WO2000037292A1 - Procede de commande de nettoyage d'une surface de plaque par controle optique dynamique, et equipement de mise en oeuvre - Google Patents

Procede de commande de nettoyage d'une surface de plaque par controle optique dynamique, et equipement de mise en oeuvre Download PDF

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WO2000037292A1
WO2000037292A1 PCT/FR1999/003170 FR9903170W WO0037292A1 WO 2000037292 A1 WO2000037292 A1 WO 2000037292A1 FR 9903170 W FR9903170 W FR 9903170W WO 0037292 A1 WO0037292 A1 WO 0037292A1
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light
cleaning
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PCT/FR1999/003170
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Loanmy Le Ba
Denis Deberne
Vladimir Nikulenkovs
Peteris Rucevskis
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Valeo Systemes D'essuyage
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Definitions

  • the present invention relates to the field of surface state management automatisms, in particular the state of cleanliness of windows and windshields of motor vehicles, by monitoring and control of automatic cleaning and washing installations.
  • DE 42 29 491 discloses a windshield wiper unit management device, composed of a pulse generator coupled to a pulse receiver which is connected, through a processing block. signal, to a signal evaluation block and to the control unit of the wiping unit.
  • This management device has the defect of not allowing a precise determination of the type of soiling which covers the surface to be cleaned and therefore of the most suitable wiping and washing regime.
  • this device does not provide security in the event of anomalies and has a high maintenance and manufacturing cost.
  • This regulator comprises a light source and a photoreceptor disposed near the windshield, a first and a second comparator, an operational block and a transmission block to the wiper control system.
  • This regulator records the amount of light flux passing through the windshield and compares the photoreceptor output signal with a standard signal.
  • An operational block gives an average value of the photoreceptor signal. If a new average value is greater than the saved value, the operating block transmits this average value as a standard value. In the event that the output signal from the photoreceptor remains for a sufficient time less than the standard signal, the wiper control system is triggered through the transmission block.
  • Such a regulator only detects the presence of water and does not provide any information on the degree of soiling of the surface to be cleaned.
  • its installation is complex.
  • the state of the art describes numerous other rain sensors, in particular US 4,355,271 and US 5,059,877; however, these devices do not allow a forecast adaptation of the cleaning means to the different climatic phenomena which follow one another over time.
  • the invention aims, on the contrary, to provide such an adaptation with a high level of performance, by optimizing at all times the cleaning regime for the type and the degree of soiling of the surface to be cleaned.
  • the subject of the invention is a method for controlling the cleaning of a plate surface, in particular of automobile glass, by dynamic optical control of its state, the plate having a thickness limited by the surface to be cleaned and a surface internal, in which at least one modulated luminous flux is emitted through the thickness of the plate and reflected by the surface to be cleaned, the luminous intensity of the modulated reflected light being measured at several elementary sites in the form of levels of amplitude of signal successively transmitted through a recording channel.
  • the levels of each channel are accumulated in a given time interval to form samples to be memorized.
  • a detection algorithm In a detection algorithm, relative differences between, on the one hand, the values of the current samples of each channel and, on the other hand, either values of samples of the same channel stored in the short term, or also of previous values floats are determined to form two differential assessments. At least one of them is compared with at least a predetermined threshold. A cleaning regime, adapted to the number of channels for which the evaluations are greater than predetermined threshold values, is required. Each request is transmitted to a higher level algorithm which decides on a cleaning operation sequence that is most appropriate for driving comfort.
  • the term “plate” relates indifferently to the windshield, to the windows or to the envelopes of lighting modules of a motor vehicle. Driving a vehicle is said to be comfortable when it is possible to reestablish correct vision or lighting through the plate, in a time less than a determined safety period, and when changes in wiping rate are erratic or not adapted to circumstances are avoided.
  • the operating modes for the wiper blades are defined by the cadence of the sweep cycles, namely conventionally: the fixed stop (zero cadence), the intermittent periodic sweep (low cadence), the slow speed sweep ( medium speed), scanning at high speed (high speed); and for washing, the number of scanning cycles during which the washing liquid is sprayed onto the plate, for example two to five scanning cycles.
  • a measurement of the ambient light level being carried out and stored at the same rate as that of the measurements of the modulated light levels of each channel, the results of the comparisons of the absolute values of the relative deviations in modulated light are only taken into account if the variation in the level of ambient light at the same instant is less than a determined threshold.
  • the absolute values of short-term and / or longer-term relative deviations between the samples of modulated light levels are compared with at least a predetermined threshold, the short-term difference being determined between l current sample and a prior sample approximated in time, and the longer term difference being determined between the current sample and a previous sample more distant in time, separated from the current sample by a predetermined time interval.
  • the absolute values of the relative deviations are determined between, on the one hand, the current sample and, on the other hand, either a previous sample approximated in time or also a floating reference value.
  • the modulated light measurements carried out are processed in a four-branch algorithm corresponding to the following phases or events of a scanning cycle:
  • a scanning end of cycle event where the number of minima found for a given channel during the working phase is compared to a predetermined threshold, for example 2; if the minimum number exceeds the threshold, a presence of water is identified on this channel and the number of channels where the presence of dirt is identified is increased by one; this number determines the wiping speed required from this moment.
  • a predetermined threshold for example 2
  • the determination of the absolute values of the differences between the samples of modulated light using one of the preceding determination examples is also carried out during the working phase.
  • the wiping mode is managed as a function of a request elaborated by the detection algorithm, and of an analysis of a history of the accumulation over a given period of the number of channels having identified dirt, for example rain, in order to control the transitions from the current cleaning mode to the required mode when the required cleaning mode corresponds to a different, for example lower, wiping rate.
  • the invention also relates to equipment for controlling the cleaning of a plate surface by dynamic optical control for the implementation of this method, comprising at least one light source and a group of photoreceptor channels with independent photosensitive elements, the source and the group being arranged on the side of the internal surface of the plate to be cleaned, an electronic processing unit of which a first input and a first output are coupled to a microcontroller in turn coupled to a control unit of a system 'wiper and washer of the surface to be cleaned, one output of which is looped back to a second input of the microcontroller.
  • the microcontroller also regulates the supply of the source through the electronic processing unit.
  • This equipment also includes a multiplexer block connected to the outputs of the photoreceptor channels and the output of which is connected to a second input of the electronic processing unit.
  • the processing equipment comprises a translucent light diffusion film disposed between the plate and an additional ambient photoreceptor channel optically isolated from the light sources, an output of this additional channel being coupled to a third micro-controller input.
  • each photoreceptor is equipped with an infrared optical filter and each source emits infrared light; or else each photoreceptor is coupled to a bandpass filter, for example with thin layers or with an interference network, and each source emits light in the passband of the filter, in visible or infrared light;
  • the light source is a diode, which emits in the infrared or visible spectrum, and is surrounded by a mask for guiding the emitted light;
  • the photoreceptors are arranged at the vertices of a polygon whose center corresponds to the position of the emitting source; the ambient photoreceptor, the photoreceptors and the emitting source or sources are linked to a printed circuit board, for example made of epoxy, placed facing the internal surface of the board to be monitored.
  • the invention is not limited to optical detection: it is possible to use the algorithms in accordance with its teaching from a detection other than optical, for example ultrasonic, capacitive, electromagnetic, etc.
  • FIG. 5 another example of a decisional algorithm for cleaning control from a detection algorithm and a history
  • an item of equipment comprises infrared light sources 1, two in the embodiment example, and infrared photoreceptor channels 2, eight in number in the example forming two squares in a plane perpendicular to that of the figure; the channels are connected to the input of a multiplexer block 3 coupled to a microcontroller 5 via an electronic processing unit 4, the microcontroller 5 being connected to a wiping and washing system 6 of the windshield 10 of a vehicle.
  • each photodetector is surrounded by several diodes which successively emit a flux light at a predetermined rate, so that each photoreceptor successively receives the flux from each of the emitting diodes which surround it after reflection on the windshield.
  • this phase begins just after the “end of cycle” event, identified for example by a position sensor, and ends just before the “start of cycle” event, separated from the end of cycle event by a predetermined time interval or determined by the position sensor. In the absence of movement, this phase corresponds to the stop.
  • the equipment is placed in a suitable strategic location, in particular in the high position (central, left or right) in the case of a windshield.
  • a modulated light flow is emitted by each source 1 and guided by a mask M in the direction of the internal face 10a of the windshield 10 whose external face 10b is to be monitored.
  • the light reflected by the external face 10b at each detection site, whether or not carrying soil S, is received independently by each photosensitive face 2a of the photoreceptor channels 2.
  • the acquisition time of the modulated light level on each channel is about 1 ms.
  • the equipment operates in visible light and the photoreceptors are coupled to filters with an interference network, represented by the reference 2b in FIG. 1.
  • Each channel supplies the multiplexer block 3 with an electrical signal of amplitude proportional to the modulated light flux received.
  • the multiplexer block 3 successively selects the signals received simultaneously from the photoreceptor channels to supply a signal representing the detection on each site to the processing unit 4.
  • This unit converts, by synchronous demodulation and amplification, these signals into voltage levels corresponding to l amplitude of the modulated light flux coming from each detection site.
  • the processing unit is of converter type known to those skilled in the art.
  • microcontroller 5 which chooses the optimal operating regime of the cleaning device 6, according to the algorithms described below, thanks to a microprocessor associated with means of sampling, storage and comparison. integrated into the microcontroller.
  • the control method is implemented by algorithms for processing data from block 4 and data on the phase in progress of the cleaning cycle provided by the device 6.
  • the microcontroller also regulates the control of the light sources via the processing unit 4 in order to modulate the intensity of sources.
  • an additional photoreceptor channel 7 is provided to provide a signal representative of the ambient light.
  • the ambient light is diffused through a translucent diffusing film 8, captured by the channel 7 which applies a level value to the microcontroller by amplification of the signal operated by the electronic processing unit 4. According to the method of controlling the invention, the following steps are performed.
  • each current sample of amplitude sampled A n (1), A n (2), ..., A n (i) each sample being itself the result of the accumulation in the microcontroller of a determined number of successive elementary values of the level , of 2 values in the example of realization. In other examples, this number can be equal to 3 or 4, and the values of elementary levels can be cumulated or averaged.
  • each current sample of amplitude sampled A n (1), A n (2), ..., A n (i) each sample being itself the result of the accumulation in the microcontroller of a determined number of successive elementary values of the level , of 2 values in the example of realization.
  • a n (i) of each channel (i) is compared in value relative to the last recorded sample A n- ⁇ (i) at the previous recording time (n-1) and to the sample A n .
  • m (i) previously recorded at the time of recording nm, typically measured a few seconds before, according to the following relative deviations (1) and (2): ⁇ n (i) (A n (i) - A n -1 (i)) / A n (i) (1)
  • the primary relative deviation ⁇ n (i) makes it possible to determine the type of active soiling on the face to be monitored at the time of recording the current amplitude level, for example drops of water, and the relative deviation secondary ⁇ 'n (i) makes it possible to follow the appearance of soiling in slow dynamic evolution, for example water droplets or mud in formation, using the algorithms described below.
  • the method according to the invention is completed in the following manner.
  • a sample of the amplitude of the ambient light is memorized at all times in the microcontroller.
  • Her relative variation ⁇ 0 n is determined from the current amplitude level A0 n and the amplitude level recorded last A0 n- ⁇ from the following relationship:
  • the samples of the signals coming from the modulated light channels are ignored when the relative variation ⁇ 0 n is greater than a ceiling value of variation of ambient light ⁇ A, taken equal to 10% in the exemplary embodiment. Taking this relative variation into account makes it possible to better eliminate the disturbances in the control of the cleaning device, for example an untimely triggering of the scanning, linked to periodic or random variations in ambient light. These disturbances appear for example by driving the vehicle on a road lined with trees, or when passing through a tunnel.
  • FIGS. 2a and 2b It has been represented respectively in FIGS. 2a and 2b, a graph of the amplitude of the samples: A n (i), A n . ⁇ (i), A n - 2 (i), ..., A n - 9 (i) successively obtained for channel (i) over time t in seconds, and a graph of the deviations ⁇ n (%): ⁇ resort, ⁇ n- ⁇ , ⁇ n-2 ⁇ n-7 , in value relative amplitude between each sample and the previous sample, retaining only the relative deviations exceeding a threshold of rain ⁇ ⁇ p.
  • These graphs show that, in the example presented, six values of the relative deviations exceed the threshold, which means that the presence of dirt is detected on the channel (i), a result which will be taken into account when choosing the operating mode of the cleaning system.
  • Figures 2c and 2d respectively show a graph of the amplitude of the samples A n (i), A n- ⁇ (i), A n- 2 (i), ..., A n-9 ( i) successively obtained for the channel (i) over time t in seconds, and a graph of the deviations in relative value ⁇ ' n , ⁇ ' n . ⁇ , ⁇ ' n . 2 between each sample and a previously stored sample at a previous instant separated by a duration equal to m times the elementary duration separating the recording of two successive samples, m being constant in the example illustrated and equal to 5, and not considering that the relative deviations exceeding a threshold ⁇ ⁇ 'p.
  • These graphs show that, in this example, five values of the relative deviations exceed the threshold, which means that the presence of dirt is detected on the channel (i), a result which will be taken into account when choosing the operating mode of the cleaning.
  • FIG. 3 indicates values of relative deviations (in%) ⁇ and ⁇ 'typically obtained in the embodiment, classified according to different types of soiling, rain, mud, snow.
  • the values between + ⁇ p and + ⁇ b (or - ⁇ p and - ⁇ b) or between + ⁇ 'p and + ⁇ 'b (or - ⁇ 'p and - ⁇ 'b) are representative of the presence of rain ;
  • the values between ⁇ b and ⁇ e or between ⁇ 'b and ⁇ 'e are representative of the presence of mud, while the values greater than ⁇ e or ⁇ 'e are representative of the presence of snow.
  • the thresholds ⁇ p, ⁇ b and ⁇ e are respectively taken equal to ⁇ 'p, ⁇ 'b and ⁇ 'e.
  • the threshold values are 3% for ⁇ p, 20% for ⁇ b and 50% for ⁇ e.
  • ⁇ or ⁇ 'exceeds a threshold value the presence of corresponding soiling is recorded and an appropriate cleaning regime is triggered depending on the number of channels concerned.
  • the calculation cycles of the relative values ⁇ and ⁇ ', and where appropriate of ⁇ 0, are carried out in accordance with formulas (1) to (3).
  • the determinations are carried out simultaneously for each photo reception channel, and cyclically at a rapid rate, of 14 ms in the exemplary embodiment, so that the state of each channel is considered to be continuously analyzed. The analysis is based on the following data comparisons:
  • the type and degree of soiling in the identified type are determined by the number of photoreceptor channels whose absolute values of the relative deviations ⁇ n (i) and ⁇ 'n (i) are recorded as greater than ⁇ p and ⁇ 'p respectively, ⁇ b and ⁇ 'b, or ⁇ e and ⁇ 'e;
  • an operating regime of the cleaning device to remove this soiling is triggered.
  • step 101 detection of the phase during the scanning cycle: the analysis does not start unless the system is in the rest phase;
  • step 102 the analysis is only triggered if the relative level of ambient light remains below the ceiling value ( ⁇ 0 ⁇ A); in step 104: determination of the number of channels k1 for which the deviations ⁇ and ⁇ ', determined in step 103, are greater than one of the rain thresholds, either ⁇ p or ⁇ 'p;
  • step 109 if mud soiling is recorded for more than one channel (k2> 2), the type of soiling “mud” is recorded, and the first wiping speed PV as well as a sequence of consecutive washing cycles, 3 cycles in the embodiment, are triggered; - in step 110: determination of the number of channels k3 for which the deviations ⁇ or ⁇ 'are greater than the snow thresholds ⁇ e or ⁇ 'e;
  • step 111 if a snow stain is recorded for at least one channel (k3> 1), the type of stain “snow” is recorded, and the first wiping speed PV is triggered or maintained (step 11 ').
  • additional steps are included in the algorithm to determine the value of the rank m involved in the value of the secondary difference ⁇ 'as a function of the cleaning regime or of the variation in ambient light, to increase the reliability of decision.
  • any sample followed by samples whose amplitude difference with that of the sample in question does not exceed a predetermined threshold for a determined period is retained and stored as a floating reference sample.
  • This threshold is chosen to take account of the quantification noise of the processing member and the determined duration takes different values depending on whether the wiping system is stopped or in motion, for example 3 to 15 seconds respectively and 0.2 to 0.4 seconds.
  • the values of the current samples and the values of samples stored last are compared with values of samples corresponding to a floating reference state, the measurements of ambient light and of modulated light being carried out when the scanning system is in working phase.
  • the brush drive motor operates according to these 4 speeds and in accordance with requests to change the operating speed. These changes obey algorithms allowing a rapid ramp-up, for example in the case of an impromptu splash, and a controlled and gradual ramp-down, to ensure the driving comfort of the user.
  • the memories of the microcontroller contain the basic variables used in these algorithms and incremented in the following way:
  • Counter memorization of the number of scanning cycles imposed to avoid sudden scanning stops, or memorization of the number of minima, or memorization of the number of channels having detected one or more soils.
  • the upper level algorithm illustrated in FIG. 6 coordinates a detection algorithm 303 adapted to the operating conditions, capable of developing a request for the operating mode of the cleaning system, and an algorithm. analysis of the History 306, at decision stages, 304 to 307, for controlling the operating regime of the cleaning system.
  • This algorithm integrates an initialization phase 301 of the parameters of the current operating modes and required in the rest phase, as well as the History and the associated variables. Based on the successive sampling of the levels of amplitude of modulated light, indicated in step 302, the detection algorithm 303 prepares the update of the Request for the future operating mode of the cleaning system.
  • An example of a detection algorithm structured as a function of the current position of the brush is described below.
  • the decision-making steps integrate the information relating to the Request compared with the current scanning mode and the History. These steps make it possible to decide in particular in the case where the required rate is lower than the current rate. They are structured as follows:
  • step 304 the scanning rate of the required operating mode is compared to the scanning rate of the current operating mode
  • step 305 in the case where the required rate is lower than the current rate, the counter for the number of cycles of sweeping imposed remaining to be carried out is examined; if this Counter displays zero, an analysis of the History makes it possible to decide on the operating mode to be controlled; - in step 306, analysis of the History which rests, during a period of
  • the operating regime decision is taken by integrating the results of the analysis of the history by updating the current operating mode, in which a minimum number of scanning cycles is imposed in order to '' avoid sudden transitions: thus a "GV-Stop" transition is made with at least one cycle in "PV".
  • the update of the current Mode is direct (step 308), without analysis of the History, for example with little waiting in “I” and in “PV” before switching to “GV” from the stop, in order to restore visibility as quickly as possible in dangerous cases.
  • this counter is decremented if the system is at the end of the cycle (steps 309-310). Otherwise, in steps 307-311 or 308-311, the Counter is initialized to an imposed value, equal to the minimum value imposed for the number of wiping cycles of the current mode.
  • the algorithm is looped back to the taking into account of the sampling of the modulated light (step 302).
  • the detection algorithm illustrated in the figure According to the example embodiment of the detection algorithm illustrated in the figure
  • this algorithm is structured into two processing algorithms, based on the detection of minima and soiling, depending on whether the scanning system is respectively in motion (at the start of the cycle, in the working phase or at the end of the cycle) or in rest phase.
  • a minimum is detected by comparing the amplitude of the samples as they are drawn up with the value of the smallest amplitude found kept in memory. If the amplitude of the test sample is smaller, the value of this amplitude replaces the memorized value.
  • step 401 the detector acquires the levels of amplitude of modulated and ambient light and the position of the wiping system. Then the detector transmits the operating mode commands.
  • step 402 the phase in which the wiping systems are located is identified (step 402) and an appropriate algorithm is performed, before the emission of a request for operating mode or rate, in accordance with the following successive steps.
  • - system is at the start of the cycle (step 403): the relative minima counter is reset to zero in step 404;
  • step 405 the minima of the amplitude of the modulated light samples are sought and counted in each channel (step 406); if the number of minima in a given channel exceeds a predetermined threshold, 3 in the exemplary embodiment, this channel is considered to have detected a fouling such as drops of water, mud ...; the threshold is higher the number of passages of the brush or brushes in front of the channels, since these passages cause disturbances in the level of modulated light which can result in level extrema; if the amplitude of the tested sample is greater than the sum of the value in memory and a predetermined threshold, then a minimum has been reached and the minimum counter is incremented (step 407); the threshold value is chosen between 2 and 4 times the value of the digitization step in the exemplary embodiment, so as to eliminate small fluctuations in the amplitude, in particular the quantization noise or digitization of the amplitudes; .
  • the results of the working phase are processed as follows: the number of minima detected on the first channel is compared to a predetermined threshold (step 410), 2 in the example, and if it is higher than this threshold the channel counter is incremented (step 411); when the results of all the channels are processed, the channel counter then contains the number of channels having detected the presence of soiling;
  • step 412 the minima algorithm is not used, but direct detection, on each channel, of the presence of soiling (step 413), which is done by analysis of the values absolute relative deviations of modulated and ambient lights and incrementing the channel counter (step 414).
  • the analysis of the absolute values of the relative deviations ⁇ n and ⁇ n- ⁇ of the samples in step 413 is carried out by relative comparison of the current samples and of the last recorded samples, An and An-1, with a sample value of previously saved floating reference.
  • the floating reference is recalibrated periodically over time, or according to different external events resulting in a level variation, i.e. an increase or a decrease in level, greater than a determined threshold value, the reference floating point is then replaced by the current value following the event.
  • the triggering of the “GV”, “PV”, “I” (intermittent) and “stop” commands is operated in the example embodiment according to the number of channels counted in the Channel Counter with respect to the following thresholds:
  • Deviations can be determined not only from current sample values, but alternatively from previous short, long term, or floating reference sample values.
  • To increase the dynamics of the command it is possible to take into account values of interpolated amplitude levels corresponding to virtual channels arranged between two real channels.
  • the geometry of the arrangement of these channels can be varied: arrangements in hexagonal pattern or strip.
  • the photoreceptors and the light emitting diodes can be placed on supports or integrated in them, for example on epoxy substrates.
  • the diodes and the photoreceptors can be exchanged, keeping the same sensitivity, the adaptation of the appropriate electronic processing being within the reach of those skilled in the art.
  • the rest phase during which the detections are generally carried out can also include the start and end of the cycle, which increases the number of samples measured and therefore the reliability of the measurements.
  • the brush stop position corresponds to a low and horizontal position, close to the vehicle waistline, as well as to a high position, in which the brushes are raised vertically.
  • the control method according to the invention can be adapted to trigger other types of functionality, for example: detection of frost for controlling the windshield heating; rain detection for automatic closing of the sunroof or window, especially when stationary; etc.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de commande de nettoyage d'une surface de plaque (10) par contrôle optique dynamique de son état, la plaque ayant une épaisseur limitée par la surface à nettoyer (10b) et une surface interne (10a), dans lequel au moins un flux lumineux modulé est émis par une source (1) à travers l'épaisseur de la plaque et réfléchi par la surface à nettoyer (10b). L'intensité lumineuse de la lumière modulée réfléchie est mesurée en plusieurs sites élémentaires sous la forme de niveaux d'amplitude de signal successivement transmis à travers un canal d'enregistrement (2), les niveaux de chaque canal étant cumulés pendant un cycle d'échantillonnage déterminé par multiplexage (3) et analyse synchrone (4), et les valeurs des cumuls sont mémorisées dans un micro-contrôleur (5). Selon ce procédé, les valeurs des cumuls sont comparées dans ce micro-contrôleur pour chaque canal en se rapportant aux valeurs courantes, aux valeurs mémorisées et à des valeurs flottantes, pour réaliser des comparaisons à court terme et à plus long terme, un régime de nettoyage, adapté au nombre de canaux pour lesquels les comparaisons dépassent des seuils prédéterminés, étant déclenché.

Description

Procédé de commande de nettoyage d'une surface de plaque par contrôle optique dynamique, et équipement de mise en oeuvre
La présente invention relève du domaine des automatismes de gestion d'état de surfaces, notamment de l'état de propreté de vitres et de pare-brise de véhicules automobiles, par contrôle et commande d'installations de nettoyage et de lavage automatiques.
Il est connu du brevet DE 42 29 491 un dispositif de gestion d'unité d'essuyage de pare-brise, composé d'un générateur d'impulsions couplé à un récepteur d'impulsions qui est relié, à travers un bloc de traitement de signal, à un bloc d'évaluation de signal et au bloc de commande de l'unité d'essuyage. Ce dispositif de gestion présente le défaut de ne pas permettre une détermination précise du type de salissure qui recouvre la surface à nettoyer et donc du régime d'essuyage et de lavage le plus adapté. De plus ce dispositif ne prévoit pas de sécurité en cas d'anomalies et présente un coût d'entretien et de fabrication élevé.
Par ailleurs, il existe un régulateur d'essuie-glace décrit dans le brevet JP 05- 5698. Ce régulateur comporte une source lumineuse et un photorécepteur disposé à proximité du pare-brise, un premier et un second comparateur, un bloc opérationnel et un bloc de transmission au système de commande des essuie-glaces. Ce régulateur enregistre la quantité de flux lumineux qui traverse le pare-brise et compare le signal de sortie du photorécepteur à un signal étalon. Un bloc opérationnel donne une valeur moyenne du signal du photorécepteur. Dans le cas où une nouvelle valeur moyenne est supérieure à la valeur enregistrée, le bloc opérationnel transmet cette valeur moyenne comme valeur étalon. Dans le cas où le signal de sortie du photorécepteur reste pendant un temps suffisant inférieur au signal étalon, le système de commande des essuie-glaces est déclenché à travers le bloc de transmission.
Un tel régulateur ne permet que de détecter la présence d'eau et ne fournit aucune information sur le degré de salissure de la surface à nettoyer. De plus, son installation est complexe. L'état de la technique décrit de nombreux autres capteurs de pluie, notamment US 4 355 271 et US 5 059 877 ; cependant, ces dispositifs ne permettent pas une adaptation prévisionnelle des moyens de nettoyage aux différents phénomènes climatiques qui se succèdent au cours du temps.
L'invention vise au contraire à fournir une telle adaptation avec un niveau de performance élevé, en optimisant à chaque instant le régime de nettoyage au type et au degré de salissure de la surface à nettoyer. Pour atteindre ce but, il est proposé de choisir le régime de nettoyage approprié en exploitant des mesures successives représentatives de l'état de propreté de la surface à nettoyer, réalisées en différents lieux, par une double analyse différentielle. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de commande de nettoyage d'une surface de plaque, en particulier de vitre automobile, par contrôle optique dynamique de son état, la plaque ayant une épaisseur limitée par la surface à nettoyer et une surface interne, dans lequel au moins un flux lumineux modulé est émis à travers l'épaisseur de la plaque et réfléchi par la surface à nettoyer, l'intensité lumineuse de la lumière modulée réfléchie étant mesurée en plusieurs sites élémentaires sous la forme de niveaux d'amplitude de signal successivement transmis à travers un canal d'enregistrement. Les niveaux de chaque canal sont cumulés dans un intervalle de temps donné pour former des échantillons à mémoriser. Dans un algorithme de détection, des écarts relatifs entre, d'une part, les valeurs des échantillons courants de chaque canal et, d'autre part, soit des valeurs d'échantillons du même canal mémorisées à court terme, soit également des valeurs antérieures flottantes sont déterminés pour former deux évaluations différentielles. Au moins l'une d'elles est comparée à au moins un seuil prédéterminé. Un régime de nettoyage, adapté au nombre de canaux pour lesquels les évaluations sont supérieures à des valeurs de seuils prédéterminées, est requis. Chaque requête est transmise à un algorithme de niveau supérieur qui décide d'une séquence opératoire de nettoyage la plus appropriée au confort de conduite.
Dans le présent exposé, le terme de plaque se rapporte indifféremment au pare-brise, aux vitres ou aux enveloppes de modules d'éclairage d'un véhicule automobile. Une conduite de véhicule est dite confortable lorsqu'il est possible de rétablir une vision ou un éclairage correct à travers la plaque, dans un temps inférieur à une durée de sécurité déterminée, et lorsque des changements de cadence d'essuyage erratiques ou non adaptés aux circonstances sont évités. Les régimes de fonctionnement pour les balais d'essuie-glace se définissent par la cadence des cycles de balayage, à savoir classiquement : l'arrêt fixe (cadence nulle), le balayage périodique intermittent (cadence basse), le balayage à vitesse lente (cadence moyenne), le balayage à vitesse rapide (cadence élevée) ; et pour le lavage, le nombre de cycles de balayage pendant lesquels le liquide de lavage est projeté sur la plaque, par exemple deux à cinq cycles de balayage. Dans une forme particulière de réalisation de procédé de commande de nettoyage conforme à l'enseignement de l'invention, une mesure du niveau de lumière ambiante étant effectuée et mémorisée à la même cadence que celle des mesures des niveaux de lumière modulée de chaque canal, les résultats des comparaisons des valeurs absolues des écarts relatifs en lumière modulée ne sont pris en compte que si la variation du niveau de lumière ambiante au même instant est inférieure à un seuil déterminé.
Selon un exemple de réalisation, les valeurs absolues d'écarts relatifs à court terme et/ou à plus long terme entre les échantillons de niveaux de lumière modulée sont comparées à au moins un seuil prédéterminé, l'écart à court terme étant déterminé entre l'échantillon courant et un échantillon antérieur rapproché dans le temps, et l'écart à plus long terme étant déterminé entre l'échantillon courant et un échantillon antérieur plus éloigné dans le temps, séparé de l'échantillon courant par un intervalle de temps prédéterminé. Selon d'autres exemples de réalisation, les valeurs absolues des écarts relatifs sont déterminées entre, d'une part, l'échantillon courant et, d'autre part, soit un échantillon antérieur rapproché dans le temps soit également une valeur de référence flottante.
Dans un mode de réalisation de l'algorithme de détection, les mesures de lumière modulée effectuées sont traitées dans un algorithme à quatre branches correspondant aux phases ou événements suivants d'un cycle de balayage :
- une phase « de repos », pendant laquelle sont déterminées les valeurs absolues des écarts entre les échantillons de lumière modulée à l'aide d'un des exemples de détermination précédent ; - un événement « début de cycle » de balayage, où le compteur de minima est remis à zéro ;
- une phase de « travail », pendant laquelle des minima sont recherchés sur chaque canal, en mémorisant le niveau de lumière modulée le plus bas trouvé à un instant donné et en mesurant une remontée du niveau courant, par rapport au niveau mémorisé, supérieure à une valeur prédéterminée, en réinitialisant le niveau mémorisé à ce niveau courant, puis en incrémentant un compteur de minima ;
- un événement « fin de cycle » de balayage, où le nombre de minima trouvés pour un canal donné pendant la phase de travail est comparé à un seuil prédéterminé, par exemple 2 ; dans le cas où le nombre de minima dépasse le seuil, une présence d'eau est identifiée sur ce canal et le nombre de canaux où la présence de salissure est identifiée est augmenté d'une unité ; ce nombre détermine le régime d'essuyage requis à partir de cet instant.
Selon des variantes, la détermination des valeurs absolues des écarts entre les échantillons de lumière modulée à l'aide d'un des exemples de détermination précédent est également effectuée en phase de travail.
Selon un mode de réalisation de l'algorithme décisionnel, le mode d'essuyage est géré en fonction d'une requête élaborée par l'algorithme de détection, et d'une analyse d'un historique du cumul sur une période donnée du nombre de canaux ayant identifié une salissure, par exemple la pluie, afin de contrôler les transitions du mode de nettoyage courant vers le mode requis lorsque le mode de nettoyage requis correspond à une cadence d'essuyage différente, par exemple inférieure.
L'invention concerne également un équipement de commande de nettoyage d'une surface de plaque par contrôle optique dynamique pour la mise en œuvre de ce procédé, comportant au moins une source lumineuse et un groupe de canaux photorécepteurs à éléments photosensibles indépendants, la source et le groupe étant disposés du côté de la surface interne de la plaque à nettoyer, une unité de traitement électronique dont une première entrée et une première sortie sont couplées à un micro-contrôleur couplé à son tour à une unité de commande d'un système d'essuie- glace et de lave-glace de la surface à nettoyer, dont une sortie est rebouclée sur une deuxième entrée du micro-contrôleur. Le micro-contrôleur régule également l'alimentation de la source à travers l'unité de traitement électronique. Cet équipement comporte également un bloc multiplexeur connecté aux sorties des canaux photorécepteurs et dont la sortie est reliée à une deuxième entrée de l'unité de traitement électronique. Dans une forme de réalisation particulière, l'équipement de mise en œuvre comporte un film translucide de diffusion de la lumière disposé entre la plaque et un canal photorécepteur ambiant supplémentaire optiquement isolé des sources lumineuses, une sortie de ce canal supplémentaire étant couplée à une troisième entrée du micro-contrôleur. Selon des caractéristiques particulières :
- la surface photosensible de chaque photorécepteur est équipée d'un filtre optique infrarouge et chaque source émet de la lumière infrarouge ; ou bien chaque photorécepteur est couplé à un filtre passe-bande, par exemple à couches minces ou à réseau interférentiel, et chaque source émet une lumière dans la bande passante du filtre, en lumière visible ou infrarouge; - la source lumineuse est une diode, qui émet dans le spectre infrarouge ou visible, et est entourée d'un masque de guidage de la lumière émise ;
- les photorécepteurs sont disposés aux sommets d'un polygone dont le centre correspond à la position de la source émettrice ; - le photorécepteur ambiant, les photorécepteurs et la ou les sources émettrices sont liés à une plaque de circuit imprimé, par exemple en époxy, disposée en regard de la surface interne de la plaque à surveiller.
L'invention n'est pas limitée à la détection optique : il est possible d'utiliser les algorithmes conformes à son enseignement à partir d'une détection autre que optique, par exemple ultrasonore, capacitive, électromagnétique, etc.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se rapporte à des exemples de réalisation illustrés par les figures annexées représentant respectivement :
- la figure 1 , un schéma synoptique en vue latérale d'un exemple d'équipement de contrôle optique dynamique selon l'invention;
- les figures 2a à 2d, des graphes des niveaux d'amplitude échantillonnés en fonction du temps et les écarts relatifs à court et à long terme entre ces échantillons ;
- la figure 3, un exemple de classification des salissures en fonction de valeurs d'écarts relatifs entre des échantillons ; - la figure 4, un exemple d'algorithme décisionnel du procédé de commande de nettoyage ;
- la figure 5, un autre exemple d'algorithme décisionnel de commande de nettoyage à partir d'un algorithme de détection et d'un historique ; et
- la figure 6, un algorithme de détection à quatre branches couvrant le cycle de fonctionnement du système de balayage, plus particulièrement adapté à l'algorithme décisionnel selon la figure précédente.
En référence à la vue latérale de la figure 1 , un équipement selon l'invention comporte des sources lumineuses infrarouge 1 , deux dans l'exemple de réalisation, et des canaux photorécepteurs infrarouge 2, au nombre de huit dans l'exemple formant deux carrés dans un plan perpendiculaire à celui de la figure ; les canaux sont reliés à l'entrée d'un bloc multiplexeur 3 couplé à un micro-contrôleur 5 par l'intermédiaire d'une unité de traitement électronique 4, le micro-contrôleur 5 étant relié à un système d'essuyage et de lavage 6 du pare-brise 10 d'un véhicule.
Dans d'autres exemples de réalisation non représentés, chaque photodétecteur est entouré de plusieurs diodes qui émettent successivement un flux lumineux selon une cadence prédéterminée, de sorte que chaque photorécepteur reçoive successivement le flux provenant de chacune des diodes émettrices qui l'entourent après réflexion sur le pare-brise.
L'équipement est disposé dans la zone nettoyée. Cette zone est complétée par une zone de repos située autour de la position d'arrêt du balai et dans laquelle le cycle de balayage est dit en phase « de repos ». En mouvement, cette phase débute juste après l'événement de « fin de cycle », repéré par exemple par un capteur de position, et se termine juste avant l'événement « début de cycle », séparé de l'événement fin de cycle par un intervalle de temps prédéterminé ou déterminé par le capteur de position. En absence de mouvement, cette phase correspond à l'arrêt.
Suivant le type de balayage : parallèle, antagoniste ou linéaire, l'équipement est disposée à un emplacement stratégique adapté, en particulier en position haute (centrale, gauche ou droite) dans le cas d'un pare-brise.
En fonctionnement, un flux de lumière modulée est émis par chaque source 1 et guidé par un masque M en direction de la face interne 10a du pare-brise 10 dont la face externe 10b est à surveiller. La lumière réfléchie par la face externe 10b au niveau de chaque site de détection, porteur ou non de salissures S, est reçue indépendamment par chaque face photosensible 2a des canaux photorécepteurs 2. Le temps d'acquisition du niveau de lumière modulée sur chaque canal est d'environ 1 ms. Dans une variante de réalisation, l'équipement fonctionne en lumière visible et les photorécepteurs sont couplés à des filtres à réseau interférentiel, représentés par la référence 2b sur la figure 1.
Chaque canal fournit au bloc multiplexeur 3 un signal électrique d'amplitude proportionnelle au flux lumineux modulé reçu. Le bloc multiplexeur 3 sélectionne successivement les signaux reçus simultanément des canaux photorécepteurs pour fournir un signal représentant la détection sur chaque site à l'unité de traitement 4. Cette unité convertit, par démodulation synchrone et amplification, ces signaux en niveaux de tension correspondant à l'amplitude du flux lumineux modulé provenant de chaque site de détection. L'unité de traitement est de type convertisseur connu de l'homme du métier.
Ces niveaux élémentaires sont appliquées au micro-contrôleur 5 qui choisit le régime de fonctionnement optimal du dispositif de nettoyage 6, en fonction d'algorithmes décrits ci-après, grâce à un microprocesseur associé à des moyens d'échantillonnage, de mémorisation et de comparaison intégrés au micro-contrôleur. Le procédé de commande est mis en œuvre par des algorithmes de traitement des données provenant du bloc 4 et des données sur la phase en cours du cycle de nettoyage fournie par le dispositif 6. Le micro-contrôleur régule également la commande des sources lumineuses par l'intermédiaire de l'unité de traitement 4 afin de moduler l'intensité des sources. Selon la forme de réalisation particulière illustrée, un canal photorécepteur supplémentaire 7 est prévu pour fournir un signal représentatif de la lumière ambiante. La lumière ambiante est diffusée à travers un film translucide diffusant 8, captée par le canal 7 qui applique une valeur de niveau au micro-contrôleur par amplification du signal opérée par l'unité de traitement électronique 4. Selon le procédé de commande de l'invention, les étapes suivantes sont effectuées.
La lumière modulée réfléchie par la surface à nettoyer, puis détectée en chaque site par un canal (i) le nombre total de canaux étant supérieur ou égal à 1 , est représentée à l'instant courant "n" par un ensemble de niveaux d'amplitude échantillonnés An(1 ), An(2), ..., An(i), chaque échantillon étant lui-même le résultat du cumul dans le micro-contrôleur d'un nombre déterminé de valeurs élémentaires successives du niveau, de 2 valeurs dans l'exemple de réalisation. Dans d'autres exemples, ce nombre peut être égal à 3 ou 4, et les valeurs de niveaux élémentaires peuvent être cumulées ou moyennées. Dans l'exemple de mise en œuvre, chaque échantillon courant d'amplitude
An(i) de chaque canal (i) est comparé en valeur relative au dernier échantillon enregistré An-ι(i) à l'instant d'enregistrement précédent (n-1) et à l'échantillon An.m(i) précédemment enregistré à l'instant d'enregistrement n-m, mesuré typiquement quelques secondes auparavant, selon les écarts relatifs (1 ) et (2) respectifs suivants : Δn(i) = (An(i) - An-1(i)) / An(i) (1)
Δ'n(i) = (An(i) - An-m(i)) / An(i) , avec n > m > 2 (2)
L'écart relatif primaire Δn(i) permet de déterminer le type de salissure actif sur la face à surveiller à l'instant de l'enregistrement du niveau d'amplitude courant, par exemple des gouttes d'eau, et l'écart relatif secondaire Δ'n(i) permet de suivre l'apparence des salissures en évolution dynamique lente, par exemple des gouttelettes d'eau ou de la boue en formation, à l'aide des algorithmes décrits ci-après.
Dans le cas où une information relative au niveau de bruit lumineux ambiant est fournie au micro-contrôleur à partir du canal photorécepteur supplémentaire, le procédé selon l'invention est complété de la façon suivante. Un échantillon d'amplitude de la lumière ambiante est mémorisée à tout instant dans le micro-contrôleur. Sa variation relative Δ0n est déterminée à partir du niveau d'amplitude courant A0n et du niveau d'amplitude enregistré en dernier A0n-ι à partir de la relation suivante :
Δ0n = (A0n - A0n.1) / A0n (3)
Les échantillons des signaux provenant des canaux de lumière modulée sont ignorés lorsque la variation relative Δ0n est supérieure à une valeur plafond de variation de lumière ambiante ΔA, prise égale à 10% dans l'exemple de réalisation. La prise en compte de cette variation relative permet de mieux éliminer les perturbations de commande du dispositif de nettoyage, par exemple un déclenchement intempestif du balayage, liées aux variations périodiques ou aléatoires de lumière ambiante. Ces perturbations apparaissent par exemple par conduite du véhicule sur une route bordée d'arbres, ou au passage dans un tunnel.
Il a été représenté respectivement sur les figures 2a et 2b, un graphe de l'amplitude des échantillons : An(i), An.ι(i), An-2(i), ..., An-9(i) successivement obtenus pour le canal (i) au cours du temps t en secondes, et un graphe des écarts Δn(%) : Δ„, Δn-ι, Δn-2 Δn-7, en valeur relative d'amplitude entre chaque échantillon et l'échantillon précédent, en ne retenant que les écarts relatifs dépassant un seuil de pluie ±Δp. Ces graphes montrent que, dans l'exemple présenté, six valeurs des écarts relatifs dépassent le seuil, ce qui signifie que la présence de salissures est détectée sur le canal (i), résultat qui sera pris en compte pour choisir le mode de fonctionnement du système de nettoyage.
Il a été représenté respectivement sur les figures 2c et 2d un graphe de l'amplitude des échantillons An(i), An-ι(i), An-2(i), ..., An-9(i) successivement obtenus pour le canal (i) au cours du temps t en secondes, et un graphe des écarts en valeur relative Δ'n, Δ'n.ι, Δ'n.2 entre chaque échantillon et un échantillon mémorisé précédemment à un instant antérieur séparé d'une durée égale à m fois la durée élémentaire séparant l'enregistrement de deux échantillons successifs, m étant constant dans l'exemple illustré et égal à 5, et en ne retenant que les écarts relatifs dépassant un seuil ±Δ'p. Ces graphes montrent que, dans cet exemple, cinq valeurs des écarts relatifs dépassent le seuil, ce qui signifie que la présence de salissure est détectée sur le canal (i), résultat qui sera pris en compte pour choisir le mode de fonctionnement du dispositif de nettoyage.
La figure 3 indique des valeurs d'écarts relatifs (en %) Δ et Δ' typiquement obtenues dans l'exemple de réalisation, classées en fonction de différents types de salissure, pluie, boue, neige. Les valeurs comprises entre +Δp et +Δb (ou -Δp et -Δb) ou bien entre +Δ'p et +Δ'b (ou -Δ'p et -Δ'b) sont représentatives de la présence de pluie ; les valeurs comprises entre Δb et Δe ou bien entre Δ'b et Δ'e sont représentatives de la présence de boue, tandis que les valeurs supérieures à Δe ou Δ 'e sont représentatives de la présence de neige. Pour simplifier, les seuils Δp, Δb et Δe sont respectivement pris égaux à Δ'p, Δ'b et Δ'e. Les valeurs de seuil sont de 3% pour Δp , 20% pour Δb et 50% pour Δe. Lorsque Δ ou Δ' dépasse une valeur de seuil, la présence de salissures correspondante est enregistrée et un régime de nettoyage adapté est déclenché en fonction du nombre de canaux concernés. Les cycles de calcul des valeurs relatives Δ et Δ', et le cas échéant de Δ0, sont réalisés conformément aux formules (1 ) à (3). Les déterminations sont effectuées simultanément pour chaque canal de photo réception, et cycliquement à une cadence rapide, de 14 ms dans l'exemple de réalisation, de sorte que l'état de chaque canal est considéré comme analysé en continu. L'analyse se fonde sur les comparaisons de données suivantes :
- si les valeurs absolues des écarts relatifs sont de valeur inférieure ou égale respectivement aux valeurs de seuil Δp et Δ'p, aucune salissure n'est enregistrée comme apparue sur la face surveillée ;
- si les valeurs absolues des écarts relatifs sont supérieures respectivement aux valeurs Δp et Δ'p, Δb et Δ'b, ou Δe et Δ'e, pour au moins un canal, une salissure de pluie, boue ou neige, est enregistrée comme présente sur cette face; - le type et le degré de salissure dans le type identifié sont déterminés par le nombre de canaux photorécepteurs dont les valeurs absolues des écarts relatifs Δn(i) et Δ'n(i) sont enregistrés comme supérieurs respectivement à Δp et Δ'p, Δb et Δ'b, ou Δe et Δ'e ;
- en fonction du type et du degré de salissure ainsi déterminé, un régime de fonctionnement du dispositif de nettoyage pour éliminer cette salissure est déclenché.
Dans l'exemple de traitement de données illustré par l'algorithme de détection et de décision de la figure 4, différents régimes de nettoyage sont déclenchés en fonction de l'analyse des enregistrements de différents états de salissure définis par type et degré, de la manière suivante : - à l'étape 101 : détection de la phase en cours du cycle de balayage : l'analyse ne débute que si le système est en phase de repos ;
- à l'étape 102 (optionnelle) : l'analyse n'est déclenchée que si le niveau relatif de lumière ambiante reste inférieur à la valeur plafond (Δ0 < ΔA) ; - à l'étape 104 : détermination du nombre de canaux k1 pour lesquels les écarts Δ et Δ', déterminées à l'étape 103, sont supérieurs à l'un des seuils de pluie, soit Δp soit Δ'p ;
- à l'étape décisionnelle 105 : si toutes les valeurs Δ et Δ' sont inférieures aux seuils de pluie Δp et Δ'p (k1 = 0), aucune salissure n'est enregistrée et une commande d'arrêt des balais ou de maintien en position arrêt est déclenchée à l'étape 105' ;
- à l'étape décisionnelle 106 : si une salissure de pluie est enregistrée pour un seul canal (k1 = 1), la première vitesse des balais (petite vitesse, en abrégé PV) est déclenchée à l'étape 106' ; - à l'étape 107 : détermination du nombre de canaux k2 pour lesquels les écarts Δ et Δ', sont supérieurs aux seuils de boue Δb ou Δ'b ;
- à l'étape décisionnelle 108 : si des salissures sont enregistrées pour plus d'un canal, composées de salissures de pluie et d'au plus une salissure de boue pour un canal (k2 = 1 ), le type de salissure « pluie » est enregistré, et la deuxième vitesse d'essuyage (grande vitesse, en abrégé GV) est déclenchée à l'étape 108' ;
- à l'étape 109 : si des salissures de boue sont enregistrées pour plus d'un canal (k2 > 2), le type de salissure « boue » est enregistré, et la première vitesse d'essuyage PV ainsi qu'une séquence de cycles de lavage consécutifs, 3 cycles dans l'exemple de réalisation, sont déclenchés ; - à l'étape 110 : détermination du nombre de canaux k3 pour lesquels les écarts Δ ou Δ' sont supérieurs aux seuils de neige Δe ou Δ'e ;
- à l'étape décisionnelle 111 : si une salissure de neige est enregistrée pour au moins un canal (k3 > 1), le type de salissure « neige » est enregistré, et la première vitesse d'essuyage PV est déclenchée ou maintenue (étapel 11 '). Dans une variante, des étapes supplémentaires sont incluses dans l'algorithme pour déterminer la valeur du rang m intervenant dans la valeur de la différence secondaire Δ' en fonction du régime de nettoyage ou de la variation de la lumière ambiante, pour augmenter la fiabilité de la décision.
Dans une réalisation, est retenu et mémorisé en tant qu'échantillon de référence flottante tout échantillon suivi d'échantillons dont la différence d'amplitude avec celle de l'échantillon en question ne dépasse pas un seuil prédéterminé pendant une durée déterminée. Ce seuil est choisi pour tenir compte du bruit de quantification de l'organe de traitement et la durée déterminée prend des valeurs différentes selon que le système d'essuyage est à l'arrêt ou bien en mouvement, par exemple respectivement 3 à 15 secondes et 0,2 à 0,4 seconde. Selon un autre mode de réalisation de l'algorithme de détection, les valeurs des échantillons courants et les valeurs d'échantillons mémorisées en dernier sont comparées à des valeurs d'échantillons correspondant à un état de référence flottant, les mesures de lumière ambiante et de lumière modulée étant effectuées lorsque le système de balayage est en phase de travail.
Pour illustrer ce mode de réalisation, quatre régimes de balayage sont prévus :
- attente ou arrêt: immobilité du système d'essuyage en phase de repos initiale ; - intermittence « I »: temps d'immobilité variant avec la quantité de salissure à nettoyer;
- petite vitesse continue « PV » ;
- grande vitesse continue « GV ».
Le moteur d'entraînement des balais fonctionne selon ces 4 régimes et conformément aux requêtes de changement de régime de fonctionnement. Ces changements obéissent à des algorithmes permettant une rapide montée en cadence, par exemple dans le cas d'une éclaboussure impromptue, et une descente en cadence contrôlée et progressive, pour assurer le confort de conduite de l'utilisateur. Les mémoires du micro-contrôleur contiennent les variables de base utilisées dans ces algorithmes et incrémentées de la façon suivante :
- « Mode de fonctionnement courant» : régime de balayage en vigueur et effectif ;
- « Requête » de mode de fonctionnement : variable de régime de balayage qu'il faudrait appliquer au moteur au vu de la présence de salissures sur la plaque et requérant une mémorisation pour le prochain régime de fonctionnement ; - « Historique » : les détections de lumière modulée et non modulée sont mémorisées dans un tableau, pour effectuer une rétrospective a posteriori sur, par exemple, les 20 derniers cycles de balayage, et évitant des transitions brusques jugées erratiques par l'utilisateur ;et
- « Compteur » : mémorisation du nombre de cycles de balayage imposé pour éviter les arrêts de balayage brusques, ou mémorisation du nombre de minima, ou encore mémorisation du nombre de canaux ayant détecté une ou des salissures.
L'algorithme de niveau supérieur illustré à la figure 6 coordonne un algorithme de détection 303 adapté aux régimes de fonctionnement, capable d'élaborer une Requête de mode de fonctionnement du système de nettoyage, et un algorithme d'analyse de l'Historique 306, à des étapes décisionnelles, 304 à 307, de commande de régime de fonctionnement du système de nettoyage.
Cet algorithme intègre une phase d'initialisation 301 des paramètres des modes de fonctionnement actuel et requis en phase de repos, ainsi que l'Historique et les variables associées. En fonction de l'échantillonnage successif des niveaux d'amplitude de lumière modulée, indiquée à l'étape 302, l'algorithme de détection 303 élabore la remise à jour de la Requête du futur mode de fonctionnement du système de nettoyage. Un exemple d'algorithme de détection structuré en fonction de la position courante du balai est décrit plus loin. Les étapes décisionnelles intègrent les informations relatives à la Requête comparées au mode de balayage courant et à l'Historique. Ces étapes permettent de trancher notamment dans le cas où la cadence requise est inférieure à la cadence courante. Elles sont articulées comme suit :
- à l'étape 304, la cadence de balayage du mode de fonctionnement requis est comparé à la cadence de balayage du mode de fonctionnement courant ;
- à l'étape 305, dans le cas où la cadence requise est inférieure à la cadence courante, le Compteur du nombre de cycles de balayage imposé restant à effectuer est examiné ; si ce Compteur affiche zéro, une analyse de l'Historique permet de décider du mode de fonctionnement à commander ; - à l'étape 306, analyse de l'Historique qui repose, pendant une période de
200 périodes d'échantillonnage, sur le cumul du nombre de canaux ayant identifié une salissure ;
- à l'étape 307, la décision du régime de fonctionnement est prise en intégrant les résultats de l'analyse de l'Historique par mise à jour du Mode de fonctionnement courant, dans lequel un nombre minimal de cycles de balayage est imposé afin d'éviter des transitions par à-coup : ainsi une transition « GV-Arrêt » se fait avec au moins un cycle en « PV ».
Dans le cas où la cadence requise est supérieure à la cadence courante (étape 304), la mise à jour du Mode courant est directe (étape 308), sans analyse de l'Historique, par exemple avec peu d'attente en « I » et en « PV » avant de passer en « GV » depuis l'arrêt, afin de rétablir la visibilité au plus vite dans des cas dangereux.
Dans le cas où le Compteur de cycles de balayage imposés restant à effectuer indique une valeur différente de zéro (étape 305), ce Compteur est décrémenté si le système est en fin de cycle (étapes 309-310). Dans le cas contraire, dans les étapes 307-311 ou 308-311 , le Compteur est initialise à une valeur imposée, égale à la valeur minimale imposée du nombre de cycles d'essuyage du mode courant.
Après mise à jour de l'Historique (étape 312), l'algorithme est rebouclé au niveau de la prise en compte de l'échantillonnage de la lumière modulée (étape 302). Selon l'exemple de réalisation de l'algorithme de détection illustré à la figure
6, cet algorithme est structuré en deux algorithmes de traitement, basé sur la détection des minima et des salissures, suivant que le système de balayage est respectivement en mouvement (en début de cycle, en phase de travail ou en fin de cycle) ou en phase de repos. Un minimum est détecté en comparant l'amplitude des échantillons au fur et à mesure de leur élaboration à la valeur de l'amplitude la plus petite trouvée conservée en mémoire . Si l'amplitude de l'échantillon testé est plus petite, la valeur de cette amplitude remplace la valeur mémorisée.
A l'étape 401 , le détecteur acquiert les niveaux d'amplitude de lumière modulée et ambiante et la position du système d'essuyage. Puis le détecteur transmet les commandes de mode de fonctionnement.
Suite à cette étape, la phase dans laquelle se trouve les systèmes d'essuyage est identifié (étape 402) et un algorithme approprié est déroulé, avant l'émission d'une requête de mode de fonctionnement ou de cadence, conformément aux étapes successives suivantes : - système est en début de cycle (étape 403) : le compteur des minima relatifs est remis à zéro à l'étape 404 ;
- système est en phase de travail (étape 405) : les minima de l'amplitude des échantillons de lumière modulée sont recherchés et dénombrés dans chaque canal (étape 406) ; si le nombre de minima dans un canal donné excède un seuil prédéterminé, 3 dans l'exemple de réalisation, ce canal est considéré comme ayant détecté une salissure telle que des gouttes d'eau, de la boue... ;le seuil est supérieur au nombre de passages du ou des balais devant les canaux, car ces passages entraînent des perturbations de niveau de lumière modulée pouvant se traduire par des extrema de niveau; si l'amplitude de l'échantillon testé est supérieure à la somme de la valeur en mémoire et d'un seuil prédéterminé, alors un minimum a été atteint et le compteur de minima est incrémenté (étape 407) ; la valeur du seuil est choisie entre 2 et 4 fois la valeur du pas de numérisation dans l'exemple de réalisation, de façon à éliminer les petites fluctuations de l'amplitude, notamment le bruit de quantification ou numérisation des amplitudes ; . - système est en fin de cycle (étape 408) : les résultats de la phase de travail sont traités de la façon suivante : le nombre de minima détectés sur le premier canal est comparé à un seuil prédéterminé (étape 410), 2 dans l'exemple, et s'il est supérieur à ce seuil le compteur de canaux est incrémenté (étape 411 ) ;lorsque les résultats de tous les canaux sont traités, le Compteur de canaux contient alors le nombre de canaux ayant détecté la présence de salissure ;
- système est en phase de repos (étape 412) : l'algorithme des minima n'est pas utilisé, mais la détection directe, sur chaque canal, d'une présence de salissure (étape 413), laquelle est faite par analyse des valeurs absolues des écarts relatifs de lumières modulée et ambiante et incrémentation du compteur de canaux (étape 414).
L'analyse des valeurs absolues des écarts relatifs Δn et Δn-ι des échantillons à l'étape 413 est conduite par comparaison relative des échantillons courants et des derniers échantillons enregistrés, An et An-1 , à une valeur d'échantillon de référence flottante précédemment enregistrée. La référence flottante est recalibrée périodiquement dans le temps, ou en fonction de différents événements extérieurs se traduisant par une variation de niveau, c'est-à-dire une augmentation ou une baisse de niveau, supérieure à une valeur de seuil déterminée, la référence flottante étant alors remplacée par la valeur courante qui suit l'événement. Le déclenchement des commandes « GV », « PV », « I » (intermittence) et « arrêt », est opéré dans l'exemple de réalisation selon le nombre de canaux décomptés dans le Compteur de canaux par rapport aux seuils suivants :
- au moins 7 canaux décomptés : mode « GV » déclenché ;
- de 5 à 6 canaux décomptés : mode « PV » ;
- de 3 à 4 canaux décomptés : mode « I » - au plus 2 canaux décomptés : « arrêt ».
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Il est possible de déterminer les écarts non seulement par rapport aux valeurs d'échantillons courants, mais alternativement par rapport aux valeurs antérieures à court, à long terme ou à l'échantillon de référence flottante. Pour augmenter la dynamique de la commande , il est possible de prendre en compte des valeurs de niveaux d'amplitude interpolées correspondant à des canaux virtuels disposés entre deux canaux réels.
Par ailleurs, la géométrie de la disposition de ces canaux peut être variée : dispositions en motif hexagonal ou en barrette. Les photorécepteurs et les diodes photoémettrices peuvent être disposées sur des supports ou intégrés dans ceux-ci, par exemple sur des supports en époxy. De plus, les diodes et les photorécepteurs peuvent être échangées, en gardant la même sensibilité, l'adaptation du traitement électronique approprié étant à la portée de l'homme du métier.
La phase de repos pendant laquelle les détections sont en général réalisées, peut englober également les débuts et fins de cycle, ce qui accroît le nombre d'échantillons mesurés et donc la fiabilité des mesures.
La position d'arrêt des balais correspond aussi bien à une position basse et horizontale, proche de la ceinture de caisse du véhicule, qu'à une position haute, dans laquelle les balais sont dressés verticalement . De plus, le procédé de commande conforme à l'invention peut être adapté pour déclencher d'autres types de fonctionnalité, par exemple : détection de givre pour la commande de chauffage de pare-brise ; détection de pluie pour fermeture automatique de toit ouvrant ou de vitre, notamment à l'arrêt ; etc.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de commande de nettoyage d'une surface (10b) de plaque (10), en particulier de vitre automobile, par contrôle optique dynamique de son état, la plaque ayant une épaisseur limitée par la surface à nettoyer (10b) et une surface interne (10a), dans lequel au moins un flux lumineux modulé est émis à travers l'épaisseur de la plaque et réfléchi par la surface à nettoyer, l'intensité lumineuse de la lumière modulée réfléchie étant mesurée en plusieurs sites élémentaires sous la forme de niveaux d'amplitude de signal successivement transmis à travers un canal d'enregistrement (1), et les niveaux de chaque canal étant cumulés dans un intervalle de temps donné pour former des échantillons (An(i)) à mémoriser, caractérisé en ce que, dans un algorithme de détection, des écarts relatifs (Δn(i), Δ'n(i)) entre, d'une part, les valeurs des échantillons courants de chaque canal (An(i)) et, d'autre part, soit des valeurs d'échantillons du même canal mémorisées à court terme (An-1(i)), soit également des valeurs antérieures flottantes, sont déterminés pour former deux évaluations différentielles, puis l'une au moins de ces évaluations est comparée à au moins un seuil prédéterminé (Δp, Δb, Δe; Δ'p, Δ'b, Δ'e), un régime de nettoyage, adapté au nombre de canaux pour lesquels les évaluations sont supérieures à des valeurs de seuils prédéterminées, étant ensuite requis, et en ce que chaque requête est transmise à un algorithme de niveau supérieur qui décide d'une séquence opératoire de nettoyage la plus appropriée au confort de conduite.
2. Procédé de commande de nettoyage selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'une mesure du niveau de lumière ambiante (A0n) est effectuée et mémorisée à la même cadence que celle des mesures des niveaux de lumière modulée de chaque canal, les résultats des comparaisons des valeurs absolues des écarts relatifs en lumière modulée n'étant pris en compte que si la variation du niveau de lumière ambiante (Δ0n) au même instant est inférieure à un seuil déterminé.
3. Procédé de commande de nettoyage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les valeurs antérieures flottantes sont des valeurs d'échantillons plus éloignés dans le temps, l'écart à court terme (Δn(i)) étant déterminé entre l'échantillon courant (An(i)) et un échantillon antérieur rapproché dans le temps (An-1(i)) , l'écart à plus long terme (Δ'n(i)) étant déterminé entre l'échantillon courant (An(i)) et un échantillon antérieur plus éloigné dans le temps (An.m(i)), séparé de l'échantillon courant par un intervalle de temps prédéterminé.
4. Procédé de commande de nettoyage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les valeurs absolues des écarts relatifs sont déterminées entre, d'une part, l'échantillon courant et, d'autre part, soit un échantillon antérieur rapproché dans le temps soit également une valeur de référence flottante représentant l'une des valeurs choisies entre une valeur recaiibrée périodiquement dans le temps ou en fonction de différents événements extérieurs se traduisant par une variation de niveau supérieure à une valeur de seuil déterminée, la référence flottante étant alors remplacée par la valeur courante qui suit l'événement.
5. Procédé de commande dé nettoyage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les mesures de lumière modulée effectuées sont traitées dans un algorithme de détection à quatre branches correspondant aux phases ou événements suivants d'un cycle de balayage :
- une phase « de repos », pendant laquelle sont déterminées les valeurs absolues des écarts entre les échantillons de lumière modulée à l'aide d'un des exemples de détermination précédent ;
- un événement « début de cycle » de balayage, où un compteur de minima est remis à zéro ;
- une phase de « travail », pendant laquelle des minima sont recherchés sur chaque canal, en mémorisant le niveau de lumière modulée le plus bas trouvé à un instant donné et en mesurant une remontée du niveau courant, par rapport au niveau mémorisé, supérieure à une valeur prédéterminée, en réinitialisant le niveau mémorisé à ce niveau courant, puis en incrémentant un compteur de minima ;
- un événement « fin de cycle » de balayage, où la présence d'eau est identifiée sur un canal donné lorsque le nombre de minima trouvés pour ce canal pendant la phase de travail est supérieur à un seuil prédéterminé, le nombre de canaux pour lesquels la présence de salissure est identifié étant augmenté d'une unité, ce nombre déterminant le régime d'essuyage requis à partir de cet instant.
6. Procédé de commande de nettoyage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la détermination des valeurs absolues des écarts entre les échantillons de lumière modulée, réalisée conformément à l'une des revendications 3 ou 4, est également effectuée en phase de travail.
7. Procédé de commande de nettoyage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'algorithme décisionnel gère le mode d'essuyage en fonction de la requête (415) élaborée par l'algorithme de détection (303), et d'une analyse d'un historique (306) du cumul sur une période donnée du nombre de canaux ayant identifié une salissure, afin de contrôler les transitions du mode de nettoyage courant vers le mode requis lorsque le mode de nettoyage requis correspond à une cadence d'essuyage différente.
8. Procédé de commande de nettoyage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les transitions du mode de nettoyage courant vers le mode requis sont contrôlées (304) lorsque le mode de nettoyage requis correspond à une cadence d'essuyage inférieure.
9. Equipement de commande de nettoyage d'une surface (10b) de plaque (10) par contrôle optique dynamique pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une source lumineuse (1 ) et un groupe de canaux photorécepteurs (2) à éléments photosensibles indépendants, la source et le groupe étant disposés du côté de la surface interne (10a) de la plaque à nettoyer, une unité de traitement électronique (4) dont une première entrée et une première sortie sont couplées à un micro-contrôleur (5) couplé à son tour à une unité de commande d'un système d'essuie-glace et de lave-glace (6) de la surface à nettoyer, dont une sortie est rebouclée sur une deuxième entrée du micro-contrôleur (5), le micro-contrôleur régulant également l'alimentation de la source (1) à travers l'unité de traitement électronique (4), et un bloc multiplexeur (3) connecté aux sorties des canaux photorécepteurs (2) et dont la sortie est reliée à une deuxième entrée de l'unité de traitement électronique (4).
10. Equipement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte également un film translucide de diffusion de la lumière (8) disposé entre la plaque (10) et un canal photorécepteur supplémentaire de lumière ambiante (7), optiquement isolé des sources lumineuses, une sortie de ce canal supplémentaire étant couplée à une troisième entrée du micro-contrôleur (5) via l'unité de traitement (4).
11. Equipement selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que la surface photosensible (2a) de chaque photorécepteur est équipée d'un filtre optique infrarouge et chaque source (1) émet en lumière infrarouge.
12. Equipement selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que chaque photorécepteur est couplé à un filtre passe-bande et chaque source émet une lumière dans la bande passante du filtre, en lumière visible ou infrarouge selon que l'équipement fonctionne en infrarouge ou en lumière visible.
13. Equipement selon la revendication 12, caractérisée en ce que le filtre passe-bande est à couches minces ou à réseau interférentiel (2b), et en ce que la source lumineuse est une diode qui émet dans le spectre infrarouge ou visible, et est entourée d'un masque de guidage (M) de la lumière émise.
14. Equipement selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que les photorécepteurs sont disposés aux sommets d'un polygone dont le centre correspond à la position de la source émettrice.
15. Equipement selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisée en ce que le photorécepteur ambiant, les photorécepteurs et la ou les sources émettrices sont liés à une plaque de circuit imprimé en époxy, disposée en regard de la surface interne de la plaque à surveiller.
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