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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für eine LiDAR-Sensoranordnung, eine LiDAR-Sensoranordnung als solche sowie eine Arbeitsvorrichtung.
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Zur Umfelderkennung werden bei Arbeitsvorrichtungen und insbesondere bei Fahrzeugen vermehrt LiDAR-Sensoren eingesetzt. Die Qualität der Umfelderkennung hängt maßgeblich von der Qualität der Sicht des Sensors auf das Sichtfeld ab. Bei der Montage eines Sensors im Außenbereich einer Arbeitsvorrichtung und insbesondere eines Fahrzeugs ist der Sensor mit seinem Sichtfenster Umwelteinflüssen ausgesetzt, insbesondere also auch Niederschlag, wie Regen, Tau, Reif, Schnee und Eis, jedoch auch dem Anflug von Verunreinigungen durch Staub, Insekten und dergleichen. Dadurch kann die freie Sicht des Sensors durch das Sichtfenster, über welches Primärlicht des Sensors in das Sichtfeld ausgestrahlt und Sekundärlicht, insbesondere aus dem Sichtfeld, empfangen wird, nachhaltig beeinträchtigt sein und werden, entweder durch hartnäckigen Schmutz, durch Beschädigung und/oder andauernde Verschlechterung der optischen Eigenschaften des Sichtfensters des Sensors.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung für eine LiDAR-Sensoreinrichtung weist den Vorteil auf, dass mit einfachen Mitteln eine etwaige dauerhafte und nicht durch einen Reinigungsvorgang behebbare Verschlechterung der optischen Eigenschaften eines Sichtfensters der LiDAR-Sensoreinrichtung zuverlässig feststellbar ist, so dass zeitnah entsprechend reagiert werden kann.
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Dies wird dadurch erreicht, dass eine Reinigungsvorrichtung für eine LiDAR-Sensoranordnung geschaffen wird, welche mit einem beweglichen Reinigungselement ausgebildet ist und welche eingerichtet ist, das Reinigungselement zu einem Reinigungsvorgang auf und/oder entlang einer der LiDAR-Sensoranordnung abgewandten und einer dem Sichtfeld der LiDAR-Sensoranordnung zugewandten Außenseite eines Sichtfensters der LiDAR-Sensoranordnung zu bewegen, wobei das bewegliche Reinigungselement ein optisches Element aufweist und das optische Element eingerichtet ist, aus einem Senderpfad der LiDAR-Sensoranordnung auf das optische Element einfallendes Primärlicht in einen Empfängerpfad der LiDAR-Sensoranordnung zurückzuschicken und insbesondere zurückzureflektieren. Durch diese Maßnahmen kann aus einem Vergleich der Intensität des direkt zurückgeschickten Primärlichts auf eine andauernde und/oder durch einen Reinigungsvorgang nicht behebbare Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften des Sichtfensters, des optischen Pfads und/oder der Lichtquelle, insbesondere eines Lasers, der LiDAR-Sensoranordnung geschlossen werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Das optische Element kann auf vielfältige Weise ausgebildet sein, solange sichergestellt ist, dass Primärlicht der LiDAR-Sensoreinrichtung, welches das optische Element aus dem Sender Fahrt der LiDAR-Sensoreinrichtung erreicht ganz oder teilweise in den Empfängerpfad der LiDAR-Sensoreinrichtung zurückgeschickt wird.
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Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ist das optische Element als ein oder mit einem
- - optisch passiven Element,
- - reflektiven Element,
- - Spiegel,
- - Lambertschen oder Lambertsch streuenden Element,
- - optisch aktiven Element,
- - Lichtleiter oder
- - einer Kombination davon
ausgebildet.
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Dabei kann das mit dem optischen Element versehene bewegliche Reinigungselement ebenfalls ganz unterschiedliche Ausgestaltungsformen aufweisen, solange sichergestellt ist, dass es für einen Reinigungsprozess des zu Grunde liegenden Sichtfensters geeignet ist und dabei auf der von der LiDAR-Sensoranordnung abgewandten Außenseite des zu Grunde liegenden Sichtfensters bewegt wird.
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Gemäß anderer bevorzugter zusätzlicher oder alternativer erfindungsgemäßer Reinigungsvorrichtungen kann das bewegliche Reinigungselement mit oder als ein Wischer, insbesondere mit Wischarm und Wischlippe zum Berühren der Außenseite des Sichtfensters, und/oder als eine Düse zur Ausgabe von Gas, Luft und/oder Flüssigkeit ausgebildet sein oder werden.
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Von besonderem Vorteil ist, wenn erfindungsgemäß nicht nur dafür gesorgt wird, dass im Zusammenhang mit dem Reinigungsvorgang und der Bewegung des Reinigungselements ausgesandtes Primärlichts direkt vor der Außenseite des Sichtfensters durch das optische Element zurückgeworfen wird, sondern wenn das zurückgeworfene Licht auch entsprechend detektiert und ausgewertet wird.
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So ist bei einer Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung eine Steuereinheit und/oder eine Wirkverbindung, insbesondere mittels einer Steuer-/Erfassungsleitung, zu einer Steuereinheit ausgebildet.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ist die Steuereinheit, insbesondere im Zusammenwirken mit einer Detektionseinheit der zu Grunde liegenden LiDAR-Sensoranordnung, zur Bewertung detektierten vom optischen Element zurückgeschickten Primärlichts ausgebildet.
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Insbesondere kann gemäß einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung die Steuereinheit
- - zur Bestimmung der Intensität vom optischen Element zurückgeschickten Primärlichts,
- - zum Vergleich mit einer Sollintensität,
- - zum Vergleich mit einer Intensität aus einem - direkt vorangehenden - Reinigungsvorgang und/oder Bewegungsvorgang,
- - zur Korrelation einer bestimmten Intensität mit
- (i) einer Bewegung des Reinigungselements,
- (ii) einer Winkelbewegung des Reinigungselements und/oder
- (iii) einer Winkelstellung des Reinigungselements,
- - zum Vergleich mit einem Augenschutzschwellwert der Intensität,
- - zum Vergleich mit einem Laserleistungssollwert der Intensität und/oder
- - zur Ausgabe
- - eines Steuersignals für einen Reinigungsvorgang und/oder
- - eines Warnsignals,
insbesondere jeweils bei nicht behebbarer Degradation, Defekt und/oder Verunreinigung, ausgebildet sein oder werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch eine LiDAR-Sensoranordnung als solche geschaffen, welche mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Reinigungsvorrichtung ausgebildet ist.
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Dabei ist die Reinigungsvorrichtung insbesondere als zusätzliches Element zu einem Gehäuse mit Sichtfenster und im Inneren des Gehäuses ausgebildeten Sender- und Empfängereinheiten - jeweils mit Lichtquelle bzw. Detektor - ausgebildet, deren Zusammenwirken insbesondere mittels der Steuereinheit gesteuert und/oder geregelt wird.
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Des Weiteren schafft die vorliegende Erfindung auch eine Arbeitsvorrichtung, welche mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten LiDAR-Sensoranordnung und welche insbesondere als Fahrzeug ausgebildet ist.
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Figurenliste
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
- 1 zeigt eine schematische und perspektivische Ansicht einer ersten allgemeinen Ausführungsform der erfindungsgemäßen LiDAR-Sensoreinrichtung, bei welcher die Reinigungsvorrichtung mit einem optischen Element ausgebildet ist.
- 2 und 3 zeigen in schematischer und geschnittener Draufsicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen LiDAR-Sensoreinrichtung unter Verwendung von Ausführungsformen der vorgeschlagenen Reinigungsvorrichtung mit einem optischen Element in biaxialer bzw. in koaxialer Konfiguration für Sende- und Empfängerpfad.
- 4 bis 6 zeigen in schematischer und geschnittener Seitenansicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen LiDAR-Sensoreinrichtung in biaxialer Ausgestaltung für Sende- und Empfängerpfad unter Verwendung von Ausführungsformen der vorgeschlagenen Reinigungsvorrichtung mit verschieden ausgestalteten optischen Elementen.
- 5 und 8 zeigen in schematischer und geschnittener Seitenansicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen LiDAR-Sensoreinrichtung in koaxialer Ausgestaltung für Sende- und Empfängerpfad unter Verwendung von Ausführungsformen der vorgeschlagenen Reinigungsvorrichtung mit verschieden ausgestalteten optischen Elementen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 Ausführungsbeispiele der Erfindung und der technische Hintergrund im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
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Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
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Zunächst wird ganz allgemein auf die 1 und die dort gezeigten Ausführungsformen für die LiDAR-Sensoreinrichtung 1 Bezug genommen.
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1 zeigt eine schematische und perspektivische Ansicht einer ersten allgemeinen Ausführungsform der erfindungsgemäßen LiDAR-Sensoreinrichtung 1, bei welcher eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 100 mit einem optischen Element 30 am beweglichen oder bewegbaren Reinigungselement 20 der Reinigungsvorrichtung 100 ausgebildet ist.
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Maßgebliche Komponenten der LiDAR-Sensoreinrichtung 1 können im Inneren 10i des Gehäuses 10 ausgebildet sein, insbesondere also eine Senderoptik mit Sendeeinheit 41 und entsprechenden Lichtquellen zum Erzeugen und/oder Aussenden von Primärlicht 57 in das zugeordnete Sichtfeld 50 und eine Empfängeroptik mit einer Empfängereinheit 42, welche auch eine Detektoreinheit umfasst, zum Empfangen und/oder Detektieren von Sekundärlicht 58 aus dem Sichtfeld 50 oder auch zum Beispiel in Form direkt zurückgeschickten und insbesondere rückreflektierten Primärlichts 57'.
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Das Gehäuse 10 selbst besteht hier beispielsweise aus einer Deckplatte 12, einer Bodenplatte 12`, einer Rückwand 13 und einem Gehäuseelement 11, in welchem ein Sichtfenster 15 mit einer Innenseite oder Innenfläche 15i dem Inneren 10i des Gehäuses 10 zugewandt und mit einer Außenseite oder Außenfläche 15a dem Äußeren 10a des Gehäuses 10 zugewandt ausgebildet ist. Durch die Sichtfensteranordnung mit dem Sichtfenster 15 tritt das im Inneren 10i des Gehäuses 10 erzeugte Primärlicht 57 von innen nach außen und gegebenenfalls in Richtung des Sichtfeldes 50 aus und Sekundärlicht 58 aus dem Äußeren 10a des Gehäuses 10 nach innen in das Innere 10i des Gehäuses 10 ein.
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Das Sichtfenster 15 weist eine Außenseite 15a auf, welche zum Äußeren 10a des Gehäuses 10 hin orientiert oder ausgerichtet ist, wogegen eine Innenseite 15i des Sichtfensters 15 zum Inneren 10i des Gehäuses 10 hin orientiert und ausgerichtet ist.
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Auf der Außenseite 15a des Sichtfensters 15 ist eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 100 ausgebildet. Diese weist ein Reinigungselement 20 auf, welches mittels eines Bewegungsmechanismus' von einer Entstehung A aus in Richtung des Pfeils 25 steuerbar bewegbar ist. Während der Bewegung wird das Reinigungselement 20 parallel, lokal parallel und/oder konform zur Fläche der Außenseite 15a des Sichtfensters 15 bewegt und über streicht dabei in sehr dichter Nachbarschaft zur Außenseite 15a die Oberfläche des Sichtfensters 15 oder berührt dieses sogar, wenn beispielsweise das Reinigungselement 20 nach Art eines Arms oder Wischarms 21 mit einer entsprechenden Lippe 22 zum wischenden Kontakt mit der Oberfläche des Sichtfensters 15 ausgebildet ist.
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Letztlich kann die Bewegung des Reinigungselements 20 in der Richtung des Doppelpfeils 26 zwischen den beiden Endstellungen A zu einer Mehrzahl oder Vielzahl von Zwischenstellungen B zwischen den Endstellungen in steuerbarer Weise erfolgen. Im Betrieb ist die Bewegung des Reinigungselements 20 dann vorzugsweise mit einem Reinigungsvorgang der Außenseite 15a des Sichtfensters 15 verbunden.
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Zur optischen Überprüfung des Zustands des Sichtfensters 15 weist das Reinigungselement 20 ein optisches Element 30 auf, welches so ausgebildet und eingerichtet ist, dass es aus einem Senderpfad 51 der LiDAR-Sensoranordnung 1 und insbesondere aus dem Inneren 10i des Gehäuses 10 auf das optische Element 20 einfallendes Primärlicht 57 in einen Empfängerpfad 52 der LiDAR-Sensoranordnung 1 und somit in das Innere 10i des Gehäuses 10 der LiDAR-Sensoranordnung 1 zurückschickt und insbesondere zurückreflektiert.
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Dabei erfolgt der Vorgang des Zurückschickens oder Zurückreflektierens im Bereich des Äußeren 10a des Gehäuses 10 und unmittelbar an der Außenseite 15a des Sichtfensters 15. Damit erfolgt keinerlei Abschwächung des Primärlichts 57 im Bereich des Äußeren 10a des Gehäuses 10, so dass aus einem Vergleich der Intensität des direkt zu rückreflektierten Primärlichts 57' mit einer zu erwartenden Intensität auf einen optischen Zustand des Sichtfensters 15 geschlossen werden kann.
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Wie insbesondere in den weiteren 2 bis 8 dargestellt ist, weist die erfindungsgemäße LiDAR-Sensoranordnung 1 dazu eine entsprechend ausgestaltete Steuereinheit 40 auf, welche über eine Steuer- und/oder Erfassungsleitung 45 in Wirkverbindung steht mit der Sendeeinheit 41, der Empfängereinheit 42 und auch der Reinigungsvorrichtung 100. Dadurch sind diese Komponenten steuerbar und in Bezug auf ihre Zustände abrufbar oder abfragbar, insbesondere also entsprechende Lichtquellen zum Aussenden des Primärlichts 57, entsprechende Detektorelemente zum Detektieren des Sekundärlichts 58 und insbesondere des vom optischen Element 30 direkt zurückreflektierten Primärlichts 57' und einer Antriebseinheit zum gesteuerten Bewegen des beweglichen oder bewegbaren Reinigungselements 20.
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Die 2 und 3 zeigen in schematischer und geschnittener Draufsicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen LiDAR-Sensoreinrichtung 1 unter Verwendung von Ausführungsformen der vorgeschlagenen Reinigungsvorrichtung 100 mit einem optischen Element 30 in biaxialer bzw. in koaxialer Konfiguration für Sendepfad 51 und Empfängerpfad 52. Die Reinigungsvorrichtung 100 weist hier einen Wischarm 21 auf, welcher mittels eines Antriebs in Richtung des Doppelpfeils 26 steuerbar hin- und herbewegbar ist und welcher eine Lippe oder Wischlippe 22 aufweist, welche die Oberfläche der Außenseite 15a des Sichtfensters 15 bei der Hin- und Herbewegung berührend überstreicht, um dadurch das Sichtfenster auf der Außenseite 15a a zu reinigen.
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Am Wischarm 21 ist des Weiteren das optische Element 30 ausgebildet, bei den Ausführungsformen der 2 und 3 nach Art eines reflektierenden Elements 31, zum Beispiel als Spiegel.
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Von der Sendereinheit 41 ausgesandtes Primärlichts 57 verlässt mittels des Senderpfads 51 und über die Innenseite 50i und die Außenseite 15a des Sichtfensters 15 das Innere 10i des Gehäuses 10, trifft im Äußeren 10a des Gehäuses 10 auf das optische Element 30 und wird dort direkt zurückreflektiert, um als Sekundärlicht 58, nämlich in Form direkt rückreflektierten Primärlichts 57' über die Außenseite 15a und die Innenseite 15i des Sichtfensters 15 vom Äußeren 10a in das Innere 10i des Gehäuses 10 mithin über den Empfängerpfad 52 in einen Detektor in der Empfängereinheit 42 zu gelangen, um dort detektiert zu werden. Entsprechende Detektionssignale werden über die Steuer- und/oder Erfassungsleitung 45 an die Steuereinheit 40 zur Auswertung übersandt oder von dieser abgefragt. Auf der Grundlage der Auswertung können dann der weitere Betrieb der Sendereinheit 41, der Empfängereinheit 42 und/oder der Reinigungsvorrichtung 100 mit der Bewegung des Reinigungselements 20 gesteuert und/oder geregelt werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß 2 sind der Sendepfad 51 und der Empfängerpfad 52 und mithin die Sendereinheit 41 und die Empfängereinheit 42 getrennt voneinander ausgebildet, es handelt sich also um ein biaxiales System.
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Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der Ausgestaltungsform gemäß 3 um ein koaxiales System. Senderpfad 51 und Empfängerpfad 52 fallen optisch zusammen.
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Die 4 bis 6 zeigen in schematischer und geschnittener Seitenansicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen LiDAR-Sensoreinrichtung 1 in biaxialer Ausgestaltung für Senderpfad 51 und Empfängerpfad 52 unter Verwendung von Ausführungsformen der vorgeschlagenen Reinigungsvorrichtung 100 mit verschieden ausgestalteten optischen Elementen 20.
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Bei der Ausführungsform der 4 wird das optische Element 30 von zwei Spiegeln 31 und 33 gebildet, die gemeinsam ihrem Zusammenwirken eine Umlenkung des Primärlichts 57 aus dem Senderpfad 51 dienen und somit dessen Umwandlung in direkt zurückreflektiertes Primärlicht 57' als Sekundärlicht 58 bewirken.
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Bei der Ausführungsform gemäß 5 wird das optische Element 30 von einem Lambertschen Element oder Streuelement gebildet. Dies hat den Vorteil, dass zumindest ein Anteil aus dem Senderpfad 51 auftreffenden Primärlichts 57 auch in Richtung des Empfängerpfad 52 als Sekundärlicht 58 zurückgestreut wird, um in der Empfängereinheit 42 detektiert zu werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß 6 wird das optische Element 30 von einem Leiter 33 gebildet, bei welchem zur Einkopplung bzw. Auskopplung aus dem Senderpfad 51 empfangenen Primärlichts 57 endständig ein erster und ein zweiter Spiegel 31 bzw. 32 ausgebildet sind.
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Die 7 und 8 zeigen in schematischer und geschnittener Seitenansicht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen LiDAR-Sensoreinrichtung 1 in koaxialer Ausgestaltung für Senderpfad 51 und Empfängerpfad 52 unter Verwendung von Ausführungsformen der vorgeschlagenen Reinigungsvorrichtung 100 mit verschieden ausgestalteten optischen Elementen 30, und zwar wieder als reflektives Element oder Spiegel 31 bzw. als Lambertsches Element 34.
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Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
- Hoch- und vollautomatisierte Fahrzeuge (Level 3-5) werden in den nächsten Jahren immer mehr auf unseren Straßen vorzufinden sein. Es existieren verschiedene Konzepte, wie ein solches automatisiertes Fahrzeug realisiert werden kann. All diese Ansätze benötigen verschiedenste Sensoren (z.B. Videokameras, LiDAR-, Radar-, Ultraschallsensoren), wobei besonders LiDAR-Sensoren eine immer wichtigere Rolle spielen - optische Sensoren, welche mithilfe von Laserlicht 3D Punktewolken der Umgebung erzeugen. Diese optische Detektion kann durch Verschmutzungen oder Wassertropfen auf dem optischen Deckglas leicht gestört werden (auch bezeichnet als Blockade), so dass in solchen Fällen eine Reinigung des Glases notwendig ist. Diese Reinigung erfolgt häufig mithilfe eines Scheibenwischers. Die Herausforderung für den LiDAR-Sensor 1 ist, die Verschmutzungsstärke zu erkennen und dadurch das Reinigungsintervall selbstständig auszulösen. Gleichzeitig möchte man die Anzahl der Reinigungsvorgänge auf ein Minimum beschränken, um die Lebensdauer des Deckglases 15 zu maximieren, da ein Reinigungsvorgang bei Plastikdeckgläsern 15 zu mikroskopisch kleinen Kratzern führen kann. Gleichzeitig kann die Performance des LiDAR-Sensors 1 durch eine Degradation des Deckglasmaterials beeinträchtigt werden, wie zum Beispiel durch mikroskopisch kleine Kratzer oder Verfärbungen. Eine solche Degradation muss der LiDAR-Sensor 1 automatisch erkennen, um die aktuelle Performance an eine zentrale Auswerteeinheit kommunizieren zu können.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht unter anderem darin, möglichst einfach und gleichwohl zuverlässig eine Erkennung einer Verschmutzung, Blockade und/oder Degradation des Sichtfensters 15 oder Deckglases 15 bei einem LiDAR-Sensor 1, vorzugsweise mittels eines passiven Elements, zu bewirken.
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Dabei besteht ein Kernaspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein reflektierendes Element 30 am Scheibenwischer 20 eines LiDAR-Sensors 1 auszubilden, welches es erlaubt, anhand der Stärke des daran reflektierenden Laserlichts auf den Grad einer Blockade und/oder einer Degradation des Sichtfensters 15 zu schließen.
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Einzeln oder in Kombination ergeben sich folgende Vorteile bei der vorliegenden Erfindung und ihren Ausführungsformen:
- - passive Methode,
- - keine zusätzlichen elektronischen Komponenten notwendig,
- - kostengünstig und
- - hohe Aussagekraft der generierten Daten im Vergleich zu indirekten Methoden (Punktewolke basiert).
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Eine Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem LiDAR-Sensor 1 mit einem Scheibenwischer als Reinigungsgerät oder Reinigungsvorrichtung 100, wie das in 1 ganz allgemein dargestellt ist.
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Während des Reinigungsvorgangs fährt der Scheibenwischer 20 über das Deckglas 10 des LiDAR-Sensors 1 und reinigt das Deckglas 10 von Wassertropfen und Verschmutzungen. Am Scheibenwischerarm 21 ist gleichzeitig ein reflektierendes Referenzelement 31 als optisches Element 30 montiert. Während des Reinigungsvorgangs wird der Laserstrahl als Primärlicht 57 auch auf das reflektierende Element 31 gerichtet. Das vom reflektierenden Element 31 reflektierte Licht 57' wird im Empfänger 42 des LiDAR-Sensors 1 vermessen. Anhand der gemessenen Lichtintensität wird die Transmission des Deckglases 15 bestimmt, wodurch auf den Grad der Verschmutzung oder den Grad der Deckglasdegradation geschlossen werden kann.
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Das reflektierende Element 31 kann insbesondere so am Scheibenwischerarm 21 montiert sein, dass das reflektierende Element 31 in Bezug auf eine jeweilige Bewegungsrichtung 25, 26 noch vor dem Wischblatt 22 über die Scheibe 15 bewegt wird. Dadurch kann der Grad der Verschmutzung vermessen werden, bevor die Verschmutzung entfernt wird. Anhand des gemessenen Verschmutzungsgrads kann anschließend das Reinigungsintervall neu festgelegt werden. Anschließend wird die Richtung des Scheibenwischers 20 umgekehrt, so dass er sich in seine Ausgangsposition zurückbewegt. Dabei wird erneut die Transmission des Deckglases 15 bestimmt. Da das Deckglas 15 nun bereits gereinigt ist, sind Änderungen in der Transmission nun mutmaßlich auf Deckglasdegradationen zurückzuführen, zum Beispiel in Form von mikroskopischen Kratzern, Verfärbungen und dergleichen.
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In diesem Fall kann der Sensor 1 über die Steuereinheit 40 mittels eines Warnsignals oder dergleichen einen Werkstattbesuch anfordern oder unter Umständen eine höhere Laserleistung im Primärlicht 57 abrufen, um den Transmissionsverlust zu kompensieren, solange die Laserleistung noch unterhalb des Augensicherheitslimits liegt.
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Abhängig von der Systemarchitektur des LiDAR-Sensors 1 (koaxial, biaxial, Macroscanner mit horizontaler oder vertikaler Anordnung, usw.) sind verschiedene technische Umsetzungen möglich.
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Für ein koaxiales System ist ein Lambertsch streuendes Element 34 nach Art eines diffusen Streuers oder ein oder mehrere Spiegel 31, 33 zielführend ( und . Für ein biaxiales System muss das reflektierende Element 20 das Licht 57 vom Sendepfad 41 in den Empfangspfad 42 des LiDAR-Sensors 1 umlenken. Falls sich Sendepfad 41 und Empfangspfad 42 im Bereich des Deckglases 15 überschneiden, genügt auch hier ein Lambertsch streuendes Element 34, wie dies in 5 dargestellt ist. Falls sich Sendepfad 41 und Empfangspfad 42 im Bereich des Deckglases 15 noch nicht überschneiden, kann dies zum Beispiel durch einen Lichtleiter 32 oder durch Umlenkspiegel 31, 33 geschehen, wie dies in den 4 und 6 dargestellt ist.
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Durch das Wischen über das Deckglas 15 erlaubt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch eine Lokalisierung von Verschmutzungen und Degradationen in horizontaler Richtung (also eine eindimensionale Lokalisierung). Dies kann helfen, um zu verstehen, unter welchen Raumwinkeln der LiDAR-Sensor 1 unter Umständen eine reduzierte Reichweite hat.
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Alternativ zu einem Scheibenwischer kann das reflektierende Element auch an anderen Reinigungselementen 20, die sich über das Deckglas 10 bewegen, befestigt sein. Zum Beispiel könnte auch ein Arm mit einer Luftdüse zur Reinigung des Deckglases benutzt werden.
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Die gemessene Reflexion kann gleichzeitig zur Überwachung der Laserleistung der Lichtquelle der Sendereinheit 41 genutzt werden, um sicherzustellen, dass der LiDAR-Sensor 1 mit einer augensicheren Laserleistung arbeitet und um eine mögliche Alterung der Quelle oder Laserdiode zu erkennen. Weiterhin können aus der Position und Strahlform des Laserstrahls mögliche Fehlanpassungen oder Fehlausrichtungen des LiDAR-Sensors zum Beispiel aufgrund von thermischen Einflüssen oder Alterung von Klebstoffen festgestellt werden.
