DE102011106178A1 - A position adjustable vehicle component and method for aligning the same - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine lageverstellbare Fahrzeugkomponente, die einen Neigungssensor (4) zur Ermittelung einer Ausrichtung der Fahrzeugkomponente und zum Ausrichten der Fahrzeugkomponente in einem Fahrzeug (1) in Abhängigkeit von mittels des Neigungssensors (4) aufgenommenen Messsignalen aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten einer derartigen lageverstellbaren Fahrzeugkomponente in einem Fahrzeug (1), wobei mittels des Neigungssensors (4) eine Ausrichtung der Fahrzeugkomponente ermittelt wird und eine Abweichung der ermittelten Ausrichtung von einer Sollausrichtung verringert wird.The invention relates to a position-adjustable vehicle component which has an inclination sensor (4) for determining an alignment of the vehicle component and for aligning the vehicle component in a vehicle (1) as a function of measuring signals recorded by means of the inclination sensor (4). Furthermore, the invention relates to a method for aligning such a position-adjustable vehicle component in a vehicle (1), wherein by means of the inclination sensor (4) an orientation of the vehicle component is determined and a deviation of the determined orientation is reduced by a target orientation.
Description
Die Erfindung betrifft eine lageverstellbare Fahrzeugkomponente und ein Verfahren zum Ausrichten einer lageverstellbaren Fahrzeugkomponente.The invention relates to a position-adjustable vehicle component and a method for aligning a position-adjustable vehicle component.
Bei der Fahrzeugmontage muss in der Regel eine große Anzahl von Fahrzeugkomponenten im Fahrzeug justiert und kalibriert werden. Hierzu gehören neben den Scheinwerfern insbesondere auch unterschiedliche Sensoren der Fahrerassistenzsysteme wie Kameras oder eine Radarsensorik.In vehicle assembly, a large number of vehicle components in the vehicle usually needs to be adjusted and calibrated. In addition to the headlamps, these also include, in particular, different sensors of the driver assistance systems, such as cameras or a radar sensor system.
In der Produktion werden für diese Justierungs- und Kalibrierungsaufgaben entsprechende Prüfstände eingerichtet. Insbesondere ein Fahrwerksprüfstand ist häufig für eine Vielzahl von Justierungs- und Kalibrierungsaufgaben ausgestattet.In production, appropriate test benches are set up for these calibration and calibration tasks. In particular, a chassis test stand is often equipped for a variety of adjustment and calibration tasks.
Für die Justierung der Frontscheinwerfer besitzt der Fahrwerksprüfstand insbesondere Scheinwerfer-Einstell-Anlagen. Diese bestimmen auf optischem Weg den Winkel, unter dem eine Hell-Dunkel-Grenze abgestrahlt wird. Über diese optische Rückkopplung kann ein Werker oder ein Roboter die Scheinwerfer justieren.For the adjustment of the headlights of the chassis test bench has particular headlight adjustment systems. These optically determine the angle at which a cut-off line is emitted. Through this optical feedback, a worker or a robot can adjust the headlights.
Für die Radarsensorik in höherwertigen Fahrzeugen wird eine Metallplatte als „Spiegel” vor das Fahrzeug gebracht. Bei der Justierung sendet der Radarsensor unter verschiedenen Winkeln ein Signal zum „Spiegel” und kann schließlich aus der Leistung des reflektierten Signals die optimale Ausrichtung bestimmen.For the radar sensor in higher-value vehicles, a metal plate is brought as a "mirror" in front of the vehicle. During calibration, the radar sensor sends a signal to the "mirror" at different angles and can finally determine the optimal alignment from the power of the reflected signal.
Einfachere Radarsensoren haben einen optischen Hilfsspiegel auf dem Gehäuse montiert. Über diesen Spiegel kann mit einer externen Lichtquelle die optimale Ausrichtung des Sensors bestimmt werden.Simpler radar sensors have an optical auxiliary mirror mounted on the housing. This mirror can be used to determine the optimal alignment of the sensor with an external light source.
Für Kameras im Fahrzeug wird gewöhnlich ein Target in exakt definierter Position vor das Fahrzeug gebracht, so dass die Kameras sich selbst – durch die Analyse des Kamerabildes von dem Target – justieren können.For cameras in the vehicle, a target is usually placed in front of the vehicle in an exactly defined position so that the cameras can adjust themselves - by analyzing the camera image from the target.
Neben der Initialjustierung in der Produktion sind auch spätere Justierungen im Betrieb eines Fahrzeuges von Bedeutung. In den Service-Werkstätten werden für die Scheinwerferjustierung ebenfalls spezielle Justierungsvorrichtungen eingesetzt. Für Kameras gibt es in der Regel auch in Service-Werkstätten entsprechende Targets, die geeignet vor dem Fahrzeug platziert werden. Für eine Radarsensorik gibt es in Service-Werkstätten in der Regel keine Betriebsmittel, so dass die Radarsensorik meist während einer längeren Justierungsfahrt eingestellt wird.In addition to the initial adjustment in production and later adjustments in the operation of a vehicle are of importance. In the service workshops special adjustment devices are also used for the headlight adjustment. For cameras, there are usually also in service workshops appropriate targets that are placed suitably in front of the vehicle. For a radar sensor system there are usually no resources in service workshops, so that the radar sensor is usually set during a longer adjustment run.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte lageverstellbare Fahrzeugkomponente und ein verbessertes Verfahren zum Ausrichten einer lageverstellbaren Fahrzeugkomponente anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved position-adjustable vehicle component and an improved method for aligning a position-adjustable vehicle component.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Fahrzeugkomponente durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst.The object is achieved with respect to the vehicle component by the features of claim 1 and in terms of the method by the features of claim 4.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße lageverstellbare Fahrzeugkomponente weist einen Neigungssensor zur Ermittelung einer Ausrichtung der Fahrzeugkomponente und zum Ausrichten der Fahrzeugkomponente in einem Fahrzeug in Abhängigkeit von mittels des Neigungssensors aufgenommenen Messsignalen auf.A position-adjustable vehicle component according to the invention has a tilt sensor for determining an orientation of the Vehicle component and for aligning the vehicle component in a vehicle in response to recorded by means of the tilt sensor measurement signals.
Der Neigungssensor ermöglicht es vorteilhaft, die Fahrzeugkomponente auch ohne externe Justierungsmittel auszurichten, die eine hohe Präzision zur Justierung erfordern und sehr komplex ausgeführt sein können. Dadurch können Aufwand und Kosten einer Ausrichtung der Fahrzeugkomponente gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Justierungsverfahren erheblich reduziert werden. Insbesondere kann die Fahrzeugkomponente auch außerhalb von Produktions- und Werkstätten anhand von mittels des Neigungssensors aufgenommenen Messsignalen ausgerichtet werden.The tilt sensor makes it advantageous to align the vehicle component without external adjustment means that require high precision for adjustment and can be made very complex. As a result, the expense and cost of aligning the vehicle component can be significantly reduced compared with adjustment methods known from the prior art. In particular, the vehicle component can also be aligned outside of production facilities and workshops by means of measurement signals recorded by means of the inclination sensor.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Fahrzeugkomponente ist der Neigungssensor als ein Mikro-Elektro-Mechanisches System oder als ein flüssigkeitsbasierter kapazitiver Neigungssensor ausgebildet.In a preferred embodiment of the vehicle component of the inclination sensor is designed as a micro-electro-mechanical system or as a liquid-based capacitive tilt sensor.
Unter einem als Mikro-Elektro-Mechanisches System (MEMS = Micro-Elektro-Mechanical System) ausgebildeten Neigungssensor wird ein Mikrosystem mit einer beweglichen Kondensatorplatte verstanden, mittels dessen kapazitiv eine Neigung gegenüber der Schwerkraftrichtung bestimmbar ist. Unter einem flüssigkeitsbasierten kapazitiven Neigungssensor wird ein so genanntes Liquid Capacitive Inclinometer verstanden, das ein teilweise mit einer dielektrischen Flüssigkeit befülltes Gehäuse aufweist, so dass eine Neigung gegenüber der Schwerkraftrichtung kapazitiv über die Abhängigkeit einer Kapazität von der Gehäuselage bestimmbar ist.An inclination sensor designed as a micro-electro-mechanical system (MEMS = micro-electro-mechanical system) is understood to mean a microsystem with a movable capacitor plate, by means of which an inclination relative to the direction of gravity can be determined capacitively. A liquid-based capacitive inclination sensor is understood to mean a so-called liquid-capacitive inclinometer which has a housing partially filled with a dielectric fluid, so that an inclination with respect to the direction of gravity can be determined capacitively by the dependence of a capacitance on the housing position.
Derartige Sensoren sind heute bereits als Massenprodukte verfügbar und eignen sich daher vorteilhaft zur Verwendung als Neigungssensoren in erfindungsgemäßen Fahrzeugkomponenten. Überdies sind sie klein und nehmen daher vorteilhaft nur wenig Bauraum in Anspruch. Es sind aber auch andere Neigungssensoren verwendbar, beispielsweise solche, die auf einer Magnetfeldmessung basieren.Such sensors are already available as mass products today and are therefore advantageous for use as tilt sensors in vehicle components according to the invention. Moreover, they are small and therefore take advantage of only little space to complete. However, other inclination sensors can also be used, for example those based on a magnetic field measurement.
Sofern der Neigungssensor sehr exakt eingebaut werden kann, kann ein derartiger Sensor zur Ausrichtung der Fahrzeugkomponente genügen. Für einen weniger exakten Aufbau oder eine zweidimensionale Ausrichtung der Fahrzeugkomponente können auch zwei Neigungssensoren verwendet werden, die Neigungen in unterschiedlichen, vorzugsweise zueinander orthogonalen Ebenen messen.If the inclination sensor can be installed very accurately, such a sensor can be sufficient for aligning the vehicle component. For a less exact construction or a two-dimensional alignment of the vehicle component, it is also possible to use two inclination sensors which measure inclinations in different, preferably mutually orthogonal planes.
Eine erfindungsgemäße Fahrzeugkomponente kann insbesondere ein Scheinwerfer zur Aussendung sichtbaren Lichts, ein Infrarotscheinwerfer, ein Radarsensor, eine Kamera, eine Radfederung, ein Spiegel, eine Ladebordwand, ein Schiebedach oder eine Anzeigeeinheit sein. Die Ausrichtung all dieser Fahrzeugkomponenten kann vorteilhaft mittels eines Neigungssensors vereinfacht werden.A vehicle component according to the invention may in particular be a headlight for emitting visible light, an infrared headlight, a radar sensor, a camera, a wheel suspension, a mirror, a tail lift, a sliding roof or a display unit. The orientation of all these vehicle components can be advantageously simplified by means of a tilt sensor.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Neigungssensor, insbesondere einer der oben genannten Neigungssensoren, in eine lageverstellbare Fahrzeugkomponente integriert, wobei die Fahrzeugkomponente insbesondere eine der oben genannten Fahrzeugkomponenten sein kann. Mittels des Neigungssensors wird eine Ausrichtung der Fahrzeugkomponente ermittelt und es wird eine Abweichung der ermittelten Ausrichtung von einer Sollausrichtung verringert.In the method according to the invention, an inclination sensor, in particular one of the above-mentioned inclination sensors, is integrated in a position-adjustable vehicle component, wherein the vehicle component may in particular be one of the abovementioned vehicle components. By means of the inclination sensor, an orientation of the vehicle component is determined and a deviation of the determined orientation from a desired orientation is reduced.
Mittels des Verfahrens kann eine Fahrzeugkomponente anhand der Messsignale des Neigungssensors auf eine Sollausrichtung ausgerichtet werden, ohne externe Justierungsmittel zu verwenden. Dies hat die oben bereits erwähnten Vorteile, dass Aufwand und Kosten einer Ausrichtung der Fahrzeugkomponente erheblich reduziert werden und dass die Fahrzeugkomponente auch außerhalb von Produktions- und Werkstätten ausgerichtet werden kann.By means of the method, a vehicle component can be aligned to a target orientation based on the measurement signals of the inclination sensor, without using external adjustment means. This has the above-mentioned advantages that effort and cost of alignment of the vehicle component can be significantly reduced and that the vehicle component can be aligned outside of production and repair shops.
In einer ersten bevorzugten Variante des Verfahrens wird die Sollausrichtung relativ zu der Richtung der Schwerkraft vorgegeben. Dies hat den Vorteil, dass die Sollausrichtung damit unabhängig von der Fahrzeuglage ist und die Neigung gegenüber der Schwerkraftrichtung mittels des Neigungssensors bestimmbar ist. Allerdings erfordert diese Variante, dass sich das Fahrzeug bei der Bestimmung der Ausrichtung der Fahrzeugkomponente wenigstens annähernd in einer horizontalen Lage befindet, d. h. in einer Lage, in der eine Fahrzeughochachse in Schwerkraftrichtung verläuft.In a first preferred variant of the method, the desired orientation is predetermined relative to the direction of gravity. This has the advantage that the target orientation is thus independent of the vehicle position and the inclination relative to the direction of gravity can be determined by means of the inclination sensor. However, this variant requires that the vehicle is at least approximately in a horizontal position when determining the orientation of the vehicle component, ie. H. in a situation in which a vehicle vertical axis is in the direction of gravity.
Daher wird bei dieser ersten Variante die Ausrichtung der Fahrzeugkomponente vorzugsweise bei in einer horizontalen Lage ruhendem Fahrzeug aus wenigstens einem mittels des Neigungssensors erfassten Messsignal ermittelt. Dabei wird vorteilhaft ausgenutzt, dass die Fahrzeughochachse und die Schwerkraft in der horizontalen Lage des Fahrzeugs gleichgerichtet sind und daher eine Ausrichtung der Fahrzeugkomponente relativ zur Schwerkraftrichtung gleichzeitig eine Ausrichtung relativ zum Fahrzeug ist.Therefore, in this first variant, the alignment of the vehicle component is preferably determined in at least one measurement signal detected by means of the inclination sensor when the vehicle is stationary in a horizontal position. It is advantageously utilized that the vehicle vertical axis and the gravity are rectified in the horizontal position of the vehicle and therefore an orientation of the vehicle component relative to the direction of gravity at the same time is an orientation relative to the vehicle.
Diese Ausgestaltung der ersten Variante des Verfahrens kommt vorzugsweise auf einem Prüfstand im Produktionsverfahren oder in einer Service-Werkstatt zum Einsatz, in dem das Fahrzeug horizontal gelagert ist, insbesondere zu einer Erst- oder Neujustierung der Fahrzeugkomponente. Die Messwerte der Sensoren werden in diesem Umfeld beispielsweise von den Produktions- oder Service-Testern über Diagnose ausgelesen, angezeigt, verarbeitet und/oder gespeichert.This embodiment of the first variant of the method is preferably used on a test bench in the production process or in a service workshop, in which the vehicle is mounted horizontally, in particular to a first or readjustment of the vehicle component. The measured values of the sensors in this environment, for example, from the production or service Testers are read out via diagnostics, displayed, processed and / or saved.
Alternativ wird bei der ersten Variante während einer Bewegung des Fahrzeuges ein Mittelwert von mittels des Neigungssensors erfassten Messsignalen gebildet und die Ausrichtung der Fahrzeugkomponente aus dem Mittelwert ermittelt.Alternatively, in the first variant, during a movement of the vehicle, an average value of measurement signals detected by means of the inclination sensor is formed, and the orientation of the vehicle component is determined from the mean value.
Dabei wird vorteilhaft ausgenutzt, dass ein Fahrzeug in der Regel während seiner Bewegung im Mittel eine horizontale Lage einnimmt, da es im Mittel gleichviel bergauf und bergab fährt. Daher liefert auch der Mittelwert der von mittels des Neigungssensors erfassten Messsignale eine Neigung gegenüber der Schwerkraftrichtung, die zum Ausrichten der Fahrzeugkomponente herangezogen werden kann. Diese Ausgestaltung der ersten Variante kann zur regelmäßigen Überprüfung und Korrektur der Ausrichtung der Fahrzeugkomponente herangezogen werden. Zur schnellen Bildung des Mittelwertes können Konvergenz beschleunigende Algorithmen verwendet werden.It is advantageously exploited that a vehicle usually occupies a horizontal position during its movement on average, as it drives the same amount uphill and downhill on average. Therefore, the mean value of the measurement signals detected by means of the inclination sensor also provides an inclination relative to the direction of gravity, which can be used to align the vehicle component. This embodiment of the first variant can be used for the periodic checking and correction of the orientation of the vehicle component. Convergence-accelerating algorithms can be used for the rapid formation of the mean value.
Ferner kann diese Ausgestaltung der ersten Variante des Verfahrens dahingehend weiter gebildet werden, dass in die Mittelung Daten eines Navigationsgerätes oder andere Daten einbezogen werden, die Informationen über die Lage des Fahrzeugs enthalten. Wenn beispielsweise anhand solcher Daten bekannt ist, dass sich das Fahrzeug während eines Mittelungsintervalls im Mittel nicht in einer horizontalen, sondern einer anderen bekannten Lage bewegt, beispielsweise über eine durchschnittliche Steigung der während des Mittelungsintervalls zurückgelegten Fahrstrecke, so kann der Mittelwert der von mittels des Neigungssensors erfassten Messsignale entsprechend korrigiert werden, um die Neigung relativ zur Schwerkraftrichtung zu ermitteln.Furthermore, this refinement of the first variant of the method can be further developed such that data of a navigation device or other data containing information about the position of the vehicle is included in the averaging. For example, if it is known from such data that the vehicle moves during an averaging interval on average not in a horizontal but in another known position, for example over an average gradient of the distance traveled during the averaging interval, then the mean of the vehicle can be determined by means of the inclination sensor detected measurement signals are corrected accordingly to determine the inclination relative to the direction of gravity.
In einer zweiten Variante des Verfahrens wird eine momentane Fahrzeuglage ermittelt und die Sollausrichtung relativ zu der Fahrzeuglage vorgegeben.In a second variant of the method, an instantaneous vehicle position is determined and the desired orientation is specified relative to the vehicle position.
Diese Variante ermöglicht es vorteilhaft, die Fahrzeugkomponente in einer beliebigen Lage des Fahrzeugs zu bestimmen. Insbesondere ist sie im Unterschied zur ersten Variante nicht auf eine horizontale Lage Fahrzeugs bezogen und damit flexibler als die erste Variante.This variant advantageously makes it possible to determine the vehicle component in any position of the vehicle. In particular, unlike the first variant, it is not related to a horizontal position of the vehicle and thus more flexible than the first variant.
Bei der zweiten Variante wird die momentane Fahrzeuglage vorzugsweise mittels weiterer an oder in dem Fahrzeug angeordneter Lagesensoren ermittelt. Diese weiteren Lagesensoren sind beispielsweise Sensoren einer Fahrdynamikregelung des Fahrzeuges.In the second variant, the instantaneous vehicle position is preferably determined by means of further position sensors arranged on or in the vehicle. These further position sensors are, for example, sensors of a vehicle dynamics control of the vehicle.
Dadurch kann die momentane Fahrzeuglage vorteilhaft zuverlässig ermittelt werden. Voraussetzung dafür ist, dass das Fahrzeug mit entsprechend genauen Lagesensoren ausgestattet ist oder wird.As a result, the instantaneous vehicle position can advantageously be determined reliably. The prerequisite for this is that the vehicle is or will be equipped with correspondingly accurate position sensors.
Alternativ werden bei der zweiten Variante des Verfahrens Messsignale verschiedener an oder in dem Fahrzeug angeordneter Lagesensoren regelmäßig erfasst und Korrelationen zwischen den erfassten Messsignalen ermittelt und die momentane Fahrzeuglage wird aus miteinander korrelierten Messsignalen ermittelt.Alternatively, in the second variant of the method, measurement signals of various position sensors arranged on or in the vehicle are regularly detected and correlations between the detected measurement signals are determined and the current vehicle position is determined from measurement signals correlated with one another.
Diese Ausgestaltung der zweiten Variante nutzt aus, dass ein gleichzeitiges Versagen oder eine gleichzeitige Dejustierung mehrerer Lagesensoren im oder am Fahrzeug unwahrscheinlich ist. Die miteinander korrelierten Messsignale verschiedener Lagesensoren liefern daher mit hoher Wahrscheinlichkeit zuverlässige Informationen über die momentane Fahrzeuglage und ermöglichen die Ermittelung der Fahrzeuglage. Außerdem können ermittelte unkorrelierte Messsignale vorteilhaft zur Ermittelung dejustierter oder fehlerhafter Fahrzeugkomponenten verwendet werden. Bei dieser Ausgestaltung der zweiten Variante des Verfahrens werden die zur Bestimmung der Fahrzeuglage verwendeten Sensoren vorzugsweise regelmäßig in einer Werkstatt zueinander rekalibriert, um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Bestimmung der Fahrzeuglage zu erhöhen.This embodiment of the second variant makes use of the fact that a simultaneous failure or a simultaneous misalignment of several position sensors in or on the vehicle is unlikely. The correlated measuring signals of different position sensors therefore provide with high probability reliable information about the current vehicle position and allow the determination of the vehicle position. In addition, determined uncorrelated measurement signals can advantageously be used to determine misaligned or faulty vehicle components. In this embodiment of the second variant of the method, the sensors used to determine the vehicle position are preferably regularly recalibrated in a workshop with one another in order to increase the reliability and accuracy of the determination of the vehicle position.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.
Dabei zeigt:Showing:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Eine derartige Ausrichtung des Infrarotscheinwerfers
Im Folgenden werden beispielhaft kurz weitere Fahrzeugkomponenten und Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgestellt.In the following, further vehicle components and application examples of the method according to the invention are briefly presented by way of example.
Ebenso wie Infrarotscheinwerfer
Ähnlich lässt sich eine Radarsensorik justieren, die einen Neigungssensor
Auch eine Kamera kann mittels eines an ihr angeordneten Neigungssensors
Ferner können Neigungssensoren
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Stoßfängerbumper
- 33
- Infrarotscheinwerferinfrared Illuminator
- 44
- Neigungssensortilt sensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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