CN103269914A - 交通工具闭合元件自动操纵方法和相应的设备及交通工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车(10)闭合元件(1；2)的自动操纵方法。其中，借助光学传感器(5)探测物体。根据物体的探测，操纵闭合元件(1；2)。用光学传感器(5)校核，在操纵闭合元件(1；2)时是否有障碍物处于闭合元件(1；2)的运动轨迹内。当光学传感器(5)探测到有障碍物处于闭合元件(1；2)的运动轨迹内时，中断闭合元件(1；2)的操纵。

Description

交通工具闭合元件自动操纵方法和相应的设备及交通工具
本发明涉及一种能自动打开和/或关闭交通工具闭合元件，例如滑动门的方法，以及一种相应设计的设备和一种相应设计的交通工具。
DE102008025669A1公开了一种光学传感器，它探测一种手势，然后自动运动汽车的闭合元件。此外此出版物还公开了一种障碍物探测装置，探测在闭合元件的运动区域内部存在的障碍物。
WO2008/116699A2涉及一种光学传感器芯片，以及涉及一种光学防夹住装置，用于借助这种传感器芯片监测车窗玻璃、汽车滑动门或后盖板。
按现有技术，打开汽车滑动门例如借助电容式车门把手传感器进行，其中不利地表明，由于滑动门的车门锁不能及时去锁，往往需要两次将手伸入去锁传感器(车门把手)内。保护例如驾驶员车门防止与障碍物相撞，按现有技术大多借助超声波传感器实现，这意味着是一种比较昂贵的解决方案。
因此本发明的目的是，与现有技术相比，将交通工具闭合元件(尤其车门)设计为能更舒适地操作和/或使闭合元件的防撞更经济地实施。
按本发明为达到所述目的，通过按权利要求1所述的交通工具闭合元件自动操纵方法、通过按权利要求10所述的交通工具闭合元件自动操纵设备、或通过按权利要求13所述的车辆。从属权利要求确定本发明优选和有利的实施形式。
在本发明的框架内提供一种交通工具闭合元件的自动操纵(尤其打开和关闭)方法。其中，借助光学传感器探测物体(尤其该物体的运动)。根据物体或运动的探测操纵闭合元件。此外，用同一个光学传感器校核，在操纵闭合元件时是否有障碍物处于闭合元件的运动轨迹内。当光学传感器探测到有障碍物处于闭合元件的运动轨迹内时，中断闭合元件的操纵。
在这里，闭合元件的运动轨迹理解为当闭合元件打开或关闭时闭合元件沿其运动的轨迹或路径。中断闭合元件的操作尤其是指，阻止闭合元件沿一个方向继续运动，闭合元件在当前操作期间正在沿这一方向运动。例如在闭合元件与在其运动轨迹内的障碍物碰撞前，闭合元件的运动被完全制止或甚至反向。
通过光学传感器不仅用于起动闭合元件的操纵，而且用于探测闭合元件运动轨迹内的障碍物，可有利地由同一个传感器执行两项不同的任务。由此可有利于比现有技术更经济地实现闭合元件的防撞，在现有技术中为了防撞通常使用超声波传感器。此外，可以取消在车门把手内使用电容式传感器，其结果正好对于镀铬的车门把手是有利的，在这种车门把手内不能使用电容式传感器。
尤其是，仅在同时探测到在例如Keyless-Entry-System(无钥进入系统)的交通工具环境内为交通工具配设的交通工具钥匙，才操纵闭合元件。
校核是否探测到为交通工具配设的钥匙，可例如在借助光学传感器探测到物体(例如手)接近闭合元件的把手到预先规定的距离时进行。
通过采用光学传感器来起动探测为交通工具配设的钥匙，在例如一只手处于闭合元件相应的把手前30cm或甚至40cm时，便已经能尝试探测为交通工具配设的钥匙。在现有技术中为此目的通常使用电容式传感器，它们大多在接近到5cm时才响应(原因是电容式传感器作用距离小)，与现有技术相比，所述探测为交通工具配设的钥匙的试图，可以在时间上提前实施。在成功的情况下(亦即探测到为交通工具配设的钥匙)，时间上更早地实施钥匙探测，有利地导致闭合元件更快速地反应，从而闭合元件可例如在时间上比使用电容式传感器时更早打开。
当满足至少下列条件之一时，可例如自动打开闭合元件：
·闭合元件的把手被接触，这同样可以借助光学传感器探测；
·光学传感器探测到擦抹手势；以及
·由光学传感器探测到有人超过预先规定的时间段站在闭合元件前。
为了例如即使不用手也能打开(作为闭合元件的)滑动门，光学传感器不仅探测物体(例如手)的接近，而且同样探测停留地站在光学传感器相应探测区内的人。为此例如检测人臂或人肩。当人在一个位置滞留预先规定的时间段(例如2秒)时，要求光学传感器寻找为交通工具配设的钥匙。若此时找到这种钥匙，则滑动门自动打开。
除了不用手打开闭合元件外，可以例如通过手接近闭合元件把手(例如驾驶员车门或滑动门的车门把手)的周围区域打开闭合元件。此外，按本发明可以通过用手在光学传感器前(在光学传感器的探测区内)掠扫或擦抹，打开闭合元件。
当满足至少下列条件之一时，中断闭合元件，例如汽车盖板的操作(亦即打开或关闭)：
·由光学传感器探测到有人在闭合元件旁以比预先规定的小的距离走过；
·由光学传感器探测到有人正在上交通工具；
·由光学传感器探测到有人正在下交通工具；以及
·由同一个光学传感器探测到第一个物体接近交通工具闭合元件的把手到预先规定的距离，以及第二个物体同时接近交通工具另一个闭合元件的把手。
换句话说，按本发明的实施形式，当有人上车或下车时，汽车后盖板或其他闭合元件不自动打开或关闭。此外，通过接触不同车门(例如滑动门和驾驶员车门)的两个车门把手，可以中断闭合元件的打开或关闭。
按本发明的一种实施形式，例如通过相应的手势或通过接触相应的操作件，引起关闭闭合元件。按这种实施形式，然而只有当光学传感器在交通工具外部离光学传感器预先规定的距离内不再探测到物体时，闭合元件才自动关闭。
由此例如有可能，首先发出闭合元件的关闭指令，接着(在交通工具装卸货的情况下)在交通工具内装纳某物体。在人们离开闭合元件或光学传感器有足够远的距离时，闭合元件(例如滑动门或后盖板)才自动关闭。
在自动操纵闭合元件时，还可以借助光学传感器确定某些信息。属于这些信息的是：
·闭合元件的开度。在这里开度说明闭合元件已打开或关闭了百分之多少；
·有关闭合元件是否处于最终位置的信息。例如滑动门有两个最终位置。在一个最终位置滑动门完全关闭，而在另一个最终位置滑动门完全打开；以及
·闭合元件在打开时或在关闭时运动的速度。
这些相应的信息可以作为状态信息通过总线系统进一步传给交通工具相应的控制器。通过使用光学传感器确定这些信息，可以有利地省去一些目前确定这些信息的传感器。例如可以节省涉及滑动门的最终位置开关。滑动门的移动速度可例如借助例如处于滑动门边缘的光学传感器这样确定，亦即测量滑动门离车门边界(例如B柱)的距离随时间的关系。
按本发明，闭合元件可以包括交通工具的驾驶员一侧的门、交通工具的副驾驶员一侧的门(亦即其他任何车门)、交通工具的滑动门或盖板(例如后盖板)。
此外，光学传感器可以有两个不同的探测区。为了操纵闭合元件，光学传感器在第一探测区内探测物体或物体的运动。在操纵闭合元件时是否有障碍物处于闭合元件的运动轨迹内，光学传感器采取下列措施校核，亦即它校核，相应的障碍物是否处于第二探测区内。在这里，第一和第二探测区从光学传感器出发处于沿不同的方向。
在本发明的框架内还提供一种用于自动操纵交通工具的闭合元件的设备。在这里，设备包括控制器和光学传感器。借助光学传感器探测物体(尤其该物体的运动)并校核，在操纵闭合元件时是否有障碍物处于闭合元件的运动轨迹内。根据物体的探测，控制器操纵闭合元件，以及当借助光学传感器探测到有障碍物处于闭合元件的运动轨迹内时，中断闭合元件的操纵。
按本发明设备的优点与前面已详细说明的按本发明方法的优点基本一致，所以在这里不再重复。
按本发明的一种实施形式，设备附加地包括电容式传感器，它例如安装在闭合元件的把手上，用于在操纵闭合元件时辅助光学传感器。
通过尤其组合在内的所述电容式传感器，有利地还可以当交通工具被雪覆盖时操纵闭合元件。一旦例如雪处在光学传感器上，至少降低光学传感器的可用性。因为电容式传感器即使在覆盖着雪的状态下也能使用，所以在自动操纵一个或多个闭合元件时它有利地成为对光学传感器良好的补充。
最后，在本发明的框架内提供一种包括按本发明的设备的交通工具，尤其是车辆。
按本发明车辆的一种实施形式，闭合元件是滑动门，它以汽车的B柱为界。在该实施形式中，光学传感器设置在滑动门的边缘，在滑动门关闭时它直接处于B柱旁。在滑动门处于打开状态时，光学传感器的探测区包括一个从滑动门的边缘延伸至B柱的区域。
因为光学传感器有利地安置在运动的滑动门上，以及它的探测区一直延伸至B柱，所以借助光学传感器已经可以很好地确定前面提及的状态信息(滑动门开度、最终位置信息和移动速度)。
在这里应指出，即使对于没有Keyless-Entry-System(亦即没有一个可以探测为交通工具配设的无线钥匙的系统)的交通工具，本发明也可以至少用于关闭或锁住闭合元件以及作为防碰撞措施。
作为光学传感器可例如使用一种能在立体角为±85°范围内探测运动和手势的传感器。这种传感器有一组雪崩光电二极管。采用脉冲测量法借助光学传感器可以探测物体的距离。这种传感器有激光二极管用于发射散射光，它用于在物体与光学传感器之间距离的距离测量，以及用于周围环境的照明。这种光学传感器有定向的能准确识别运动的探测区。
本发明有下列优点：
·即使不用手也能引起滑动门的自动打开和关闭；
·提高通过车门把手打开汽车时的反应速度；以及
·通过节省例如微型开关、用于表示或确定滑动门状态的霍耳传感器，可以降低生产成本；
·除了操纵闭合元件外，光学传感器还可以用于其他或同一个闭合元件的防撞保护；
·只有在汽车成功卸载后，才有可能自动关闭所有车门。
本发明尤其适用于自动操纵汽车的滑动门。当然，本发明不限于优选的使用领域，因为本发明一方面也能使用于自动操纵其他闭合元件(例如盖板和普通的车门)。另一方面本发明也可以使用在船舶、飞机以及轨道运行和轨道导引的车辆中。
下面参见附图借助按本发明优选的实施形式详细说明本发明。附图中：
图1表示按本发明的汽车，它包括具有两个不同探测区的光学传感器；
图2表示按本发明使用的光学传感器的一个探测区；以及
图3示意表示具有按本发明设备的按本发明的汽车。
图1表示按本发明的汽车10，它有滑动门1和副驾驶员车门2。在滑动门1上，在滑动门1关闭时与汽车10的B柱毗连的那个边缘上安置光学传感器5。在滑动门1关闭时，光学传感器5用其第一探测区7不仅监测滑动门的把手3，而且监测副驾驶员车门2的把手4。
若在滑动门处于关闭状态时光学传感器5认出有一只手在滑动门1的把手3附近，则激活钥匙识别装置，以便借助Keyless-Entry-System(未表示)探测为汽车配设的钥匙或芯片。当探测到这种钥匙时，自动打开滑动门1。在接触驾驶员车门(未表示)的把手时，整个汽车10去锁。
可例如通过在光学传感器第一探测区7内的擦抹手势(例如用手比划一个想象的圈或环)要求实施滑动门1的关闭过程。若光学传感器5认出此擦抹手势，则激活光学传感器5的第二探测区6。由此光学传感器监测滑动门1打开的车门口。如果有物体，例如人处于此车门口内，便不再实施滑动门1的关闭。只有在认出此车门口空缺时，才实施滑动门1的关闭过程。在实施关闭过程期间(亦即在滑动门1运动期间)，持续监测打开的车门口或车门区。此时若探测到在此车门区内有物体(例如由于有人将手伸入此车门区内)，立即停止滑动门1的关闭或运动。换言之，在关闭过程前和关闭过程期间，借助光学传感器5探测滑动门1的所述车门口，由此保证预防夹住。
借助光学传感器5还可以探测处于副驾驶员车门2前物体的距离。因此，在从内部打开副驾驶员车门2时，当借助光学传感器5探测到有障碍物处于打开副驾驶员车门2时走过的运动轨迹内时，可例如控制车门制动。因此通过光学传感器5还可以探测与汽车有侧向间距的物体。
在汽车10所有的车门1、2都已关闭的状态下，可以通过接触光学传感器5，或通过在光学传感器5第一探测区7内部执行相应的擦抹手势，将汽车10锁住。
在这里还应指出，图1中表示的汽车10在两侧分别有一个光学传感器5。因此设在汽车10背对图1观察者那一侧的光学传感器5，按与在图1中可看到的光学传感器5监测副驾驶员车门2时相同的方式，监测汽车10的驾驶员车门。除此之外还应指出，滑动门1的操作仅借助设在车门框内的光学传感器5进行，所以该光学传感器5替代通常为移动和停止滑动门1所需要的微型开关和霍耳传感器。光学传感器5按本发明的使用，可以针对所有的机械电动式滑动门1。
图2表示光学传感器的探测区7。探测区7有截球体的形状，它从光学传感器出发有半径约为50cm(或半径为30-70cm)，以及扫掠立体角约为±85°。如前面已详细说明的那样，在探测区7内部可以自动辨认手势或把手。
图3示意表示按本发明的汽车10，它包括按本发明的设备9。按本发明的设备9本身包括光学传感器5和控制器8。

Claims (14)

1.一种用于自动操纵交通工具(10)的闭合元件(1；2)的方法，其中，借助光学传感器(5)探测物体；根据物体的探测，操纵闭合元件(1；2)；用光学传感器(5)校核，在操纵闭合元件(1；2)时是否有障碍物处于闭合元件(1；2)的运动轨迹内；以及，当光学传感器(5)探测到有障碍物处于闭合元件(1；2)的运动轨迹内时，中断闭合元件(1；2)的操纵。
2.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征为，只是在同时探测到为交通工具(10)配设的交通工具钥匙在交通工具(10)周围区域内时才操纵闭合元件(1；2)。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征为，当光学传感器(5)探测到物体接近闭合元件(1；2)的把手(3；4)直至预先规定的距离时，校核，是否探测到为交通工具(10)配设的钥匙。
4.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征为，当满足至少下列条件之一时，自动打开闭合元件(1；2)：
·闭合元件(1；2)的把手(3；4)被接触；
·光学传感器(5)探测到擦抹手势；以及
·由光学传感器(5)探测到有人超过预先规定的时间段站在闭合元件(1；2)前。
5.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征为，当满足至少下列条件之一时，中断闭合元件(1；2)的操作：
·由光学传感器(5)探测到有人在闭合元件(1；2)旁以比预先规定的小的距离走过；
·由光学传感器(5)探测到有人正在上交通工具(10)；
·由光学传感器(5)探测到有人正在下交通工具(10)；以及
·由光学传感器(5)探测到物体接近交通工具(10)闭合元件(1；2)的把手(3；4)直至预先规定的距离，以及另一个物体同时接近交通工具(10)另一个闭合元件(2；1)的把手(4；3)。
6.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征为，当用光学传感器(5)探测到，在交通工具(10)外部不再有物体处于离光学传感器(5)预先规定的距离内，自动关闭闭合元件(1；2)。
7.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征为，在自动操纵闭合元件(1；2)时，借助光学传感器(5)确定一组信息中至少一个信息，这组信息包括：
·闭合元件(1；2)的开度；
·有关闭合元件(1；2)是否处于最终位置的信息；以及
·闭合元件(1；2)的运动速度。
8.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征为，闭合元件包括驾驶员车门、副驾驶员车门(2)、滑动门(1)或盖板。
9.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征为，借助光学传感器(5)在第一探测区(7)内探测物体；用光学传感器在第二探测区(6)内校核，是否在操纵闭合元件(1；2)时有障碍物处于闭合元件(1；2)的运动轨迹内；以及，第一探测区(7)和第二探测区(6)沿不同的方向定向。
10.一种交通工具(10)闭合元件(1；2)自动操纵的设备，其中，设备(9)包括控制器(8)和光学传感器(5)；其中，光学传感器(5)设计用于探测物体，以及用于校核在操纵闭合元件(1；2)时是否有障碍物处于闭合元件(1；2)的运动轨迹内；以及其中，控制器(8)设计为，它们根据物体的探测操纵闭合元件(1；2)，当光学传感器(5)探测到有障碍物处于闭合元件(1；2)的运动轨迹内时，中断闭合元件(1；2)的操纵。
11.按照权利要求10所述的设备，其特征为，设备(9)包括电容式传感器，它设计用于在操纵闭合元件(1；2)时支持光学传感器(5)。
12.按照权利要求10或11所述的设备，其特征为，设备(9)设计用于实施按照权利要求1-9之一所述的方法。
13.一种具有按照权利要求10-12之一所述设备(9)的车辆。
14.按照权利要求13所述的车辆，其特征为，闭合元件是滑动门(1)，它以汽车(10)的B柱为界；光学传感器(5)设置在滑动门(1)的边缘，在滑动门(1)处于关闭状态时它直接处于B柱旁；以及，在滑动门(1)处于打开状态时，光学传感器(5)的探测区(6)扫掠一个从滑动门(1)的边缘至B柱的区域。
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