den Fluid-Strom in vorteilhafter Weise beeinflussen und in eine gewünschte Richtung lenken.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Sensorfenster und die Düsenanordnung, über die Formgebung des Sensorfensters und/oder die Position des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung, so miteinander zusammenwirken, dass ein Schutz und/oder Reinigungswirkung des Fluid-Stroms durch einen Fahrtwind verstärkt wird.
Somit wird der, beispielsweise von einem Gebläse oder einem Kompressor erzeugte, Fluid-Strahl durch den Fahrtwind unterstützt. Dies geschieht mit Hilfe eines aerodynamischen Designs, welches Fahrtwind dem Gebläse-Luftstrahl überlagert und so den gewünschten Effekt verstärkt. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten sind die Relativ-Geschwindigkeiten von Stör-Objekten größer, was beispielsweise durch eine größere Fluid-StromGeschwindigkeit bzw. eine größere Fluid-Strom-Menge kompensiert werden kann.
Dabei kann also die äußere Form des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung so eingerichtet sein, dass beispielsweise ein äußerer Fluid-Strom, der auf den zweiten Teil der zweiteiligen Düsenanordnung von außerhalb der zweiteiligen Düsenanordnung auftrifft, insbesondere auch abhängig von einer Relativgeschwindigkeit eines Fahrzeuges auftrifft, gesammelt und/oder geleitet wird, die Wirkung des Fluid-Stroms, der innerhalb der zweiteiligen Düsenanordnung wirkt, in seiner Wirkung verstärkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass ein überwiegender Teil, des im Fluid-Strom enthaltenden Fluid, ein Gas, insbesondere Luft, und/oder Wasser aufweist.
Wie schon oben erläutert, ergibt dies die Möglichkeit unterschiedliche Wirkungen des Fluid-Stroms auf das Sensorfenster auszuüben, wie beispielsweise eine Reinigungswirkung durch Wasser als Fluid oder eine Ablenken Wirkung durch Luft als Fluid.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass der Fluid-Strom erhitzt wird, bevor er an zumindest einer der Lippen der Düseneinrichtung entlang strömt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass der Fluid-Strom erhitzt wird, bevor er in die Düseneinrichtung einströmt.
Damit kann erreicht werden dass die Reinigungswirkung besser wird oder das beispielsweise Eis auf dem Sensorfenster besser entfernt werden kann.
Dadurch kann erreicht werden, dass ein verreistes Sensorfenster durch den Wärmeeintrag aus dem Fluid-Strom, der Luft und/oder Wasser aufweist, enteist wird oder dass beispielsweise eine Reinigungswirkung für das Sensorfenster durch die Verwendung von Wasser als Fluid verstärkt wird.
Es wird ein Verfahren zur Regelung der Position des zweiten Teils der oben beschriebenen zweiteiligen Düsenanordnung vorgeschlagen, bei dem, Sensordaten des von der Vorrichtung geschützten Sensors, die Umweltbedingungen, Fahrtgeschwindigkeiten, Niederschlagstypen oder Niederschlagsmengen charakterisiert werden und abhängig von einem Ergebnis dieser Charakterisierung die Position des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung eingestellt wird.
Dadurch kann erreicht werden, dass abhängig von den Umweltbedingungen der zweite Teil der zweiteiligen Düsenanordnung in seiner Position gegenüber dem ersten Teil der zweiteiligen Düsenanordnung gewählt wird. Wird beispielsweise durch das Sensorsignal ein Nieselregen detektiert, der auf der Oberfläche des Sensorfensters auftrifft und aufgrund der niedrigen Temperaturen auf dem Sensorfenster zu Eis wird, so kann der zweite Teil der zweiteiligen Düsenanordnung in einen für den Sensor besonders relevanten Bereich gefahren werden und mittels beispielsweise heißer Luft mit einer hohen Luftströmung diesen Bereich eisfrei halten.
Es wird eine Verwendung eines Sensors, der hinter dem Sensorfenster angeordnet ist und der mit der vorher beschriebenen Vorrichtung geschützt ist, zur Steuerung einer zumindest teilautomatisierten Plattform vorgeschlagen.
Dadurch, dass die Funktionalität mittels der Vorrichtung bei unterschiedlichen Umweltbedingungen aufrechterhalten werden kann und/oder verbessert werden kann, ergibt sich dadurch eine erweiterte Einsatzmöglichkeit der zumindest teilautomatisierten Plattform.
Unter einer mobilen Plattform kann ein zumindest teilweise automatisiertes System verstanden werden, welches mobil ist, und/oder ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs. Ein Beispiel kann ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrzeug bzw. ein Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem sein. Das heißt, in diesem Zusammenhang beinhaltet ein zumindest teilweise automatisiertes System eine mobile Plattform in Bezug auf eine zumindest teilweise automatisierte Funktionalität, aber eine mobile Plattform beinhaltet auch Fahrzeuge und andere mobile Maschinen einschließlich Fahrerassistenzsysteme. Weitere Beispiele für mobile Plattformen können Fahrerassistenzsysteme mit mehreren Sensoren, mobile Multisensor-Roboter wie z.B. Roboterstaubsauger oder Rasenmäher, ein Multisensor-Überwachungssystem, eine Fertigungsmaschine, ein persönlicher Assistent oder ein Zugangskontrollsystem sein. Jedes dieser Systeme kann ein vollständig oder teilweise automatisiertes System sein.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 1 bis 6 sowie in den folgenden Ausführungen skizziert dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Fahrzeug mit zwei unterschiedlichen Sensorsystemen;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel mit
1. a) einer skizzierten perspektivische Ansicht und
2. b) einem skizzierten Ausschnitt eines Querschnitts;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer zweiteiligen Düsenanordnung;
4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer zweiteiligen Düsenanordnung in einer ersten Position;
5 das dritte Ausführungsbeispiel in einer zweiten Position; und
6 das dritte Ausführungsbeispiel in einer dritten Position.

Die 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10, dass sich in eine mit einem Pfeil angedeutete Richtung fortbewegt und ein erstes Sensorsystem, das ein erstes Ausführungsbeispiel 14 der Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters aufweist und ein zweites Sensorsystem mit einem zweiten Ausführungsbeispiel 12 der Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters aufweist, die jeweils an einer äußeren Seite des Fahrzeugs 10 montiert sind. Wenn sich das Fahrzeug in die, mit dem Pfeil angedeutete, Richtung bewegt, werden die beiden Sensorsysteme mit den Vorrichtungen zum Schutz des Sensorfensters 12, 14 mit dem Fahrtwind, aus der der Bewegungsrichtung entgegengesetzten Richtung, beaufschlagt, wodurch kleine Objekte auf die jeweiligen Sensorfenster 24, 34 einwirken können und die Funktion eines dahinterliegenden Sensors gegebenenfalls beeinträchtigen.
Die 2a zeigt schematisch eine, auf einem Sockel 21 angeordnete zylinderförmige, transparente Sensorabdeckung 24 des ersten Sensorsystems mit einem ersten Ausführungsbeispiel 20 der Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters 24, welches einen Fluid-Strom 22 mittels einer zweiteiligen Düsenanordnung, mit einem ersten Teil, der hier nicht sichtbar ist, und einem zweiten Teil 23, vorwiegend tangential an der zylinderförmigen Sensorabdeckung 24 entlangführt. Dabei kann der Fluid-Strom 22 beispielsweise mittels einer nicht skizzierten Kompressor- oder Gebläseanordnung über die Zuführung 25 in die Vorrichtung 20 mit dem zweiten Teil 23 einem ersten Teil der zweiteilige Düsenanordnung eingeleitet werden und die zweiteilige Düsenanordnung mittels einem Zusammenwirken von Lippen 26a, 26b, entsprechend der 2b, der zweiteiligen Düsenanordnung, tangential an dem Sensorfenster 24 entlanggeführt werden. Dabei ist der zweite Teil 23 der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet, unterschiedliche Positionen in Bezug auf das Sensorfenster 24 einzunehmen.
Die Vorrichtung 20 des ersten Ausführungsbeispiels kann insbesondere rotationssymmetrisch ausgeführt sein ein zylinderförmiges Sensorfenster 24 einer Sensoranordnung schützen. Insbesondere kann eine solche Sensoranordnung ein LIDAR- Sensorsystem schützen. Das zylinderförmige Sensorfenster 24 kann eingerichtet sein gegenüber der Basis 21 rotiert zu werden und somit die Reinigungswirkung zu verbessern.
Das bedeutet mit anderen Worten, dass der zweite Teil 23 der zweiteiligen Düsenanordnung beweglich gegenüber dem ersten Teil 27 der Sensoranordnung eingerichtet ist und in der 2a gegenüber dem Sockel 21 eine auf-und-ab Bewegung ausführen kann. Durch eine solche auf-und-ab Bewegung kann der zweite Teil 23 der zweiteiligen Düsenanordnung auch eine zweite Position gegenüber dem ersten Teil 27 einnehmen, wobei dann die erste Lippe 26a des ersten Teils 27 und die zweite Lippe 26b des zweiten Teils 23 so zusammenwirken, dass ein überwiegender Teil des Fluid-Stroms in Richtung auf das Sensorfenster 24 geleitet wird.
In der 2b wird schematisch ein Ausschnitt eines Querschnitts des ersten Ausführungsbeispiels 20 gezeigt. Dabei wirkt ein zweiter Teil 23 der zweiteiligen Düsenanordnung im Lippenbereich 29 der Düsenanordnung mit einem ersten Teil 27 der zweiteiligen Düsenanordnung so zusammen, dass durch die Position und die Form der zweiten Lippe 26b des zweiten Teils 23 der zweiteiligen Düsenanordnung ein vorwiegend tangentialer Luftstrom 22 entlang des zylinderförmigen Sensorfensters 24 geführt wird.
Über eine Zuführung 25 kann dazu ein Fluid-Strom 28 in den Lippenbereich 29 der zweiteiligen Düsenanordnung geführt werden. Wenn der zweite Teil 23 der zweiteiligen Düsenanordnung gegenüber dem ersten Teil 27 eine zweite Position einnimmt, die beispielsweise in Richtung auf den Sockel 21 verschoben ist bewirkt beispielsweise die zweite Lippe 26b des zweiten Teils 23 der Düsenanordnung zusammen mit der ersten Lippe 26a des ersten Teils 27 der zweiteiligen Düsenanordnung, dass ein überwiegender Teil des Fluid-Stroms 22 in Richtung auf das Sensorfenster geleitet wird. In allen Ausführungsbeispielen kann das Fluid vorwiegend flüssig oder auch vorwiegend gasförmig sein, insbesondere kann das Fluid auch aus einer Mischung einer flüssigen und gasförmigen Phase auch unterschiedlicher Fluid Stoffe bestehen.
Die 3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel 30 der Vorrichtung zum Schutz eines Sensorfensters mit einer zweiteiligen Düsenanordnung mit einem, gegenüber dem ersten Teil 37 beweglich angeordneten zweiten Teil 33 des zweiteiligen Düsensystems. Dabei wird ein Fluid-Strom, über eine Zuführung 38 in einen Lippenbereich der zweiteiligen Düsenanordnung geleitet, wobei dieser Lippenbereich aus dem funktionalen Strömungs-Bereich einer ersten Lippe 36a des ersten Teils 37 des zweiteiligen Düsensystems und einer zweiten Lippe 36b des zweiten Teils 33 der zweiteiligen Düsenanordnung gebildet wird.
Durch das Zusammenwirken der ersten Lippe 36a und der zweiten Lippe 36b, kann in einer ersten relativen Position des zweiten Teils 33 in Bezug auf den ersten Teil 37 der zweiteiligen Düsenanordnung ein überwiegende Teil eines ersten Fluid-Strom parallel zu einem Sensorfenster 34 des zweiten Ausführungsbeispiels 30 geleitet werden.
In einer zweiten Position des zweiten Teils 33 der zweiteiligen Düsenanordnung, die beispielsweise mittels einer Dreh-Vorrichtung 31 ausgebildet wird, kann der Fluid-Strom 22 in Richtung auf das Sensorfenster 34 des Sensorsystems des zweiten Ausführungsbeispiels 30 geleitet werden.
Hierbei ist der Sensorkörper 37 in einem Teilbereich ausgebildet den ersten Teil 37 der zweiteiligen Düsenanordnung zu bilden.
Bei einer relativen Geschwindigkeit der Vorrichtung 30 zum Schutz eines Sensorfensters 34 zur Umgebungsluft entsteht ein Fahrtwind 39 der unter anderem auf den zweiten Teil 33 der zweiteiligen Düsenanordnung trifft, und so abgelenkt wird dass er den Fluid-Strom 22 überlagert und den Ablenkt-Effekt des Fluid-Stroms 22 verstärkt.
In den 4 bis 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel skizziert, indem ein zweiter Teil 23 der zweiteiligen Düsenanordnung in drei unterschiedlichen Positionen relativ zu einem ersten Teil 27 der zweiteiligen Düsenanordnung angeordnet ist. In der 4 ist dargestellt, dass der zweite Teil 23 der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet und ausgebildet ist, eine Abdeckung für die gesamte Sensoranordnung zu bilden und in dieser skizzierten dritten Position des zweiten Teils 23 der Düsenanordnung relativ zu dem ersten Teil 27 der Düsenanordnung das Sensorfenster 24 vollständig zu bedecken. Dadurch kann das Sensorfenster von Umwelteinflüssen geschützt werden, wenn der Sensor nicht aktiv ist.
Das zylinderförmige Sensorfenster 24 wird dabei von einem Sockel 21 gestützt und auf einer dem Sockel gegenüberliegenden Seite ist der erste Teil 27 der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet. Über eine Zuführung 25 kann ein Fluid in diese zweiteilige Düsenanordnung eingeleitet werden.
Die 5 skizziert einen Querschnitt durch eine rotationssymmetrische Vorrichtung, wobei die zweiteilige Düsenanordnung in einer ersten Position, in der eine zweite Lippe 26b des zweiten Teils 23 der zweiteiligen Düsenanordnung mit der ersten Lippe 26a des ersten Teils 27 der zweiteiligen Düsenanordnung so zusammenwirkt, dass ein zumindest überwiegender Teil des über die Fluid-Zuführung 25 zugeführten Fluides 22 parallel zu dem Sensorfenster 24 geleitet wird.
Die 6 skizziert die zweiteilige Düsenanordnung in einer zweiten Position des zweiten Teils 23 der zweiteiligen Düsenanordnung relativ zu dem ersten Teil 27 der Düsenanordnung, bei dem der zweite Teil 23 mit dem ersten Teil 27 der Düsenanordnung, insbesondere durch eine Zusammenwirken der ersten Lippe 26a mit der zweiten Lippe 26b des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung so zusammenwirkt, dass ein überwiegender Teil des Fluid-Stroms, der über den Anschluss 25 in die Düsenanordnung eingeleitet wird in Richtung auf das Sensorfenster 24 geleitet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 0168425 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (20, 30, 40) zum Schutz eines Sensorfensters (24), die eine zweiteilige Düsenanordnung aufweist und eingerichtet ist, einen ersten und einen zweiten Fluid-Strom (22) zu generieren, wobei ein erster Teil (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung fest in Bezug auf das Sensorfenster (24) angeordnet ist, und ein zweiter Teil (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet ist, unterschiedliche Positionen gegenüber dem ersten Teil (27, 37) der zweiteiligen Düsenanordnung einzunehmen, und die zweiteilige Düsenanordnung gegenüber dem Sensorfenster (24,34) ausgerichtet ist, einen überwiegenden Teil des ersten Fluid-Stroms (22) parallel zu dem Sensorfenster (24, 34) zu leiten und einen überwiegenden Teil des zweiten Fluid-Stroms (22) in Richtung auf das Sensorfensters (24, 34) zu leiten.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach Anspruch 1, wobei die zweiteilige Düsenanordnung eingerichtet ist, in einer ersten Position des zweiten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung den ersten Fluid-Strom (22) und in einer zweiten Position des zweiten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung den zweiten Fluid-Strom (22) zu generieren.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Teil (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet ist, den zweiten Fluid-Strom (22) wahlweise auf Teilbereiche eines überwiegenden Anteils des Sensorfensters (24, 34) zu richten.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach Anspruch 2, mit einer Steuerung und einer elektromechanischen Einheit, die eingerichtet ist, abhängig von einem Sensorsignal die Position des zweiten Teils der zweiteiligen Düsenanordnung relativ zum Sensorfenster (24, 34) zu regeln.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Teil (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet ist, mittels einer Abdeckung, einen zumindest überwiegenden Teil des Sensorfensters (24, 34) zu bedecken.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Teil (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung eingerichtet ist, mittels eines haubenartigen Teils des zweiten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung das gesamte Sensorfenster (24, 34) abzudecken.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine zweite Lippe (26b, 36b) des zweiten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung mit einer ersten Lippe (26a, 36a) des ersten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung so zusammenwirkt, dass ein Fluid-Strom (22), der der zweiteiligen Düsenanordnung zugeführt wird, abhängig von einer Position der zweite Lippe (26b, 36b) des zweiten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung gegenüber einer ersten Lippe (26a, 36a) des ersten Teils (27, 37) der zweiteiligen Düsenanordnung den Fluid-Strom (22) in unterschiedliche Richtungen leitet.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Düsenanordnung eingerichtet ist, eine Position des zweiten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung relativ zu dem Sensorfenster (24, 34) einzustellen, um eine zumindest eingeschränkte Funktionalität eines Sensors, der von dem Sensorfenster (24, 34) geschützt wird, auch bei Umwelteinflüssen auf das Sensorfenster (24, 34), aufrechtzuerhalten.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Sensorfenster (24, 34) und die zweiteilige Düsenanordnung, über die Formgebung des Sensorfensters (24, 34) und/oder die Position des zweiten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung, so miteinander zusammenwirken, dass eine Schutz und/oder Reinigungswirkung des Fluid-Stroms (22) durch einen Fahrtwind verstärkt wird.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein überwiegender Teil, des im Fluid-Strom (22) enthaltenden Fluid, ein Gas, insbesondere Luft, und/oder Wasser aufweist.
Vorrichtung (20, 30, 40) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Fluid-Strom (22) erhitzt wird, bevor er in die Düseneinrichtung einströmt.
Verfahren zur Regelung der Position des zweiten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, abhängig von Sensordaten des von der Vorrichtung (20, 30, 40) geschützten Sensors, die Umweltbedingungen, Fahrtgeschwindigkeiten, Niederschlagstypen oder Niederschlagsmengen charakterisieren und abhängig von einem Ergebnis dieser Charakterisierung die Position des zweiten Teils (23, 33) der zweiteiligen Düsenanordnung eingestellt wird.
Verwendung eines Sensors, der hinter einem Sensorfenster (24, 34) angeordnet ist, und der mit der Vorrichtung (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 geschützt ist, zur Steuerung einer zumindest teilautomatisierten Plattform.