CN1496871A - 汽车窗户等的直接和间接阻塞探测器 - Google Patents

Abstract

一种用于在车辆可开部件(8)的运行路径上探测阻塞的系统，该系统包括一所述阻塞的直接探测器(54)和一所述阻塞的间接探测器(52)。所述间接探测器探测由所述阻塞(12)施加于可开部件(8)上的力，同时所述直接探测器通过利用开口的图像探测阻塞。所述间接探测器(52)为所述直接探测器(54)提供可开部件的位置信息，该信息用于所述直接探测器以进行更好地探测。由所述直接探测器进行的阻塞探测更可靠；此外，即使所述直接探测器出现了故障，所述间接探测器也可以中断可开部件的运动。

Description

汽车窗户等的直接和间接阻塞探测器

技术领域

本发明涉及汽车，特别是涉及汽车的窗户发条或升降器。

背景技术

汽车一般都装有电动窗户发条。在这种情况下，标准要求是当阻塞出现时车窗行进能被中止。因此标准的FWVS 118要求作用在20或65N/mm的阻塞上的最大压力低于100N。

在专利文件FR-B-2 675 613中提到了机械防夹的解决方案。在专利文件US-A-5 955 854中提出了一种窗户或其它动力驱动可开部件的阻塞探测装置。在车窗前下角的附近放一个红外发射/接收二极管。如果阻塞出现在窗口上方，依据反射能量的增加进行探测。更准确的说，当窗户自动关闭时，发射器以周期P和50％工作循环发出一系列38kHz的脉冲，覆盖低频脉冲群的调制频率。低频脉冲的持续时间在接收器的输出端进行测量。如果没有阻塞，接受器输出脉冲的持续时间基本为周期P的一半。如果有阻塞，接受器输出脉冲的持续时间要更长。因此可以通过对比接受器输出脉冲的持续时间和参考时间来探测阻塞。这个参考持续时间可能取决于车窗的位置；它可以在每次系统连接到汽车电池时产生或是按照用户指令产生。

相同的文件提出，用另一个接收器，从红外接收器提供的信号中减去周围环境的光来探测周围环境的光。这个解决方案可以消除周围环境光对探测的影响。

在这种系统中遇到的一个问题涉及到非接触探测的可靠性。在专利文件US-A-—5 955 854中提出利用窗户特性的探测驱动发动机的特性作为可靠方案，但是没有提供任何细节。

在专利文件US-A-6 154 149中提出用一个安装在外面后视镜上的照相机，与模式识别算法一起，来探测犯罪。如果照相机的视野覆盖车窗平面的两边，那么在车窗两边和窗口运行中探测的目标不是一个期望的目标。

在专利文件US-A-5 506 567中提出采用红外报警器监测汽车的车窗；位于分开前后窗的支柱上面的发射器产生调制的红外束，紧靠发送器的探测器接收反射脉冲。该文件限于诸如警报器方面的应用。

阻塞探测不仅应用于如上面所解释的车窗，还可以应用于其它类型的移动可开部件，诸如比如电动可开式车顶。

因此需要一个简单、可靠、有效的阻塞探测系统。

发明内容

所以，在一实施例中，本发明提出了一在汽车可开部件的行进路径上探测阻塞的系统，其包括一个直接阻塞探测器和一个间接阻塞探测器，其中间接阻塞探测器将可开部件的位置信息提供给直接探测器。

在一实施例中，所述间接阻塞探测器设计成探测由阻塞施加于可开部件上的力。

所述直接探测器可以包括一个光传感器和一个用于定时分析传感器所接收到的光的电路；分析电路设计成对传感器所接收到的光分布与参考分布进行比较。尤其是，可以使用电荷耦合传感器。

 优选地，所述直接探测器设计成根据间接探测器所提供的位置信息进行阻塞探测。

进而本发明提出了一个根据可开部件的位置探测可开部件路径上阻塞的方法，该方法包括提供设计用于探测由阻塞施加于可开部件上的力的间接探测器和提供可开部件位置信息以及在可开部件运行途中阻塞的直接探测。

也可以提供一个光传感器；在这种情况下，直接探测包括沿可开部件闭合线的光的探测。直接探测也可以包括对沿这条线光的分布与参考分布进行比较，以及当比较出现变化时对阻塞的探测。

直接探测可包括由可开部件的位置信息决定的参考分布的更新。因此参考分布可取决于可开部件的位置信息。

当比较的变化值超过由可开部件的位置信息决定的阈值时，阻塞也能被探测到。

附图说明

本发明的其它特点和优点在下面本发明实施例的具体描述中给出，仅通过例子和参考附图，附图如下：

图1所示为一汽车车门的示意图；

图2所示为传感器的探测柱状图；

图3所示为探测器的图表；

图4所示为探测柱状图；

图5所示为本发明的探测系统的方框图。

具体实施方式

图1是一个汽车车门的示意图。它是一个前门，但和另一个车门或除了窗户外可开的部件一样。附图所示为车门的下部2，和由于窗户的向下运动而呈现的开口4；附图所示为车窗玻璃8的上沿6，其处于紧靠窗户全开位置的位置处。图中开口4的上沿10用粗线表示；图中示出了在这一上沿边上的阻塞12。问题是当窗户正在关闭时探测阻塞的存在，这样比标准所允许的最大力还大的力不能应用于阻塞。

图中还显示了一光学探测器14。在附图的实例中，探测器被放在开口4前下角处，这个位置大体对应后视镜的固定点。探测器“看到”的基本上是直角区域或扇角部分1 8；这个角部分覆盖了开口4的一部分，一方面有上沿10限定，另一方面由来自于探测器14的半直线18限定。换言之，光学探测器覆盖在开口平面中的或是在车窗8的平面中的上沿邻近的区域。这是一个挤压必须被探测的区域，而在开口4下沿附近的阻塞的存在是不必探测的。在到达上沿10之前，在车窗行进的方向上安装的探测器至少可以探测到200mm；这个上沿是由图1例子中的车窗密封形成的。部分18的角度取决于探测器14的位置。另一个办法是提供给探测器去看或观察开口4的整个上沿10。也可以采用两个或更多的探测器，而不是如图1中所示的只有一个探测器。

根据厚度，也就是车窗8的平面或开口4的平面的垂直尺度，优选地，探测器大体可覆盖相当于密封厚度(4-5cm)的距离。换句话说，探测器只“观察”所述沿和所述沿的各个侧面的3cm。探测器覆盖的体积相当平而且扩展到车窗8。

探测器14可以由一个实质上已经公知的CCD(电荷耦合器件)传感器，和一个聚焦透镜组成；这个透镜也可以具有过滤功能。在任一情况下，透镜放在传感器接收的光路上。这样，探测器可以“观察”如前一段所解释的扇形部分18。因此，图片元件或传感器的象素提供部分上沿10的信息，象素的位置代表沿着上沿10的位置。象素的强度或亮度代表在这一位置处的阻塞的边缘或存在；实际上，正如下面所解释的，阻塞的外表会导致相应象素亮度的局部变化。从这一点看，电荷耦合器件特别适合于探测人为阻塞，比如司机的手。因为这种传感器对红外光特别敏感。所以，人为阻塞的存在会导致传感器探测到的亮度的显著增加。其它类型阻塞的存在也可引起探测亮度的变化；这可能会增加，就像人为阻塞，也可能会减少，例如如果阻塞可以吸收光。

在一个例子中用了128×128象素的CCD传感器。传感器被垂直放置，如图所示。聚焦透镜聚焦传感器所接收到的光，因此，传感器“监测”上沿10和由边沿的每个侧面扩展到3cm的体积，尤其是垂直于开口4的平面。

也可以用一个更宽的传感器；在这种情况下，如果需要相邻的象素，只需要处理对应于上沿的图像的象素。这样既可以在安装传感器时实现也可以设计成模式识别程序识别上沿。需要注意的是这种模式识别程序可能比较粗糙，因为它只能识别预先知道的模式。在上部封闭车窗的情况，边沿也有黑色形成和周围完全相反的对比。这种程序可以调整安装约束，分散门框架和传感器安装。在极少情况下，框架的图像处于已知位置A；由于安装分散，框架的图像可以抵消并位于位置B；它的优点在于系统可以自校准，所以它可以进行准确的测量。

图2表示图1所示类型传感器的探测柱状图。沿上沿水平线，位置被示于X轴上。或者，象素行示于X轴上。两种表示方法相似，用一种转换就可以；转换说明连接于传感器的任何透镜的特点。传感器接收的光强示于Y轴上。在最简单的128×128象素传感器的配置中，光强可简化为沿传感器特定行10象素光强的平均值。这个强度代表了沿上沿10特定位置接收到的或从指定方向接收的光。如果对于探测来说足够，传感器是单色的，亮度可以以灰度的形式表示，光强可以是合成的，如果下面解释的易变的合成周期是可行的。

图2表示在窗户路径上没有阻塞时的亮度柱状图22。可以看出，沿边沿10亮度不是一定值。这可能是由于用了透镜，沿边沿变化的反射或是简化了传感器与边沿的距离。图2还表示由阻塞12的出现导致的柱状图的局部变化24。如图1和图2间的虚线所示，探测器接收到阻塞产生的局部光强增加；图中表示了用CCD传感器接收到的由附加红外光的人为阻塞导致的强度增加的例子。

阻塞可以通过探测传感器局部光强变化被简单的探测。对这种变化的探测对应于图中这种参考柱状图22。换言之，在特定时刻探测器接收的光分布与参考分布相比较，光分布的变化代表了阻塞的出现。

这种方法避免了运用如专利文件US-A-6 154 149中提出的任何模式识别算法；在这里所描述的方法更加简单且可靠，在这里，它不意味着阻塞的模式和本性的预先知识。正如上面所解释的，即使模式识别系统用于识别开口的上沿，这个程序仍可以简化。这种方法也比专利文件US-A-S 995 854中提出的方法更简单和更具有优点；开口4的整个边沿10可以被监测，而且不仅是边沿10的一部分或不连续方向上的监测。

图2中提及的柱状图22可以在不同时刻被测量。可以用制造商预先存储的柱状图。这种方法具有简单的优点；如果探测器没有被足够准确地装配，那么无论如何都会产生问题。如果探测器偏移一个角度或平移，则参考柱状图也会偏移；这将会导致错误的探测。如果采用空间识别车门的框架，如上测定将不会出现问题。

安装探测器后记录的柱状图也可以被采用；这种方法仍然简单而且考虑到了探测器的装配位置。

还可以定期或自动更新参考柱状图。例如，自动更新可以在系统每次启动时进行或是每次窗户开启时进行。考虑到元件老化，机械变形，灰尘以及其他可能影响光探测的参数应被重视。

刚进行测量的柱状图可以作为参考柱状图。这样避免了永久储存柱状图，而且简化了探测电路。

图3是探测器的方框图。图中的探测器标出了它的透镜26和传感器28。由传感器(如果它是电荷耦合传感器图像)提供的信息被用于电路30。电路本身具有一个永久或非永久的存储器32以存储相关柱状图，处理模块34从来自于传感器的信息得出柱状图，比较器36比较即时柱状图和参考柱状图。比较器提供代表阻塞探测的信号。更新参考柱状图的可能方法和可能的模式识别程序可以用于校准图中没表示的探测器。

图4表示为根据其它实施例的其他柱状图的例子。X轴和Y轴和图2中一样。图2中的参考柱状图又被表示于此图中。问题之一在于传感器接收的光强下降；光强下降可能导致参考柱状图的灰度平均值下降。这种下降在晚上会经常遇到。因此图4给出了在光强下降时获得的参考柱状图40。可以清楚的看到，在这种情况下，探测阻塞的存在更困难。一个方法是由特定的光来补偿探测器上的光的缺乏比例。对于电荷耦合传感器，用红外光源更具有优点。这种光源具有不打扰车辆乘客和司机的优点；而且正如上面所提到的，电荷耦合传感器对红外光更敏感。图4给出启动光源后获得的参考柱状图42。柱状图42具有和柱状图22相似的外观，但它具有更高的灰度。这简化了代表由光源发射出的光在上沿的反射。光源可以是单一的也可以是分布式光源，这取决于探测器的类型和位置；优选地，由传感器发出的光被阻止直接地到达探测器。一种方法是把光源放在探测器旁边。

即使这种光源出现，反射光也不能直接用于探测，灰度柱状图仍然由探测器分析。柱状图42和柱状图22的相似外观表示光源的存在增加了周围环境的光。

当计算了所有位置或滑动的窗户上的柱状图的平均水平低于给定值或第一阈值时，光源接通。以相同方法计算的平均值高于另一给定值或第二阈值时，电源切断。当柱状图上的灰度最大值达到另一给定值时，电源也可能被切断。无论如何，值的增加可能导致传感器饱和。这一结果包括添加不需要提供特殊的探测器的处理模块34。模块可以探测传感器接收到的光；在图2的例子中灰度必须是所有可能方向的合成。

在图2和图4的例子中还可以在合成传感器所提供的数值后获得亮度或灰度。这种方法的优点是使探测更可靠。因此它的优点是根据周围亮度调整合成时间；如果非常亮，阻塞将产生更容易被探测到的灰度变化。如果周围亮度较低，阻塞引起的灰度变化较小。合成可以确保阻塞永远被探测到。合成时间首先限制于由窗户的运动速度决定的所需探测速度。还受限制于所选参考柱状图的范围，例如在开始合成前测量时期。实际上，合成时间在10ms(传感器的电流负荷时间)和800ms间变化可以用于上面提到的电荷耦合传感器。第一个值相应于传感器象素提供的瞬时测量值。第二个值对应于超过800ms的光电二极管积累的光。这个值实际对应于传感器达到最大电荷的时间。

图1中的探测器可以被如下运用。当自动关窗开启时，电荷耦合传感器会以周期50ms记录灰度柱状图。已获得的灰度柱状图或现时柱状图将被与以前的柱状图或参考柱状图进行比较。如果现时柱状图与参考柱状图的差别超过一个阈值时，窗户的移动将停止，而且自动关闭模式将被阻止。窗户仍然可以通过按压关闭按钮的手动模式关闭。当窗户到达开口上沿时，自动模式将被再次启动。

上图中所描述的探测器提供了一种对汽车可开部件路径阻塞进行探测的简单而可靠的方法。正如下面要讨论的，它还可以更可靠。图5表示发明的阻塞探测系统的方框图。图中给出了可开部件的驱动系统46；这个驱动系统的典型组成为一个齿轮发动机48，它可以机械驱动窗户发条50。这个驱动系统还有一个力探测电路52，它可以在阻塞出现时中断窗户发条的驱动。这个电路不直接探测阻塞，而是间接探测阻塞的存在；因此它可以归类于间接探测电路。实际上，电路52是通过探测一个比可开部件名义上允许的关闭力更大的力和阻塞施加于可开部件上的力来工作的。如专利文件FR-A-2 693 535中所描述张力探测器在车窗的发条电缆中被采用。可以通过测量齿轮发动机的工作参数，例如电压和电流，来推知齿轮发动机所施加的扭矩。在任一情况下，力探测电路只会在可开部件遇到阻塞和施加非零力时中断可开部件的运动。

图5进一步表示了非接触探测器54。例如这种探测器是图1至图4中所讨论的那种类型；当它确定在可开部件的路径上有阻塞时，就会向齿轮发动机发出中断指令，如图5中箭头56所示。探测器直接探测阻塞的出现；它可以被归类于直接阻塞探测器或直接探测电路。

当阻塞出现(如果探测到阻塞)，非接触探测器54发出中断可开部件运动的信号。如果没有探测到，当阻塞施加于可开部件的力被探测到时，间接探测器会中断可开部件的运动。换言之，探测器发出的指令要经历一个逻辑OR作用。

在图5的实施例中，驱动系统也可提供可开部件的位置信息。这些力探测电路提供的位置信息是具有代表性的；它可以通过对齿轮发动机的旋转数目进行测量或者对齿轮发动机的运行时间进行测量而获得。特殊的传感器也可用于齿轮发动机。提供这种位置的测量本身是公知的，而且在本领域的技术人员的范围内。

这些可开部件的位置信息应用于非接触探测器54，如图中箭头58所示。所以它可以用于改进非接触探测器的工作，根据一个或多个已给出的实施例的例子，非接触探测器然后可以考虑可开部件的位置。

在第一实施例中，位置信息用于调整探测阈值。在可开部件行进开始时，它可以设置一个较高的阈值；换句话说，只有当阻塞被高概率探测到时才中断可开部件的运动。另一方面，在可开部件行进结束时，用于阻塞移动的时间减少；探测阈值因此而减少，而且当没有阻塞(假阳性)时，可开部件的运动更容易接受停止。从实际的观点看，在图1至图4的例子中，柱状图变化的阈值似乎代表了阻塞由车窗位置所决定的变化。当车窗开始行进时，阻塞只有在柱状图中的变化超过第一阈值时才可被探测到；当车窗的行进结束时，阻塞只能在柱状图的变化超过第二阈值，绝对值低于第一阈值时被探测到。当然，这两个阈值只是给出的例子，而大量的阈值可以被应用，甚至是由位置决定的持续变化的阈值。

正如上面所解释的，传感器提供的值也可以被合成；如上面所计划的，合成时间会因周围亮度不同而变化。合成时间还可因可开部件的位置不同而变化。在关闭过程开始时，需要选择一个比车窗关闭结束时间长的合成时间。如前面例子中，关闭过程的结束比关闭过程的开始对非接触探测的影响更敏感。

在第二实施例中，位置信息可以用于触发或控制参考柱状图的更新。因此如上面所解释的，参考柱状图的更新可以在每次可开部件打开时进行。位置信息可用于决定这种打开。更新也可基于位置信息而进行控制。因此，只在可开部件处于打开位置时更新柱状图更具有优点，这样可以阻止参考柱状图由于可开部件的存在而被修改。在这种情况下，在参考柱状图进行周期或自动更新前，要先检测车窗是否处于开启位置，只有处于开启位置才能进行更新。还应提供只有在可开部件关闭时参考柱状图才能进行更新；这样有利于探测器考虑由可开部件的存在而引起的光的变化。同样，在这种情况下，位置信息对触发和控制参考柱状图更新非常有用。

在第三实施例中，位置信息用来从几个探测柱状图中选出一个探测柱状图。因此，从图1涉及的图可以看出在车窗开始行进后半直线18和58间的扇形部分，车窗的存在不会改变探测器“看”上沿10的路径。另一方面，当车窗进入以上沿10和半直线58为边界的区域时，窗户的图像就会局部地重叠于探测器“看到”的上沿的图像。位置信息的有效性可以达到使探测器调整参考柱状图的结果。例如，由于可开部件的存在而引起的柱状图的变化在探测时可以被计算或模拟和不被考虑。这等于参考柱状图的修改要取决于位置。

在第四实施例中，位置信息用于调整监视区域。在可开部件开始关闭进程时，监视区域可以集中在上沿以及上沿延伸出去的一小部分；这样可以在乘客把胳膊放到车窗附近但又没从开口4伸进去时避免假阳性。在行进结束时，监测区域可以变宽，这样可以使对阻塞的探测更快。实际上，在上面例子中所提到的电荷耦合器件传感器可以通过测量作为位置信息功能的灰度来调整大量象素。

通常，可以认为位置信息可以用于所有非接触探测器的工作参数。所描述的不同实施例可以有选择的采用或结合采用。

图5中描述的探测器的例子结合了非接触探测器和力探测器的优点。在正常工作时，探测由非接触探测器54进行；探测因此在可开部件遇到阻塞时进行，而且可开部件的运动迅速被停止，在阻塞上没有压力。因为非接触探测器考虑到了驱动系统46所提供的可开部件的位置信息，探测将更准确且可靠。最后，即使非接触探测器54没有识别出阻塞，车窗的运动也会由驱动系统46中断。

当然，本发明并不局限于实例中所描述的实施例；因此，例子中描述了车门和车窗，但是上面所教授的方法也可应用于任何由一移动部件关闭的可开部件，比如可开式车顶。在这种情况下，上面所用的表述“上沿”将被可开部件如车篷而不是车门的“闭合接触线”所取代，车篷和车门都被认为是可开启和可移动的可开部件运动的例子的一部分。

图5描述了图1至图4中所示类型的非接触探测器的应用。考虑到车窗的位置信息，其他类型的非接触探测器也可以采用。

图5中阻塞探测系统的实施例也许偏离了图中所示的方框图。因而，为了使解释更清晰，图中的非接触探测器与驱动系统46的力探测电路是分开的。然而，一个单一的逻辑电路可以用于控制非接触探测器的光学传感器和监测齿轮发动机。

Claims (11)

1.一种用于在车辆可开部件(8)的行进路径上探测阻塞的系统，该系统包括：

一所述阻塞的直接探测器(54)；

一所述阻塞的间接探测器(52)，

所述间接探测器(52)给所述直接探测器(54)提供可开部件的位置信息。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述间接探测器被设计成探测由所述阻塞(12)施加于可开部件(8)上的力。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述直接探测器包括：

一光传感器(28)；

一用于定时分析传感器接收到的光的电路(30)，所述分析电路被设计用于将所述传感器接收到的光的分布和一参考分布进行比较。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述传感器是电荷耦合器件传感器。

5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于：根据由所述间接探测器(52)所提供的位置信息，所述直接探测器(54)被设计用于探测阻塞。

6.一种用于在可开部件的行进路径上探测阻塞的方法，该方法包括：

提供一间接探测器(52)，该间接探测器(52)被设计成探测由所述阻塞(12)施加于可开部件(8)上的力和提供可开部件的位置信息。

取决于可开部件的位置，所述阻塞在可开部件的行进路径上的直接探测。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法还包括提供一光传感器(28)，并且所述直接探测包括沿着可开部件的闭合线(10)的光的探测。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述直接探测还包括：

沿着上述线的光分布和一参考分布的比较，以及

当所述比较显示一变化时阻塞的探测。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述直接探测包括基于所述可开部件的位置信息的参考分布的更新。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述参考分布取决于所述可开部件的位置信息。

11.如权利要求8、9或10所述的方法，其特征在于：当所述比较显示一超过一阈值的变化时，阻塞可被探测到，所述阈值取决于可开部件的位置信息。