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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum selbsttätigen Reinigen eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfers
sowie die Verwendung einer Kamera zur Bestimmung des Verschmutzungsgrades
eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfers und ein Computerprogrammprodukt
zur Steuerung einer Scheinwerfer-Reinigungsprozedur.
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Stand der Technik
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Scheinwerfer-Reinigungsanlagen
für Kraftfahrzeuge sind als solche im Stand der Technik
bekannt. So kann eine Scheinwerfer-Reinigungsanlage an eine von
einem Benutzer betätigbare Scheibenwascheinrichtung gekoppelt
werden. Dabei erfolgen Scheinwerfer und Scheibenreinigung mehr oder
minder simultan. Die Betätigung einer Scheinwerferreinigung
erfolgt dabei aber unabhängig vom Verschmutzungsgrad der
Scheinwerfer, was mit einem entsprechend hohen Reinigungsmittelverbrauch
einhergeht. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Scheinwerfer-Reinigungsanlage
mit Reinigungsdüsen arbeitet, die die Reinigungsflüssigkeit
mit verhältnismäßig hohem Druck, mithin
mit einem großen Volumenstrom gegen das zu reinigende Scheinwerferglas
spritzen.
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Insoweit
existieren im Stand der Technik diverse Lösungsansätze,
eine Scheinwerferreinigung abhängig oder initiiert vom Verschmutzungsgrad
des zu reinigenden Scheinwerferglases durchzuführen. So
wird in der
DE 42 28
069 A1 vorgeschlagen, einen Schmutzsensor zur Erfassung
des Verschmutzungsgrades des Scheinwerferglases vorzusehen. Der Schmutzsensor
ist dabei auf der Innenseite des Scheinwerferglases installiert.
Er besteht aus einem Strahlungssender und aus einem Strahlungsempfänger,
die vorzugsweise in einem Gehäuse untergebracht und parallel
zueinander angeordnet sind.
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Der
Strahlungsempfänger nimmt dabei die von der Verschmutzung
auf der Außenseite des Scheinwerferglases reflektierten
Signale des Strahlungssenders auf. Eine Signalauswerteeinrichtung ermittelt
dabei in Abhängigkeit dieser Signale einen Verschmutzungsgrad
und betätigt in Abhängigkeit davon die Reinigungsmittel
der Scheinwerfer-Reinigungsanlage.
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Ferner
ist aus der
DE 199
19 450 A1 eine Scheinwerfer-Reinigungsanlage für
Kraftfahrzeuge bekannt, die ebenfalls mit einem Schmutzsensor versehen
ist, der den Verschmutzungsgrad des Scheinwerferglases detektiert
und einen entsprechenden Schmutzsignalwert generiert. Dabei ist
der Schmutzsensor bei der Detektion des Verschmutzungsgrades des
Scheinwerferglases außen vor dem Scheinwerferglas angeordnet.
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Derartige
Einrichtungen zur Bestimmung eines Verschmutzungsgrades des Scheinwerferglases erfordern
einen entweder in der Scheinwerfereinrichtung oder in unmittelbarer
Nähe hierzu gesondert anzuordnenden und zur Erfassung des
Verschmutzungsgrades ausgebildeten Sensor und eine entsprechende
Verkabelung zur Bordelektronik des Kraftfahrzeugs. Die Anordnung,
insbesondere die Kalibrierung solcher, in unmittelbarer Umgebung
des Scheinwerfers anzuordnender Sensorelemente gestaltet sich als
verhältnismäßig aufwendig als auch arbeits-
und kostenin tensiv. Zudem kann es etwa beim verschleißbedingten
Auswechseln von Scheinwerferkomponenten, z. B. beim Auswechseln
des Leuchtmittels, erforderlich sein, den Sensor neu zu kalibrieren
oder zu justieren.
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Die
Anordnung eines Sensors außen vor dem Scheinwerferglas
ist dahingehend von Nachteil, dass der Sensor selbst verschmutzen
kann und so in seiner Funktionsweise beeinträchtigt ist.
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Aufgabe
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Der
Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zur selbsttätigen Reinigung eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfers
mit verringertem konstruktivem Aufwand zur Verfügung zu
stellen. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein sensorisches Erfassungsmittel
zur Ermittlung des Verschmutzungsgrads eines Scheinwerferglases
zur Verfügung zu stellen, welches beabstandet und unabhängig
von einer Position des Scheinwerfers am oder im Kraftfahrzeug angeordnet
werden kann.
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Erfindung und vorteilhafte
Wirkungen
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung
zur selbsttätigen Reinigung eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfers
gemäß Patentanspruch 1, mittels einer Verwendung
einer für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs
vorgesehenen Kamera zur Bestimmung des Verschmutzungsgrades des
Scheinwerfers gemäß Patentanspruch 7, einem Verfahren
zur selbsttätigen Reinigung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers
gemäß Patentanspruch 8 und einem Computerprogrammprodukt
für eine Datenverarbeitungseinrichtung gemäß Patentanspruch
13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur selbsttätigen
Reinigung eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfers ausgebildet. Sie weist
eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Lichtverteilung ausgestattet,
welche vom Scheinwerfer auf einem außerhalb des Kraftfahrzeugs
befindlichen Objekt erzeugt wird. Die sensorische Erfassung des
Verschmutzungsgrads des Scheinwerfers erfolgt somit in Reflexionsgeometrie.
Das heißt, die vom Scheinwerfer auf einem zu beleuchtenden
Objekt, wie etwa einer Fahrbahn, erzeugte Lichtverteilung wird quantitativ und/oder
qualitativ sensorisch erfasst und einer Auswertung zur Erzeugung
eines Signals herangezogen. Die Sensoreinrichtung ist dabei zur
Erzeugung eines einer Auswerteeinheit zuzuführenden, vorzugsweise elektrischen
Signals ausgebildet, wobei das Signal eine die gemessene Lichtverteilung
und damit indirekt einen den Verschmutzungsgrad des Scheinwerfers
charakterisierende Größe darstellt.
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Die
zur Reinigung des Kraftfahrzeug-Scheinwerfers vorgesehene Auswerteeinheit
ist zur Auswertung des von der Sensoreinrichtung zur Verfügung
gestellten Signals vorgesehen und dazu ausgebildet, unter Berücksichtigung
des Signals, bzw. in Abhängigkeit des entsprechenden Signalwertes
eine für den Scheinwerfer vorgesehene Reinigungseinrichtung
zu aktivieren. Diese ist insbesondere zur Beaufschlagung des Scheinwerferglases
mit einer Reinigungsflüssigkeit ausgebildet und kann daneben auch
eine separate mechanische Wischeranordnung umfassen.
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Die
erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung beruht
auf der sensorischen Erfassung einer von einem beleuchteten Objekt
diffus reflektierten und vom Scheinwerfer erzeugten Lichtverteilung.
Die vom beleuchteten Objekt, typischerweise einer Fahrbahn, zurückreflektierte
Strahlung, insbesondere die detektierbare Strahlungsintensität
und deren räumliches Intensitätsmuster geben Aufschluss über
eine etwaige Verschmutzung des Scheinwerferglases.
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Da
der Verschmutzungsgrad des Scheinwerferglases indirekt und in Reflexionsgeometrie
erfasst wird, kann ein zur Erfassung der erzeugten Lichtverteilung
vorgesehener Sensor nahezu beliebig am oder im Kraftfahrzeug angeordnet
werden. Es besteht fortan nicht mehr die Notwendigkeit, den Sensor
in unmittelbarer Nähe zum Scheinwerferglas oder etwa innerhalb
eines Scheinwerfergehäuses vorzusehen. Hierdurch kann in
vorteilhafter Weise der Montage- und Verkabelungsaufwand für
einen solchen Sensor reduziert werden. Auch wird durch einen etwa
verschleißbedingten Austausch von Scheinwerferkomponenten
eine Neujustage der entfernt vom Scheinwerfer anzuordnenden Sensoreinrichtung
nicht erforderlich. Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße
sensorische Erfassungsprinzip eine variable, flexible und an fahrzeugspezifische Bauraumanforderungen
universell anpassbare Anordnung und Montage des Sensors.
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Nach
einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
die Sensoreinrichtung als Kamera auszubilden, die zur Erfassung
bzw. zur Erzeugung eines zumindest zweidimensionalen Abbildes der
vom Scheinwerfer auf dem vom Fahrzeug befahrbaren Untergrund erzeugten
Lichtverteilung ausgebildet ist. Das von der Kamera erfassbare Bild
wird dabei einer nachgeschalteten Bildauswertung unterzogen, welche
beispielsweise die räumliche Helligkeitsverteilung eines
vom Scheinwerfer erzeugten und von der Fahrbahn diffus reflektierten Lichtkegels
auswertet.
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Als
Kamera kommt insbesondere eine für ein Fahrer-Assistenzsystem
ohnehin vorhandene vorwärts, also in Fahrtrichtung, gerichtete
Kamera infrage. So ist nach der Erfindung insbesondere vorgesehen,
eine ohnehin im Fahrzeug vorhandene und nach vorn gerichtet, das
heißt, im Wesentlichen das Blickfeld des Fahrers aufnehmende
Kamera zur Ermittlung des Verschmutzungsgrades eines Scheinwerferglases
heranzuziehen, sodass auf einen gesondert zur Verschmutzungserfassung
des Scheinwerferglases ausgebildeter Sensor in vorteilhafter Weise verzichtet
werden kann.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest
ein weiterer Sensor zur Erfassung von zumindest einem weiteren Umgebungsparameter,
insbesondere zur Erfassung der Umgebungshelligkeit vorgesehen.
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Dieser
Sensor, der separat von der Kamera ausgebildet und separat von dieser
am Fahrzeug angeordnet sein kann, dient der Kalibrierung oder Normierung
des von der Kamera aufnehmbaren Bildes. Dieser Helligkeitssensor,
welcher in einer besonders einfachen Ausgestaltung als Fotodiode
ausgebildet sein kann, erzeugt einen Messwert, der unmittelbar Aufschluss über
die das Fahrzeug umgebenden Lichtverhältnisse gibt. Mittels
des Helligkeitssensors kann das Kamerabild normiert und bezüglich
seines absoluten Intensitäts- oder Helligkeitswertes skaliert werden.
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Der
Helligkeitssensor gibt unmittelbar Aufschluss über den
Anteil einer Fremdlichtquelle am von der Kamera aufnehmbaren Bild.
Er gibt z. B. Aufschluss über den Grad der Sonnen- oder
Mondeinstrahlung oder über den Einfluss von Straßenbeleuchtungseinrichtungen
an dem von der Kamera aufnehmbaren Bild.
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Dieser
weitere Helligkeitssensor kann entweder als separater, von der Kamera
getrennt anzuordnender Sensor am Fahrzeug, insbesondere an der Fahrzeugkarosserie
angeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, diesen Sensor in die
vorhandene Kamera zu integrieren. Alternativ kann vorgesehene werden,
mittels der ohnehin vorhandenen Kamera und der von ihr erzeugbaren
Signale die Funktionalität eines solchen weiteren Helligkeitssensors
zu simulieren. Beispielsweise kann vorgesehen sein, anhand von außerhalb
des Lichtkegels liegenden Bildpunkten der Kamera, Rückschlüsse über
die Umgebungsausleuchtung zu ziehen.
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Der
zumindest eine vom Helligkeitssensor ermittelbare Umgebungsparameter
kann entweder auf das gesamte, von der Kamera aufgenommene Bild
angewendet werden. Beispielsweise kann die Intensität sämtlicher
Kamerabildpunkte mit dem Helligkeitsparameter multipliziert oder
unter Verwendung des Helligkeitsparameters normiert werden. Es ist ferner
aber auch denkbar, die aus dem Kamerabild gewonnenen oder daraus
abgeleiteten Signale und Messgrößen einer auf
dem Helligkeitsparameter basierenden Skalierung zu unterziehen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Auswerteeinheit
ein Speichermodul zugeordnet ist, mittels welchem in vorgegebenen,
vorzugsweise äquidistanten Zeitabständen sensorisch
erfasste Lichtverteilungen und/oder die aus erfassten Lichtverteilungen,
bzw. aus den Bildern der Kamera erzeugten Signale zur Bildung eines
zeitlichen Mittelwerts speicherbar sind. Der gebildete zeitliche
Mittelwert kann ferner zur Bildung eines Referenzwertes herangezogen
werden, welcher als Vergleichsbasis für später
aufzunehmende Lichtverteilungen und/oder die daraus erzeugbaren
Signale dienen kann.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, die
Reinigungseinrichtung erst dann zu aktivieren, wenn das von einer
zuletzt aufgenommenen Lichtverteilung ermittelte Signal um zumindest
einen vorgegebenen Betrag von einem zuvor gebildeten Mittelwert
oder einem vorgegebenen Wertebereich abweicht.
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Insoweit
wird eine gewisse Bandbreite für das mittels der Sensoreinrichtung
ermittelbare Signal zur Verfügung gestellt, sodass erst
signifikante, nicht aber bereits nur unwesentliche Änderungen
und Abweichungen von einem vorgegebenen Signal-Sollwert zur Aktivierung
und Auslösung der Kraftfahrzeug-Scheinwerferreinigung führen.
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Durch
geeignete Wahl einer erforderlichen Abweichung vom Mittelwert oder
vom vorgegebenen Wertebereich, aber auch durch die zeitliche Mittelwertbildung
aufgenommener Signale zur Erzeugung eines Referenzwerts, können
geringfügige Signalschwankungen, welche sich durch womöglich ändernde
Hintergrundeinflüsse oder sich ändernde Umgebungsparameter
ergeben, kompensiert werden.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass zur Entscheidungsfindung darüber,
ob die Reinigungseinrichtung zu aktivieren ist, mehrere in zeitlicher
Abfolge zueinander generierte Signale der Sensoreinrichtung untereinander
verglichen werden. Weicht etwa in einer zeitlichen Signalfolge nur
ein Messwert deutlich von übrigen zuvor und zeitlich nachfolgend
ermittelten Messwerten ab, so ist dies ein Indiz dafür,
dass die Abweichung nicht auf eine Scheinwerferverschmutzung zurückzuführen
ist.
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Bei
einer plötzlich auftretenden oder kontinuierlich einsetzenden
Scheinwerferverschmutzung ist hingegen einer kontinuierliche Änderung
des aus dem Kamerabild ermitteltbaren Signalwertes zu erwarten.
Um einem solchen, zumeist kontinuierlich stattfindenden Verschmutzungsprozess
Rechnung zu tragen, wird die Reinigungseinrichtung vorzugsweise
erst dann mittels der Auswerteeinheit aktiviert, wenn das aus den
Bilddaten generierte Signal mehrfach, zumindest aber zweimal aufeinanderfolgend vom
vorgegebenen Referenzwert oder den ihn umgebenen Wertebereich abweicht.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit
und/oder die Sensoreinrichtung zur ortsaufgelösten Auswertung der
Lichtverteilung und zur selektiven und/oder unabhängigen
Aktivierung einer linken oder rechten Scheinwerfer-Reinigungseinrichtung
des Fahrzeugs ausgebildet sind. So können die Sensoreinrichtung und
die ihr nachgeschaltete Auswerteeinheit dazu ausgebildet sein, den
Lichtkegel eines rechten als auch eines linken Scheinwerfers separat
zu erfassen und die von diesen jeweils gesondert erzeugte Lichtverteilung
auf der vorausliegenden Fahrbahn zur separaten Bestimmung des Verschmutzungsgrads
des linken oder rechten Scheinwerferglases heranzuziehen. Auf diese
Art und Weise kann eine individuelle, separate Aktivierung der für
den linken und/oder rechten Scheinwerfer gesondert vorgesehenen
Reinigungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden.
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Nach
einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung
die Verwendung einer für ein Fahrerassistenzsystem eines
Kraftfahrzeugs vorgesehenen Kamera zur Messung einer von einem Scheinwerfer
auf einem außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekt
erzeugbaren Lichtverteilung zur Bestimmung des Verschmutzungsgrads
zumindest eines Scheinwerfers, bzw. seines Scheinwerferglases und
zur Aktivierung einer für den Scheinwerfer vorgesehenen
Reinigungseinrichtung in Abhängigkeit des ermittelten Verschmutzungsgrads.
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Auf
diese Art und Weise kann eine ohnehin im Fahrzeug vorhandene, nach
vorn, in Blickrichtung des Fahrers, gewandte Kamera neben ihrer
Funktion beispielsweise für ein Abstandsregelungssystem,
einen Spurassistenten oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm
auch zur Bestimmung des Scheinwerfer-Verschmutzungsgrades verwendet
werden. Der ansonsten hierfür übliche im Bereich
des Scheinwerfers selbst anzuordnende Sensor wird hierdurch entbehrlich.
Letztlich kann somit der Montage- und Herstellungsaufwand für
ein Scheinwerfer-Reinigungssystem in vorteilhafter Weise reduziert
werden.
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Nach
einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur selbsttätigen Reinigung eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfers,
wobei zunächst eine vom zu reinigenden Scheinwerfer erzeugte
Lichtverteilung auf einem außerhalb des Kraftfahrzeugs
befindlichen Objekts sensorisch erfasst wird. Diese sensorische
Erfassung macht sich die diffuse Reflexion des vom Scheinwerfer
ausgesendeten Lichts zunutze. Es ist dabei insbesondere vorgesehen,
die vom Scheinwerfer auf der vorausliegenden Fahrbahn oder Wegstrecke
erzeugte Lichtverteilung sensorisch, vorzugsweise mittels einer
Kamera zu erfassen.
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Aus
dem vom Sensor erzeugten Bild wird zumindest ein auswertbares Signal
erzeugt, welches Aufschluss über die Gesamtintensität
und/oder die räumliche Helligkeitsverteilung der auf der
vorausliegenden Fahrbahn erzeugten Lichtverteilung gibt. Zur Erzeugung
dieses Signals oder Signalwertes können etwa einzelne vorbestimmte
Bildpunkte eines Kamerabildes, entweder untereinander oder gegenüber
einem vorgegebenen Wert verglichen werden. Auch ist denkbar, einzelne
Zeilen oder Spalten eines aufgenommenen Kamerabildes aufzuintegrieren
und/oder einer Mittelwertbildung zuzuführen.
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Die
von der Sensoreinrichtung, insbesondere einer Kamera aufgenommenen
zweidimensionalen Bilddaten oder die daraus generierbaren Signale oder
Messwerte werden in einem Speichermodul abgespeichert und können
so zu Vergleichszwecken mit weiteren zeitlich nachfolgend aufzunehmenden oder
generierten Signalen herangezogen werden. Auch kann vorgesehen sein,
das jeweils aus den Bilddaten ermittelbare Signal mit einem vorgegebenen
Referenz- oder Soll-Wert zu vergleichen und bei einer signifikanten
Abweichung vom Soll- oder Referenzwertebereich die für
den jeweiligen Scheinwerfer vorgesehene Reinigungseinrichtung zur
Reinigung des Scheinwerfers zu aktivieren.
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Daneben
ist vorgesehen, dass die mittels einer Kamera sensorisch erfassbare
Lichtverteilung oder das daraus ableitbare Signal oder der entsprechende
Messwert unter Berücksichtigung der Umgebungshelligkeit
kalibriert wird. Diese Kalibrierung dient insbesondere dazu, unabhängig
von der jeweils bei Aufnahme entsprechender Bilddaten vorliegenden
Umgebungshelligkeit miteinander vergleichbare Werte zu erhalten,
um das vom Scheinwerfer erzeugbare Helligkeitsmuster objektiv mit
einem zu einem späteren Zeitpunkt unter anderen Umgebungsparametern
aufgenommenen Helligkeitsmuster zu vergleichen.
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Ferner
ist für das Verfahren vorgesehen, die einzelnen Bilddaten
oder die daraus ableitbaren Signalwerte zur Bildung eines zeitlichen
Mittelwerts abzuspeichern und die Reinigungseinrichtung erst dann zu
aktivieren, wenn der jeweils aktuelle Signalwert zum wiederholten
Male von einem vorgegebenen Sollwertebereich abweicht oder wenn
der jeweils aktuelle Signal wert um einen vorgegebenen Betrag von einem
vorgegebenen Referenz- oder Sollwert bzw. vom Mittelwert zuvor aufgenommener
und abgespeicherter Signalwerte abweicht. Insbesondere ist eine kontinuierliche
mithin aber auch sprungartige Änderung des aus den aufgenommenen
Bilddaten generierten Signalwertes ein Indiz für eine zunehmende Scheinwerferglasverschmutzung.
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Ferner
kann nach der Erfindung vorgesehen sein, den vorgegebenen Sollwertbereich
oder Referenzwertebereich in Abhängigkeit von ermittelten
Signalen oder Lichtverteilungen variabel zu ändern. Das
gesamte Reinigungssystem kann sich somit an sich ändernde
Umgebungsparameter selbst adaptieren. Auf diese Art und Weise kann
beispielsweise sich kontinuierlich oder sprunghaft ändernden
Umgebungsparametern Rechnung getragen werden, insbesondere, wenn
sich die Umgebungslichtverhältnisse, etwa beim Befahren
eines Tunnels oder bei auf- oder untergehender Sonne kontinuierlich
oder aber aufgrund des Durchzugs eines Wolkenbandes abrupt ändern.
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Des
Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das unmittelbar
nach Durchführung einer Reinigungsprozedur eines Scheinwerfers
aufgenommene Bild und/oder das daraus ableitbare Signal mit einem
vor Durchführung der Reinigungsprozedur ermittelten Signals
verglichen wird. Sollte sich durch diesen Vergleich herausstellen,
dass infolge der Durchführung der Reinigungsprozedur keine
signifikante Veränderung der Lichtverteilung erzeugt werden
konnte, so ist dies entweder ein Indiz dafür, dass die
Reinigungsprozedur als solche, etwa aufgrund fehlender Reinigungsflüssigkeit
nicht erfolgreich ablief, oder dass ein systemimmanenter Fehler
der Reinigungsvorrichtung vorliegt.
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Sofern
die Differenzbildung oder der Vergleich zweier, vor und nach einer
Reinigungsprozedur generierter Signale unterhalb eines vorgegebenen
Schwellwertes liegen, kann vorgesehen werden, einen Diagnoseprozess
in Gang zu setzen, mittels welchem etwaige Fehlfunktionen der Reinigungsvorrichtung
ermitteln können. Auch ist es in einem solchen Falle denkbar,
den Anwender mittels eines optischen oder akustischen Signals auf
eine etwaige Fehlfunktion hinzuweisen.
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Nach
einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung
ein Computerprogrammprodukt für eine Datenverarbeitungseinrichtung,
welche zur Steuerung einer selbsttätigen Reinigungsprozedur eines
Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Das Computerprogrammprodukt
ist mit Programmmitteln ausgestattet, um eine Sensoreinrichtung
in vorgegebenen Zeitintervallen zur Erfassung einer vom Scheinwerfer
auf einem außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekt
erzeugten Lichtverteilung zu aktivieren, die Sensoreinrichtung,
vorzugsweise eine Kamera, auszulesen und anhand der ausgelesenen
Daten zumindest ein Signal zu erzeugen, welches die erfasste Lichtverteilung
zumindest hinsichtlich Intensität und räumlicher
Struktur kennzeichnet.
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Darüber
hinaus sind die vorgesehenen Programmmittel zum Vergleichen des
auf diese Art und Weise erzeugten Signals mit zumindest einem vorgegebenen
oder mit einem zeitlich zuvor ermittelten und/oder abgespeicherten
Signal ausgebildet. Ferner sind die Programmmittel dazu ausgelegt,
eine für die Kraftfahrzeug-Scheinwerfer vorgesehene Reinigungseinrichtung
zu aktivieren, wenn der Signalvergleich eine oberhalb eines gewissen
Toleranzbereichs liegende Abweichung zutage gebracht hat.
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Ausführungsbeispiele Weitere
Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei
bilden sämtliche wörtlich beschriebenen als auch
bildlich dargestellten Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch
in ihrer sinnvollen Kombination untereinander den Gegenstand der
vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen
und deren Rückbezügen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem eine Lichtverteilung
erzeugenden Scheinwerfer,
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2 eine
schematische Darstellung der einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung,
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3 ein
Ablaufdiagramm der Reinigungsprozedur und
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4 ein
weiteres Ablaufdiagramm einer modifizierten Reinigungsprozedur.
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In 1 ist
ein Kraftfahrzeug, etwa ein Personenkraftwagen 10 gezeigt,
welcher am in Fahrtrichtung vorn liegenden Endabschnitt zumindest
einen Scheinwerfer 12 aufweist. Dieser Scheinwerfer ist
zur zumindest bereichsweisen Ausleuchtung einer Fahrbahn 15 ausgebildet.
Der vom Scheinwerfer 12 ausgesendete Lichtkegel 14 erzeugt
eine dem Fahrzeug 10 vorauseilende Lichtverteilung 16 auf
der Fahrbahn 15. Das von der Fahrbahn diffus reflektierte
Licht 18 wird dabei von einer an beliebiger Stelle am oder
im Kraftfahrzeug anzuordnenden Kamera 20 erfasst. Hierfür
ist insbesondere eine im Innenraum das Fahrzeugs angeordnete Kamera
vorgesehen, deren Signale auch für ein Fahrerassistenz-System
verwendbar sind.
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Das
von der Kamera 20 generierte Bildsignal kann insoweit in
einem Fahrerassistenzsystem, etwas zur Spurkontrolle oder zur Abstandsregelung des
Fahrzeugs Verwendung finden. Beispielsweise kann vorgesehen sein,
die Kamera 20 an der in Fahrtrichtung vorn liegenden Seite
eines Rückspiegels anzuordnen.
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Daneben
ist ein weiterer Sensor 21 vorgesehen, welcher als Hell-Dunkel-Sensor
implementiert ist. Dieser Sensor 21 misst die Umgebungshelligkeit des
Fahrzeuges und stellt einen Messwert zur Verfügung, mittels
welchem das von der Kamera 20 aufgenommene Bild hinsichtlich
der Intensität einzelner oder sämtlicher Bildpunkte
zu skalieren oder abzugleichen ist.
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Der
Hell-Dunkel-Sensor 21 gibt insoweit Aufschluss darüber,
ob das Fahrzeug 10 bei Dunkelheit, in der Abend- oder Morgendämmerung
oder aber bei Tageslicht bewegt wird. Diese Information, in Form eines
quantitativ ermittelbaren Helligkeitsmesswerts wird neben der von
der Kamera 20 erzeugbaren Bildinformation zu einem kalibrierten,
bzw. normierten Signal verarbeitet.
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Ein
solch normiertes oder kalibriertes Signal oder Bild, oder ein daraus
erzeugter kalibrierter oder normierter Messwert kann in der Auswerteeinheit 22 selbst
oder einem zugeordneten, in 2 nicht
explizit gezeigten Speichermodul abgespeichert werden. Das Abspeichern
von zeitlich sequenziell aufgenommenen Signalwerten dient einer
Mittelwertbildung, um eine inhärent vorhandene Signalfluktuation
kompensieren zu können.
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An
die Auswerteeinheit 22 angeschlossen ist eine Reinigungseinrichtung 26,
welche von der Auswerteeinheit 22 aktivierbar ist und welche
unter Verwendung von einer Reinigungsflüssigkeit und/oder unter
Verwendung von mechanischen Mitteln, etwa einer Wischeinrichtung,
den Scheinwerfer 12 von Schmutz befreien kann.
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Ferner
ist in 2 ein Fahrerassistenzsystem 24 angedeutet,
welches neben der für die Verschmutzungsgrad-Bestimmung
des Scheinwerfers 12 vorgesehene Auswerteeinheit 22 das
von der Kamera 20 erzeugte Signal anderweitig auswertet
und verwendet.
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In 3 ist
schematisch ein möglicher Ablauf des Reinigungsverfahrens
gezeigt. In einem Schritt 100 wird mittels der Kamera 20 ein
Bild aufgenommen und im nachfolgenden Schritt 102 zu einem vergleichbaren
Signalwert verarbeitet. Hierzu kann die vom Helligkeitssensor 21 zur
Verfügung gestellte Helligkeitsinformation verwendet werden,
sodass die im Schritt 102 erzeugten und unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen
gewonnenen Signalwerte untereinander vergleichbar sind.
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Hiernach
wird im Schritt 104 eine Vergleichsoperation durchgeführt,
bei welcher der aktuell aufgenommene bzw. im Schritt 102 erzeugte
Signalwert entweder mit zuvor ermittelten Signalwerten, einem zeitlichen
Mittelwert und/oder mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird.
Sofern dieser Vergleich eine signifikante Abweichung vom Sollwert
zeigt, wird im Schritt 106 die Reinigungsprozedur für
den Scheinwerfer 12 unter Aktivierung der Reinigungseinrichtung 26 durchgeführt.
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Ergibt
der in Schritt 104 durchgeführte Vergleich hingegen,
dass der zuletzt erzeugte Signalwert nur unwesentlich von vorherigen
Signalwerten, dem Mittelwert oder dem vorgegebenen Sollwert oder
Sollwertebereich abweicht, so wird die Reinigungsprozedur zunächst
nicht durchgeführt und nach einem vorgegebenen Zeitintervall,
welches Sekunden oder auch Minuten betragen kann, wird ein neues
Bild in Schritt 100 aufgenommen, wonach die gesamte Prozedur
wiederholt durchlaufen wird.
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In 4 ist
ein erweitertes Verfahren zur Durchführung der selbsttätigen
Reinigungsprozedur gezeigt. Hier wird im Schritt 110 zunächst
mittels der Kamera 20 ein Bild der Lichtverteilung 16 aufgenommen.
Zeitgleich hierzu wird mittels des Helligkeitssensors 21 die
Umgebungshelligkeit, das heißt die Lichtintensität
außerhalb des vom Scheinwerfer 12 erzeugten Lichtkegels 14 gemessen.
Beide in den Schritten 110 und 112 vorzugsweise
unabhängig, aber zeitgleich ermittelten Messwerte, werden
im nachfolgenden Schritt 114 zur Erzeugung eines normierten
oder skalierten Signals verarbeitet.
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Das
dabei erzeugte Signal wird nachfolgend im Schritt 116 in
einem Speichermodul abgespeichert. Diese Schritte 110, 112, 114 und 116 können beispielsweise
n-fach wiederholt werden, bevor im Schritt 118 eine Vergleichsprozedur
eines zuletzt aufgenommenen Messwertes oder eine Reihe von zuletzt
aufgenommenen Messwerten mit zuvor aufgenommenen und abgespeicherten
ggf. normierten oder gemittelten Messwerten oder einem vorgegebenen
Sollwert oder Sollwertebereich durchgeführt wird.
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Ergibt
dieser Vergleich 118 eine signifikante Abweichung von einem
vorgegebenen Sollwert oder Sollwertebereich, so wird im Schritt 120 eine
Reinigungsprozedur, ähnlich wie im Schritt 106 durchgeführt.
Sofern die Abweichungen innerhalb eines gewissen Toleranzbereichs
liegen, ist vorgesehen, zunächst weitere Bilder im Schritt 110 aufzunehmen und
diese ggf. abzu speichern. Erst bei einem widerholt ermittelten Abweichung
wird dann die Reinigungsprozedur durchgeführt.
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Das
System ist ferner dazu ausgelegt, sich adaptiv an ändernde
Umgebungsparameter anzupassen. Insbesondere durch die Mittelwertbildung von
in zeitlicher Aufeinanderfolge aufgenommenen Messwerten, die aus
dem Kamerabild unter Berücksichtigung der vom Helligkeitssensor 21 zur
Verfügung gestellten Helligkeitswerte generiert werden können,
ist das System in der Lage, ähnlich wie ein menschliches
Auge, die infolge der einsetzenden Verschmutzung des Scheinwerferglases
fortschreitende und kontinuierliche Verschmutzung des Scheinwerferglases
wahrzunehmen.
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Darüber
hinaus soll das System eine gewisse Trägheit hinsichtlich
einzelner möglicher temporärer Signalwertabweichungen
aufweisen. Insbesondere bei sich plötzlich ändernden
Lichtverhältnissen, etwa beim Durchfahren eines Tunnels
oder dem Durchqueren einer Brücke können die aus
dem Kamerabild gewonnenen Messwerte signifikant von unmittelbar
zuvor aufgenommenen Messwerten abweichen. Eine einzelne signifikante
Messwertabweichung kann im System zunächst unberücksichtigt bleiben.
Liegt einer oderliegen mehrere nachfolgend aufgenommenen Messwerte
jedoch wiederholt im Bereich der signifikanten Änderung,
so ist dies in aller Regel ein Indiz dafür, dass eine plötzliche
Verschmutzung des Scheinwerferglases aufgetreten ist. In diesem
Falle ist vorgesehen, die Scheinwerferreinigung zu aktivieren.
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Scheinwerfer
- 14
- Lichtkegel
- 15
- Fahrbahn
- 16
- Lichtverteilung
- 18
- Reflektiertes
Licht
- 20
- Kamera
- 21
- Hell-Dunkel-Sensor
- 22
- Auswerteeinheit
- 24
- Fahrerassistenz-System
- 26
- Reinigungseinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4228069
A1 [0003]
- - DE 19919450 A1 [0005]