DE10326854A1 - Sensor e.g. for collection of fluid on a disk, has housing having measuring section, transmitter for electromagnetic radiation in optical spectral region, and linking optics - Google Patents

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Abstract

The sensor has a housing having a measuring section, a transmitter (9) for electromagnetic radiation in the optical spectral region, and linking optics (10). A receiver (12) receives electromagnetic radiation in the optical spectral region. A second measuring section, has a transmitter (15) for electromagnetic radiation in the optical spectral region, and a receiver (16) for electromagnetic radiation in the optical spectral region. Optics are arranged between linking optics and uncoupling optics.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer Scheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a sensor device for detection the wetting of a pane according to the generic term of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 198 15 746 C1 bekannt. Die hier vorgeschlagene Vorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung mit zwei Sende- und Empfangseinheiten bzw. zugeordneten Ein- und Auskopplungsoptiken, die vorzugsweise in den Eckpunkten eines Dreiecks oder Parallelogramms angeordnet sind. Grundsätzlich wird damit das Ziel verfolgt, die sensitive Fläche pro Grundfläche der Sensoreinrichtung zu vergrößern um eine bessere Auflösung zu erhalten.Such a device is from the DE 198 15 746 C1 known. The device proposed here comprises a sensor device with two transmitting and receiving units or associated coupling and decoupling optics, which are preferably arranged in the corner points of a triangle or parallelogram. Basically, the aim is to enlarge the sensitive area per base area of the sensor device in order to obtain a better resolution.

Diese Anordnung ist jedoch mit Nachteilen behaftet. Zumeist verfügen derartige Sensoreinrichtungen über ein quaderförmiges Gehäuse mit einer rechteckförmigen Grundfläche. Insbesondere durch die dreieckförmige Anordnung der Sende- und Empfangseinheiten bleibt, bereits geometrisch bedingt, ein großer Bereich der Grundfläche ungenutzt. Diese Feststellung trifft auch für die Anordnung in den Eckpunkten eines Parallelogramms zu. Insgesamt scheint auch die hier vorgeschlagene Anordnung nicht zu einer optimalen Ausnutzung der Grundfläche der Sensoreinrichtung zu führen.This However, the arrangement has disadvantages. Mostly have such Sensor devices over a cuboid casing with a rectangular shape Floor space. Especially due to the triangular shape The arrangement of the transmitting and receiving units remains geometrical conditionally, a big one Area of the base unused. This also applies to the arrangement in the corner points a parallelogram. Overall, the one proposed here also seems Arrangement does not lead to an optimal use of the base of the To lead sensor device.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe eine Sensoreinrichtung bereitzustellen, welche die zur Verfügung stehende Grundfläche besser ausnutzt und somit eine geringere Abmessung bei gleichbleibender Sensorqualität aufweist.Here applies the present invention and makes it its task to provide a sensor device which improves the available base area exploits and thus a smaller dimension with the same Has sensor quality.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Sensoreinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die zweite Einkopplungsoptik zwischen der ersten Einkopplungsoptik und der ersten Auskopplungsoptik angeordnet ist, wird eine Sensoreinrichtung bereitgestellt, welche die zur Verfügung stehende Grundfläche des Gehäuses wesentlich besser ausnutzt, da die einzelnen Messstrecken ineinander verschachtelt sind. Dementsprechend kann bei gleicher Sensorqualität ein kleineres Gehäuse gewählt werden, oder aber die Sensorqualität bei gleichbleibendem Gehäuse gesteigert werden.According to the invention Task by a sensor device with the characteristic features of claim 1 solved. Characterized in that the second coupling optics between the first coupling optics and the first coupling optics is arranged, a sensor device provided which is the available area of the housing makes much better use of it, since the individual measurement sections interlock are nested. Accordingly, a smaller one can be used with the same sensor quality casing chosen be, or the sensor quality increased with the same housing become.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Auskopplungsoptik zwischen der zweiten Einkopplungsoptik und der zweiten Auskopplungsoptik angeordnet ist. Durch diese Maßnahme kann ebenfalls eine weitere Leistungssteigerung der Sensoreinrichtung durch Verschachtelung der Messstrecken erreicht werden.In a further advantageous embodiment of the present The invention can provide that the first coupling optics between the second coupling optics and the second coupling optics is arranged. By this measure can also further increase the performance of the sensor device can be achieved by nesting the measuring sections.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Einkopplungsoptiken und die Auskopplungsoptiken in einer Reihe entlang einer Längsachse des Gehäuses angeordnet sind. Diese Bauform bietet sich für die Anordnung der Einkopplungs- bzw. Auskopplungsoptiken an, da hierdurch der Bauraum vorteilhafterweise ausgenutzt wird.advantageously, can also be provided that the coupling optics and the decoupling optics in a row along a longitudinal axis of the housing are arranged. This design is suitable for the arrangement of the coupling or Decoupling optics, since this advantageously allows the installation space is exploited.

Auch kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die erste Einkopplungsoptik und die erste Auskopplungsoptik mit einem seitlichen Versatz zu der zweiten Einkopplungsoptik und der zweiten Auskopplungsoptik entlang einer Längsachse des Gehäuses angeordnet sind. Hierdurch werden die Messstrecken voneinander getrennt, so dass beispielsweise keine Interferenzmuster entstehen können.Also can also advantageously be provided that the first Coupling optics and the first coupling optics with a lateral offset to the second coupling optics and the second coupling optics along a longitudinal axis of the housing are arranged. This separates the measuring sections from one another, so that, for example, no interference patterns can arise.

Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass mindestens zwei weitere Messstrecken neben den Messstrecken angeordnet sind. Die ineinandergeschachtelten Messstrecken lassen sich nahezu beliebig nebeneinander oder hintereinander aufbauen, je nachdem wie viele Messstrecken für die Sensoreinrichtung benötigt werden. Hierdurch wird die Gesamtauflösung der Sensoreinrichtung bei kleinem Bauraum des Gehäuses erhöht.Farther can advantageously be provided that at least two more Measuring sections are arranged next to the measuring sections. The nested Measuring sections can be set up side by side or one behind the other, depending on how many measuring sections are required for the sensor device. This will make the overall resolution the sensor device increases in a small space of the housing.

Um einer möglichen gegenseitigen Beeinflussung der Messstrecken entgegenzuwirken kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die weiteren Messstrecken einen Versatz in Richtung der Längsachse durch die Messstrecken aufweisen.Around one possible counteracting mutual influence of the measurement sections can advantageously it should be provided that the further measuring sections have an offset in Direction of the longitudinal axis through the measurement sections.

Zur Vereinfachung der Montage und zur Rationalisierung des Herstellungsprozesses kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Einkopplungsoptiken und Auskopplungsoptiken einstückig ausgeführt sind.to Simplification of assembly and rationalization of the manufacturing process can advantageously be provided that the coupling optics and decoupling optics are made in one piece.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Einkopplungsoptiken und die Auskopplungsoptiken und das Gehäuse einstückig durch ein Mehrkomponentenspritzgießverfahren hergestellt worden sind. Auch durch diese Maßnahme wird eine rationelle Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ermöglicht.A there is a further advantageous embodiment of the present invention in that the coupling optics and the coupling optics and the housing one piece produced by a multi-component injection molding process are. Also through this measure a rational provision of a sensor device according to the invention is made possible.

Zur blasenfreien Verbindung zwischen den Kopplungsoptiken und der Scheibe kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Gehäuse an der Scheibe befestigt ist, wobei zwischen der Scheibe und den Einkopplungsoptiken bzw. den Auskopplungsoptiken ein Kopplungspad vorgesehen ist.to bubble-free connection between the coupling optics and the disk can advantageously be provided that the housing on the disc is attached, being between the disc and the coupling optics or the coupling optics a coupling pad is provided.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung weiterhin über einen Lichtsensor und/oder einen Sonnensensor und/oder eine Kamera verfügt. Durch diese Ausgestaltung kann der Funktionsbereich der Sensoreinrichtung wesentlich erweitert werden. Beispielsweise ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung klein genug, um in den Spiegelfuß eines Innenspiegels des Fahrzeugs integriert zu werden.In a further advantageous development of the present sensor device according to the invention it can be provided that the sensor device continues to have a Light sensor and / or a sun sensor and / or a camera has. Through this Design, the functional area of the sensor device can be essential be expanded. For example, is a sensor device according to the invention small enough to be in the mirror base of an inside mirror of the vehicle to be integrated.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION EXAMPLES

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigenFurther Features and advantages of the present invention will become clear based on the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the attached pictures. Show in it

1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung; 1 a sectional side view of a sensor device according to the invention;

2 eine perspektivische Ansicht in ein Gehäuse auf die Optiken einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung; 2 a perspective view of a housing on the optics of a sensor device according to the invention;

3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ohne Kopplungspad. 3 a perspective view of a sensor device according to the invention without a coupling pad.

Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.First up 1 Referred.

Eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 1 zur Erfassung der Benetzung einer Scheibe 8, beispielsweise mit Regenwasser, umfasst im wesentlichen ein Gehäuse 2, in dem Optiken 4, Sender 9, 15 sowie Empfänger 12, 16 untergebracht sind.A sensor device according to the invention 1 to record the wetting of a pane 8th , for example with rainwater, essentially comprises a housing 2 in which optics 4 , Channel 9 . 15 as well as recipients 12 . 16 are accommodated.

Das Gehäuse 2 weist eine im wesentlichen quaderförmige Gestalt auf, wobei kopfseitig in dem der Scheibe 8 zugewandten Grundfläche die Optiken 4 vorgesehen sind. Bodenseitig ist das Gehäuse 2 durch eine abnehmbare Abdeckung 5 verschlossen. Des weiteren ist vorgesehen, dass zwischen den Optiken 4 und der Scheibe 8 ein Kopplungspad 7 vorgesehen ist, so dass eine blasenfreie optische Verbindung zwischen den Optiken 4 und der Scheibe 8 hergestellt werden kann.The housing 2 has a substantially cuboid shape, with the head side in that of the disc 8th facing optics 4 are provided. The housing is on the bottom 2 through a removable cover 5 locked. Furthermore, it is provided that between the optics 4 and the disc 8th a coupling pad 7 is provided so that a bubble-free optical connection between the optics 4 and the disc 8th can be manufactured.

Bei den Optiken 4 handelt es sich im wesentlichen um Einkopplungsoptiken 10, 13, sowie Auskopplungsoptiken 11, 14, die dazu dienen, den/die Lichtstrahl(en) der Sender 9, 15 anforderungsgemäß in die Scheibe 8 einzuleiten, bzw. den/die aus der Scheibe 8 austretenden Lichtstrahlen den Empfängern 12, 16 in geeigneter Weise zuzuführen.With the optics 4 it is essentially coupling optics 10 . 13 , as well as decoupling optics 11 . 14 that serve the light beam (s) of the transmitter 9 . 15 into the pane as required 8th initiate, or the / those from the disc 8th emerging light rays to the receivers 12 . 16 in a suitable manner.

Bei den Sendern 9, 15 handelt es sich im wesentlichen um Leuchtdioden, welche Licht auf einer vorbestimmbaren Wellenlänge aussenden können, wohingegen es sich bei den Empfängern 12, 16 vorzugsweise um Photodioden handelt, die zur Detektion der Lichtstärke des von den Sendern 9, 15 ausgesandten Lichts geeignet sind. Entsprechend der oben beschriebenen Anordnung arbeitet die Sensoreinrichtung grundsätzlich nach dem Prinzip der Totalreflexion, die von dem Grad der Benetzung der Scheibenoberfläche abhängig ist. Der Anteil des reflektierten Lichts wird durch die Empfänger 12, 16 gemessen und von einer (hier nicht dargestellten) Auswerteeinheit erfasst, welche aus den gewonnenen Informationen geeignete Schritte einleiten kann (beispielsweise eine Ansteuerung der Scheibenwischer etc.).At the stations 9 . 15 it is essentially light-emitting diodes which can emit light at a predeterminable wavelength, whereas it is the case with the receivers 12 . 16 is preferably photodiodes used to detect the light intensity of the transmitters 9 . 15 emitted light are suitable. According to the arrangement described above, the sensor device basically works on the principle of total reflection, which is dependent on the degree of wetting of the pane surface. The proportion of the reflected light is determined by the receiver 12 . 16 measured and recorded by an evaluation unit (not shown here), which can initiate suitable steps from the information obtained (for example a control of the windshield wipers, etc.).

In der hier vorliegenden bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 1 wird vorgeschlagen, dass es sich bei den Sendern um mindestens einen ersten Sender 9, sowie um einen zweiten Sender 15 handelt. Dementsprechend ist auch eine zugeordnete erste Einkopplungsoptik 10 und eine zweite Einkopplungsoptik 13 vorgesehen. Zur Bestimmung des reflektierten Anteils des Lichtes ist ein erster Empfänger 12, sowie ein zweiter Empfänger 16 mit einer jeweils zugeordneten ersten Auskopplungsoptik 11 und einer zweiten Auskopplungsoptik 14 vorgesehen. Gemäß der zuvor beschriebenen Anordnung ergibt sich eine erste Messstrecke 17 zwischen dem ersten Sender 9, der Einkopplungsoptik 10, der Scheibe 8, der ersten Auskopplungsoptik 11 und dem ersten Empfänger 12, sowie eine zweite Messstrecke 18 zwischen dem zweiten Sender 15, der zweiten Einkopplungsoptik 13, der Scheibe 8, der zweiten Auskopplungsoptik 14 und dem zweiten Empfänger 16. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die zuvor genannten Bauteile derart ineinander zu verschachteln, dass sich eine Abfolge eines ersten Senders 9, einer ersten Einkopplungsoptik 10, eines zweiten Senders 15, einer zweiten Einkopplungsoptik 13, einer ersten Auskopplungsoptik 11, einem ersten Empfänger 12, einer zweiten Auskopplungsoptik 14 sowie einem zweiten Empfänger 16 auf einer Längsachse durch die zuvor genannten Bauteile ergibt. Als Ergebnis einer derartigen erfindungsgemäßen Anordnung ergeben sich zwei ineinandergeschachtelte Messstrecken 17, 18 auf einem Bauraum, der nur unwesentlich größer ist, als der Bauraum der zur Erzeugung einer einzelnen Messstrecke notwenig wäre. Dementsprechend kann der zur Verfügung stehende Bauraum besser ausgenutzt werden bzw. es können mehr Messstrecken auf dem gleichen Bauraum eingerichtet werden, wodurch sich die Messgenauigkeit pro vorhandenem Bauraum erhöhen lässt.In the present preferred embodiment of a sensor device according to the invention 1 it is suggested that the transmitters are at least a first transmitter 9 , as well as a second transmitter 15 is. Corresponding is also an associated first coupling optics 10 and a second coupling optics 13 intended. A first receiver is used to determine the reflected portion of the light 12 , as well as a second receiver 16 with a respectively assigned first coupling optics 11 and a second coupling optics 14 intended. According to the arrangement described above, a first measuring section results 17 between the first transmitter 9 , the coupling optics 10 , the disc 8th , the first decoupling optics 11 and the first recipient 12 , as well as a second measuring section 18 between the second transmitter 15 , the second coupling optics 13 , the disc 8th , the second coupling optics 14 and the second receiver 16 , According to the invention, it is proposed to nest the aforementioned components in such a way that a sequence of a first transmitter 9 , a first coupling optics 10 , a second transmitter 15 , a second coupling optics 13 , a first coupling optics 11 , a first recipient 12 , a second coupling optics 14 and a second receiver 16 results on a longitudinal axis through the aforementioned components. The result of such an arrangement according to the invention is two nested measuring sections 17 . 18 on an installation space that is only insignificantly larger than the installation space that would be necessary to generate a single measurement section. Accordingly, the available installation space can be better used, or more measurement sections can be set up in the same installation space, which means that the measurement accuracy per available installation space can be increased.

Wie in 2 bzw. 3 dargestellt, können auch zwei der oben dargestellten zwei verschachtelten Messstrecken nebeneinander, auch mit einem gewissen Versatz, in einem Gehäuse angeordnet werden. Hierdurch wird die Messgenauigkeit der Sensoreinrichtung weiterhin gesteigert.As in 2 respectively. 3 shown, two of the two shown above can also be nested Measurement sections can be arranged next to each other, even with a certain offset, in one housing. As a result, the measurement accuracy of the sensor device is further increased.

Auch ist anzumerken, dass hier lediglich die Verschachtelung von zwei Messstrecken mit den dazugehörigen Bauteilen dargestellt worden ist. Es ist selbstverständlich, dass sich die Verschachtelung auch auf beliebig viele Messstrecken übertragen lässt.Also it should be noted that here only the nesting of two Measurement sections with the corresponding ones Components has been shown. It goes without saying that the nesting can also be transferred to any number of measurement sections.

Claims (10)

Sensoreinrichtung (1) zur Erfassung der Benetzung einer Scheibe (8), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (2) in dem mindestens – eine erste Messstrecke (17), umfassend einen ersten Sender (9) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, eine erste Einkopplungsoptik (10), eine erste Auskopplungsoptik (11) und einen ersten Empfänger (12) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, sowie – eine zweite Messstrecke, umfassend einen zweiten Sender (15) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, eine zweite Einkopplungsoptik (13), eine zweite Auskopplungsoptik (14) und einen zweiten Empfänger (16) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einkopplungsoptik (13) zwischen der ersten Einkopplungsoptik (10) und der ersten Auskopplungsoptik (11) angeordnet ist.Sensor device ( 1 ) to record the wetting of a pane ( 8th ), in particular for a motor vehicle, comprising a housing ( 2 ) in which at least - a first measuring section ( 17 ), comprising a first transmitter ( 9 ) for electromagnetic radiation in the optical spectral range, a first coupling optics ( 10 ), a first coupling optics ( 11 ) and a first recipient ( 12 ) for electromagnetic radiation in the optical spectral range, and - a second measuring section, comprising a second transmitter ( 15 ) for electromagnetic radiation in the optical spectral range, a second coupling optics ( 13 ), a second coupling optics ( 14 ) and a second receiver ( 16 ) for electromagnetic radiation in the optical spectral range, characterized in that the second coupling optics ( 13 ) between the first coupling optics ( 10 ) and the first decoupling optics ( 11 ) is arranged. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auskopplungsoptik (11) zwischen der zweiten Einkopplungsoptik (13) und der zweiten Auskopplungsoptik (14) angeordnet ist.Sensor device according to claim 1, characterized in that the first coupling optics ( 11 ) between the second coupling optics ( 13 ) and the second coupling optics ( 14 ) is arranged. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplungsoptiken (10, 13) und die Auskopplungsoptiken (11, 14) in einer Reihe entlang einer Längsachse des Gehäuses (2) angeordnet sind.Sensor device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the coupling optics ( 10 . 13 ) and the decoupling optics ( 11 . 14 ) in a row along a longitudinal axis of the housing ( 2 ) are arranged. Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einkopplungsoptik (10) und die erste Auskopplungsoptik (11) mit einem seitlichen Versatz zu der zweiten Einkopplungsoptik (13) und der zweiten Auskopplungsoptik (14) entlang einer Längsachse des Gehäuses (2) angeordnet sind.Sensor device according to claim 3, characterized in that the first coupling optics ( 10 ) and the first decoupling optics ( 11 ) with a lateral offset to the second coupling optics ( 13 ) and the second coupling optics ( 14 ) along a longitudinal axis of the housing ( 2 ) are arranged. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei weitere Messstrecken neben den Messstrecken (17, 18) angeordnet sind.Sensor device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least two further measuring sections in addition to the measuring sections ( 17 . 18 ) are arranged. Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Messstrecken einen Versatz in Richtung der Längsachse durch die Messstrecken (17, 18) aufweisen.Sensor device according to claim 5, characterized in that the further measuring sections are offset in the direction of the longitudinal axis by the measuring sections ( 17 . 18 ) exhibit. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplungsoptiken (10, 13) und Auskopplungsoptiken (11, 14) einstückig ausgeführt sind.Sensor device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coupling optics ( 10 . 13 ) and decoupling optics ( 11 . 14 ) are made in one piece. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplungsoptiken (10, 13) und die Auskopplungsoptiken (11, 14) und das Gehäuse (2) einstückig durch ein Mehrkomponentenspritzgießverfahren hergestellt worden sind.Sensor device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the coupling optics ( 10 . 13 ) and the decoupling optics ( 11 . 14 ) and the housing ( 2 ) have been produced in one piece by a multi-component injection molding process. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) an der Scheibe (8) befestigt ist, wobei zwischen der Scheibe (8) und den Einkopplungsoptiken (10, 13) bzw. den Auskopplungsoptiken (11, 14) ein Kopplungspad (7) vorgesehen ist.Sensor device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing ( 2 ) on the disc ( 8th ) is attached, between the disc ( 8th ) and the coupling optics ( 10 . 13 ) or the decoupling optics ( 11 . 14 ) a coupling pad ( 7 ) is provided. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (1) weiterhin über einen Lichtsensor und/oder einen Sonnensensor und/oder eine Kamera verfügt.Sensor device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sensor device ( 1 ) also has a light sensor and / or a sun sensor and / or a camera.
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