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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Cabriolet,
mit einem Überwachungsraum,
insbesondere einem Laderaum, und mindestens einer Sensoranordnung
zur Detektion eines im Überwachungsraum
befindlichen Gegenstands, wobei die Sensoranordnung zumindest eine
optische Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines optischen Strahlenbündels, eine
Ablenkeinrichtung zum Erzeugen einer Scanbewegung des Strahlenbündels, mindestens
einen optischen Empfänger
zum Empfangen von der Sendeeinrichtung ausgesandter Strahlung und
eine mit dem Empfänger
verbundene Auswerteeinrichtung aufweist.
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Ein
derartiges Cabriolet mit einem in einen Laderaum automatisch versenkbaren
Verdeck ist aus
DE
102 48 762 B4 bekannt. Zur Überwachung des Bewegungsraums
eines Verdeckmechanismus hat das Cabriolet mehrere Sensoranordnungen,
die jeweils eine optische Sendeeinrichtung mit einem Laser als Strahlungsquelle
aufweisen. Im Strahlengang der einzelnen Laser ist jeweils ein verschwenkbarer Ablenkspiegel
angeordnet, mit dessen Hilfe der Laserstrahl entsprechend einer
Scanbewegung in einer Ebene verschwenkt wird. Die Ebenen der einzelnen Sendeeinrichtungen
sind so angeordnet, dass sie den zu überwachenden Bewegungsraum
umgrenzen. Mit Hilfe der Lasers werden jeweils Lichtimpulse ausgesendet,
die von einem Linsensystem in ein Lichtbündel mit definierter Strahldivergenz
fokussiert und auf einen in dem Bewegungsraum zu detektierenden
Gegenstand projiziert werden. Die verursachte Lichtfleckgröße von diffus
reflektiertem Licht auf dem Gegenstand ist vom Abstand des Gegenstands zum
Laser abhängig
und wird durch das Linsensystem auf ein photoempfindliches Halbleiterarray
abgebildet und in eine abstandsabhängige elektrische Spannung
umgewandelt. Auf diese Weise werden für eine Vielzahl von Winkellagen
des Ablenkspiegels Abstandsmesswerte erfasst, um den Gegenstand
zu detektieren. Zusätzlich
weist das Cabriolet weitere Sensoren zur Detektion des Gegenstands
auf, die nach anderen Messprinzipien arbeiten. Beim Detektieren
des Gegenstands wird die Verdeckbewegung in einem Sicherheitsmodus
mit reduzierter Geschwindigkeit und Kraft fortgesetzt oder stillgelegt oder
reversiert. Die Sensorik des Cabriolets ist jedoch relativ aufwändig und
teuer.
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Es
besteht deshalb die Aufgabe, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei dem die Sensoranordnung einen einfachen und kostengünstigen
Aufbau ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Sensoranordnung zum Umlenken der von der Sendeeinrichtung
ausgesandten Strahlung auf den Empfänger einen als Retroreflektor
ausgebildeten Reflexionsstreifen aufweist, der sich entlang einer
Linie erstreckt, entlang der das Strahlenbündel bei der Scanbewegung bewegt
wird, dass der Überwachungsraum
zwischen dem Reflexionsstreifen einerseits und der Sendeeinrichtung
sowie dem Empfänger
andererseits angeordnet ist, und dass die Auswerteeinrichtung eine
Vergleichseinrichtung zum Vergleichen eines Messsignals des Empfängers mit
einem vorgegebenen Sollwertbereichssignal aufweist.
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In
vorteilhafter Weise kann der Empfänger dann entsprechend einfach
aufgebaut sein und beispielsweise durch eine einzige Fotodiode gebildet sein.
Auch die Auswertung des Empfänger-Messsignals
gestaltet sich entsprechend einfach, da dieses nur mit dem vorgegebenen
Sollwertbereichssignal verglichen werden muss. In dem Sollwertbereichssignal
können
der vom Auftreffwinkel des Strahlenbündels abhängige Reflexionsgrad des Retroreflektors
und die vom Abstand zwischen dem Empfänger und der Auftreffstelle
des Strahlenbündels
auf dem Retroreflektor abhängige
Amplitude des Messsignals Berücksichtigung
finden. Der Retroreflektor kann eine Folie sein, die z.B. auf eine
Seitenbegrenzungswand des Überwachungsraums
aufgebracht sein kann, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden,
dass der Sendeeinrichtung mindestens ein eine optische Codierung
aufweisender Reflexionsstreifen zugeordnet ist, der sich entlang
einer Linie erstreckt, entlang der das Strahlenbündel bei der Scanbewegung bewegt
wird, dass die Codierung eine Abfolge von in Erstreckungsrichtung
der Linie hintereinander angeordneten Codierelementen aufweist,
dass der Überwachungsraum zwischen
dem Reflexionsstreifen und dem Empfänger vorgesehen und der Empfänger zum
Empfangen der von dem Reflexionsstreifen reflektierten Strahlung
der Sendeeinrichtung angeordnet ist, und dass die Auswerteeinrichtung
eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen eines Messsignals des
Empfängers mit
einem der Codierung entsprechenden Referenzsignal aufweist.
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In
vorteilhafter Weise spielen bei dieser Lösung im Vergleich zu der zuerst
genannten Lösung, bei
der ein retroreflektierender Reflexionsstreifen vorgesehen ist,
der Verlauf des Reflexionsstreifens und der Abstand zwischen dem
Empfänger
und der Auftreffstelle des Strahlenbündels auf dem Reflexionsstreifen
für das
Messergebnis praktisch keine Rolle, da das Messergebnis nicht analog
sondern digital als Codefolge erfasst wird. Sobald ein Gegenstand
in den Überwachungsraum
eingebracht wird, verändert
sich der gemessene Code, was durch einen Vergleich des Messsignals
mit dem Referenzsignal festgestellt wird. Auch bei dieser Lösung ermöglicht der
Empfänger
einen einfachen Aufbau. Die Codierung ist bevorzugt eine digitale
Codierung, bei der sich die Codierelemente für logisch "0" bzw. „1" hinsichtlich ihrer
Reflexionseigenschaften deutlich voneinander unterscheiden, wie
z.B. schwarze Bereiche und weiße
Bereiche und/oder schwarze Bereiche und retroreflektierende Bereiche.
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Bei
einem Cabriolet, bei dem mit Hilfe der Sensoranordnung der Laderaum überwacht
wird, kann beim Detektieren eines Gegenstands in dem Laderaum das
Versenken des Fahrzeugdachs in den Laderaum gesperrt und/oder die
Verstellbewegung des Fahrzeugdachs reversiert oder angehalten werden,
um eine Kollision des Fahrzeugdachs mit dem Gegenstand zu vermeiden.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung weist die Ablenkeinrichtung einen verstellbaren Ablenksiegel
auf, wobei der Empfänger
derart relativ zu dem Ablenkspiegel angeordnet ist, dass die von
dem Reflexionsstreifen reflektierten Strahlung der Sendeeinrichtung
an dem Ablenkspiegel in Richtung auf den Empfänger abgelenkt wird. Der Ablenksiegel
kann während
des Scanvorgangs eine Rotationsbewegung um eine quer zur Erstreckungsebene des
Ablenksiegels verlaufende Achse ausführen oder um einen vorgegebenen
Winkel um diese Achse hin- und hergependelt werden.
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Vorteilhaft
ist, wenn zum Positionieren des Ablenksiegels ein Schrittmotor vorgesehen
ist. Die Ablenkeinrichtung ermöglicht
dann einen einfachen und kostengünstigen
Aufbau.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Codierung
eine sich wiederholende Abfolge von Codierelementen auf. Das Empfänger-Messsignal
kann dann noch leichter mit dem Referenzsignal verglichen werden.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Vergleichseinrichtung mit einem Datenspeicher verbunden
ist, in dem ein Referenzsignal abgelegt ist, wenn die Sensoranordnung
zwischen einem Überwachungsmodus
und einem Lernmodus umschaltbar ist, wenn der Datenspeicher in dem Überwachungsmodus
schreibgeschützt
und mit einem Vergleichseingang der Vergleichseinrichtung verbunden
ist, und wenn der Datenspeicher in dem Lernmodus mit einem Messsignalausgang
des Empfängers
verbunden und beschreibbar ist. Sollte der Reflexionsstreifen einmal beschädigt werden,
kann die Auswerteeinrichtung auf einfache Weise an die durch die
Beschädigung veränderten
Reflexionseigenschaften des Reflexionsstreifens angepasst werden,
indem das Empfänger-Messsignal
bei leerem Überwachungsraum
im Lernmodus als neues Referenzsignal in den Datenspeicher eingelesen
und die Sensoranordnung danach in den Überwachungsmodus umgeschaltet wird.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung hat die Codierung mehrere, quer zu der Scanbewegung
zueinander versetzte Zeilen, die jeweils eine Abfolge von in Erstreckungsrichtung
der Linie hintereinander angeordneten Codierelementen aufweisen,
wobei diese Codierelemente einen Positionscode bilden, und wobei
die einzelnen Zeilen der Codierung mit Hilfe des mindestens einen
Strahlenbündels
und des Empfängers
abtastbar sind. Die Richtung, in welcher der Gegenstand relativ
zu der Ablenkeinrichtung angeordnet ist, lässt sich dann anhand des Positionscodes,
an dem die Abweichung zwischen dem Empfänger-Messsignal und dem Referenzsignal
ermittelt wurde, auf einfache Weise ablesen, um die Position des
Gegenstands zu bestimmen. In Abhängigkeit
von der Position kann dann ggf. die Verstellbewegung eines in den Überwachungsraum
zu verfahrenden Fahrzeugdachs freigegeben oder gesperrt werden.
Die Codierung erfolgt bevorzugt im Gray-Code.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Codierung redundante Informationen enthält und wenn
die Auswerteeinrichtung eine Fehlerkorrektureinrichtung für das Messsignal
des Empfängers
aufweist. Kleine Fehler im Empfänger-Messsignal,
die z.B. durch eine Beschädigung
des Reflexionsstreifens verursacht sein können, können dann ggf. korrigiert werden.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung weisen die einzelnen Codierelemente für mit dem
menschlichen Auge sichtbares Licht etwa die gleichen optischen Eigenschaften
auf und sind für dieses
Licht vorzugsweise transparent, wobei das Strahlenbündel für das menschliche
Auge unsichtbare Strahlung enthält,
die von den einzelnen Codierelementen unterschiedlich reflektiert
wird. Die Codierung ist dann für
den Benutzer des Kraftfahrzeugs nicht sichtbar. Die Codierung kann
beispielsweise mit fluoreszierender Farbe auf nicht fluoreszierendem Untergrund
aufgebracht sein. Dabei kann die Sendeeinrichtung einen ultraviolettes
Licht aussendenden Laser zum Anregen der fluoreszierenden Farbe
aufweisen.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist der Reflexionsstreifen hinter einer Blende angeordnet,
die für
die von der Sendeeinrichtung ausgesandte Strahlung transparent und
für mit
dem menschlichen Auge sichtbares Licht im Wesentlichen undurchlässig ist.
Auch bei dieser Ausführungsform
ist der Reflexionsstreifen für
den Benutzer des Kraftfahrzeugs nicht sichtbar.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung ist der Überwachungsraum
an einer Fahrzeugöffnung
angeordnet, wobei die Ebene, in welcher das Strahlungsbündel mittels
der Ablenkeinrichtung ablenkbar ist, in oder parallel zu der von
der Fahrzeugöffnung
aufgespannten Ebene verläuft, dass
an der Fahrzeugöffnung
eine mittels eines Antriebs zwischen einer Offen- und eine Schließstellung verstellbares
Verschlusselement angeordnet ist, und dass die Vergleichseinrichtung
derart mit dem Antrieb in Steuerverbindung steht, dass das Verschlusselement
bei einer Abweichung des Empfängersignals
von dem Sollwertbereichssignal oder dem Referenzsignal reversiert,
angehalten und/oder gesperrt wird. Die Sensoranordnung kann also
auch Teil eines Einklemmschutzes für ein Verschlusselement einer Fahrzeugöffnung,
wie z.B. ein Schiebedach oder eine Fensterscheibe sein.
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Nachfolgend
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Laderaum eines Kraftfahrzeugs, das ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung zur Detektion eines im Laderaum befindlichen
Gegenstands aufweist,
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2 ein
Blockdiagramm der Sensoranordnung,
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3 eine
graphische Darstellung eines Sensorsignals der Sensoranordnung,
wobei auf der Abszisse der Ablenkwinkel φ einer Ablenkeinrichtung und
auf der Ordinate die Amplitude A des Sensorsignals aufgetragen sind,
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4 eine
graphische Darstellung ähnlich 3,
wobei jedoch im Überwachungsbereich
der Sensoranordnung ein Gegenstand angeordnet ist, und
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5 einen
Laderaum eines Kraftfahrzeugs, das ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung zur Detektion eines im Laderaum befindlichen
Gegenstands aufweist.
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Ein
in 1 im Ganzen mit 1 bezeichnetes, als Cabriolet
ausgebildetes Kraftfahrzeug hat eine in eine Offen- und eine Schleißstellung
verschwenkbare Heckklappe 2, die einen Zugang zu einem
Laderaum bildet. Dieser wird nachstehend auch als Überwachungsraum 3 bezeichnet.
In dem Laderaum können
mit dem Kraftfahrzeug 1 zu transportierende Gegenstände 4 abgestellt
werden.
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Ferner
hat das Kraftfahrzeug 1 ein Fahrzeugdach 5, wie
z.B. ein Faltverdeck oder ein Hardtop, das mittels eines in der
Zeichnung nicht näher
dargestellten, motorisch antreibbaren Verstellmechanismus zwischen
einer Schließstellung
und einer Offenstellung verstellbar ist. In der Schließstellung überdeckt
das Fahrzeugdach 5 einen Fahrzeuginnenraum und in der Offenstellung
ist das Fahrzeugdach 5 in den Überwachungsraum 3 abgesenkt.
Das Ein- und Ausfahren des Fahrzeugdachs 5 erfolgt automatisch
und wird von einem Steuergerät
gesteuert.
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Zum Öffnen des
Fahrzeugdachs 5 in den Überwachungsraum 3 wird
zunächst
die Heckklappe 2 in die Offenstellung gebracht, dann wird
das Fahrzeugdach 5 mittels des bereits erwähnten Verstellmechanismus
unter der Heckklappe 2 hindurch in den Überwachungsraum 3 abgesenkt
und danach wird die Heckklappe 2 wieder geschlossen. In
entsprechender Weise wird beim Schließen des Fahrzeugdachs 5 zunächst die
Heckklappe 2 geöffnet, dann
wird das Fahrzeugdach 5 unter der Heckklappe 2 hindurch
bewegt, über
dem Fahrzeuginnenraum positioniert und danach wird die Heckklappe 2 wieder geschlossen.
Der Verstellvorgang für
das Fahrzeugdach 5 kann vom Fahrzeuginnenraum aus, beispielsweise
mittels eines am Armaturenbrett angeordneten elektrischen Schalters,
und/oder mittels einer Fernbedienung ausgelöst werden.
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Damit
das Fahrzeugdach 5 beim Öffnen nicht mit einem in dem Überwachungsraum 3 abgestellten
Gegenstand 4 kollidieren kann und dabei das Fahrzeugdach 5 und/oder
der Gegenstand 4 beschädigt
werden, weist das Kraftfahrzeug 1 eine Sensoranordnung 6 zur
Detektion des Gegenstands 4 auf. Die Sensoranordnung 6 steht
mit dem Steuergerät für das verstellbare
Fahrzeugdach 5 derart in Steuerverbindung, dass das Verstellen
des Fahrzeugdachs 5 reversiert, angehalten und/oder gesperrt
wird, wenn in dem Laderaum 2 ein Gegenstand 4 detektiert
wird.
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In 2 ist
erkennbar, dass die Sensoranordnung 6 eine einzige optische
Sendeeinrichtung aufweist, die eine optische Strahlungsquelle 7,
wie z.B. eine Laserdiode mit einer Optik, und eine Ansteuereinrichtung 8 für die Strahlungsquelle 7 hat. Die
Strahlungsquelle 7 ist derart ausgestaltet, dass sie ein
Strahlenbündel
mit etwa parallel zueinander verlaufenden optischen Strahlen aussendet.
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Im
Strahlengang des Strahlenbündels
ist eine Ablenkeinrichtung angeordnet, die einen um eine Rotationsachse 9 verdreh-
oder verschwenkbaren Ablenkspiegel 10 aufweist, der mit
seiner reflektierenden Spiegeloberfläche unter einem Winkel zu dem
Strahlenbündel
geneigt ist. Zum Ablenken des Strahlenbündels entsprechend einer Scanbewegung steht
der Ablenkspiegel 10 mit einem Positionierantrieb 11 in
Antriebsverbindung, der mit einer Motorsteuerung 12 verbunden
ist. Mit Hilfe des Positionierantriebs 10 und der Motorsteuerung 12 wird
der Ablenkspiegel 9 derart angetrieben, dass er um die
Rotationsachse 9 rotiert oder pendelt. Dabei wird das Strahlenbündel in
einer etwa horizontalen Ebene in einem Winkelbereich von z.B. 90° abgelenkt.
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Zum
Umlenken des von der Strahlungsquelle 7 ausgesandten Strahlenbündels auf
einen Empfänger 13 weist
die Sensoranordnung 6 einen als Retroreflektor ausgebildeten
Reflexionsstreifen 15 auf, der sich entlang einer Linie
erstreckt, entlang der das Strahlenbündel bei der Scanbewegung bewegt
wird. In 1 ist erkennbar, dass der Reflexionsstreifen 15 auf
Seitenbegrenzungswände 15 des Überwachungsraums
aufgebraucht ist, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen. An
dem Reflexionsstreifen 15 wird das Strahlenbündel um
etwa 180° umgelenkt, so
dass es nach der Reflexion erneut auf den Ablenkspiegel 10 auftrifft.
Dort wird es in Richtung auf den dicht benachbart zu der Strahlungsquelle 7 angeordneten
Empfänger 13 abgelenkt
In 1 ist erkennbar, dass der Überwachungsraum zwischen dem
Reflexionsstreifen einerseits und der Strahlungsquelle 7 sowie
dem Empfänger
andererseits angeordnet ist und von der von der Strahlungsquelle 7 ausgesandten
optischen Strahlung durchleuchtet wird.
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Die
Strahlungsquelle 7, der Ablenkspiegel 10, der
Positionierantrieb 11 und der Empfänger 13 sind in ein
gemeinsames Sensorgehäuse
integriert, das in einem heckseitigen Eckbereich des Überwachungsraums 3 angeordnet
ist. Die Sendeeinrichtung weist mit ihrer Hauptabstrahlrichtung
etwa zu einem diesem Eckbereich diametral gegenüberliegenden weiteren Eckbereich
des Überwachungsraums.
Dieser hat eine etwa rechteckige Grundfläche.
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In 2 ist
erkennbar, dass der Empfänger 13 über einen
Messverstärker 16 mit
einer Auswerteeinrichtung 17 verbunden ist. Die Auswerteeinrichtung
hat eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Vergleichseinrichtung
zum Vergleichen des Messsignals 18 mit einem vorgegebenen
Sollwertbereichssignal 19. In 3 ist das
Messsignal 18 für den
Fall, dass sich in dem Überwachungsraum 3 kein Gegenstand 4 befindet,
in Abhängigkeit
von dem Ablenkwinkel der Ablenkeinrichtung graphisch dargestellt.
Aufgrund der vom Auftreffwinkel abhängigen Reflexionseigenschaften
des Reflexionsstreifens 14a und der unterschiedlichen von
dem Strahlungsbündel
zurückzulegenden
Wegstrecken, weist das Messsignal 18 einen von einer horizontalen
Linie abweichenden Verlauf auf. Bei einem Ablenkwinkel von 0° bzw. 90° weist das
Messsignal jeweils ein lokales Maximum und bei einem Ablenkwinkel
von etwa 45° ein Minimum
auf.
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Bei
dem in 3 gezeigten Messsignal ist etwa bei einem Ablenkwinkel
von 30° ein
Gegenstand 4 im Überwachungsraum 3 angeordnet,
der die optische Verbindung zwischen der Strahlungsquelle 7 und
dem Empfänger 13 unterbricht.
In 4 ist erkennbar, dass an der Stelle, an welcher
der Gegenstand 4 angeordnet ist, das Messsignal im Vergleich zu
einer zu dieser Stelle benachbarten Stelle reduziert ist und außerhalb
des Sollwertbereichssignals 19 liegt. Somit lässt sich
durch einen Vergleich des Messsignals 18 mit dem Sollwertbereichssignal 19 auf
einfache Weise feststellen, ob in dem Überwachungsbereich 3 ein
Gegenstand 4 angeordnet ist.
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Bei
dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Reflexionsstreifen 14b eine
optische Codierung, die eine Abfolge von in Längserstreckungsrichtung des
Reflexionsstreifens 14b hintereinander angeordneten Codierelementen
aufweist. Die Codierelemente sind als streifenförmige Bereiche ausgebildet,
die quer zur Längserstreckungsrichtung
des Reflexionsstreifens 14b verlaufen und in Längserstreckungsrichtung
des Reflexionsstreifens 14b eine unterschiedliche Breite
haben (Bar-Code).
Benachbart aneinander angrenzende Codierelemente haben unterschiedliche
Reflexionseigenschaften und können
beispielsweise schwarz oder weiß sein.
Anstelle der weißen
Codierelemente können
auch retrorefletierende Codierelemente vorgesehen sein.
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Hinsichtlich
der Strahlungsquelle 7, der Ansteuereinrichtung 8,
des Ablenkspiegels, des Positionierantriebs 11 und der
Motorsteuerung 12 stimmt das in 5 gezeigte
Ausführungsbeispiel
mit dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 überein.
Insofern wird auf die dortige Beschreibung verwiesen. Die Auswerteeinrichtung 17 hat
eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Messsignals des Empfängers 13 mit
einem der Codierung des Reflexionsstreifens 14b entsprechenden
Referenzsignal. Wenn in dem Überwachungsbereich 3 ein
Gegenstand 4 angeordnet ist, verändert sich das Messsignal des Empfängers 13,
so dass es zu einer Abweichung zwischen dem Messsignal und dem Referenzsignal kommt.
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Das
Referenzsignal kann bei der Produktion des Kraftfahrzeugs fest vorgegeben
und/oder nachträglich
beispielsweise bei einem Lernvorgang in die Auswerteeinrichtung 17 einprogrammiert
werden.