WO2019105722A1 - Vorrichtung ausgebildet zur umfelderfassung und verfahren zur reinigung einer abdeckung einer solchen vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung ausgebildet zur umfelderfassung und verfahren zur reinigung einer abdeckung einer solchen vorrichtung Download PDF

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WO2019105722A1
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housing
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PCT/EP2018/080868
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Jan Sparbert
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01S2007/4977—Means for monitoring or calibrating of sensor obstruction by, e.g. dirt- or ice-coating, e.g. by reflection measurement on front-screen including means to prevent or remove the obstruction

Definitions

  • the invention relates to a device designed for detecting surroundings, in particular for detecting the surroundings of a vehicle according to the preamble of claim 1, and a method for cleaning a cover of such a device.
  • lidar sensors will become highly automated in the next few years
  • optical sensors Establish driving functions on highways and in the urban environment.
  • An essential feature of such optical sensors is that the expected performance can only be achieved if the optical exit window to the environment is free of contaminants or occlusions.
  • the detection of contaminants or occlusions is known in principle today for many sensors and partially implemented. For lidar sensors show available
  • Ultrasonic cleaning systems can not be used due to energy consumption and interference with the optical properties of the window.
  • heating wires are introduced into the optical window. These degrade the optical properties of the window and usually show undesirable aging effects.
  • the heating needs to be big
  • Video cameras will also increasingly be installed in the exterior of the vehicle in the future.
  • Known solutions for parking assistance by means of wide-angle cameras also have spray nozzles or windscreen wipers, with the disadvantages mentioned above.
  • Wiper systems are known from the prior art according to US2016 / 0315564 Al and WO 2015/003705 Al, which remove dirt from the cover of a transmission / reception window of a sensor by means of a wiper blade in the manner of a windscreen wiper.
  • the object of the present invention can thus be seen to combine the known principles of cleaning environment sensors such that, regardless of the environmental conditions (for example the
  • the cleaning unit implementing various cleaning principles. This ensures that under various environmental conditions and with different types of contamination, an optimal cleaning result can be achieved and thus ensures that the environment sensor of the device can always perform an environment detection, without signals are blocked by contamination.
  • a device which is designed to detect the surroundings, in particular to detect the surroundings of a vehicle, which has a sensor housing and at least one sensor arranged within the sensor housing.
  • the sensor housing has a transmitting / receiving window, can be sent by the corresponding sensor signals from the sensor in the environment and / or sensor signals from the environment can be received.
  • the device has a cover, wherein the cover for the sensor signals is transparent and wherein the cover is designed to cover the transmitting / receiving window and thus the at least one sensor with respect to an external environment of the device.
  • the sensor may be, for example, a camera and / or a lidar sensor.
  • a camera receives light, such as visible light, as
  • the cover in this case is, for example, as a light transparent pane, e.g. made of glass or plastic.
  • a lidar sensor emits laser beams of one wavelength, e.g. in the visible or in the IR range as sensor signals and receives the reflected at surrounding objects laser beams by means of one or more photodiodes.
  • the cover may be in the form of a transparent pane, e.g. made of glass or plastic, designed for light of
  • Laser wavelength is transparent.
  • the device has a cleaning unit, which is arranged on an outer side of the sensor housing and by means of a
  • the Drive unit along the cover of the transmission / reception window of the Sensor housing is movable.
  • the cleaning unit is designed
  • the cleaning unit has a housing which, with the cover, forms a space which is substantially closed relative to the external environment.
  • a closed room is to be understood as meaning a room area that passes through the walls of the room
  • the enclosed space does not necessarily have to be airtight, liquid-tight or even hermetically sealed. So can
  • drain holes for liquids may be provided in the housing. Furthermore, a movement of the housing must be made possible along the cover.
  • a mechanically driven cleaning unit in particular designed as a wiper-washer-heating system, is provided, the largely closed space of which is guided over the transmission / reception window of the apparatus, designed for detecting the surroundings.
  • the cleaning unit may have a nozzle or spraying device and / or one or more wiper blades.
  • the cleaning unit in the interior of the housing at least one wiper blade, which is in frictional contact with the cover.
  • the cleaning unit has at least two such wiper blades.
  • the wiper blades are designed to be contaminated by the relative
  • Movement of cover and cleaning unit to remove and can, for example, have one or more rubber lips.
  • the wiper blades can also form part of the edge of the housing.
  • the cleaning unit has at least one nozzle in the interior of the housing, which is designed to inject a cleaning liquid, for example water, onto the cover in order to detach dirt.
  • a cleaning liquid for example water
  • the nozzle is connected for example via one or more hoses to a reservoir with cleaning fluid.
  • Cleaning liquid can be heated if necessary, for example by the reservoir is heated and / or by the nozzle is heated. By heating the Cleaning fluid can be removed directly from ice contamination on the cover. Furthermore, it can be avoided that at low outside temperatures, the cleaning liquid freezes and thereby the first nozzles are clogged.
  • Cleaning fluid because it acts more concentrated on a smaller area, it can act in space for a while and can not drain.
  • the cleaning liquid can be guided inside the wiper blades and on the surface of the
  • Wiper blades are omitted. So can be dispensed with separate nozzles.
  • the cleaning unit may include one or more additional nozzles external to the housing which splash the contaminants on the outer side in front of the one or more wiper blades.
  • the cleaning unit has at least one heating device which is designed to heat the cover and / or the closed space.
  • the cleaning unit includes a heater, such as a heating cable. To optimize the control of the operation of the heater contains the
  • Cleaning unit preferably a temperature sensor for measuring the
  • the heating device can be integrated in a wiper blade.
  • cleaning unit has a detector unit which is designed to detect contamination of the cover.
  • the detector unit may be used, for example, as an optical sensor, e.g. be designed as a camera or reflex light barrier.
  • Detector unit may be formed, for example, at regular intervals capture an image of the cover. Mitels known methods of digital image processing can be determined from the captured image, if there is contamination of the cover. Alternatively or additionally, it can be detected whether an increased friction caused by the contamination occurs during the advance of the cleaning unit. If such a contamination is detected, the cleaning unit can be activated. So that we have the technical advantage that the cleaning unit only when needed, so only in the presence of actual contamination of the cover in operation and moved. This allows a particularly efficient use of the device.
  • Field detection trained device on a temperature sensor, which is designed and arranged to detect a temperature of the cover and / or the closed space formed by the housing of the cleaning unit and the cover.
  • the sensor housing has at least one guide rail.
  • the cleaning unit is arranged by means of the guide rail on the outside of the sensor housing and can mitels the
  • Drive unit to be moved along the guide rail, in particular in front of the cover to be moved back and forth.
  • the drive unit may, for example, a stepping motor and / or a
  • Gear transmission include.
  • alternative embodiments of the drive unit can also have, for example, a gear transmission and / or a belt drive and / or a lever mechanism and / or an eccentric gear.
  • a control of the drive unit takes place such that the feed or the repetition rate of the cleaning process to the
  • a detector unit is preferably present, which detects a contamination, for example, optically or detects a caused by the pollution increased friction during the feed and thus closes on a contamination / icing.
  • This detector unit may be installed in the cleaning unit, or located outside the cleaning unit, for example in Lidarsensor.
  • the cleaning unit can be designed to report the current cleaning state and / or a cleaning progress to a driver assistance system, so that a potential degradation of the measurement results of the lidar sensor can be included in the driver assistance function.
  • the cleaning unit can be configured to report a current position above the transmission / reception window to a driver assistance system so that the driver assistance system can take into account the occlusion of the field of view.
  • the cleaning unit can be controlled, for example, by the control unit of the lidar sensor by means of software which processes the measurement data of the cleaning unit and other systems. For example, a shutdown of
  • the cleaning unit can be brought into a parking position after cleaning, so that it does not adversely affect the normal operation of Lidarsensors.
  • the cleaning unit is designed to be completely or partially maintainable or replaceable.
  • a method for cleaning a cover of a device for environment detection is described, wherein the device is designed as described above.
  • the device comprises a cleaning unit, which is moved by means of the drive unit along the housing, wherein contaminants from the cover by the
  • the cleaning unit can preferably report a current cleaning state and / or a cleaning progress to a driver assistance system, and a degradation of the measurement results of the sensor caused by the current contamination is included in a driver assistance function.
  • the cleaning unit can report its current position relative to the transmission-reception window to a driver assistance system, so that a Covering the field of view of the sensor by the cleaning unit can be included in a driving assistance function.
  • the device according to the invention and the method according to the invention offer the advantages that a combination of different cleaning agents or cleaning principles can take place in a single, compact system. It is advantageously achieved a high cleaning performance in conjunction with a fast defrost or defrost. Due to the self-contained structure of the cleaning unit, a low consumption of cleaning fluid and a low heating power for effective cleaning can be sufficient. By using additional sensors, such as a temperature sensor and / or a dirt detector unit, the cleaning unit can be cleaned as quickly as possible and the cleaning unit can be precisely controlled.
  • the invention requires only a minor intervention in the vehicle design and is for different
  • the cleaning unit is designed to be mounted directly on sensor housing or integrated and thus requires no additional adjustment.
  • Figure 1 shows schematically a device according to an embodiment of the invention in plan view.
  • Figure 2 shows schematically the device of Figure 1 in a side view.
  • Figure 3 shows a device according to an embodiment of the invention in section.
  • Figures 1 and 2 show a device 1, which is designed for Umweis charged a vehicle, and is formed in this example as Lidarsensorsystem.
  • the device 1 comprises a sensor housing 10 within which at least one lidar sensor is arranged (not shown).
  • the sensor housing 10 has a transmitting / receiving window 20 and a cover 22, wherein the cover for the operating wavelength (s) of the sensor signals of Lidarsensors is transparent.
  • the cover 22, for example a glass pane, is designed to cover the transmitting / receiving window 20 with respect to an outer environment 70 of the device 1.
  • the sensor housing 10 is formed in the region of the transmitting / receiving window 20 is substantially cylindrical.
  • the cover 22 is adapted to the cylindrical shape.
  • the device 1 has a cleaning unit 30 (wiper-washer-heating system).
  • the cleaning unit 30 has a housing 40 adapted in its shape to the surface of the cover 22, which is guided over the surface of the cover 22 by means of a drive unit 35. The possible directions of movement are indicated by the double arrow 80.
  • the housing 40 has, for example, an open side and is flush with the edges of the open side on the cover 22, so that the housing 40 with the cover 22 a closed relative to the outer environment 70 space 45 formed.
  • one or more cleaning agents are arranged, which serve the cover of
  • the drive unit 35 can be embedded in a recess device 1. Alternatively, the drive unit 35 can be placed on the sensor housing 10 as a cover or can be permanently integrated as part of the sensor housing 10. The drive unit 35 may be formed on one or two sides. There is provided a parking position 60, at which the cleaning unit 30 can be "parked” while it is not in operation.
  • Figure 3 shows a device according to an embodiment of the invention in section. Various cleaning agents and various sensors are provided inside the housing 40 of the cleaning unit 30:
  • Cleaning liquid are arranged perpendicular to the direction of movement 80 within the housing. Rubber lips of the wiper blades 38 are in frictional contact with the cover 22. There are further arranged two spray nozzles 32 within the housing 40, each of which by means of a
  • the cleaning system 132 includes e.g. a reservoir with a
  • Cleaning fluid means for generating pressure and an electrically controllable valve.
  • the spray nozzles 32 By means of the spray nozzles 32, the surface of the cover 22 is wetted with cleaning liquid 44 or cleaned with pressure.
  • a heater 50 is provided within the housing. The control of the heater via an external heating controller 150.
  • a temperature sensor 54 is disposed within the housing 40, and a measuring device 52 for measuring the degree of contamination. The measurements are carried out in each case via associated measuring devices 152 and 154.
  • Temperturmess réelle 154 receives data from the temperature sensor 54 and determines therefrom the current temperature inside the housing 40.
  • the measuring device 152 receives data from the detector unit 52 and determines whether there is currently contamination of the cover 22.
  • housing 40 may have drain holes for the internal fluids (not shown).
  • the housing can be moved by means of a drive unit 35 along the cover in the direction 80 back and forth.
  • the drive unit 35 comprises a drive system, e.g. a gear transmission and a motor which is controlled by means of an engine control unit 135.
  • Measuring device 136 may be an additional or alternative detection of contamination eg via the detection of the coefficient of friction or the detection of a blockage, for example by means of torque measurement. Furthermore, a displacement or angle measuring device 36 for controlling the motor and determining the current position of the cleaning unit 30 is provided.
  • a central control unit 200 with a software program processes all measured data and controls the heating controller 150, the cleaning system 132 and the drive unit 35. The software control allows, in particular, an adaptation of the cleaning speed to the degree of soiling and an adaptation of the cleaning frequency to the degree of soiling. Furthermore, a locally adapted cleaning with local contamination of the cover 22 can be targeted. Furthermore, an announcement of the current position of the system, and thus a current occlusion of the field of view of the sensor and other states to higher-level systems, eg
  • Cleaning fluid is small because the exposure time and Einwirkeffizienz can be optimized within the housing. Furthermore, a defrosting with relatively low power or faster, because the volume to be heated is small and the housing 40 protects the volume against cooling from the outside.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung, ausgebildet zur Umfelderfassung, insbesondere zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, welche ein Sensorgehäuse aufweist und wenigstens einen, innerhalb des Sensorgehäuses angeordneten Sensor. Das Sensorgehäuse weist ein Sende-/Empfangsfenster auf,durch das entsprechende Sensorsignale von dem Sensor in das Umfeld ausgesendet werden können und/oder Sensorsignale aus dem Umfeld empfangen werden können. Die Vorrichtung weist eine Abdeckung auf, wobei die Abdeckung für die Sensorsignale transparent ausgebildet ist und wobei die Abdeckung ausgebildet ist, das Sende-/Empfangsfenster und damit den wenigstens einen Sensor gegenüber einem äußeren Umfeld der Vorrichtung abzudecken. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Reinigungseinheit auf, welche an einer Außenseite des Sensorgehäuses angeordnet ist und mittels einer Antriebseinheit entlang des Sensorgehäuses bewegbar ist. Die Reinigungseinheit ist ausgebildet, Verschmutzungen von der Abdeckung des Sende-/Empfangsfensters zu entfernen. Die Reinigungseinheit ist erfindungsgemäß als gegenüber dem äußeren Umfeld abgeschlossener Raum ausgebildet.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung ausgebildet zur Umfelderfassung und Verfahren zur Reinigung einer
Abdeckung einer solchen Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung ausgebildet zur Umfelderfassung, insbesondere zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Reinigung einer Abdeckung einer solchen Vorrichtung.
Stand der Technik
Die Fähigkeit ein Fahrzeugumfeld mittels Sensoren möglichst vollständig zu erfassen ist eine grundlegende Voraussetzung für automatisiertes Fahren. Dazu werden verschiedene Umfeldsensoren eingesetzt, wie zum Beispiel
Radarsensoren, Ultraschallsensoren, Kameras und LIDAR Systeme, die jeweils in ein Fahrzeug integriert werden müssen. Insbesondere Lidarsensoren werden sich in den nächsten Jahren bei der Realisierung hochautomatisierter
Fahrfunktionen auf Autobahnen und im urbanen Umfeld etablieren. Eine wesentliche Eigenschaft solcher optischer Sensoren ist, dass die erwartete Performance nur dann erreicht werden kann, wenn das optische Austrittsfenster zur Umwelt frei von Verunreinigungen oder Verdeckungen ist. Die Erkennung von Verunreinigungen oder Verdeckungen ist heute für viele Sensoren prinzipiell bekannt und teilweise umgesetzt. Für Lidarsensoren zeigen verfügbare
Lösungen markante Schwächen. Üblich sind z.B. Spritzdüsen, die versuchen Verschmutzungen mit hohem Druck zu entfernen. Die Reinigungswirkung ist nicht immer zuverlässig und der Wasserverbrauch zu hoch. Zur Erhöhung der Reinigungswirkung werden teilweise zusätzlich Wischer eingesetzt, mit denen auch Regentropfen abgewischt werden können. Die Wischer erfordern aber einen technischen Zusatzaufwand, bedeuten einen optischen Eingriff ins Fahrzeugdesign, sind Verschleißteile und sie können die optischen Oberflächen bei zu trockenem Wischen beschädigen. In der Forschung untersuchte
Ultraschallreinigungssysteme können aufgrund des Energieverbrauchs und des Eingriffs in die optischen Eigenschaften des Fensters nicht eingesetzt werden. Zur Enteisung werden heute Heizdrähte in das optische Fenster eingebracht. Diese verschlechtern die optischen Eigenschaften des Fensters und zeigen üblicherweise ungewünschte Alterungseffekte. Die Heizung muss große
Heizleistungen erbringen weil der sogenannte Wind Chili bei hohen
Geschwindigkeiten und niedrigen Temperaturen die Wärme sehr schnell abführt (einige 10 W). Insbesondere beim autonomen Fahren ist dies inakzeptabel und ein zuverlässiger Mechanismus zur Entfernung einer Verschmutzung des Sensors muss vorgesehen werden.
Auch Videokameras werden zukünftig vermehrt im Außenraum des Fahrzeugs verbaut. Bekannte Lösungen für die Parkassistenz mittels Weitwinkelkameras weisen ebenfalls Spritzdüsen oder Scheibenwischer auf, mit den zuvor genannten Nachteilen.
Aus dem Stand der Technik gemäß US2016/0315564 Al und WO 2015/003705 Al sind Wischersysteme bekannt, die mittels eines Wischerblatts in der Art eines Scheibenwischers Verschmutzungen von der Abdeckung eines Sende- /Empfangsfensters eines Sensors entfernen.
Aus der WO 2016/004936 Al ist bekannt, Schmutz mit Luftdüsen abzublasen.
Aus der DE 102011017684 Al ist bekannt, Schmutz mittels Wasserdüsen abzuwaschen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann somit darin gesehen werden, die bekannten Prinzipien der Reinigung von Umfeldsensoren derart zu kombinieren, dass unabhängig von den Umgebungsbedingungen (zum Beispiel der
Temperatur T) und der Art der Verschmutzung auf der Abdeckung eines Sende- /Empfangsfensters eines betreffenden Sensors, stets ein optimales
Reinigungsergebnis erzielt werden kann. Offenbarung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, eine Vorrichtung, ausgebildet zur Umfelderfassung mit einer kompakten Reinigungseinheit vorzusehen, wobei die Reinigungseinheit verschiedene Reinigungsprinzipien implementiert. Damit wird sichergestellt, dass unter verschiedenen Umweltbedingungen und bei unterschiedlichen Arten der Verschmutzung ein optimales Reinigungsergebnis erzielt werden kann und somit sichergestellt wird, dass der Umfeldsensor der Vorrichtung stets eine Umfelderfassung durchführen kann, ohne dass Signale durch Verschmutzungen blockiert werden.
Es wird eine Vorrichtung, ausgebildet zur Umfelderfassung, insbesondere zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, welche ein Sensorgehäuse aufweist und wenigstens einen, innerhalb des Sensorgehäuses angeordneten Sensor. Das Sensorgehäuse weist ein Sende-/Empfangsfenster auf, durch das entsprechende Sensorsignale von dem Sensor in das Umfeld ausgesendet werden können und/oder Sensorsignale aus dem Umfeld empfangen werden können. Die Vorrichtung weist eine Abdeckung auf, wobei die Abdeckung für die Sensorsignale transparent ausgebildet ist und wobei die Abdeckung ausgebildet ist, das Sende-/Empfangsfenster und damit den wenigstens einen Sensor gegenüber einem äußeren Umfeld der Vorrichtung abzudecken. Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um eine Kamera und/oder einen Lidarsensor handeln. Eine Kamera empfängt Licht, zum Beispiel sichtbares Licht, als
Sensorsignale, daher ist die Abdeckung in diesem Fall beispielsweise als für Licht transparente Scheibe, z.B. aus Glas oder Kunststoff, ausgebildet. Ein Lidarsensor sendet Laserstrahlen mit einer Wellenlänge z.B. im sichtbaren oder im IR-Bereich als Sensorsignale aus und empfängt die an Umfeldobjekten reflektierten Laserstrahlen mittels einer oder mehrerer Photodioden. Auch in diesem Fall kann die Abdeckung beispielsweise als eine transparente Scheibe, z.B. aus Glas oder Kunststoff, ausgebildet sein, die für Licht der
Laserwellenlänge transparent ist.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Reinigungseinheit auf, welche an einer Außenseite des Sensorgehäuses angeordnet ist und mittels einer
Antriebseinheit entlang der Abdeckung des Sende-/Empfangsfensters des Sensorgehäuses bewegbar ist. Die Reinigungseinheit ist ausgebildet,
Verschmutzungen von der Abdeckung des Sende-/Empfangsfensters zu entfernen. Die Reinigungseinheit weist erfindungsgemäß ein Gehäuse auf, das mit der Abdeckung einen gegenüber dem äußeren Umfeld im Wesentlichen abgeschlossenen Raum ausgebildet. Unter einem abgeschlossenen Raum soll hierbei ein Raumbereich verstanden werden, der durch die Wände des
Gehäuses sowie die Abdeckung begrenzt und so vor Einflüssen des Umfelds geschützt wird. Der geschlossene Raum muss dabei nicht zwingend luftdicht, flüssigkeitsdicht oder gar hermetisch abgeschlossen sein. So können
beispielsweise Ablauflöcher für Flüssigkeiten in dem Gehäuse vorgesehen sein. Weiterhin muss eine Bewegung des Gehäuses entlang der Abdeckung ermöglicht sein.
Gemäß der Erfindung ist demnach eine mechanisch angetriebene, insbesondere als Wisch- Wasch- Heiz-System ausgebildete, Reinigungseinheit vorgesehen, deren weitgehend abgeschlossener Raum über das Sende-/Empfangsfenster der Vorrichtung, ausgebildet zur Umfelderfassung geführt wird. Zur Reinigung kann die Reinigungseinheit eine Düse bzw. Spritzeinrichtung und/oder ein oder mehrere Wischerblätter aufweisen.
Bevorzugt weist die Reinigungseinheit im Inneren des Gehäuses mindestens ein Wischerblatt auf, das in Reibkontakt mit der Abdeckung ist. Besonders bevorzugt weist die Reinigungseinheit mindestens zwei derartige Wischerblätter auf. Die Wischerblätter sind ausgebildet, eine Verschmutzung durch die relative
Bewegung von Abdeckung und Reinigungseinheit abzutragen und können dazu beispielsweise eine oder mehrere Gummilippen aufweisen. Die Wischerblätter können dabei auch einen Teil des Rands des Gehäuses bilden.
Bevorzugt weist die Reinigungseinheit im Inneren des Gehäuses mindestens eine Düse auf, die ausgebildet ist, eine Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, auf die Abdeckung zu spritzen um Verschmutzungen abzulösen. Die Düse ist beispielsweise über einen oder mehrere Schläuche mit einem Reservoir mit Reinigungsflüssigkeit verbunden. Bevorzugt kann zusätzlich die
Reinigungsflüssigkeit bei Bedarf beheizt werden, z.B. indem das Reservoir beheizt wird und/oder indem die Düse beheizt wird. Durch das Beheizen der Reinigungsflüssigkeit kann eine Verschmutzung durch Eis auf der Abdeckung direkt entfernt werden. Weiterhin kann vermieden werden, dass bei niedrigen Außentemperaturen die Reinigungsflüssigkeit gefriert und dadurch die ersten Düsen verstopft werden.
Der abgeschlossene Raum verringert vorteilhaft den Verbrauch an
Reinigungsflüssigkeit, weil diese konzentrierter auf eine kleinere Fläche einwirkt, sie im Raum für eine Weile einwirken kann und nicht abfließen kann.
In einer möglichen Ausführung der Erfindung kann die Reinigungsflüssigkeit im Inneren der Wischerblätter geführt werden und an der Oberfläche der
Wischerblätter ausgelassen werden. So kann auf separate Düsen verzichtet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Reinigungseinheit ein oder mehrere weitere Düsen außerhalb des Gehäuses aufweisen, die die Verschmutzungen auf der äußeren Seite vor den ein oder mehreren Wischerblättern bespritzen.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Reinigungseinheit mindestens eine Heizvorrichtung auf, die ausgebildet ist, die Abdeckung und/oder den geschlossenen Raum zu beheizen. Zur Enteisung enthält die Reinigungseinheit eine Heizvorrichtung, beispielsweise eine Heizleitung. Zur Optimierung der Regelung des Betriebs der Heizeinrichtung enthält die
Reinigungseinheit bevorzugt einen Temperatursensor zur Messung der
Oberflächentemperatur der Abdeckung. Das Gehäuse trennt den
abgeschlossenen Raum von dem Umfeld, so dass die Heizleitung nicht durch Luftbewegung/Fahrtwind von der Oberfläche der Abdeckung entfernt werden kann. In einer möglichen Ausführung der Erfindung kann die Heizvorrichtung in ein Wischerblatt integriert sein.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist Reinigungseinheit eine Detektoreinheit auf, welche ausgebildet ist, eine Verschmutzung der Abdeckung zu erfassen. Die Detektoreinheit kann dazu beispielsweise als optischer Sensor wie z.B. als Kamera oder Reflexlichtschranke ausgebildet sein. Die
Detektoreinheit kann z.B. ausgebildet sein, in regelmäßigen zeitlichen Abständen ein Bild der Abdeckung erfassen. Mitels bekannter Methoden der digitalen Bildverarbeitung kann aus dem erfassten Bild festgestellt werden, ob eine Verschmutzung der Abdeckung vorliegt. Alternativ oder zusätzlich kann erfasst werden, ob eine durch die Verschmutzung verursachte erhöhte Reibung beim Vorschub der Reinigungseinheit auftrit. Falls so eine Verschmutzung erkannt wird, kann die Reinigungseinheit aktiviert werden. Damit wir der technische Vorteil erzielt, dass die Reinigungseinheit nur bei Bedarf, also nur bei Vorliegen einer tatsächlichen Verschmutzung der Abdeckung in Betrieb genommen und bewegt wird. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Nutzung der Vorrichtung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die zur
Umfelderfassung ausgebildete Vorrichtung einen Temperaturfühler auf, welcher ausgebildet und angeordnet ist, eine Temperatur der Abdeckung und/oder des durch das Gehäuse der Reinigungseinheit und die Abdeckung gebildeten geschlossenen Raums zu erfassen.
In einer bevorzugten Ausführung weist das Sensorgehäuse zumindest eine Führungsschiene auf. Die Reinigungseinheit ist mitels der Führungsschiene an der Außenseite des Sensorgehäuses angeordnet und kann mitels der
Antriebseinheit entlang der Führungsschiene bewegt werden, insbesondere vor der Abdeckung hin und her bewegt werden.
Die Antriebseinheit kann beispielsweise einen Schritmotor und/oder ein
Zahnradgetriebe umfassen. Alternative Ausführungen der Antriebseinheit können alternativ oder zusätzlich beispielsweise auch ein Zahnradgetriebe und/oder einen Riemenantrieb und/oder ein Hebelgetriebe und/oder ein Exzentergetriebe aufweisen. Bevorzugt erfolgt eine Regelung der Antriebseinheit derart, dass der Vorschub oder die Wiederholrate des Reinigungsprozesses an den
Verschmutzungsgrad oder Vereisungsgrad anpassen. Dafür ist bevorzugt eine Detektoreinheit vorhanden, die eine Verschmutzung beispielsweise optisch erkennt oder eine durch die Verschmutzung verursachte erhöhte Reibung beim Vorschub erfasst und so auf eine Verschmutzung/Vereisung schließt. Diese Detektoreinheit kann in der Reinigungseinheit verbaut sein, oder sich außerhalb der Reinigungseinheit, z.B. im Lidarsensor befinden. Die Reinigungseinheit kann ausgebildet sein, den aktuellen Reinigungszustand und/oder einen Reinigungs- Fortschritt an ein Fahrerassistenzsystem zu melden, so dass eine potentielle Degradation der Messergebnisse des Lidarsensors in die Fahrassistenzfunktion mit einbezogen werden können. Die Reinigungseinheit kann ausgebildet sein, eine aktuelle Position über dem Sende-/Empfangsfenster an ein Fahrerassistenzsystem zu melden, so dass das Fahrerassistenzsystem die Verdeckung des Sichtbereichs berücksichtigen kann. Die Reinigungseinheit kann beispielsweise vom Steuergerät des Lidarsensors mittels einer Software gesteuert werden, die die Messdaten der Reinigungseinheit und anderer Systeme verarbeitet. So kann beispielsweise eine Abschaltung der
Reinigungseinheit bei Erkennung einer mechanischen Blockade erfolgen.
Weiterhin kann eine Priorisierung wichtigster Reinigungsbereiche bei starkem, andauerndem Einsatz durchgeführt werden.
Die Reinigungseinheit kann nach erfolgter Reinigung in eine Parkposition gebracht werden, so dass sie den Regelbetrieb des Lidarsensors nicht negativ beeinflusst.
Vorteilhaft ist die Reinigungseinheit vollständig oder zu Teilen wartbar oder austauschbar ausgebildet.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Reinigung einer Abdeckung einer Vorrichtung zur Umfelderfassung beschrieben, wobei die Vorrichtung wie zuvor beschrieben ausgebildet ist. Die Vorrichtung weist eine Reinigungseinheit auf, die mittels der Antriebseinheit entlang des Gehäuses bewegt wird, wobei Verschmutzungen von der Abdeckung durch die
Reinigungseinheit entfernt werden.
Bevorzugt kann die Reinigungseinheit einen aktuellen Reinigungszustand und/oder einen Reinigungs- Fortschritt an ein Fahrerassistenzsystem melden, und eine durch die aktuelle Verschmutzung verursachte Degradation der Messergebnisse des Sensors in eine Fahrassistenzfunktion mit einbezogen wird.
Bevorzugt kann die Reinigungseinheit ihre aktuelle Position relativ zu dem Sende- Empfangsfenster an ein Fahrerassistenzsystem melden, so dass eine Verdeckung des Sichtbereichs des Sensors durch die Reinigungseinheit in eine Fahrassistenzfunktion mit einbezogen werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bieten die Vorteile, dass eine Kombination von verschiedenen Reinigungsmitteln bzw. Reinigungsprinzipien in ein einzelnes, kompaktes System erfolgen kann. Es wird vorteilhaft eine hohe Reinigungsleistung in Verbindung mit einer schnellen Abtauung bzw. Enteisung erzielt. Durch den in sich abgeschlossenen Aufbau der Reinigungseinheit kann ein geringer Verbrauch an Reinigungsflüssigkeit sowie eine geringe Heizleistung zur effektiven Reinigung ausreichen. Durch den Einsatz von zusätzlichen Sensoren, wie einem Temperaturfühler und/oder einer Detektoreinheit für Verschmutzungen kann eine schnellstmögliche Reinigung und gezielte Regelung der Reinigungseinheit erfolgen. Die Erfindung erfordert nur einen geringen Eingriff ins Fahrzeugdesign und ist für verschiedene
Oberflächenformen umsetzbar, insbesondere für zylindrische Oberflächen, wie sie häufig bei Sensorgehäusen von Lidarsensoren zum Einsatz kommen. Die Reinigungseinheit ist direkt an Sensorgehäuse montierbar bzw. integrierbar ausgebildet und erfordert somit keine zusätzliche Justage.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht.
Figur 2 zeigt schematisch die Vorrichtung aus Figur 1 in einer Seitenansicht.
Figur 3 zeigt eine Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt.
Ausführung der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Figuren 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 1, die zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs ausgebildet ist, und in diesem Beispiel als Lidarsensorsystem ausgebildet ist. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Sensorgehäuse 10, innerhalb dessen mindestens ein Lidarsensor angeordnet ist (nicht dargestellt). Das Sensorgehäuse 10 weist ein Sende-/Empfangsfenster 20 und eine Abdeckung 22 auf, wobei die Abdeckung für die Betriebswellenlänge(n) der Sensorsignale des Lidarsensors transparent ausgebildet ist. Die Abdeckung 22, beispielsweise eine Glasscheibe, ist ausgebildet ist, das Sende-/Empfangsfenster 20 gegenüber einem äußeren Umfeld 70 der Vorrichtung 1 abzudecken. Das Sensorgehäuse 10 ist im Bereich des Sende-/Empfangsfensters 20 im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Die Abdeckung 22 ist an die zylindrische Form angepasst.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung 1 eine Reinigungseinheit 30 (Wisch- Wasch-Heiz-System) auf. Die Reinigungseinheit 30 weist ein in seiner Form an die Oberfläche der Abdeckung 22 angepasstes Gehäuse 40 auf, das mittels einer Antriebseinheit 35 über die Oberfläche der Abdeckung 22 geführt wird. Die möglichen Bewegungsrichtungen sind durch den Doppelpfeil 80 angedeutet Das Gehäuse 40 weist beispielsweise eine offene Seite auf und liegt mit den Kanten der offenen Seite an der Abdeckung 22 bündig an, so dass das Gehäuse 40 mit der Abdeckung 22 einen gegenüber dem äußeren Umfeld 70 abgeschlossenen Raum 45 ausgebildet. Innerhalb des Gehäuses 40 sind ein oder mehrere Reinigungsmittel angeordnet, die dazu dienen, die Abdeckung von
Verschmutzungen zu reinigen. Diese werden im Zusammenhang mit Figur 3 näher beschrieben.
Die Antriebseinheit 35 kann in eine Aussparung Vorrichtung 1 eingelassen sein. Alternativ kann die Antriebseinheit 35 als Deckel auf das Sensorgehäuse 10 aufgesetzt werden oder ist als Teil des Sensorgehäuses 10 fest integriert sein. Die Antriebseinheit 35 kann ein- oder zweiseitig ausgebildet sein. Es ist eine Parkposition 60 vorgesehen, an der die Reinigungseinheit 30„geparkt“ werden kann, während sie nicht in Betrieb ist. Figur 3 zeigt eine Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt. Verschiedene Reinigungsmittel sowie verschiedene Sensoren sind im Inneren des Gehäuses 40 der Reinigungseinheit 30 vorgesehen:
Zwei Wischerblätter 38 zur Entfernung von Wasser oder verschmutzter
Reinigungsflüssigkeit sind senkrecht zur Bewegungsrichtung 80 innerhalb des Gehäuses angeordnet. Gummilippen der Wischerblätter 38 stehen dazu in Reibkontakt mit der Abdeckung 22. Es sind weiterhin zwei Spritzdüsen 32 innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet, von denen jede mittels eines
Versorgungsschlauchs 33 mit einem Reinigungssystem 132 verbunden ist. Das Reinigungssystem 132 umfasst z.B. ein Reservoir mit einer
Reinigungsflüssigkeit, Mittel zur Druckerzeugung und ein elektrisch steuerbares Ventil. Mittels der Spritzdüsen 32 wird die Oberfläche der Abdeckung 22 mit Reinigungsflüssigkeit 44 benetzt oder mit Druck gereinigt. Weiterhin ist eine Heizvorrichtung 50 innerhalb des Gehäuses vorgesehen. Die Ansteuerung der Heizvorrichtung erfolgt über einen externen Heizregler 150. Weiterhin ist ein Temperaturfühler 54 innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet, sowie eine Messeinrichtung 52 zur Messung des Verschmutzungsgrads. Die Messungen erfolgen jeweils über zugeordnete Messgeräte 152 und 154. Das
Temperturmessgerät 154 nimmt Daten des Temperaturfühlers 54 auf und ermittelt daraus die aktuelle Temperatur im Inneren des Gehäuses 40. Das Messgerät 152 nimmt Daten der Detektoreinheit 52 auf und ermittelt daraus, ob aktuell eine Verschmutzung der Abdeckung 22 vorliegt.
Ferner kann das Gehäuse 40 Ablauflöcher für die im Inneren befindlichen Flüssigkeiten aufweisen (nicht dargestellt).
Das Gehäuse kann mittels einer Antriebseinheit 35 entlang der Abdeckung in Richtung 80 hin und her bewegt werden. Die Antriebseinheit 35 umfasst dazu ein Antriebssystem, z.B. ein Zahnradgetriebe sowie einen Motor, der mittels einer Motorregelungseinheit 135 geregelt wird. Mittels einer zusätzlichen
Messeinrichtung 136 kann eine zusätzliche oder alternative Erfassung einer Verschmutzung z.B. über die Erfassung des Reibwerts oder der Erfassung einer Blockade, z.B. mittels Momentenmessung erfolgen. Weiterhin ist eine Weg- oder Winkelmesseinrichtung 36 zur Steuerung des Motors und Ermittlung der aktuellen Position der Reinigungseinheit 30 vorgesehen. Ein zentrales Steuergerät 200 mit einem Softwareprogramm verarbeitet sämtliche Messdaten und steuert den Heizregler 150, das Reinigungssystem 132 und die Antriebseinheit 35. Die softwareseitige Steuerung erlaubt insbesondere eine Anpassung der Reinigungsgeschwindigkeit an den Verschmutzungsgrad, sowie eine Anpassung der Reinigungshäufigkeit an den Verschmutzungsgrad. Weiterhin kann eine lokal angepasste Reinigung bei lokalen Verschmutzungen der Abdeckung 22 gezielt erfolgen. Ferner kann eine Bekanntgabe der aktuellen Position des Systems, und damit einer aktuellen Verdeckung des Sichtfelds des Sensors und weiterer Zustände an übergeordnete Systeme, z.B. ein
Fahrerassistenzsystem erfolgen, das diese Informationen entsprechend berücksichtigen kann. Bei wiederholtem Misserfolg einer Reinigung kann der Reinigungsvorgang außerdem abgebrochen werden. Besondere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Ablauf des
Reinigungsprozesses innerhalb des abgeschlossenen Raumes 45, also einem geschützten und verhältnismäßig kleinen Volumen:
Die Menge der zur effektiven Reinigung der Abdeckung erforderlichen
Reinigungsflüssigkeit ist klein, da die Einwirkdauer und Einwirkeffizienz innerhalb des Gehäuses optimiert werden kann. Weiterhin kann eine Enteisung mit verhältnismäßig geringer Leistung oder schneller erfolgen, da das zu beheizende Volumen klein ist und das Gehäuse 40 das Volumen gegen Abkühlung von außen schützt.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1), ausgebildet zur Umfelderfassung, insbesondere zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs, aufweisend
ein Sensorgehäuse (10), wenigstens einen, innerhalb des
Sensorgehäuses (10) angeordneten Sensor,
wobei das Sensorgehäuse ein Sende-/Empfangsfenster (20) und eine Abdeckung (22) aufweist, wobei die Abdeckung (22) für
Sensorsignale des Sensors transparent ausgebildet ist und wobei die Abdeckung (22) ausgebildet ist, das Sende-/Empfangsfenster (20) gegenüber einem äußeren Umfeld (70) der Vorrichtung (1) abzudecken, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung eine Reinigungseinheit (30) aufweist, welche an einer Außenseite des Sensorgehäuses (10) angeordnet ist und mittels einer Antriebseinheit (35) entlang der Abdeckung (22) bewegbar ist, wobei die Reinigungseinheit (30) ausgebildet ist, Verschmutzungen von der Abdeckung (22) zu entfernen und wobei die Reinigungseinheit (30) ein Gehäuse (40) aufweist, das mit der Abdeckung (22) einen gegenüber dem äußeren Umfeld (70) abgeschlossenen Raum (45) ausgebildet, wobei innerhalb des Gehäuses ein oder mehrere Reinigungsmittel (32, 38) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Gehäuse (10) zumindest eine Führungsschiene (15, 16) aufweist, wobei die Reinigungseinheit (30) mittels der Führungsschiene an der
Außenseite des Gehäuses (10) angeordnet ist und mittels der
Antriebseinheit (35) entlang der Führungsschiene (15, 16) bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (30) als Reinigungsmittel mindestens ein Wischerblatt (38) aufweist, das in Reibkontakt mit der Abdeckung (22) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (30) mindestens ein Heizelement (50) aufweist, das ausgebildet ist, die Abdeckung (22) und/oder den geschlossenen Raum zu beheizen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (30) als Reinigungsmittel mindestens eine Düse (32) aufweist, die ausgebildet ist, eine Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, auf die Abdeckung (22) zu spritzen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (35) einen Schrittmotor und/oder ein
Zahnradgetriebe und/oder ein Riemenantrieb und/oder ein Hebelgetriebe und/oder ein Exzentergetriebe umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit eine Detektoreinheit (52) aufweist, welche ausgebildet ist, eine Verschmutzung der Abdeckung (22) zu erfassen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit einen Temperaturfühler (54) aufweist, welcher ausgebildet und angeordnet ist, eine Temperatur der Abdeckung (22) und/oder eine Temperatur innerhalb des geschlossenen Raumes (45) zu erfassen.
9. Verfahren zur Reinigung einer Abdeckung (22) einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Reinigungseinheit (30) mittels der Antriebseinheit (35) entlang der Abdeckung (22) bewegt wird, wobei die Reinigungseinheit (30) ein Gehäuse (40) aufweist, das mit der Abdeckung (22) einen gegenüber dem äußeren Umfeld (70)
abgeschlossenen Raum (45) ausgebildet, wobei innerhalb des Gehäuses ein oder mehrere Reinigungsmittel (32, 38) angeordnet sind, und wobei Verschmutzungen von der Abdeckung (22) durch die Reinigungsmittel der Reinigungseinheit (30) entfernt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Reinigungseinheit (30) nach erfolgter Reinigung in eine Parkposition (60) gebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (30) einen aktuellen
Reinigungszustand und/oder einen Reinigungs- Fortschritt an ein
Fahrerassistenzsystem meldet, und eine durch die aktuelle
Verschmutzung verursachte Degradation der Messergebnisse des
Sensors in eine Fahrassistenzfunktion mit einbezogen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (30) ihre aktuelle Position relativ zu dem Sende- Empfangsfenster (20) an ein Fahrerassistenzsystem meldet, und eine Verdeckung des Sichtbereichs des Sensors durch die
Reinigungseinheit (30) in eine Fahrassistenzfunktion mit einbezogen wird.
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