CN114802094B - 用于指示座椅安全带的使用状态的安全装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于指示座椅安全带的使用状态的安全装置。座椅安全带具有从卷收器卷绕并通过舌片(4)可锁定到带扣(2)的条带(3)。该装置具有用于安装到座椅(1)的上部的指示器单元(5)。锁定指示器(9)设置在指示器单元(5)上，并且在使用中可操作地连接到带扣(2)，以用于指示舌片(4)已经锁定到带扣(2)中时的状态。设置条带指示器(11)以用于指示条带(3)的卷出长度超过阈值时的状态，该阈值对应于利用座椅安全带将身体固定所需的条带(3)的预定最小长度。锁定指示器(9)和条带指示器(11)可由相机(7)检测。

Description

用于指示座椅安全带的使用状态的安全装置

技术领域

本公开涉及一种用于指示座椅安全带的使用状态的安全装置。本公开特别地涉及车辆座椅安全带安全系统。

背景技术

现代车辆包括越来越多的安全装置和系统，这不仅受到监管压力的推动，而且受到消费者对改进道路安全性的需求的推动。一个共同的特征是提供一种座椅安全带提醒或安全警告系统，以用于确保车辆的乘员已经扣上他们的座椅安全带。最初，仅针对车辆的第一排座椅设置该系统，并且在一些国家，该特征已经成为所有新车辆的监管要求。然而，由于监管趋势和消费者期望都针对增加的安全合规性，因此存在对设置覆盖车辆中的每个座椅的座椅安全带提醒系统的增长的需求。例如，如果乘客座椅上的儿童解开了他们的安全带，则父母通常希望得到警告。

常规的座椅安全带提醒系统通常基于PODS(压力乘员检测系统)和锁定开关系统的组合。PODS被装配到车辆座椅基部中，并且用于通过检测乘员在座椅上的重量来检测乘员。锁定开关系统被装配到座椅安全带的带扣中，并且一旦座椅安全带的舌片已经被锁定到位就进行确认。然后，这些系统馈送安全控制器，以在座椅被占用但座椅安全带未被扣住的情况下发出提醒。然而，这种常规的系统存在许多缺点。

在这方面，PODS和锁定开关系统需要将电线连接到要由系统覆盖的每个车辆座椅。尽管这对于前排座椅是可管理的，但是当系统被扩展成覆盖较大车辆中的第二排、第三排或更多排座椅时，这变得更具挑战性。在这种情况下，需要附加的线束布线和连接端子来连接部件，这显著增加了系统的费用和复杂性。然而，在具有可重新配置的座椅的车辆中，例如在多人运输车和较大的运动型多功能车辆中，问题变得更加复杂。例如，一些车辆允许第二排或后排座椅单独地向前或向后移动，或掉转以面向相反方向，或甚至完全移除。为了适应这种功能，同时还提供常规的座椅安全带提醒系统，对于每种可能的座椅配置，将需要将用于PODS和锁定开关传感器的连接器端子设置在车辆地板上。由于成本原因，这通常是不可行的。

近年来，已经提出了新的座椅安全带提醒系统，该座椅安全带提醒系统在车辆内部使用相机，然后使用神经网络基于图像识别处理来确定座椅占用和座椅安全带的合规性。为了提高可靠性，一些系统还利用打印在座椅安全带条带上的图案，该图案可以在图像中更容易地被识别，从而帮助确认条带已经被横跨乘员的胸部装配。原则上，这种基于相机的系统可以允许确定占用和座椅安全带状态，而不需要在每个座椅中设置PODS或锁定开关传感器。然而，在实践中，这样的系统通常不是足够可靠的。

在这方面，基于相机的系统的局限之处在于它们需要座椅安全带和带扣对于相机是可见的。然而，这些部件易于被它们的操作性质所覆盖。例如，夹克、毯子和其它物体通常在乘员的膝盖上或扔在相邻的座椅上，在那里它们可以覆盖部分或全部的座椅安全带或带扣。以此方式阻碍相机的视场使得神经网络极难一致地解译图像数据。这样，系统的功能可能受损。为了解决这个问题，基于相机的系统经常与PODS和/或锁定开关传感器结合使用，以提高整体可靠性。然而，这仅导致甚至更大的成本和复杂性。另一个缺点是，在具有可重新配置的座椅的车辆中，硬编码或训练神经网络以便能够在所有可能的座椅组合中有效地操作是相对复杂的。这再次导致成本和处理开销的增加。

另外的复杂性涉及试图规避座椅安全带安全系统的一些乘员的行为模式。例如，乘客可能在他们坐下之前将舌片直接连接到带扣中，使得一旦他们就座，条带就在他们的背部后面展开。同样，可获得用于锁定到带扣中以复制锁定到位的舌片的篡改设备(tamperdevice)。常规的PODS和锁定开关系统不能检测这种类型的行为，并且尽管基于相机的系统应该提供一些检测，但这受到要求座椅安全带条带可见的限制。对于安全调节器，这种误用的可能性存在问题，因为安全系统仅能被认为在它们被正确和一致地使用的程度上有效。

因此，仍然需要一种改进的座椅安全带安全警告系统。

发明内容

本公开涉及一种车辆相机组件和组装车辆相机组件的方法。

根据第一方面，提供了一种用于指示座椅安全带的使用状态的安全装置，所述座椅安全带具有从卷收器卷出的条带并且能通过舌片锁定到带扣，所述安全装置包括：指示器单元，所述指示器单元用于安装到座椅的上部区域；锁定指示器，所述锁定指示器设置在所述指示器单元上，并且能够操作地连接到所述带扣，以用于指示所述舌片已经锁定到所述带扣中时的状态；以及条带指示器，所述条带指示器用于指示所述条带的卷出长度超过阈值时的状态，所述阈值对应于利用所述座椅安全带将身体固定所需的条带的预定最小长度；并且其中，所述锁定指示器和所述条带指示器能够由相机检测。

这样，可以通过处理来自相机的图像来确定座椅的锁定和安全带条带状态的指示。通过将此与座椅占用信息组合，因此可以确定座椅安全带是否被正确使用，并且在座椅安全带未被正确使用的情况下提供要发出的警报。重要的是，通过将指示器单元安装到座椅的上部区域，指示器可以定位在乘员的肩部上方，从而减轻被衣服或其它物体阻碍的风险。此外，通过允许基于相机的确定，在允许重新配置座椅方面实现了更大的灵活性，同时使与附加线束相关联的成本和复杂性最小化。

在实施方式中，条带指示器设置在指示器单元上。这样，可以设置单个指示器单元，从而缩小了通过图像分析来确定指示器的状态所需的视场。

在实施方式中，指示器单元包括用于将指示器单元固定到座椅的肩部和头枕中的一者的安装件。

在实施方式中，条带指示器包括条带指示器元件，该条带指示器元件可从负位置机械地移动到正位置，以用于指示条带的卷出长度已经超过阈值。这样，指示器不需要电源或到车辆的电子系统的连接。

在实施方式中，条带指示器元件到正位置的移动暴露出可见标记以供相机检测。

在实施方式中，条带指示器元件通过卷轴指示器机构连接到卷收器，以使条带指示器元件随着条带从卷收器被卷出而成比例地移动。这样，条带指示器元件可用于测量从卷收器拉出的条带的长度。

在实施方式中，锁定指示器包括锁定指示器元件，该锁定指示器元件可从负位置机械地移动到正位置，以用于指示舌片已经锁定到带扣中。

在实施方式中，锁定指示器元件能通过机械连杆操作地连接到带扣，以用于在舌片锁定到带扣中时将锁定指示器元件移动到正位置。这样，指示器不需要电源或到车辆的电子系统的连接。

在实施方式中，机械连杆包括座椅区段，该座椅区段用于在带扣和指示器单元之间固定在座椅的内部。这样，机械连接可以被构建到座椅单元本身中。

在实施方式中，座椅区段包括鲍登线缆。这样，提供了一种廉价的机构来致动锁定指示器。

在实施方式中，锁定指示器元件到正位置的移动暴露出可见标记以供相机检测。

在实施方式中，安全装置还包括定位标记，该定位标记设置在指示器单元上以供相机检测。这样，基于定位标记的检测，可以更容易地从相机图像中识别指示器单元的位置。

在实施方式中，定位标记包括一个或多个定向特征部，该一个或多个定向特征部用于基于由相机检测到的图像来确定座椅定向。这样，基于所检测的标记的定向，通过图像识别可以更容易地确定指示器单元的定向，并且因此更容易地确定座椅本身的定向。

在实施方式中，安全装置还包括：相机单元，该相机单元用于检测锁定指示器和条带指示器的图像；以及处理器，该处理器用于处理图像以识别锁定指示器和条带指示器的状态。这样，该安全装置可以设置为座椅安全带安全系统。

在实施方式中，处理器还包括用于检测座椅中的乘员的占用检测器。

附图说明

现在将参考附图描述说明性实施方式，其中：

图1示出了结合有根据实施方式的装置的汽车座椅的等距视图；

图2示出了汽车座椅的靠背部分的视图，示出了锁定指示器连杆；

图3示出了当安全带条带被收回并且舌片被解开时壳体单元的显示面；

图4示出了当座椅安全带处于图3所示的状态时壳体单元的背面；

图5示出了当安全带条带已经部分地卷绕出来但舌片被解开时壳体单元的显示面；

图6示出了当座椅安全带处于图5所示的状态时壳体单元的背面；

图7示出了当安全带条带已经固定在身体周围并且舌片已经锁定到带扣中时壳体单元的显示面；

图8示出了当座椅安全带处于图7所示的状态时壳体单元的背面；

图9示出了当安全带条带没有装配在身体周围并且舌片已经锁定到带扣中时壳体单元的显示面。

具体实施方式

图1示出了结合有根据说明性实施方式的座椅安全带安全装置的车辆座椅1。该座椅包括基部101、靠背部分102和安装到靠背部分102的肩部区域103的头枕104。这样，肩部区域103和头枕104形成座椅1的上部区域。

座椅安全带包括条带3，该条带在一端通过条带固定件31固定到座椅基部101的一侧，并卷绕在容纳在壳体单元5内的卷收器51上，该壳体单元在另一端安装到座椅的肩部区域103。舌片4可滑动地联接到条带固定件31和卷收器51之间的条带3。用于接收和锁定舌片4的带扣2设置在座椅基部上，位于与条带固定件31相对的一侧。这样，为了在使用中将座椅安全带固定，乘员可以从卷收器51拉出一段长度的条带织物并将舌片4锁定到带扣2中。从而在条带固定件31、卷收器51和带扣2之间形成三点式线束，其中条带3横跨乘员的胸部和大腿装配。

除了容纳卷收器51之外，壳体单元5还包括在上表面上的用于显示多个指示器的显示面52，如在下面进一步详细描述的。这样，壳体单元5提供用于指示座椅安全带状态信息的指示器单元。

座椅安全带安全装置还包括相机7和处理来自相机7的图像的处理器6。相机7和处理器6集成到车辆中，其中处理器6是车辆的嵌入式安全控制系统的一部分。相机7安装到车辆内部的顶棚并且定向成使得壳体单元5的显示面52在其视场内。这样，设置在显示面52上的指示器可由相机检测。在这方面，指示器在可见光谱和/或例如在红外光谱下对于相机是可见的。在后一种情况下，实施方式可以包括在相机7组件内的红外发射器，其中指示器被设置为红外反射表面。红外线的使用可以允许设置指示器而不损害车辆内部的美观。

处理器6处理来自相机7的图像，以识别设置在壳体单元5的显示面52上的指示器。在实施方式中，处理器6包括用于该图像处理的神经网络。处理器6还可以接收来自多个另外的相机或其它传感器的馈送，以用于解译其它安全输入信息。在该实施方式中，处理器6还用于实现基于相机的占用检测系统。为此，处理器6接收相机输入，并使用图像识别来识别人何时就坐在座椅中的每一个中。

图2示出了座椅1的靠背部分102的部分暴露的内部前视图。锁定指示器连杆8设置在座椅的内部，用于将带扣2中的锁定机构机械地链接到壳体单元5中的锁定指示器。这样，当带扣2通过舌片4的插入而被锁定时，这被转换为锁定指示器连杆8的操作，这又改变锁定指示器，如下面进一步详细描述的。在该实施方式中，锁定指示器连杆8被设置为鲍登线缆机构，其中柔性内部致动线缆用于通过中空外部线缆传递与带扣机构的锁定和解锁相关联的运动。

图3和图4分别示出了壳体单元5的显示面52的顶侧和底侧。在这些附图中，安全带条带3缩回，舌片4解开。如图3所示，显示面52的暴露的顶侧包括锁定指示器9、条带指示器11和多个定位标记10。

锁定指示器9包括设置在显示面52中的孔91，锁定指示器元件13通过该孔被暴露。在显示面的底侧上，如图4所示，锁定指示器元件13被可滑动地接收在轨道12内，并且在一端连接到锁定指示器连杆8的致动线缆18。锁定指示器元件13包括用于指示带扣被锁定的深色区段132和用于指示带扣被解锁的白色区段131。带扣锁定机构的致动使得致动线缆18沿着轨道12将锁定指示器元件13从白色区段131通过孔91被暴露的第一位置移动到深色区段132被暴露的第二位置。这样，当带扣被锁定时，安全带锁定指示器9提供视觉指示，因为显示面52上的孔91示出了深色区段132。

条带指示器11包括在显示面52中的细长孔111，条带指示器元件14通过该细长孔被暴露。如图4所示，在显示面52的底侧上，条带指示器元件14被可滑动地接收在轨道17内。条带指示器元件14联接到座椅安全带卷收器51，使得条带指示器元件响应于条带3卷绕到卷收器51中和从卷收器51卷绕出而沿轨道17前后移动。在该实施方式中，该卷轴指示器机构包括联接到与条带指示器元件14附接的丝杠螺母连接器15的丝杠16。当卷收器卷轴旋转时，齿轮装置(未示出)引起丝杠16的旋转，该旋转被转换成丝杠螺母连接器15的线性移动，并且进而转换成条带指示器元件14的移动。这样，条带指示件元件14与从卷收器51卷绕出的条带3的长度成比例地移动。

条带指示器元件14还包括白色区段141和深色区段142，其中深色区段142标记条带3的最小阈值长度已经从卷收器51被卷绕的点。预定阈值被设定用于指示何时已经分配足够长度的条带3以便固定在身体周围。在使用中，当条带3从卷收器51被送出时，条带指示器元件14沿着轨道17从白色区段141通过条带指示器的孔111被暴露的第一位置移动到深色区段142被暴露的第二位置。当条带3继续从卷收器51送出时，更大比例的深色区段142通过孔111可见。因此，暴露的深色区段142的尺寸提供了用于不仅指示已经达到阈值而且指示分配的条带3的长度的量规。该长度指示器可以由处理器6解译以提供关于乘员的尺寸的数据，并且因此可以用于确定座椅安全带如何被使用。例如，如果所确定的条带3的长度接近最大延伸，则这可以用作面向后的儿童汽车座椅已经被安装在座椅上的指示。

还设置了多个定位标记10。定位标记10主要是便于在由相机7产生的图像中容易地检测显示面52。在该实施方式中，定位标记10遵循QR码标准，具有三个位置标记和一较小的对准标记。然而，应当理解，可以替代地使用在输出图像中提供明确可识别的图案的其它类型的标记。

定位标记10还提供参考指示，该参考指示用于通过图像处理算法识别和解译锁定指示器9和条带指示器11。另外，因为定位标记10提供定向指示，所以定位标记也可以被处理器6用来确定车辆内的座椅的位置、配置和定向。该输出可用于提供座椅配置信息，以与基于相机的占用检测系统结合使用。也就是说，处理器6可以使用关于座椅所定位的数据，以通过将感兴趣区域限制到座椅所在的区域来便于在相机图像中对乘客的识别。这可以由此提高基于相机的占用检测系统的精度。

现在将更详细地描述锁指示器和条带指示器的操作。图5和图6分别示出了当安全带条带3已经部分地被卷绕出来但舌片4被解开时的壳体单元5的显示面52的顶侧和底侧。在该位置，锁定指示器元件13的深色区段132不可见，因此锁定指示器9为负(negative)。然而，条带指示器元件14的深色区段142通过其孔111可见，指示已经拉出足够长度的条带3以便固定在身体周围。

图7和图8分别示出了当安全带条带3已经固定在身体周围并且舌片4已经被锁定到带扣2中时的显示面52的顶侧和底侧。在该位置，锁定指示器元件13和条带指示器元件14的深色区段132、142都被显示。这样，正锁定指示器9和条带指示器11两者的组合指示座椅安全带被适当地固定。当同时确定座椅1被占用时，该指示器信息因此可以用于确认遵守了安全要求。

图9示出了当安全带条带3没有装配在身体周围，而舌片4反而已经被直接锁定到带扣2中时的显示面52。在这种情况下，当锁定指示器9指示正(positive)锁定时，条带指示器11示出了所分配的条带的长度低于阈值。这样，该指示器组合可以用于确定座椅安全带未被正确使用。例如，如果同时确定座椅1被占用，则指示条带3被装配在用户的背部后面。作为响应，处理器6可以向车辆的乘员提示听觉警告或提醒以正确地固定他们的座椅安全带。

在另一种情况下，锁定指示器9可以指示舌片4未被锁定，但是条带指示器11示出被分配的条带的长度在阈值之上。如果同时确定座椅1在这种情况下被占用，则这指示用户拉出了条带，但是仅仅握住舌片4而不是将其附接到带扣。

在使用中，处理器6处理来自相机7连同任何其它相机或传感器输入的图像，以确定车辆中的座椅1的配置、哪些座椅被占用以及被占用座椅上的座椅安全带的状态。这样，当座椅被识别为被占用，但是锁定指示器和条带指示器的组合指示座椅安全带未被正确固定时，处理器6可以提示警告或警报以通知乘员，使得他们可以纠正该问题。

因此，该装置可以在各种各样的座椅配置中提供座椅安全带合规性的有效确定，而不需要电线束独立地馈送每个座椅。此外，座椅本身可以被设置为无源座椅，而没有任何内部电子部件。因此，这简化了它们的构造以及它们与车辆本身的连接。这对于具有可重新配置的座椅的车辆尤其有用。

由于该布置还允许指示器位于座椅的上部区域上，所以在所有正常使用场景中也可以维持相机系统的可见性，特别地因为在大多数车辆中，内部相机安装在顶棚上。这样，即使在乘客穿着夹克或被毯子覆盖的情况下，也可以检测座椅安全带的状态。

最后，由于指示器可以使用简化的标记来传送座椅安全带状态信息，所以相机成像器的分辨率可以相对低。与试图基于乘员的就坐和安全带位置来解译安全带状态的现有技术系统相比，也可以简化解译来自相机图像的该信息所需的算法。

应当理解，上述实施方式仅出于说明的目的示出了应用。实际上，实施方式可以应用于许多不同的配置，详细的实施方式对于本领域技术人员来说是直接实现的。

关于这一点，例如，尽管在上述说明性实施方式中，指示器单元已经被结合到与卷收器壳体52相同的单元中，但是应当理解，其它布置也是可能的。例如，指示器单元可以与卷收器分开地设置。指示器单元还可以安装到座椅靠背的上部区域的其它区段，例如安装在头枕104上。

此外，在一些实施方式中，锁定指示器和条带指示器可以是分开的。例如，在一些车辆中，卷收器51结合到侧面或顶棚中。在这种情况下，指示器装置可以分布成使条带指示器11与卷收器51一起定位，并且锁定指示器9安装到座椅1。

此外，尽管已经与基于相机的占用检测系统一起实现了说明性实施方式，但是应当理解，可以替代地使用其它占用检测方法。例如，座椅可以包括PODS系统，尽管这将需要将电子器件结合到座椅本身中。

最后，尽管说明性实施方式结合了定位标记10，但是可以不需要这样的标记。例如，在具有固定座椅位置的车辆中，指示器9、11可以处于有限数量的位置，因此图像识别过程可以仅需要聚焦于有限的视场以读取指示器的状态。

Claims (13)

1.一种用于指示座椅安全带的使用状态的安全装置，所述座椅安全带具有从卷收器卷出的条带并且能通过舌片锁定到带扣，所述安全装置包括：

指示器单元，所述指示器单元用于安装到座椅的上部区域；

锁定指示器，所述锁定指示器设置在所述指示器单元上，并且能够操作地连接到所述带扣，以用于指示所述舌片已经锁定到所述带扣中时的状态；

条带指示器，所述条带指示器用于指示所述条带的卷出长度超过阈值时的状态，所述阈值对应于利用所述座椅安全带将身体固定所需的条带的预定最小长度；

相机单元，所述相机单元用于检测所述锁定指示器和所述条带指示器的图像；以及

处理器，所述处理器用于处理所述图像以识别所述锁定指示器和所述条带指示器的状态，

其中，所述锁定指示器元件能通过机械连杆操作地连接到所述带扣，并且所述机械连杆包括座椅区段，所述座椅区段用于在所述带扣和所述指示器单元之间固定在所述座椅的内部。

2.根据权利要求1所述的安全装置，其中，所述条带指示器设置在所述指示器单元上。

3.根据权利要求1或2所述的安全装置，其中，所述指示器单元包括用于将所述指示器单元固定到所述座椅的肩部和头枕中的一者的安装件。

4.根据权利要求1或2所述的安全装置，其中，所述条带指示器包括条带指示器元件，所述条带指示器元件能够从负位置机械地移动到正位置，以用于指示所述条带的卷出长度已经超过所述阈值。

5.根据权利要求4所述的安全装置，其中，所述条带指示器元件到正位置的移动暴露出可见标记以供相机检测。

6.根据权利要求4所述的安全装置，其中，所述条带指示器元件通过卷轴指示器机构连接到所述卷收器，以使所述条带指示器元件随着所述条带从所述卷收器卷出而成比例地移动。

7.根据权利要求1或2所述的安全装置，其中，所述锁定指示器包括锁定指示器元件，所述锁定指示器元件能够从负位置机械地移动到正位置，以用于指示所述舌片已经锁定到所述带扣中。

8.根据权利要求7所述的安全装置，其中，所述机械连杆用于在所述舌片锁定到所述带扣中时将所述锁定指示器元件移动到所述正位置。

9.根据权利要求1所述的安全装置，其中，所述座椅区段包括鲍登线缆。

10.根据权利要求7所述的安全装置，其中，所述锁定指示器元件到正位置的移动暴露出可见标记以供相机检测。

11.根据权利要求1或2所述的安全装置，所述安全装置还包括：

定位标记，所述定位标记设置在所述指示器单元上以供相机检测。

12.根据权利要求11所述的安全装置，其中，所述定位标记包括一个或多个定向特征部，所述一个或多个定向特征部用于基于由所述相机检测的图像确定座椅定向。

13.根据权利要求1所述的安全装置，其中，所述处理器还包括用于检测所述座椅中的乘员的占用检测器。