CN105922847A - 用于检测玻璃面处的至少一个损伤事件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检测玻璃面处的至少一个损伤事件的方法。在用于检测玻璃面处、尤其车辆的挡风玻璃处的至少一个损伤事件的方法中，其中至少一个固体声信号由传感器装置检测并且所检测的固体声信号被引导给至少一个分析装置，对本发明重要地规定：确定所检测的固体声信号的第一信号成分，在所检测的固体声信号的第一幅度衰减之后才开始进一步的分析，检查所检测的固体声信号的变化过程的信号跳跃的存在，以及由至少一个信号跳跃的存在推断出玻璃面的至少一种损坏。

Description

用于检测玻璃面处的至少一个损伤事件的方法
技术领域
本发明涉及用于检测玻璃面处、尤其车辆的挡风玻璃处的至少一个损伤事件的方法，其中至少一个固体声信号被传感器装置检测并且所检测的固体声信号被引导给至少一个分析装置。
背景技术
用于检测损伤事件的设备和方法是已知的并且例如在机动车中被用于乘客保护系统中。例如在DE 10 2004 049 380 A1中描述了一种车辆传感器，所述车辆传感器被设置用于探测频域中的振动，所述振动尤其可能由固体声引起。车辆传感器在此具有针对通过检测不同的振动所产生的电信号的处理特性。所述处理特性在此可以根据控制信号被调整。车辆传感器尤其可以被用于物品损坏、例如玻璃破裂的探测。
在已知的设备和方法中不利的是，没有设置对涉及玻璃面的哪种类型的损坏的区分。例如没有设置如下区分：例如在挡风玻璃处所探测的损伤是龟裂还是挡风玻璃中的需要即刻修理的裂纹。
发明内容
本发明所基于的任务是提出一种用于检测玻璃面处的损伤事件的方法，在所述方法中能够区分损伤的类型和强度。
该任务的解决利用具有专利权利要求1的特征的方法来进行。改进方案以及有利的构型在相应的从属权利要求中被说明。
在用于检测玻璃面处的、尤其车辆的挡风玻璃处的至少一个损伤事件的方法中，其中至少一个固体声信号由传感器装置检测并且所检测的固体声信号被引导给至少一个分析装置，对本发明重要地规定：确定所检测的固体声信号的第一信号成分，在所检测的固体声信号的第一幅度衰减之后才开始进一步的分析，检查所检测的固体声信号的变化过程的信号跳跃的存在以及由至少一个信号跳跃的存在推断出玻璃面的损坏。
通过与物体、例如石头的接触，车辆上的玻璃面、尤其机动车的挡风玻璃可以被置于振动中并且被损坏。在没有损伤的撞击事件的情况下玻璃面可以被激发在线弹性范围中振动。这意味着，固体声信号在玻璃面上被产生，所述固体声信号的幅度可以以连续地被减弱的方式衰减。为了记录固体声信号尤其可以使用压电薄膜，所述压电薄膜在拉伸以及压缩的情况下产生电压信号，其中由压电薄膜所产生的电压信号与玻璃板的延伸成比例。在造成损伤的撞击事件、例如石头撞击的情况下例如可以在玻璃中形成裂纹或者龟裂。在裂纹或者龟裂的情况下玻璃局部地承受超出屈服点的应力，由此玻璃的机械张力跳跃式地降低。玻璃的机械张力的这种跳跃式的变化在由压电薄膜所记录的测量信号中以信号跳跃的形式可见。因此，所探测的固体声信号中的信号跳跃的存在表明玻璃面的损坏。为了信号跳跃的探测，尤其利用分析装置检查所检测的固体声信号的变化过程。在所检测的固体声信号中在第一信号成分的实际分析开始之前尤其第一信号成分的幅度被确定。第一信号成分大多源于冲击波，所述冲击波由例如物体在车辆的玻璃面上的撞击引起。该撞击例如可以导致玻璃面的破裂。通过在第一信号成分的幅度衰减之后固体声信号成分的分析、尤其通过在第一幅度衰减之后信号成分中的信号跳跃的检测，不仅可以检测玻璃面的破裂或者裂纹，而且可以检测仅涉及表面的损坏、诸如龟裂。例如可以通过迟滞元件的引入来等待第一幅度的衰减，所述迟滞元件使得能够在一时间段之后才分析所检测的信号。
在所述方法的一种改进方案中，确定信号跳跃的次数并且由信号跳跃的次数推断损坏的类型。例如可以对一个时间窗口中、尤其在第一撞击之后的一个时间窗口中所检测的信号的信号跳跃的次数进行计数。信号跳跃的次数越高，所监视的玻璃面处的损坏越严重。
在所述方法的一种改进方案中，在信号跳跃的次数低于或等于80的情况下推断出轻微的损坏并且在信号跳跃的次数高于80的情况下推断出玻璃面的严重的损坏，尤其在信号跳跃的次数为1至80的情况下推断出轻微的损坏并且在信号跳跃的次数为81至300的情况下推断出严重的损坏。根据例如在第一信号成分的幅度衰减之后的确定的时间间隔中的信号跳跃的次数，确定要监视的玻璃面的损坏的严重程度。在为80的信号跳跃的次数之下例如可以推断出玻璃面的轻微的龟裂，而高于80的信号跳跃的次数表明要监视的玻璃面的严重的损坏、诸如裂纹。所探测的为26的信号跳跃的次数例如可以表明要监视的玻璃面的轻微的龟裂，而所探测的为120的信号跳跃的次数表明要监视的玻璃面中的裂纹。此外，也可以选择更精细的划分，其中相应的分级可以是能够单独地调整的。
在所述方法的另一改进方案中，信号跳跃的强度进入损坏的类型的确定中。在这种情况下适用：源于具有玻璃面的严重的损坏的撞击事件的所探测的固体声信号具有与源于更轻微的损坏的固体声信号相比更大的信号跳跃。
在所述方法的进一步发展中，在检查固体声信号变化过程之前将高通滤波器应用于所检测的固体声信号，其中所检测的固体声信号在截止频率之下的所有频率被减弱。截止频率例如可以为10kHz。通过固体声信号的位于该截止频率之下的频率成分的减弱，源于行驶噪声和/或源于弹性振动部件的频率成分从固体声信号频谱中被滤出。通过该过滤因此确保：要进一步分析的信号的频率进一步源于要检查的玻璃面处的撞击事件或者接触事件并且要分析的信号不因另外的频率成分而失真。在所检测的固体声信号的高通滤波之后仅仅剩余频谱中的信号跳跃。
在所述方法的一种有利的改进方案中，在截止频率之下的频率被RC元件减弱并且RC元件的电容由固体声传感器给定。优选地，固体声传感器是压电薄膜，所述压电薄膜具有电容C。电阻R例如可以由传感器电路的输入电阻给定。因此，通过压电薄膜到传感器电路的布置创建高通滤波的RC元件，而不需要附加的组件或者电路元件。
在所述方法的一种改进方案中，被高通滤波的固体声信号经受整流并且仅仅正的电压成分被输送给进一步的分析。在固体声信号的整流中可以使用不同类型的整流器。被高通滤波的固体声信号的整流是特别有利的，因为在所进行的整流之后固体声信号的仅仅正的电压成分被输送给进一步的分析。负的电压成分不包含对于分析来说重要的信息。因此，节省为了分析负的电压成分、即负的半波所必需的另外的电子组件。由此可以实现电路装置的成本减少。
在所述方法的一种改进方案中，被整流的信号的包络曲线被确定。尤其信号的幅度包络曲线被确定。通过计算幅度包络曲线使得能够简单地分析信号跳跃。
在所述方法的一种有利的改进方案中，包络曲线通过低通滤波来确定。在低通滤波的情况下在截止频率之上的信号被减弱。截止频率例如可以为100kHz。例如可以通过信号的低通滤波抑制高频干扰。此外可能的是，例如源于要监视的玻璃面中的微裂纹的各个信号峰值被拉伸。因此，信号的进一步处理以及分析被简化。
在所述方法的一种改进方案中，分析装置在检测固体声信号时从节能状态被切换到运行就绪状态中。优选地，将压电薄膜用作固体声传感器。压电薄膜在其例如由于要监视的玻璃面上的固体声信号而变形的情况下产生电压。在由压电薄膜输出电压时，即在出现固体声信号时，分析装置可以从节能状态被切换到运行就绪状态中。仅在相应的固体声信号应当被分析时才需要例如可以被构造为微控制器的分析装置。在不能查明固体声活动的时期中分析装置保持在节能状态中，以便提高传感器装置的能量效率。在分析装置在运行就绪状态中持久地准备好的情况下由分析装置所需的电能将未被利用地丢失。
在所述方法的一种改进方案中，包络曲线的幅度被确定，包络曲线的幅度与幅度阈值进行比较并且在幅度阈值被所确定的幅度超过的情况下分析装置从节能状态被切换到运行就绪状态中。通过确定包络曲线的幅度以及与事先所规定的幅度阈值的比较例如可以区分：所检测的固体声信号是否是源于撞击事件的固体声信号，所述固体声信号具有与例如由运行引起的振动所产生的固体声信号相比更大的幅度。在检测源于撞击事件的固体声信号的情况下分析装置可以被切换到运行就绪状态中，使得可以由分析装置例如检查所检测的固体声信号的信号跳跃的存在。
在所述方法的一种改进方案中，在第二幅度阈值被包络曲线的幅度超过时确定预定义的时间间距中的信号跳跃的次数。通过第二幅度阈值例如可以区分：可以通过超过第一幅度阈值被分配给撞击事件的所检测的固体声信号是否是源于要监视的玻璃面的损坏的固体声信号或者该固体声信号是否源于如下撞击事件，所述撞击事件引起要监视的玻璃面的弹性振动。源于损坏性撞击的固体声信号的包络曲线的幅度例如可以具有与源于非损坏性撞击的固体声信号相比更高的幅度。在一个时期、例如在第一撞击之后的100毫秒的时间窗口中可以通过例如微控制器或者模拟电子电路形式的分析装置来探测所检测的固体声信号中的信号跳跃。如果没检测到信号跳跃，则涉及非损坏性撞击事件。探测到的跳跃越多，则由撞击事件所触发的损伤越大。例如在要监视的玻璃面的轻微的龟裂的情况下在预给定的时间窗口中可以探测到26次信号跳跃，而在裂开的玻璃板的情况下可以探测到120次信号跳跃。
在所述方法的一种有利的改进方案中，在检测损伤事件之后输出报警信号。例如可以根据损伤的严重程度输出相应的报警信号，所述报警信号指明要监视的玻璃面处的损伤的存在并且指明损伤的严重程度。例如可以在车辆的挡风玻璃中的裂纹的情况下给车辆使用者输出如下紧急的指示：尽可能快地修理所出现的损伤，以便避免危及车辆乘客。报警信号例如可以是声和/或光信号，所述声和/或光信号例如通过显示器和/或扬声器系统被输出给车辆使用者。
附图说明
随后借助在附图中所示出的优选的实施例来进一步解释本发明。示意图详细地：
在图1中示出源于没有损伤的撞击的固体声信号的信号变化过程；
在图2中示出源于具有轻微的损伤的撞击的固体声信号的信号变化过程；
在图3中示出源于具有强烈的损伤的撞击的固体声信号的信号变化过程；以及
在图4中示出用于检测损伤事件的算法的框图。
具体实施方式
在图1中示范性地示出了源于挡风玻璃上的没有引起损伤的撞击事件的固体声信号1。通过撞击激发第一信号幅度2，所述第一信号幅度然后以连续地被减弱的方式衰减。因此，挡风玻璃在线弹性范围中振动。
在图2中示出了源于具有轻微的损伤的挡风玻璃上的撞击的固体声信号1的不连续的信号变化过程。信号跳跃3的次数对涉及挡风玻璃处的轻微的损伤给以指示。所检测的固体声信号1的第一信号成分的第一信号幅度2源于撞击、例如物体在要监视的玻璃面上的撞击。信号幅度2不被用于损伤事件的分类。固体声信号1的分析、尤其信号跳跃3的检测在固体声信号1的如下区段中进行，在所述区段中第一信号幅度2已经衰减。
在图3中示出了源于具有对挡风玻璃的强烈损坏的撞击的固体声信号1的不连续的信号变化过程。信号跳跃3的次数是对损伤的强度的指示。与在图2中所示出的信号变化过程相比能够识别信号跳跃3的次数的显著提高。
在图4中示出了用于检测玻璃面处的损伤事件的方法流程的框图。由玻璃面上的撞击事件所引起的信号1经受例如具有10kHz的截止频率的高通滤波4。通过高通滤波4减弱例如源于例如由于弹性的振动部件的正常行驶运行的频率。被高通滤波的信号经历整流5，其中负的电压成分被移除。纯粹正的电压信号的分析是更成本有效的，因为为此需要更少的电子组件。被整流的信号经受例如具有100kHz的截止频率的模拟低通滤波6。由此高频干扰被抑制。通过信号的包络曲线的创建，紧接着的进一步的信号处理被简化。包络的幅度被确定并且该幅度与第一模拟幅度阈值7进行比较。通过与第一幅度阈值7的比较例如可以将由正常行驶运行所引起的固体声信号与例如源于撞击事件的那些固体声信号相区分。在检测源于撞击事件的固体声信号时、即当第一幅度阈值7被所检测的固体声信号的幅度超过时，分析装置从节能状态被切换到运行就绪状态中。通过迟滞元件8可以将一时间段插入到方法流程中，直到所检测的固体声信号的第一幅度已经衰减。包络曲线的幅度2与第二幅度阈值9的比较可以用于第一区分：固体声信号是否是源于玻璃面的损坏的固体声信号或者固体声信号是否由要监视的玻璃面的振动引起。在包络曲线的幅度与第二幅度阈值9的比较之后例如在第一撞击之后的100毫秒的时间窗口中可以对所检测的信号10中的信号跳跃3计数。根据时间窗口中的信号跳跃3的次数可以输出或者不输出报警信号11。如果在时间窗口中没有探测到信号跳跃，则可以不发生报警信号的输出。高次数的信号跳跃3被分配给玻璃面的强烈的损坏、例如挡风玻璃的裂缝。根据损伤的强度可以将报警信号11例如输出给车辆使用者。
所有的在前面的描述中以及在权利要求中所提到的特征能够以任意的选择与独立权利要求的特征组合。本发明的公开内容因此不限于所描述的或者所要求的特征组合，更确切地说，所有在本发明的范围内有意义的特征组合都应当被视为被公开。

Claims (13)

1.用于检测玻璃面处、尤其车辆的挡风玻璃处的至少一个损伤事件的方法，其中至少一个固体声信号（1）由传感器装置检测并且所检测的固体声信号（1）被引导给至少一个分析装置，
其特征在于，
确定所检测的固体声信号（1）的第一信号成分（2），
在所检测的固体声信号（1）的第一幅度（2）衰减之后才开始进一步的分析，
检查所检测的固体声信号（1）的变化过程的信号跳跃（3）的存在，以及
由至少一个信号跳跃（3）的存在推断出所述玻璃面的至少一种损坏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述信号跳跃（3）的次数并且由所述信号跳跃（3）的次数推断出所述损坏的类型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述信号跳跃（3）的次数低于或等于80的情况下推断出所述玻璃面的轻微的损坏并且在所述信号跳跃（3）的次数高于80的情况下推断出所述玻璃面的严重的损坏，尤其在信号跳跃（3）的次数为1至80的情况下推断出轻微的损坏并且在信号跳跃的次数为81至300的情况下推断出严重的损坏。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述信号跳跃（3）的强度进入损坏的类型的确定中。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在检查所述固体声信号变化过程之前将高通滤波器（4）应用于所检测的固体声信号（1），其中所检测的固体声信号（1）在截止频率之下的所有频率被减弱。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在截止频率之下的频率通过RC元件被减弱，并且所述RC元件的电容由固体声传感器给定。
7.根据权利要求5或6之一所述的方法，其特征在于，被高通滤波的固体声信号经受整流（5）并且仅仅正的电压成分被输送给进一步的分析。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，被整流的信号的包络曲线被确定。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述包络曲线通过低通滤波（6）被确定。
10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述分析装置在检测固体声信号时从节能状态被切换到运行就绪状态中。
11.根据权利要求8至10之一所述的方法，其特征在于，所述包络曲线的幅度被确定，所述包络曲线的幅度（2）与幅度阈值（7）进行比较并且在所述幅度阈值（7）被所确定的幅度超过的情况下所述分析装置从节能状态被切换到运行就绪状态中。
12.根据权利要求8至11之一所述的方法，其特征在于，在第二幅度阈值（9）被所述包络曲线的幅度超过的情况下在预定义的时期中的信号跳跃（3）的次数被确定。
13.根据权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，在检测损伤事件之后输出报警信号（11）。
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