DE102021115355A1

DE102021115355A1 - Sensorsystem mit reinigung und heizung

Info

Publication number: DE102021115355A1
Application number: DE102021115355.7A
Authority: DE
Inventors: LaRon Michelle Brown; Rashaun Phinisee; Prashant Dubey; Venkatesh Krishnan; Segundo Baldovino
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2021-12-23
Also published as: CN113821064A; US20210400179A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt ein Sensorsystem mit Reinigung und Heizung bereit. Ein Sensorsystem beinhaltet eine Kamera, die eine Linse beinhaltet, eine Ummantelung, die sich um die Linse erstreckt, mindestens drei Heizelemente, die in die Ummantelung eingebettet und in Umfangsrichtung um die Linse angeordnet sind, und einen Computer, der kommunikativ mit der Kamera und den Heizelementen gekoppelt ist. Der Computer ist dazu programmiert, beim Erfassen von Eis an einer Stelle auf der Linse eine erste Teilmenge der Heizelemente basierend auf der Stelle mit Eis auszuwählen; die erste Teilmenge der Heizelemente auf eine erste Heizstufe anzuschalten; eine zweite Heizstufe basierend auf einer Umgebungstemperatur und einer Linsentemperatur zu bestimmen; und eine zweite Teilmenge der Heizelemente auf die zweite Heizstufe anzuschalten, wobei die zweite Teilmenge die Heizelemente beinhaltet, die nicht in der ersten Teilmenge enthalten sind.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen Fahrzeugsensoren und insbesondere eine Fahrzeugsensorheizung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge beinhalten typischerweise Sensoren. Die Sensoren können Daten über den Betrieb des Fahrzeugs bereitstellen, zum Beispiel Raddrehzahl, Radausrichtung und Motor- und Getriebedaten (z. B. Temperatur, Kraftstoffverbrauch usw.). Die Sensoren können die Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs erfassen. Bei den Sensoren kann es sich um Sensoren eines globalen Positionsbestimmungssystems (global positioning system - GPS); Beschleunigungsmesser wie etwa piezoelektrische oder mikroelektromechanische Systeme (microelectromechanical systems - MEMS); Kreiselinstrumente wie etwa Wendekreisel, Laserkreisel oder faseroptische Kreisel; inertiale Messeinheiten (inertial measurements units - IMU); und/oder Magnetometer handeln. Die Sensoren können die Außenwelt erfassen, z. B. Objekte und/oder Eigenschaften der Umgebung des Fahrzeugs, wie etwa andere Fahrzeuge, Fahrbahnmarkierungen, Verkehrsampeln und/oder Verkehrsschilder, Ful gänger usw. Zum Beispiel können die Sensoren Radarsensoren, Abtastlaserentfernungsmesser, Light-Detectionand-Ranging-(LIDAR-)Vorrichtungen und/oder Bildverarbeitungssensoren wie etwa Kameras sein.
KURZDARSTELLUNG
Ein Sensorsystem beinhaltet eine Kamera, die eine Linse beinhaltet, eine Ummantelung, die sich um die Linse erstreckt, mindestens drei Heizelemente, die in die Ummantelung eingebettet und in Umfangsrichtung um die Linse angeordnet sind, und einen Computer, der kommunikativ mit der Kamera und den Heizelementen gekoppelt ist. Der Computer ist dazu programmiert, beim Erfassen von Eis an einer Stelle auf der Linse eine erste Teilmenge der Heizelemente basierend auf der Stelle mit Eis auszuwählen; die erste Teilmenge der Heizelemente auf eine erste Heizstufe anzuschalten; eine zweite Heizstufe basierend auf einer Umgebungstemperatur und einer Linsentemperatur zu bestimmen; und eine zweite Teilmenge der Heizelemente auf die zweite Heizstufe anzuschalten, wobei die zweite Teilmenge die Heizelemente beinhaltet, die nicht in der ersten Teilmenge enthalten sind.
Das Sensorsystem kann ferner ein Gehäuse beinhalten, das eine Kammer beinhaltet, und die Kamera und die Ummantelung können in der Kammer angeordnet sein. Das Gehäuse kann eine Öffnung beinhalten, die Linse kann ein Sichtfeld der Kamera durch die Öffnung definieren, und die Ummantelung und das Gehäuse können eine Luftdüse bilden, die sich zumindest teilweise um die Öffnung herum erstreckt. Die Luftdüse kann so geformt sein, dass der Luftstrom von der Kammer über die Linse geleitet wird.
Das Sensorsystem kann ferner eine an der Ummantelung angebrachte Dichtung beinhalten, die sich teilweise um die Öffnung erstreckt und das Gehäuse berührt. Die Luftdüse und die Dichtung können sich gemeinsam vollständig um die Öffnung erstrecken.
Die Dichtung kann einen Luftstrom von der Kammer durch die Öffnung aul er durch die Luftdüse blockieren.
Das Sensorsystem kann ferner eine Druckquelle beinhalten, die dazu positioniert ist, einen Druck in der Kammer über einen Atmosphärendruck zu steigern. Die Druckquelle kann ein Gebläse sein.
Die Linse kann eine Achse definieren, die Ummantelung kann eine Außenfläche beinhalten, die relativ zu der Achse radial nach aul en gerichtet ist, und die Außenfläche kann der Kammer gegenüber freigelegt sein.
Das Sensorsystem kann ferner einen Temperatursensor beinhalten, der kommunikativ mit dem Computer gekoppelt und von dem Gehäuse beabstandet ist, und der Computer kann ferner dazu programmiert sein, die Umgebungstemperatur von dem Temperatursensor zu empfangen. Das Gehäuse kann an einem Dach eines Fahrzeugs montiert sein, und der Temperatursensor kann an einem vorderen Ende des Fahrzeugs montiert sein.
Das Sensorsystem kann ferner ein Thermoelement beinhalten, das kommunikativ mit dem Computer gekoppelt ist und thermisch mit der Linse gekoppelt ist, und der Computer kann ferner dazu programmiert sein, die Linsentemperatur von dem Thermoelement zu empfangen.
Die Linsentemperatur kann eine gemessene Linsentemperatur sein, und das Bestimmen der zweiten Heizstufe basierend auf der Umgebungstemperatur und der Linsentemperatur kann das Bestimmen einer Solllinsentemperatur basierend auf der Umgebungstemperatur und das Bestimmen der zweiten Heizstufe basierend auf einer Differenz zwischen der gemessenen Linsentemperatur und der Solllinsentemperatur beinhalten. Die Kamera kann einen Kamerakörper beinhalten, der eine Außenfläche beinhaltet, und die zweite Heizstufe kann ebenfalls auf einer Kamerakörpertemperatur der Außenfläche des Kamerakörpers basieren. Das Sensorsystem kann ferner ein Thermoelement beinhalten, das kommunikativ mit dem Computer gekoppelt ist und thermisch mit der Außenfläche des Kamerakörpers gekoppelt ist, und der Computer kann ferner dazu programmiert sein, die Kamerakörpertemperatur zu empfangen.
Die Linse kann Zonen beinhalten, die jeweils den Heizelementen entsprechen, und die erste Teilmenge von Heizelementen kann jedes Heizelement beinhalten, für das sich die Stelle mit Eis in der Zone befindet, die diesem Heizelement entspricht.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Fahrzeugs.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Gehäuses an dem Fahrzeug.
3 ist eine auseinandergezogene Ansicht des Gehäuses.
4 ist eine seitliche Querschnittsansicht des Gehäuses.
5 ist eine perspektivische Ansicht des Gehäuses mit einer zur Veranschaulichung freigelegten Kammer.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Gehäuses.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Sensorbaugruppe.
8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Rückseitenansicht eines Abschnitts der Sensorbaugruppe.
9 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Abschnitts der Sensorbaugruppe.
10 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems für die Sensorbaugruppe.
11 ist ein Prozessablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Steuern von Heizelementen der Sensorbaugruppe.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren beinhaltet ein Sensorsystem 32 für ein Fahrzeug 30 mindestens eine Kamera 34, die eine Linse 36 beinhaltet, eine Ummantelung 38, die sich um die Linse 36 erstreckt, mindestens drei Heizelemente 40, die in die Ummantelung 38 eingebettet und in Umfangsrichtung um die Linse 36 angeordnet sind, und einen Computer 42, der kommunikativ mit der Kamera 34 und den Heizelementen 40 gekoppelt ist. Der Computer 42 ist dazu programmiert, beim Erfassen von Eis an einer Stelle auf der Linse 36 eine erste Teilmenge der Heizelemente 40 basierend auf der Stelle mit Eis auszuwählen; die erste Teilmenge der Heizelemente 40 auf eine erste Heizstufe anzuschalten; eine zweite Heizstufe basierend auf einer Umgebungstemperatur und einer Linsentemperatur zu bestimmen; und eine zweite Teilmenge der Heizelemente 40 auf die zweite Heizstufe anzuschalten, wobei die zweite Teilmenge die Heizelemente 40 beinhaltet, die nicht in der ersten Teilmenge enthalten sind.
Das Sensorsystem 32 kann Eis entfernen sowie Kondensation auf der Linse 36 beseitigen oder verhindern. Das Sensorsystem 32 kann dies auf energieeffiziente Weise tun, indem es nur die erste Teilmenge der Heizelemente 40 für die Eisentfernung anschaltet und nur die zweite Teilmenge der Heizelemente 40 für Kondensation anschaltet sowie indem es die zweite Heizstufe für die zweite Teilmenge der Heizelemente 40 auswählt. Das Einbetten der Heizelemente 40 kann eine Beheizung der Linse 36 bereitstellen, ohne eine Verzerrung der Linse 36 zu verursachen. Die Anordnung der Heizelemente 40 kann eine lokalisierte Beheizung für verschiedene Bereiche der Linse 36 bereitstellen.
Unter Bezugnahme auf 1 kann das Fahrzeug 30 ein beliebiges Personen- oder Nutzkraftfahrzeug sein, wie etwa ein Auto, ein Truck, eine Geländelimousine, ein Crossover-Fahrzeug, ein Van, ein Minivan, ein Taxi, ein Bus usw.
Bei dem Fahrzeug 30 kann es sich um ein autonomes Fahrzeug handeln. Ein Fahrzeugcomputer kann dazu programmiert sein, das Fahrzeug 30 vollständig oder in geringerem Mal e unabhängig von dem Eingreifen eines menschlichen Fahrers zu betreiben. Der Fahrzeugcomputer kann dazu programmiert sein, den Antrieb, das Bremssystem, die Lenkung und/oder andere Fahrzeugsysteme zu betreiben. Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet autonomer Betrieb, dass der Fahrzeugcomputer den Antrieb, das Bremssystem und die Lenkung ohne Eingabe von einem menschlichen Fahrer steuert; teilautonomer Betrieb bedeutet, dass der Fahrzeugcomputer eines oder zwei von dem Antrieb, dem Bremssystem und der Lenkung steuert und der menschliche Fahrer den Rest steuert; und nichtautonomer Betrieb bedeutet, dass der menschliche Fahrer den Antrieb, das Bremssystem und die Lenkung steuert. Der Fahrzeugcomputer kann sich auf Daten von den Kameras 34 stützen, um das Fahrzeug 30 autonom oder halbautonom zu betreiben.
Das Fahrzeug 30 beinhaltet eine Karosserie 44. Das Fahrzeug 30 kann eine selbsttragende Bauweise aufweisen, bei der ein Rahmen und die Karosserie 44 des Fahrzeugs 30 eine einzige Komponente sind. Das Fahrzeug 30 kann alternativ eine Rahmenbauweise aufweisen, bei welcher der Rahmen die Karosserie 44 stützt, die eine von dem Rahmen getrennte Komponente ist. Der Rahmen und die Karosserie 44 können aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein, zum Beispiel Stahl, Aluminium usw.
Die Karosserie 44 beinhaltet Karosseriebleche 46, die teilweise ein Äußeres des Fahrzeugs 30 definieren. Die Karosseriebleche 46 können eine Class-A-Fläche darstellen, z. B. eine endbearbeitete Fläche, die für den Kunden sichtbar ist und frei von unästhetischen Makeln und Defekten ist. Die Karosseriebleche 46 beinhalten z. B. ein Dach 48 usw.
Das Sensorsystem 32 kann einen Temperatursensor 50 beinhalten. Der Temperatursensor 50 erfasst eine Temperatur einer Umgebung oder eines Objekts in Kontakt mir dem Temperatursensor 50. Der Temperatursensor 50 kann eine beliebige Vorrichtung sein, die eine mit der Temperatur korrelierte Ausgabe erzeugt, z. B. ein Thermometer, ein Bimetallstreifen, ein Thermistor, ein Thermoelement, ein Widerstandsthermometer, ein Silizium-Bandlückentemperatursensor usw. Insbesondere kann der Temperatursensor 50 ein Außenlufttemperatursensor (outside air temperature sensor - OATS) sein, der die Umgebungstemperatur, d. h. die Temperatur der Umgebung, erfasst. Der Temperatursensor 50 ist an dem Fahrzeug 30 montiert und von einem Gehäuse 52 für die Kameras 34 beabstandet. Beispielsweise ist der Temperatursensor 50 an einem vorderen Ende, z. B. einem Kühlergrill, des Fahrzeugs 30 montiert.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist das Gehäuse 52 für die Kameras 34 an dem Fahrzeug 30 montierbar, z. B. an einem der Karosseriebleche 46 des Fahrzeugs 30, z. B. dem Dach 48. Das Gehäuse 52 kann zum Beispiel derart geformt sein, dass es an dem Dach 48 angebracht werden kann; es kann z. B. eine Form aufweisen, die mit einer Kontur des Daches 48 übereinstimmt oder dieser nachgebildet ist. Das Gehäuse 52 kann an dem Dach 48 montiert sein, was den Kameras 34 ein uneingeschränktes Sichtfeld eines Bereiches um das Fahrzeug 30 bereitstellen kann. Das Gehäuse 52 kann z. B. aus Kunststoff oder Metall gebildet sein.
Unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet das Gehäuse 52 eine Basis 54, eine Schale 56, eine Wanne 58 und eine obere Abdeckung 60. Die Basis 54 ist an dem Dach 48 angebracht und beinhaltet eine Einlassöffnung 62. Die Einlassöffnung 62 ist so positioniert, dass sie nach vorn gewandt ist, wenn das Gehäuse 52 an dem Fahrzeug 30 montiert ist. Die Basis 54 weist eine untere Fläche auf, die so geformt ist, dass sie mit dem Dach 48 des Fahrzeugs 30 übereinstimmt, und eine obere Fläche mit einer Öffnung, die dazu geformt ist, die Schale 56 aufzunehmen.
Die Schale 56 sitzt in der Basis 54. Die Schale 56 ist ein Behältnis mit einer offenen Oberseite, d. h. eine rohrförmige Form mit einer geschlossenen Unterseite und einer offenen Oberseite. Die Schale 56 beinhaltet eine Lippe an der Oberseite, die so geformt ist, dass sie an der Oberseite der Basis einrastet. Die Schale 56 weist einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt entlang einer vertikalen Achse zwischen der Oberseite und der Unterseite auf.
Die Wanne 58 sitzt oben auf der Basis 54 und der Schale 56. Die Kameras 34 sind in der Wanne 58 angeordnet. Die Wanne 58 beinhaltet eine Verkleidung 64, die als umlaufende Außenwand dient, und die Wanne 58 beinhaltet eine umlaufende Innenwand 66. Die Verkleidung 64 und die Innenwand 66 weisen jeweils eine zylindrische oder kegelstumpfförmige Form auf. Die Wanne 58 beinhaltet einen Boden 68, der sich von der Innenwand 66 radial nach aul en zu der Verkleidung 64 erstreckt. Die Verkleidung 64 der Wanne 58 beinhaltet eine Vielzahl von Öffnungen 70, die jeweils einer der Kameras 34 entsprechen. Die Innenwand 66 beinhaltet Wannenaussparungen 71, die von jeweiligen Kameras 34 in Bezug auf die Wanne 58 radial nach innen positioniert sind.
Die obere Abdeckung 60 ist an der Wanne 58 angebracht und umschliel t die Wanne 58 von der Innenwand 66 zu der Verkleidung 64. Die obere Abdeckung 60 beinhaltet ein Loch, das dazu bemessen ist, die Innenwand 66 der Wanne 58 aufzunehmen. Die obere Abdeckung 60 erstreckt sich in Bezug auf die Wanne 58 von der Innenwand 66 radial nach aul en zu der Verkleidung 64. Die Wanne 58 und die obere Abdeckung 60 bilden zusammen eine toroidale Form.
Unter Bezugnahme auf 4 beinhaltet das Gehäuse 52 die erste Kammer 72, in der die Kameras 34 angeordnet sind, und beinhaltet das Gehäuse 52 eine zweite Kammer 74, in der eine Druckquelle 76 angeordnet ist. Die erste Kammer 72 kann über der zweiten Kammer 74 angeordnet sein. Zum Beispiel umschliel en und bilden die Wanne 58 und die obere Abdeckung 60 die erste Kammer 72. Zum Beispiel umschliel en und bilden die Basis 54 und die Schale 56 die zweite Kammer 74, wie in 4 gezeigt. Alternativ können eines oder mehrere der Karosseriebleche 46, z. B. das Dach 48, die zweite Kammer 74 zusammen mit der Basis 54 und/oder der Schale 56 teilweise umschliel en und bilden.
Die Druckquelle 76 erhöht den Druck eines Gases, das die erste Kammer 72 einnimmt. Zum Beispiel kann die Druckquelle 76 ein Gebläse sein, das zusätzliches Gas in ein konstantes Volumen drängen kann. Bei der Druckquelle 76 kann es sich um eine beliebige geeignete Art von Gebläse handeln, z. B. einen Verdrängerverdichter wie etwa einen Hubkolbenverdichter, ionischen Verdichter, Schraubenverdichter, Drehschieberverdichter, Rollkolbenverdichter, Scrollverdichter oder Membranverdichter; einen dynamischen Verdichter wie etwa einen Luftblasenverdichter, Kreiselverdichter, Diagonalverdichter, Halbaxialverdichter oder Axialverdichter; einen Lüfter; oder eine beliebige andere geeignete Art.
Die Druckquelle 76 ist dazu positioniert, einen Druck der ersten Kammer 72 über einen Atmosphärendruck zu steigern. Zum Beispiel ist die Druckquelle 76 dazu positioniert, Luft aus einer Umgebung aul erhalb des Gehäuses 52 anzusaugen und die Luft in die erste Kammer 72 zu blasen. Die Druckquelle 76 ist in der zweiten Kammer 74 aul erhalb der ersten Kammer 72 angeordnet, z. B. an der Schale 56 im Inneren der Schale 56 angebracht. Zum Beispiel tritt Luft durch die Einlassöffnung 62 ein, bewegt sich durch einen Durchgang 78 unter der zweiten Kammer 74, bewegt sich durch ein Filter 80, das durch eine Unterseite der Schale 56 führt, und bewegt sich dann zu der Druckquelle 76. Das Filter 80 entfernt feste Partikel wie etwa Staub, Pollen, Schimmel und Bakterien aus der Luft, die durch das Filter 80 strömt. Das Filter 80 kann eine beliebige geeignete Art von Filter sein, z. B. Papier, Schaumstoff, Baumwolle, Edelstahl, Ölbad usw. Die Druckquelle 76 bläst die Luft in die zweite Kammer 74 und die Luft bewegt sich durch die Wannenöffnungen 71 in die erste Kammer 72.
Alternativ dazu, dass die Druckquelle 76 ein Gebläse ist, kann das Sensorsystem 32 die erste Kammer 72 des Gehäuses 52 auf andere Weise mit Druck beaufschlagen. Zum Beispiel kann eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 30 Luft durch Durchgänge drängen, die zu der ersten Kammer 72 führen.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beinhaltet das Gehäuse 52 die Öffnungen 70. Bei den Öffnungen 70 handelt es sich um Löcher in dem Gehäuse 52, die von der ersten Kammer 72 in die Umgebung führen. Die Öffnungen 70 verlaufen durch die Verkleidung 64 der Wanne 58. Die Öffnungen 70 sind kreisförmig. Das Gehäuse 52 beinhaltet eine Öffnung 70 für jede der Kameras 34. Jede Kamera 34 weist ein Sichtfeld auf, das durch die jeweilige Öffnung 70 empfangen wird. Die Kameras 34 können sich in die jeweiligen Öffnungen 70 erstrecken. Zum Beispiel kann die Öffnung 70 konzentrisch um einen Abschnitt der Kamera 34, z. B. die Linse 36, angeordnet sein.
Die in dem Gehäuse 52 angeordneten Kameras 34 können dazu angeordnet sein, gemeinsam ein 360°-Sichtfeld in Bezug auf eine horizontale Ebene abzudecken. Die Kameras 34 sind im Inneren der ersten Kammer 72 befestigt. Die Kameras 34 sind direkt oder indirekt fest an dem Gehäuse 52 angebracht. Jede Kamera 34 weist ein Sichtfeld durch die jeweilige Linse 36 und die jeweilige Öffnung 70 auf und das Sichtfeld einer der Kameras 34 kann die Sichtfelder der Kameras 34 überlappen, die in Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, d. h. die unmittelbar nebeneinander liegen.
Die Linsen können konvex sein. Jede Linse 36 kann das Sichtfeld der jeweiligen Kamera 34 durch die Öffnung 70 definieren. Jede Linse 36 definiert eine Achse A, um die die Linse 36 radial symmetrisch ist. Die Achse A erstreckt sich entlang einer Mitte des Sichtfeldes der jeweiligen Kamera 34.
Die Kameras 34 können elektromagnetische Strahlung in einem gewissen Bereich von Wellenlängen erfassen. Zum Beispiel können die Kameras 34 sichtbares Licht, Infrarotstrahlung, ultraviolettes Licht oder einen gewissen Bereich von Wellenlängen erfassen, die sichtbares, infrarotes, und/oder ultraviolettes Licht beinhalten. Bei einem weiteren Beispiel können die Kameras 34 Laufzeit-(time of flight - TOF-)Kameras sein, die eine modulierte Lichtquelle zum Beleuchten der Umgebung beinhalten und sowohl reflektiertes Licht von der modulierten Lichtquelle als auch Umgebungslicht erfassen, um Reflektivitätsamplituden und Entfernungen zur Szene zu erfassen.
Unter Bezugnahme auf die 7-9 beinhaltet jede Kamera 34 einen Kamerakörper 82. Der Kamerakörper 82 enthält Komponenten zum Umwandeln von durch die Linse 36 fokussiertem Licht in eine digitale Darstellung des Bilds, z. B. ein Mosaikfilter, einen Bildsensor, einen Analog-Digital-Wandler usw. (nicht gezeigt). Die Kamera 34 ist über den Kamerakörper 82 an dem Gehäuse 52 montiert. Der Kamerakörper 82 beinhaltet eine Außenfläche 84, die nach aul en gerichtet ist, d. h. von den in dem Kamerakörper 82 enthaltenen Komponenten weg. Die Außenfläche 84 beinhaltet eine Vorderseite 86, an der die Ummantelung 38 montiert ist. Die Vorderseite 86 ist zu der jeweiligen Öffnung 70 gerichtet.
Jede Kamera 34 beinhaltet eine Kameraröhre 88. Die Kameraröhre 88 erstreckt sich von der Vorderseite 86 des Kamerakörpers 82. Die Kameraröhre 88 ist zylindrisch. Die Kameraröhre 88 kann mit dem Kamerakörper 82 einstückig ausgebildet sein oder kann eine separate Komponente sein, die an dem Kamerakörper 82 befestigt ist. Die Kameraröhre 88 definiert die Achse A. Die Achse A kann senkrecht zu einer Ebene sein, die durch die Vorderseite 86 definiert ist. Die Linse 36 ist an einem Ende der Kameraröhre 88 angeordnet, das am weitesten von dem Kamerakörper 82 entfernt ist. Die Linse 36 ist somit von dem Kamerakörper 82 beabstandet. Die Kameraröhre 88 ist entlang der Achse A von dem Kamerakörper 82 zu der Linse 36 langgestreckt.
Jede Kamera 34 enthält eine Vielzahl von Rippen 90. Die Rippen 90 erstrecken sich von dem Kamerakörper 82 in einer Richtung entgegengesetzt zu der in der sich die Kameraröhre 88 von dem Kamerakörper 82 erstreckt. Die Rippen 90 sind wärmeleitend, d. h. sie weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, z. B. eine Wärmeleitfähigkeit, die mindestens gleich 15 Watt pro Meter und Kelvin (W/(m·K)), z. B. größer als 100 W/(m·K), bei 25 °C ist. Die Rippen 90 können zum Beispiel aus Aluminium bestehen. Die Rippen 90 sind so geformt, dass sie ein hohes Verhältnis von Flächeninhalt zu Volumen aufweisen, z. B. lange, dünne Stangen oder Platten.
Die Ummantelung 38 ist an dem Kamerakörper 82 montiert und in der ersten Kammer 72 angeordnet. Die Ummantelung 38 erstreckt sich von dem Kamerakörper 82 zu der Linse 36. Die Ummantelung 38 erstreckt sich vollständig um die Achse A, z. B. vollständig um die Kameraröhre 88 und die Linse 36. Beispielsweise kann die Ummantelung 38 eine Vielzahl von flachen Platten 94 beinhalten, z. B. vier flache Platten 94, die in einer umlaufenden Schleife um die Achse A miteinander verbunden sind. Die Ummantelung 38 beinhaltet eine Außenfläche 92, die relativ zur Achse A radial nach aul en gerichtet ist. Beispielsweise kann die Außenfläche 92 Flächen der flachen Platten 94 beinhalten, die von der Achse A weg gerichtet sind. Die Außenfläche 92 ist der ersten Kammer 72 gegenüber freigelegt. Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet „A ist B gegenüber freigelegt“, dass eine Fläche A innerhalb eines durch eine Struktur B definierten und umschlossenen Volumens angeordnet ist, ohne dass dazwischenliegende Komponenten die Fläche A von der Struktur B abschirmen.
Die Ummantelung 38 kann eine vordere Platte 96 aufweisen, die der Verkleidung 64 des Gehäuses 52 zugewandt ist. Die vordere Platte 96 kann an alle flachen Platten 94 angrenzen. Die vordere Platte 96 beinhaltet eine Ummantelungsöffnung 98, die sich durch diese erstreckt. Die Ummantelungsöffnung 98 ist kreisförmig und auf der Achse A zentriert. Die Ummantelungsöffnung 98 erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Linse 36.
Die Ummantelung 38, insbesondere die vordere Platte 96, beinhaltet eine vordere Fläche 100. Die vordere Fläche 100 ist der Verkleidung 64 des Gehäuses 52 zugewandt. Die vordere Fläche 100 erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Achse A von einem Ende einer Dichtung 102 an der Ummantelung 38 (nachstehend beschrieben) zu dem anderen Ende der Dichtung 102. Die vordere Fläche 100 erstreckt sich von der Ummantelungsöffnung 98 radial nach aul en. Die vordere Fläche 100 neigt sich von der Verkleidung 64 von der Ummantelungsöffnung 98 weg zu den flachen Platten 94. Beispielsweise hat die vordere Fläche 100 eine kegelstumpfförmige Form um die Achse A.
Die Dichtung 102 ist an der Ummantelung 38 angebracht, insbesondere ist sie an der vorderen Platte 96 der Ummantelung 38 angebracht. Die Dichtung 102 ist eine Schicht auf der vorderen Platte 96. Die Dichtung 102 erstreckt sich von der Ummantelungsöffnung 98 radial nach aul en in Richtung der flachen Platten 94 relativ zu der Achse A, und die Dichtung 102 erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Achse A an der vorderen Platte 96 von einem Ende der vorderen Fläche 100 zum anderen Ende der vorderen Fläche 100. Die Dichtung 102 erstreckt sich in Umfangsrichtung teilweise um die Linse 36 und die Öffnung 70. Die Dichtung 102 berührt die Verkleidung 64 des Gehäuses 52, d. h. sie liegt an dieser an, ohne direkt an der Verkleidung 64 angebracht zu sein.
Die Dichtung 102 ist elastomer. Ein elastomeres Material weist im Allgemeinen einen niedrigen Youngschen Modul und eine hohe Bruchdehnung auf. Das elastomere Material der Dichtung 102 reduziert Schwingungen, die von der Verkleidung 64 auf die Kamera 34 übertragen werden. Die Dichtung 102 kann mit der Ummantelung 38 zweistufenspritzgegossen sein, d. h. die Ummantelung 38 kann aus einem ersten Material gebildet sein, die Dichtung 102 kann aus einem zweiten Material gebildet sein, das sich von dem ersten Material unterscheidet, wobei eines der Materialien in ein Formwerkzeug eingespritzt wird, während sich das andere Material bereits in dem Formwerkzeug befindet und noch nicht verfestigt ist, was zu Molekülbindungen zwischen den beiden Materialien führt. Die Molekülbindungen sind stärker als, wenn ein erstes Material auf ein anderes Material umspritzt wird, das bereits abgekühlt ist.
Eine Luftdüse 104 ist aus der Ummantelung 38 und dem Gehäuse 52 gebildet, insbesondere aus der vorderen Fläche 100 der Ummantelung 38 und der Verkleidung 64 des Gehäuses 52. Die Luftdüsen 104 ist so geformt, dass sie einen Luftstrom aus der ersten Kammer 72, die einen Druck über dem Atmosphärendruck aufweist, in einen Luftvorhang über die Linse 36 führt. Die Luftdüse 104 ist aus der Verkleidung 64, der vorderen Fläche 100 der Ummantelung 38 und der Dichtung 102 gebildet. Die vordere Fläche 100 erstreckt sich entlang der Luftdüse 104. Die Dichtung 102 ist so geformt, dass sie einen Luftstrom von der ersten Kammer 72 durch die Öffnung 70 außer durch die Luftdüse 104 blockiert. Die Dichtung 102 berührt die Verkleidung 64 und die vordere Fläche 100 ist von der Verkleidung 64 beabstandet. Die Luftdüse 104 ist ringförmig und erstreckt sich mit der vorderen Fläche 100 in Umfangsrichtung um die Achse A. Die Luftdüse 104 und die vordere Fläche 100 erstrecken sich in Umfangsrichtung von einem Ende der Dichtung 102 zu dem anderen Ende der Dichtung 102. Die Dichtung 102 ist ringförmig und erstreckt sich in Umfangsrichtung von einem Ende der Luftdüse 104 zu dem anderen Ende der Luftdüse 104. Die Luftdüse 104 und die Dichtung 102 erstrecken sich gemeinsam vollständig um die Linse 36, d. h. 360° um die Linse 36 und die Öffnung 70. Zum Beispiel erstreckt sich, wie in den Figuren gezeigt, die Luftdüse 104 ungefähr um 150° und die Dichtung 102 erstreckt sich um ungefähr 210°.
Im Betrieb saugt die Druckquelle 76 Luft aus der Umgebung an und leitet die Luft zu der ersten Kammer 72. Die Druckquelle 76 bewirkt, dass der Druck der ersten Kammer 72 über den Atmosphärendruck außerhalb des Gehäuses 52 ansteigt. Der erhöhte Druck drängt Luft durch die Luftdüse 104. Die Form der Luftdüse 104 bewirkt, dass der Luftstrom einen Luftvorhang über die Linse 36 der Kamera 34 bildet. Der Luftvorhang kann Schmutz von der Linse 36 entfernen sowie verhindern, dass Schmutz die Linse 36 berührt.
In die Ummantelung 38 sind mindestens drei Heizelemente 40 eingebettet. Die Heizelemente 40 sind in Umfangsrichtung um die Linse 36 angeordnet, d. h. um die durch die Linse 36 definierte Achse A. Zum Beispiel können die Heizelemente 40 vier Heizelemente 40 beinhalten, wobei jeweils ein Heizelement 40 in eine der flachen Platten 94 der Ummantelung 38 eingebettet ist. Die Heizelemente 40 sind nahe genug an der Linse 36 positioniert, um erzeugte Wärme an die Linse 36 zu leiten.
Die Heizelemente 40 können eine Beheizung durch Widerstandsheizung erzeugen, die auch als Joule-Wärme bezeichnet wird. Die Heizelemente 40 sind Leiter, und der Widerstand der Heizelemente 40 gegen elektrischen Strom, der durch die Heizelemente 40 fließt, erzeugt die Wärme. Die von den Heizelementen 40 erzeugte Wärmemenge kann durch Einstellen des durch die Heizelemente 40 fließenden elektrischen Stroms eingestellt werden.
Ein erstes Thermoelement 106 ist thermisch mit der Linse 36 gekoppelt. Ein Thermoelement ist eine elektrische Vorrichtung aus zwei unterschiedlichen elektrischen Leitern, die eine elektrische Verbindung bilden, und die infolge des thermoelektrischen Effekts eine temperaturabhängige Spannung erzeugt. Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet „thermisch gekoppelt“ derart angebracht, dass Wärme wirksam strömen kann und beide Enden der thermischen Kupplung (falls separat) innerhalb eines kurzen Zeitraums im Wesentlichen dieselbe Temperatur aufweisen. Beispielsweise kann das erste Thermoelement 106 einen Umfang der Linse 36 berühren. Die von dem ersten Thermoelement 106 zurückgegebene Spannung ist somit die Linsentemperatur, d. h. eine Temperatur der Linse 36.
Ein zweites Thermoelement 108 ist thermisch mit der Außenfläche 84 des Kamerakörpers 82 gekoppelt. Beispielsweise kann das zweite Thermoelement 108 direkt am Kamerakörper 82 befestigt sein. Die Spannung des zweiten Thermoelements 108 ist somit eine Kamerakörpertemperatur, d. h. eine Temperatur des Kamerakörpers 82.
Unter Bezugnahme auf 10 handelt es sich bei dem Computer 42 um eine mikroprozessorbasierte Rechenvorrichtung, z. B. eine generische Rechenvorrichtung, die einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet, eine elektronische Steuerung oder dergleichen, ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application-specific integrated circuit - ASIC) usw. Der Computer 42 kann somit einen Prozessor, einen Speicher usw. beinhalten. Der Speicher des Computers 42 kann Medien zum Speichern von Anweisungen, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, sowie zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken beinhalten und/oder der Computer 42 kann Strukturen beinhalten, wie etwa die Vorangehenden, durch die eine Programmierung bereitgestellt wird. Der Computer 42 kann aus mehreren miteinander gekoppelten Computern bestehen.
Der Computer 42 kann Daten über ein Kommunikationsnetzwerk 110 übertragen und empfangen, wie etwa einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus), Ethernet, WLAN, ein Local Interconnect Network (LIN), einen On-Board-Diagnoseanschluss (OBD-II) und/oder über ein beliebiges anderes drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikationsnetzwerk. Der Computer 42 kann über das Kommunikationsnetzwerk 110 kommunikativ mit den Kameras 34, dem Temperatursensor 50, dem ersten Thermoelement 106, dem zweiten Thermoelement 108, den Heizelementen 40 und anderen Komponenten verbunden sein.
11 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 1100 zum Steuern der Heizelemente 40 veranschaulicht. Auf dem Speicher des Computers 42 sind ausführbare Anweisungen zum Ausführen der Schritte des Prozesses 1100 gespeichert und/oder eine Programmierung kann in Strukturen wie vorangehend erwähnt umgesetzt sein. Als allgemeine Übersicht über den Prozess 1100 empfängt der Computer 42 Bilddaten und Temperaturdaten, wählt eine erste Teilmenge der Heizelemente 40 aus und schaltet als Reaktion auf das Erfassen von Eis auf der Linse 36 die erste Teilmenge auf eine erste Heizstufe an; und schaltet basierend auf den Temperaturdaten eine zweite Teilmenge der Heizelemente 40 auf eine zweite Heizstufe an. Die zweite Teilmenge beinhaltet die Heizelemente 40, die nicht in der ersten Teilmenge enthalten sind. Der Prozess 1100 wird für jede Kamera 34 und die jeweiligen Heizelemente 40 unabhängig durchgeführt.
Der Prozess 1100 beginnt bei Block 1105, bei dem der Computer 42 Bilddaten von der Kamera 34 empfängt. Bei den Bilddaten handelt es sich um eine Folge von Einzelbildern des Sichtfelds der Kamera 34. Jedes Einzelbild ist eine zweidimensionale Pixelmatrix. Jedes Pixel hat eine Helligkeit oder Farbe, die als ein oder mehrere numerische Werte dargestellt wird, z. B. ein skalarer einheitsloser Wert der photometrischen Lichtintensität zwischen 0 (schwarz) und 1 (weiß ) oder Werte für Rot, Grün und Blau, z. B. jeweils auf einer 8-bit-Skala (0 bis 255) oder einer 12- oder 16-bit-Skala. Die Pixel können eine Mischung von Darstellungen sein, z. B. ein sich wiederholendes Muster von skalaren Intensitätswerten für drei Pixel und ein viertes Pixel mit drei numerischen Farbwerten oder ein anderes Muster. Die Position in einem Einzelbild, d. h. die Position in dem Sichtfeld des Sensors zu dem Zeitpunkt der Aufnahme des Einzelbildes, kann in Pixelabmessungen oder Koordinaten angegeben werden, z. B. ein geordnetes Paar von Pixelabständen, wie etwa eine Anzahl an Pixeln von einer oberen Kante und eine Anzahl an Pixeln von einer linken Kante des Sichtfeldes.
Als Nächstes empfängt der Computer 42 bei Block 1110 Temperaturdaten, einschliel lich der Umgebungstemperatur T_Umg von dem Temperatursensor 50, der Linsentemperatur T_L von dem ersten Thermoelement 106 und der Kamerakörpertemperatur T_K von dem zweiten Thermoelement 108. Die Temperaturen werden alle in denselben Temperatureinheiten dargestellt, z. B. Grad Celsius (°C).
Als Nächstes bestimmt der Computer 42 in einem Entscheidungsblock 1115, ob Eis auf der Linse 36 erfasst wird. Der Computer 42 kann Eis unter Verwendung herkömmlicher Bilderkennungstechniken identifizieren, z. B. eines neuronalen Faltungsnetzwerks, das dazu programmiert ist, Bilder als Eingabe zu akzeptieren und ein identifiziertes Objekt auszugeben. Ein neuronales Faltungsnetzwerk beinhaltet eine Reihe von Schichten, wobei jede Schicht die vorherige Schicht als Eingabe verwendet. Jede Schicht enthält eine Vielzahl von Neuronen, die als Eingabe Daten empfangen, die durch eine Teilmenge der Neuronen der vorherigen Schichten erzeugt wurden, und eine Ausgabe erzeugen, die an Neuronen in der nächsten Schicht gesendet wird. Arten von Schichten beinhalten Faltungsschichten, die ein Punktprodukt aus einer Gewichtung und einer kleinen Region von Eingabedaten berechnen; Pooling-Schichten, die einen Downsampling-Vorgang entlang räumlicher Abmessungen durchführen; und vollständig verbundene Schichten, die auf Grundlage der Ausgabe aller Neuronen der vorherigen Schicht erzeugt werden. Die letzte Schicht des Faltungsnetzwerks erzeugt eine Bewertung für jedes potenzielle Objekt, und die finale Ausgabe ist das Objekt mit der höchsten Bewertung. Wenn „Eis“ die höchste Punktzahl hat, geht der Prozess 1100 zu Block 1120 über. Wenn „Eis“ nicht die höchste Punktzahl hat, geht der Prozess 1100 zu Block 1135 über.
Bei dem Block 1120 identifiziert der Computer 42 eine Stelle mit Eis auf der Linse 36. Die Linse 36 beinhaltet Zonen 112, die jeweils den Heizelementen 40 entsprechen, wie in 6 gezeigt. Jede Zone 112 kann aus allen Punkten auf einer Fläche der Linse 36 bestehen, die einem jeweiligen Heizelement 40 am nächsten liegen. Die Stelle mit Eis ist die eine oder mehreren Zonen 112, in denen sich das Eis befindet. Der Computer 42 bestimmt die Stelle mit Eis gemäl der Position in dem Einzelbild des als Eis identifizierten Objekts. Der Speicher des Computers 42 kann eine Abbildung der Positionen des Einzelbildes in Pixelabmessungen auf die Zonen 112 der Linse 36 speichern.
Als Nächstes wählt der Computer 42 bei Block 1125 die erste Teilmenge der Heizelemente 40 basierend auf der Stelle mit Eis aus. Die erste Teilmenge der Heizelemente 40 beinhaltet jedes Heizelement 40, für das sich die Stelle mit Eis in der Zone 112 befindet, die diesem Heizelement 40 entspricht. Mit anderen Worten ist für jede Zone 112 mit Eis das entsprechende Heizelement 40 in der ersten Teilmenge beinhaltet.
Als Nächstes schaltet der Computer 42 bei Block 1130 die erste Teilmenge der Heizelemente 40 auf die erste Heizstufe an. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist eine „Heizstufe“ eine Sollwärmeabgabe von einem der Heizelemente 40. Beispielsweise kann die erste Heizstufe ein vordefinierter elektrischer Strom sein, der durch eines der Heizelemente 40 fließt. Der elektrische Strom für ein Heizelement 40 kann gesteuert werden, z. B. durch Einstellen einer Spannung an diesem Heizelement 40. Nach dem Block 1130 geht der Prozess 1100 zu dem Block 1135 über.
Bei dem Block 1135 bestimmt der Computer 42 eine Solllinsentemperatur T_L,Soll basierend auf der Umgebungstemperatur T_Umg. Die Solllinsentemperatur T_L,Soll ist eine Linsentemperatur, die durch Anschalten der Heizelemente 40 erreicht werden soll. (Die Linsentemperatur T_L, die durch das erste Thermoelement 106 bei Block 1110 zurückgegeben wird, wird als die gemessene Linsentemperatur T_L,Mess bezeichnet.) Im Speicher des Computers 42 kann eine Lookup-Tabelle mit Werten für die Umgebungstemperatur T_Umg gepaart mit entsprechenden Werten für die Solllinsentemperatur T_L,Soll gespeichert sein. Die Werte der Ziellinsentemperatur T_L,Soll können durch Experimentieren ausgewählt werden, um für jeden Wert für die Umgebungstemperatur T_Umg zu bestimmen, welche minimale Linsentemperatur T_L erforderlich ist, um Kondensation auf der Linse 36 zu verhindern.
Als Nächstes bestimmt der Computer 42 bei Block 1140 die zweite Heizstufe basierend auf der Umgebungstemperatur T_Umg, der gemessenen Linsentemperatur T_L,Mess und der Kamerakörpertemperatur T_K aus Block 1110. Zunächst bestimmt der Computer 42 eine Differenz ΔT_L zwischen der Solllinsentemperatur T_L,Soll aus Block 1135 und der gemessenen Linsentemperatur TL,Mess, d. h. ΔT_L = T_L,Soll - TL,Mess. Als Zweites bestimmt der Computer 42 die zweite Heizstufe basierend auf der Differenz ΔT_L und der Kamerakörpertemperatur T_K. Beispielsweise kann der Computer 42 einen Wert für die zweite Heizstufe in einer Lookup-Tabelle nachschlagen. In dem Speicher des Computers 42 kann die Lookup-Tabelle mit Paaren der Differenz ΔT_L und der Kamerakörpertemperatur T_K und mit Werten der zweiten Heizstufe mit den Paaren gespeichert sein. Als weiteres Beispiel kann der Computer 42 die zweite Heizstufe H₂ als Funktion der Differenz ΔT_L und der Kamerakörpertemperatur T_K bestimmen, d. h. H₂ =ƒ(ΔT_L, T_K). Sowohl die Werte der Lookup-Tabelle als auch die Funktion werden ausgewählt, indem experimentell bestimmt wird, was bewirkt, dass sich die gemessene Linsentemperatur T_L,Mess der Solllinsentemperatur T_L,Soll annähert, ohne diese zu überschreiten, d. h. TL,Mess = T_L,Soll im Gleichgewicht. Im Allgemeinen nimmt der zweite Heizstufe mit der Differenz ΔT_L zu und mit der Kamerakörpertemperatur T_K ab.
Als Nächstes schaltet der Computer 42 bei Block 1145 die zweite Teilmenge der Heizelemente 40 auf die zweite Stufe an. Die zweite Teilmenge beinhaltet die Heizelemente 40, die nicht in der ersten Teilmenge enthalten sind. Nach dem Block 1145 endet der Prozess 1100.
Im Allgemeinen können die beschriebenen Rechensysteme und/oder -vorrichtungen ein beliebiges aus einer Reihe von Computerbetriebssystemen einsetzen, die Versionen und/oder Varianten der Anwendung Ford Sync®, der Middleware AppLink/Smart Device Link, des Betriebssystems Microsoft Automotive®, des Betriebssystems Microsoft Windows®, des Betriebssystems Unix (z. B. des Betriebssystems Solaris®, vertrieben durch die Oracle Corporation in Redwood Shores, Kalifornien), des Betriebssystems AIX UNIX, vertrieben durch International Business Machines in Armonk, New York, des Betriebssystems Linux, der Betriebssysteme Mac OSX und iOS, vertrieben durch die Apple Inc. in Cupertino, Kalifornien, des BlackBerry OS, vertrieben durch die Blackberry, Ltd. in Waterloo, Kanada, und des Betriebssystems Android, entwickelt durch die Google, Inc. und die Open Handset Alliance, oder der QNX® CAR Platform for Infotainment, angeboten durch QNX Software Systems beinhalten, aber keinesfalls darauf beschränkt sind. Beispiele für Rechenvorrichtungen beinhalten unter anderem einen Fahrzeugbordcomputer, einen Computerarbeitsplatz, einen Server, einen Desktop-, Notebook-, Laptop- oder Handheld-Computer oder ein anderes Rechensystem und/oder eine andere Rechenvorrichtung.
Rechenvorrichtungen beinhalten im Allgemeinen computerausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorangehend aufgeführten, ausführbar sein können. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen zusammengestellt oder ausgewertet werden, die unter Verwendung einer Vielfalt von Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt wurden, ohne Einschränkung Folgendes einschliel end und entweder für sich oder in Kombination: Java™, C, C++, Matlab, Simulink, Stateflow, Visual Basic, Java Script, Python, Perl, HTML usw. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine kompiliert und ausgeführt werden, wie etwa der Java Virtual Machine, der Dalvik Virtual Machine oder dergleichen. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er einen oder mehrere Prozesse durchführt, einschliel lich eines oder mehrerer der in dieser Schrift beschriebenen Prozesse. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielfalt an computerlesbaren Medien gespeichert und übermitteln werden. Eine Datei in einer Rechenvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw.
Ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) beinhaltet ein beliebiges nichttransitorisches (z. B. physisches) Medium, das am Bereitstellen von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die durch einen Computer (z. B. durch einen Prozessor eines Computers) ausgelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, die unter anderem nicht flüchtige Medien und flüchtige Medien einschliel en. Zu nicht flüchtigen Medien können zum Beispiel Bild- und Magnetplatten und sonstige dauerhafte Speicher gehören. Flüchtige Medien können zum Beispiel einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (dynamic random access memory - DRAM) beinhalten, der üblicherweise einen Hauptspeicher darstellt. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, darunter Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaser, einschliel lich der Drähte, die einen mit einem Prozessor einer ECU verbundenen Systembus umfassen. Gängige Formen computerlesbarer Medien schliel en zum Beispiel Folgendes ein: eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen beliebigen anderen Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das von einem Computer ausgelesen werden kann.
Datenbanken, Datendepots oder andere Datenspeicher, die in dieser Schrift beschrieben sind, können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern von, Zugreifen auf und Abrufen von verschiedenen Arten von Daten beinhalten, einschliel lich einer hierarchischen Datenbank, eines Datensatzes in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystems (relational database management system - RDBMS), einer nicht relationalen Datenbank (NoSQL), einer Graphdatenbank (graph database - GDB) usw. Jeder solche Datenspeicher ist im Allgemeinen innerhalb einer Rechenvorrichtung enthalten, die ein Computerbetriebssystem, wie etwa eines der vorangehend aufgeführten, verwendet, und es wird auf eine oder mehrere von einer Vielfalt von Weisen über ein Netzwerk darauf zugegriffen. Auf ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem zugegriffen werden und es kann Dateien beinhalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS setzt im Allgemeinen die Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erzeugen, Speichern, Editieren und Ausführen gespeicherter Prozeduren ein, wie etwa die vorstehend erwähnte PL/SQL-Sprache.
In einigen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Anweisungen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Rechenvorrichtungen (z. B. Servern, Personal Computern usw.) umgesetzt sein, die auf damit assoziierten computerlesbaren Medien (z. B. Platten, Speichern usw.) gespeichert sind. Ein Computerprogrammprodukt kann derartige auf computerlesbaren Medien gespeicherte Anweisungen zum Ausführen der in dieser Schrift beschriebenen Funktionen umfassen.
In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente. Ferner könnten einige oder alle dieser Elemente verändert werden. Hinsichtlich der in dieser Schrift beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristiken usw. versteht es sich, dass, wenngleich die Schritte derartiger Prozesse usw. als gemäl einer bestimmten Reihenfolge erfolgend beschrieben wurden, derartige Prozesse jedoch so umgesetzt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die von der in dieser Schrift beschriebenen Reihenfolge abweicht. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte in dieser Schrift beschriebene Schritte weggelassen werden könnten.
Allen in den Patentansprüchen verwendeten Ausdrücken soll deren allgemeine und gewöhnliche Bedeutung zukommen, wie sie vom Fachmann verstanden wird, sofern in dieser Schrift keine ausdrückliche gegenteilige Angabe erfolgt. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel, wie etwa „ein“, „eine“, „der“, „die“, „das“ usw., dahingehend zu verstehen, dass eines oder mehrere der angegebenen Elemente genannt werden, sofern ein Anspruch nicht eine ausdrückliche gegenteilige Einschränkung nennt. Die Verwendung von „als Reaktion auf“, „beim Bestimmen“ oder „beim Erfassen“ gibt eine kausale Beziehung an, nicht nur eine rein temporale Beziehung.Die Adjektive „erstes“ und „zweites“ werden in der gesamten Schrift als Identifikatoren verwendet und sollen keine Bedeutung, Reihenfolge oder Anzahl anzeigen.
Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie vielmehr der Beschreibung als der Einschränkung dienen soll. In Anbetracht der vorangehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich und die Offenbarung kann anders als konkret beschrieben umgesetzt werden.
Gemäl der vorliegenden Erfindung ist ein Sensorsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Kamera, die eine Linse beinhaltet; eine Ummantelung, die sich um die Linse erstreckt; mindestens drei Heizelemente, die in die Ummantelung eingebettet und in Umfangsrichtung um die Linse angeordnet sind; und einen Computer, der kommunikativ mit der Kamera und den Heizelementen gekoppelt ist; wobei der Computer zu Folgendem programmiert ist: beim Erfassen von Eis an einer Stelle auf der Linse eine erste Teilmenge der Heizelemente basierend auf der Stelle mit Eis auszuwählen; die erste Teilmenge der Heizelemente auf eine erste Heizstufe anzuschalten; eine zweite Heizstufe basierend auf einer Umgebungstemperatur und einer Linsentemperatur zu bestimmen; und eine zweite Teilmenge der Heizelemente auf die zweite Heizstufe anzuschalten, wobei die zweite Teilmenge die Heizelemente beinhaltet, die nicht in der ersten Teilmenge enthalten sind.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das eine Kammer beinhaltet, wobei die Kamera und die Ummantelung in der Kammer angeordnet sind.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet das Gehäuse eine Öffnung, definiert die Linse ein Sichtfeld der Kamera durch die Öffnung, und bilden die Ummantelung und das Gehäuse eine Luftdüse, die sich zumindest teilweise um die Öffnung herum erstreckt.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Luftdüse so geformt, dass der Luftstrom von der Kammer über die Linse geleitet wird.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Dichtung gekennzeichnet, die an der Ummantelung befestigt ist, sich teilweise um die Öffnung erstreckt und das Gehäuse berührt.
Gemäl einer Ausführungsform erstrecken sich die Luftdüse und die Dichtung gemeinsam vollständig um die Öffnung.
Gemäl einer Ausführungsform blockiert die Dichtung einen Luftstrom von der Kammer durch die Öffnung aul er durch die Luftdüse.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Druckquelle gekennzeichnet, die dazu positioniert ist, einen Druck in der Kammer über einen Atmosphärendruck zu steigern.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Druckquelle ein Gebläse.
Gemäl einer Ausführungsform definiert die Linse eine Achse, beinhaltet die Ummantelung eine Außenfläche, die relativ zu der Achse radial nach aul en gerichtet ist, und ist die Außenfläche der Kammer gegenüber freigelegt.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Temperatursensor, der kommunikativ mit dem Computer gekoppelt und von dem Gehäuse beabstandet ist, wobei der Computer ferner dazu programmiert ist, die Umgebungstemperatur von dem Temperatursensor zu empfangen.
Gemäl einer Ausführungsform ist das Gehäuse an einem Dach eines Fahrzeugs montiert, und ist der Temperatursensor an einem vorderen Ende des Fahrzeugs montiert.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Thermoelement, das kommunikativ mit dem Computer gekoppelt ist und thermisch mit der Linse gekoppelt ist, wobei der Computer ferner dazu programmiert ist, die Linsentemperatur von dem Thermoelement zu empfangen.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Linsentemperatur eine gemessene Linsentemperatur; und beinhaltet das Bestimmen der zweiten Heizstufe basierend auf der Umgebungstemperatur und der Linsentemperatur das Bestimmen einer Solllinsentemperatur basierend auf der Umgebungstemperatur und das Bestimmen der zweiten Heizstufe basierend auf einer Differenz zwischen der gemessenen Linsentemperatur und der Solllinsentemperatur.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet die Kamera einen Kamerakörper, der eine Außenfläche beinhaltet, und basiert die zweite Heizstufe ebenfalls auf einer Kamerakörpertemperatur der Außenfläche des Kamerakörpers.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Thermoelement, das kommunikativ mit dem Computer gekoppelt ist und thermisch mit der Außenfläche des Kamerakörpers gekoppelt ist, wobei der Computer ferner dazu programmiert ist, die Kamerakörpertemperatur zu empfangen.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet die Linse Zonen, die jeweils den Heizelementen entsprechen, und die erste Teilmenge von Heizelementen beinhaltet jedes Heizelement, für das sich die Stelle mit Eis in der Zone befindet, die diesem Heizelement entspricht.

Claims

Sensorsystem, das Folgendes umfasst: eine Kamera, die eine Linse beinhaltet; eine Ummantelung, die sich um die Linse erstreckt; mindestens drei Heizelemente, die in die Ummantelung eingebettet und in Umfangsrichtung um die Linse angeordnet sind; und einen Computer, der kommunikativ mit der Kamera und den Heizelementen gekoppelt ist; wobei der Computer dazu programmiert ist: beim Erfassen von Eis an einer Stelle auf der Linse eine erste Teilmenge der Heizelemente basierend auf der Stelle mit Eis auszuwählen; die erste Teilmenge der Heizelemente auf eine erste Heizstufe anzuschalten; eine zweite Heizstufe basierend auf einer Umgebungstemperatur und einer Linsentemperatur zu bestimmen; und eine zweite Teilmenge der Heizelemente auf die zweite Heizstufe anzuschalten, wobei die zweite Teilmenge die Heizelemente beinhaltet, die nicht in der ersten Teilmenge enthalten sind.
Sensorsystem nach Anspruch 1, das ferner ein Gehäuse umfasst, das eine Kammer beinhaltet, wobei die Kamera und die Ummantelung in der Kammer angeordnet sind.
Sensorsystem nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse eine Öffnung beinhaltet, die Linse ein Sichtfeld der Kamera durch die Öffnung definiert, und die Ummantelung und das Gehäuse eine Luftdüse bilden, die sich zumindest teilweise um die Öffnung herum erstreckt.
Sensorsystem nach Anspruch 3, wobei die Luftdüse so geformt ist, dass der Luftstrom von der Kammer über die Linse geleitet wird.
Sensorsystem nach Anspruch 3, das ferner eine an der Ummantelung angebrachte Dichtung umfasst, die sich teilweise um die Öffnung erstreckt und das Gehäuse berührt.
Sensorsystem nach Anspruch 5, wobei die Luftdüse und die Dichtung sich gemeinsam vollständig um die Öffnung erstrecken.
Sensorsystem nach Anspruch 5, wobei die Dichtung einen Luftstrom von der Kammer durch die Öffnung aul er durch die Luftdüse blockiert.
Sensorsystem nach Anspruch 2, das ferner eine Druckquelle umfasst, die dazu positioniert ist, einen Druck in der Kammer über einen Atmosphärendruck zu steigern.
Sensorsystem nach Anspruch 8, wobei die Druckquelle ein Gebläse ist.
Sensorsystem nach Anspruch 2, wobei die Linse eine Achse definiert, die Ummantelung eine Außenfläche beinhaltet, die relativ zu der Achse radial nach aul en gerichtet ist, und die Außenfläche der Kammer gegenüber freigelegt ist.
Sensorsystem nach Anspruch 2, das ferner einen Temperatursensor beinhaltet, der kommunikativ mit dem Computer gekoppelt und von dem Gehäuse beabstandet ist, wobei der Computer ferner dazu programmiert ist, die Umgebungstemperatur von dem Temperatursensor zu empfangen.
Sensorsystem nach Anspruch 11, wobei das Gehäuse an einem Dach eines Fahrzeugs montiert ist, und ist der Temperatursensor an einem vorderen Ende des Fahrzeugs montiert ist.
Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei die Linsentemperatur eine gemessene Linsentemperatur ist; und das Bestimmen der zweiten Heizstufe basierend auf der Umgebungstemperatur und der Linsentemperatur das Bestimmen einer Solllinsentemperatur basierend auf der Umgebungstemperatur und das Bestimmen der zweiten Heizstufe basierend auf einer Differenz zwischen der gemessenen Linsentemperatur und der Solllinsentemperatur beinhaltet.
Sensorsystem nach Anspruch 13, wobei die Kamera einen Kamerakörper beinhaltet, der eine Außenfläche beinhaltet, und die zweite Heizstufe ebenfalls auf einer Kamerakörpertemperatur der Außenfläche des Kamerakörpers basiert.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die Linse Zonen beinhaltet, die jeweils den Heizelementen entsprechen, und die erste Teilmenge von Heizelementen jedes Heizelement beinhaltet, für das sich die Stelle mit Eis in der Zone befindet, die diesem Heizelement entspricht.