DE102006041936B4

DE102006041936B4 - Vorrichtung mit einer zu kalibrierenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts und Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnung

Info

Publication number: DE102006041936B4
Application number: DE102006041936.7A
Authority: DE
Inventors: Katharina BACHFISCHER; Lennart BENDEWALD; Christoph Wäller; Gerald Grote; Heiner Grote
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2026-09-08
Also published as: DE102006041936A1

Abstract

Verfahren zur Kalibrierung einer positionsempfindlichen; berührungslos messenden Sensoranordnung (3) zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, wobei die Sensoranordnung (3) mehrere Entfernungsmesssensoren (S1–S4) umfasst, deren Positionen im Raum vorbekannt sind und für die zumindest in einem Messbereich ein Zusammenhang zwischen einer Entfernung des vermessenen Objekts und einem Sensormesswert mittels einer Geradengleichung approximierbar ist, umfassend die Schritte: Ermitteln eines ersten Sensormesswerts für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren (S1–S4) für das Objekt an einem bekannten Ort (13) und Berechnen einer Geradensteigung für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren (S1–S4) anhand des entsprechenden ersten Sensormesswerts, einem Abstand des entsprechenden Entfernungsmesssensors von dem bekannten Ort (13) und einem Minimalabstands-Sensormesswert, der bei einem minimalen Abstand des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor erfasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer zu kalibrierenden positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, sowie ein Verfähren zur Kalibrierung einer solchen Sensoranordnung.
In modernen Kraftfahrzeugen werden vermehrt Multifunktionsbedieneinrichtungen verwendet, die eine Anzeigevorrichtung umfassen. Die Anzeigevorrichtung ist häufig mit einem positionsbestimmenden Messsensor ausgestattet, der eine Position einer Berührung durch einen Nutzer bestimmen kann. Solche Anzeigevorrichtungen werden als Touch-Screens bezeichnet. Auf der Anzeigevorrichtung werden beispielsweise Bedienelemente eingeblendet, denen Funktionen und/oder Aktionen zugeordnet sind, die bei einer Berührung einer solchen als Touch-Screen ausgebildeten Anzeigevorrichtung an einer entsprechenden Stelle ausgeführt werden. Die für das Darstellen der unterschiedlichen Bedienelemente zur Verfügung stehende Anzeigefläche ist in der Regel begrenzt. Um bei einer Vielzahl von dargestellten Bedienelementen nur genau ein Bedienelement mittels einer Berührung zu betätigen, ist eine Konzentration und Sorgfalt seitens eines Nutzers erforderlich. Bei einer Fahrt auf unebenen Straßen ist es für einen Nutzer mit großen Fingern häufig schwierig, eine solche Bedienhandlung während der Fahrt auszuführen. Daher ist es wünschenswert, eine Bedienabsicht eines Nutzers vor einer Berührung des positionsbestimmenden Messsensors zu erfassen und einzelne oder mehrere der dargestellten Bedienelemente, für die eine erhöhte Bedienwahrscheinlichkeit ermittelt wurde, optimal für eine Betätigung skaliert darzustellen. Hierfür ist es erforderlich, die Position des zur Bedienung benutzten Objekts, beispielsweise eines Körperteils, insbesondere eines Fingers, vor einer eigentlichen Betätigungshandlung zu erfassen.
Um die Position eines Körperteils berührungslos messen zu können, ist in der Druckschrift WO 2004/078536 ein Messprinzip für Entfernungsmesssensoren beschrieben, bei dem über einen Nutzer übertragene Hochfrequenzsignale ausgewertet werden. Nahe dem Körper des Nutzers ist ein Hochfrequenzsender angeordnet. In einem Kraftfahrzeug befindet sich ein solcher Hochfrequenzsender vorzugsweise integriert in einem Fahrzeugsitz. Die in den Körper des Nutzers eingekoppelten Hochfrequenzsignale werden von den Entfernungsmesssensoren kapazitiv empfangen. Anhand einer Signalstärke kann die Entfernung eines Körperteils von dem Entfernungsmesssensor ermittelt werden. Anhand mehrerer solcher Entfernungsmesssensoren, die in einer Sensoranordnung angeordnet sind, kann eine Positionsbestimmung des Körperteils im Raum mittels Triangulation bestimmt werden. Um zuverlässige Messwerte zu erhalten, ist eine Kalibration der Sensoranordnung notwendig. Hierfür lässt sich im Stand der Technik kein befriedigendes Verfahren finden.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnung für eine Bestimmung der Position eines Objekts, insbesondere der Positionsbestimmung eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, sowie eine Vorrichtung mit einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, zu schaffen, mit denen eine einfache und zuverlässige Kalibrierung der Sensoranordnung erreicht werden kann.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Kalibrierung der einzelnen Entfernungsmesssensoren der Sensoranordnung unter für alle Entfernungsmesssensoren einheitlichen Bedingungen durchzuführen ist, damit unterschiedliche Störeinflüsse, die auf die Entfernungsmessung zurückwirken, möglichst für alle Entfernungsmesssensoren identisch sind. Insbesondere wird ein Verfahren zur Kalibrierung einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, wobei die Sensoranordnung mehrere Entfernungsmesssensoren umfasst, deren Positionen im Raum vorbekannt sind und für die zumindest in einem Messbereich ein Zusammenhang zwischen einer Entfernung des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor und einem Sensormesswert mittels einer Geradengleichung approximierbar ist, welches folgende Schritte umfasst: Ermitteln eines ersten Sensormesswerts für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren für das Objekt an einem bekannten Ort und Berechnen einer Geradensteigung für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren anhand des entsprechenden ersten Sensormesswerts, eines Abstands des entsprechenden Entfernungsmesssensors von dem bekannten Ort und eines Minimalabstands-Sensormesswerts, der bei einem minimalen Abstand des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor erfasst wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Entfernungsmesssensoren so betrieben werden, dass sich für jeden der Entfernungsmesssensoren jeweils bei einem minimalen Abstand des Objekts von diesem Entfernungsmesssensor ein Minimalabstands-Sensormesswert ergibt. Dieser muss somit nicht vermessen werden. Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich somit dadurch aus, dass lediglich an einem bekannten Ort von den Entfernungsmesssensoren jeweils ein erster Sensormesswert erfasst werden muss. Anhand des Abstands des bekannten Orts von den vorbekannten Positionen der Entfernungsmesssensoren kann jeweils eine Geradensteigung für jeden einzelnen Entfernungsmesssensor ermittelt werden. Der jeweilige Minimalabstands-Sensormesswert und die Geradensteigung sind für jeden der Entfernungsmesssensoren ausreichend um dessen Sensormesswerte zu kalibrieren. Sind die einzelnen Entfernungsmesssensoren kalibriert, so ist die gesamte Sensoranordnung kalibriert.
Die Geradensteigung kann aus der Differenz des ersten Sensormesswerts und des entsprechenden Minimalabstands-Sensormesswerts geteilt durch den entsprechenden Abstand des Entfernungsmesssensors von dem bekannten Ort ermittelt werden. Die für die Kalibrierung vorzunehmenden Berechnungen sind somit einfach und lassen sich schnell, zuverlässig ausführen.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, wobei die Sensoranordnung mehrere Entfernungsmesssensoren umfasst, deren Position im Raum vorbekannt sind und für die zumindest in einem Messbereich ein Zusammenhang zwischen einer Entfernung des vermessenen Objekts und einem Sensormesswert mittels einer Geradengleichung approximierbar ist, ist vorgesehen, dass zur Kalibrierung der Sensoranordnung erste Sensormesswerte für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren für das Objekt an einem bekannten Ort erfassbar sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Recheneinheit für ein Berechnen einer Geradensteigung für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren anhand des entsprechenden ersten Sensormesswerts, eines Abstandes des entsprechenden Entfernungsmesssensors von dem bekannten Ort und eines Minimalabstands-Sensormesswerts, der bei einem minimalen Abstand des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor erfasst wird.
Bei dem bekannten Ort handelt es sich vorzugsweise um einen Ort, der auf einer Oberfläche eines taktilen Sensors liegt. Eine Berührung des taktilen Sensors durch das Objekt legt somit den Zeitpunkt fest, an dem die ersten Sensormesswerte erfasst werden. Der taktile Sensor kann beispielsweise ein Taster sein, der im Messbereich aller Entfernungsmesssensoren liegt. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Abstand des bekannten Orts von den einzelnen Entfernungsmesssensoren nur einmal bestimmt werden muss und bereits vor einem Beginn des Kalibrierungsverfahrens bekannt ist. Während der Kalibrierung sind somit keine Berechnungen hierfür erforderlich.
Da Sensoranordnungen zur Bestimmung der Position eines Objekts in einem Kraftfahrzeug häufig zusammen mit einer Anzeigevorrichtung genutzt werden, ist eine Positionierung eines Tastschalters meist geometrisch nur so möglich, dass sich die Abstände von den einzelnen Entfernungsmesssensoren deutlich unterscheiden. Dies ist für eine Kalibrierung nachteilig, da sich Störeinflüsse auf die unterschiedlichen Entfernungsmesssensoren unterschiedlich stark auswirken. Für die Entfernungsmesssensoren, die einen kleineren ersten Sensormesswert für das Objekt an dem bekannten Ort erzeugen, machen sich beispielsweise statistische Schwankungen des ersten Sensormesswerts stärker bemerkbar als für die Entfernungsmesssensoren, die einen größeren ersten Sensormesswert erzeugen.
Ferner ist es wünschenswert, eine Kalibrierung der Sensoranordnung für einen Nutzer transparent auszugestalten. Eine solche transparente, d. h. für den Nutzer nicht wahrnehmbare, Kalibrierung lässt sich vorteilhafterweise mit einer Ausführungsform der Erfindung leichter bewerkstelligen, bei der der taktile Sensor ein positionsbestimmender Messsensor ist und die Abstände der Entfernungsmesssensoren von dem bekannten Ort anhand der Messdaten des positionsbestimmenden Messsensors ermittelt werden. Wird der positionsbestimmende Messsensor, beispielsweise als Sensor zum Erfassen von Nutzereingaben verwendet, so kann eine Nutzereingabe verwendet werden, um die Sensoranordnung zu kalibrieren.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht somit vor, dass der positionsbestimmende Messsensor ein rechteckig ausgebildeter Touch-Screen ist, an dessen Ecken die mehreren Entfernungsmesssensoren angeordnet sind. Eine Sensoranordnung mit vier Entfernungsmesssensoren hat sich als besonders vorteilhaft für die Ermittlung der Position im Raum erwiesen. Um eine dreidimensionale Positionsermittlung eindeutig im Raum ausführen zu können, sind mindestens drei Entfernungsmesssensoren erforderlich. Eine Verwendung von vier Positionsentfernungsmesssensoren hat sich als vorteilhaft erwiesen, da hierdurch eine Redundanz eingefügt wird. Die Redundanz bewirkt, dass eine Plausibilisierung bei der Bestimmung der Position des Objekts vorgenommen werden kann. Insgesamt wird bei einer solchen Ausführungsform die Genauigkeit der Positionsbestimmung und eines Raumbereichs, in dem eine zuverlässige Positionsbestimmung vorgenommen werden kann, gegenüber einer Ausführungsform mit nur drei Entfernungsmesssensoren vergrößert.
Wie oben bereits ausgeführt ist, ist es vorteilhaft, wenn der bekannte Ort, an dem die ersten Sensormesswerte für die Kalibrierung erfasst werden, ungefähr gleich weit von den einzelnen Entfernungsmesssensoren entfernt ist. Daher ist es vorteilhaft, wenn das Objekt den positionsbestimmenden Messsensor möglichst mittig in Bezug auf die einzelnen Entfernungsmesssensoren der Sensoranordnung berührt. Dieses kann erreicht werden, indem ein erstes zu betätigendes Bedienelement auf dem Touch-Screen so angeordnet wird, dass es von allen Entfernungsmesssensoren ungefähr einen identischen Abstand aufweist. Dieses erste zu betätigende Bedienelement kann als eine Aufforderung angesehen werden, das Objekt an den bekannten Ort zu bewegen. Dies kann erfolgen, indem beispielsweise in das Bedienelement ein Text eingeblendet wird, der einen Nutzer zur Betätigung des Bedienelements auffordert. Ebenso ist es vorteilhaft möglich, den Nutzer auf andere Weise, beispielsweise durch eine Audioausgabe oder eine andere visuelle Ausgabe aufzufordern, den Touch-Screen möglichst mittig einmal zu. berühren.
Um auszuschließen, dass die Kalibrierung mit einem bekannten Ort ausführt wird, der sehr ungleiche Abstände zu den einzelnen Entfernungsmesssensoren aufweist, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass anhand der Messdaten des positionsbestimmenden Messsensors ermittelt wird, ob der bekannte Ort in einem festgelegten Ortsbereich liegt, und eine Berechnung der Geradensteigung nur erfolgt, wenn der bekannte Ort in dem festgelegten Ortsbereich liegt.
Bei der Verwendung der Kalibrationsergebnisse ist es häufig wünschenswert, anstelle eines Sensormesswerts und einer Geradensteigung zwei Sensormesswerte und einen Abstand zu verwenden, wobei der Abstand die Entfernung zwischen den Positionen angibt, an denen die zwei Sensormesswerte erzeugt werden. Nimmt man als einen der zwei Sensormesswerte den Minimalabstands-Sensormesswert und als zweiten der Sensormesswerte einen sogenannten Einheitsabstands-Sensormesswert, der an einer Position erzeugt wird, die einen Einheitsabstand oder Normabstand von dem jeweiligen Entfernungsmesssensor aufweist so erhält man einen bevorzugten Kalibrierungsdatensatz. Daher sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform vor, dass anhand der Geradensteigung und dem Minimalabstands-Sensormesswert eines jeden Entfernungsmesssensors für jeden Entfernungsmesssensor ein Einheitsabstands-Sensormesswert ermittelt wird. Der Einheitsabstands-Sensormesswert ist vorzugsweise so gewählt, dass er einen Normabstand von dem jeweiligen Entfernungsmesssensor entspricht. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, als Normabstand den Abstand zwischen zwei Entfernungsmesssensoren zu nehmen. Bei einem rechteckig ausgestalteten Touch-Screen, an dessen Ecken die Entfernungsmesssensoren angeordnet sind, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Touch-Screen-Breite als Normabstand zu verwenden. Dies bedeutet, dass von dem Touch-Screen die Seite mit der größeren Seitenlänge als Normabstand verwendet wird. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, bei jeder Betätigung des positionsbestimmenden Messsensors einen entsprechenden Betätigungsort als bekannten Ort für eine Kalibrierungsverifikation zu verwenden, sofern insbesondere der Betätigungsort in einem (oben bereits erwähnten) festgelegten Ortsbereich des positionsbestimmenden Messsensors liegt. Hierdurch wird es möglich, die Kalibrierung fortlaufend anzupassen. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft bei Entfernungsmesssensoren, die die Entfernung mittels der Übertragung von Hochfrequenzsignalen über den Körper des Nutzers ermitteln. Hierbei ist das kapazitiv gemessene Signal beispielsweise von einer Körperhaltung auf dem Fahrzeugsitz abhängig, in den der Hochfrequenzsender integriert ist. Ebenso haben eine Luftfeuchtigkeit und andere Körperfaktoren einen Einfluss auf die Sensormesswerte. Somit ist bei einer fortlaufenden Kalibrierungsverifikation gewährleistet, dass jeweils eine optimale Kalibrierung der Sensoranordnung vorliegt. Eine Kalibrierungsverifikation bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die bei der ersten Kalibrierung ermittelten Kalibrierungswerte, die in Form des Minimalabstands-Sensormesswerts und der Geradensteigung bzw. dem Einheitsabstands-Sensormesswert vorliegen, jeweils neu bestimmt werden können, sofern dies erforderlich ist, weil beispielsweise die neu ermittelten Kalibrierungswerte oberhalb von festgelegten Schwellwerten von den zuvor ermittelten Kalibrierungswerten für einen oder alle Entfernungsmesssensoren abweichen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoranordnung in einem Kraftfahrzeug zwischen einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz angeordnet ist und eine weitere Aufforderung ausgegeben wird, das Objekt an einen weiteren bekannten Ort zu bewegen, der sich nahe oder an dem von einem Nutzer abgewandten oberen Entfernungsmesssensor befindet, zweite Sensormesswerte von dem Objekt an dem weiteren bekannten Ort erfasst werden, überprüft wird, ob der weitere bekannte Ort einen Grenzwertabstand von dem dem Nutzer abgewandten oberen Entfernungsmesssensor unterschreitet und falls dies der Fall ist, die Geradensteigung und/oder der Einheitsabstands-Sensormesswert des dem Nutzer zugewandten oberen Entfernungsmesssensors anhand des zweiten Sensormesswerts neu bestimmt wird und dem dem Nutzer zugewandten unteren Entfernungsmesssensor unter Berücksichtigung des zweiten Sensormesswerts und empirisch ermittelter Korrekturfaktoren der entsprechende Einheitsabstands-Sensormesswert und/oder die entsprechende Geradensteigung neu ermittelt wird. Hierdurch wird es möglich, Einflüsse auf die dem Nutzer zugewandten Entfernungsmesssensoren aufgrund von Körperteilen zu berücksichtigen, die sich, zumindest bei einer Bedienhandlung, in einem Messbereich der Entfernungsmesssensoren befinden. Wird die Bedienung durch die Hand der Körperseite des Nutzers durchgeführt, die der Sensoranordnung am nächsten liegt, und als Objekt der Zeigefinger des Körpers verwendet, so beeinflusst ein abgespreizter Daumen ebenfalls insbesondere den dem Nutzer zugewandten unteren Entfernungsmesssensor am stärksten. Daher hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, einen empirisch ermittelten Korrekturfaktor vorzusehen, um die Sensormesswerte des entsprechenden Entfernungsmesssensors anzupassen. Hierzu wird mittels des Korrekturfaktors in der Regel die Steilheit der Geradensteigung gesteigert. Dies bedeutet, dass der zur Verfügung stehende Messbereich eingeschränkt ist bzw. eine Auflösung der Entfernungsmessung dieses Entfernungsmesssensors beschränkt ist.
Werden Entfernungsmesssensoren verwendet, die über den Körper des Nutzers übertragene Hochfrequenzsignale auswerten, so ist es möglich, Bedienhandlungen, die von einem Fahrer vorgenommen werden, von denen eines Beifahrers zu unterscheiden, indem in die Fahrzeugsitze Hochfrequenzsender integriert werden, die unterschiedlich codierte Hochfrequenzsignale aussenden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass eine Kalibrierung für einen weiteren Nutzer entsprechend ausgeführt wird. Dies bietet den Vorteil, dass durch den Körper des weiteren Nutzers (Beifahrer) verursachten Beeinflussungen der Entfernungsmesssensoren bei einer Bedienhandlung Rechnung getragen werden kann, die in der Regel gerade die Sensoren betreffen, die von dem Nutzer (Fahrer) nicht beeinflusst werden. Dies bedeutet, dass für einen Beifahrer eine Korrektur der Kalibrierung der Sensoren auf der Beifahrerseite erforderlich ist. Für den Fahrer hingegen werden die auf der Fahrerseite befindlichen Entfernungsmesssensoren der Sensoranordnung, wie oben angegeben, entsprechend korrigiert. Für den Fahrer und den Beifahrer gibt es somit unterschiedliche Kalibrierungen.
Die Merkmale der vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale des Kalibrierungsverfahrens auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer in eine Multifunktionsbedienvorrichtung eines Kraftfahrzeugs integrierten Vorrichtung mit einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Körperteils;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kalibrierung einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Körperteils; und
3 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung, die um eine Anzeigevorrichtung angeordnet ist, zur Veranschaulichung der bei einer Kalibrierung ausgeführten trigonometrischen Berechnungen.
1 ist eine schematische Darstellung einer in eine Multifunktionsbedienvorrichtung 1 integrierten Vorrichtung 2 mit einer Sensoranordnung 3 zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Fingers 4. Ein Fahrer 5 als Nutzer der Multifunktionsbedienvorrichtung 1 sitzt auf einem Fahrersitz 6. In den Fahrersitz 6 ist ein Hochfrequenzsender 7 integriert. Von dem Hochfrequenzsender 7 ausgesandte Hochfrequenzsignale, die vorzugsweise im kHz-Bereich liegen, werden in den Fahrer 5 kapazitiv eingekoppelt. Entfernungsmesssensoren S1–S4 empfangen jeweils das über den Fahrer 5 und insbesondere dessen Finger 4 übertragene Hochfrequenzsignal berührungslos, d. h., die Entfernungsmesssensoren empfangen das übertragene Hochfrequenzsignal kapazitiv. Eine empfangene Signalstärke ist ein Maß für die Entfernung des Fingers 4 von dem jeweiligen Entfernungsmesssensor S1–S4. Je geringer der Abstand ist, desto höher ist die empfangene Signalstärke.
Die Sensoranordnung 3 ist um eine Anzeigevorrichtung 8 angeordnet, die als Touch-Screen ausgebildet ist. Dieses bedeutet, dass in die Anzeigevorrichtung 8 ein positionsbestimmender Messsensor integriert ist. Die Entfernungsmesssensoren S1–S4 sind jeweils an den Ecken der Anzeigevorrichtung 8 angeordnet. Die Multifunktionsbedienvorrichtung 1 ist in einer Mittelkonsole in einem Cockpit eines Kraftfahrzeugs zwischen dem Fahrersitz 6 und einem Beifahrersitz 9 angeordnet. Die Entfernungsmesssensoren S1–S4 sind mit einer Recheneinheit 11 gekoppelt, in der ein Kalibrierungsverfahren ausgeführt und gesteuert wird.
In 2 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens 20 zur Kalibrierung der Sensoranordnung 3 nach 1 dargestellt. Auf der Anzeigevorrichtung 8 wird eine Aufforderung angezeigt 21, die als Touch-Screen ausgebildete Anzeigevorrichtung 8 in einem mittleren Bereich der Anzeigevorrichtung 8 zu berühren. Die Aufforderung kann auch akustisch ausgegeben werden. Sie kann ebenfalls für den Nutzer transparent ausgestaltet sein, beispielsweise indem mittig auf der Anzeigevorrichtung 8 ein Bedienfeld eingeblendet wird, dem eine Startfunktion oder Inbetriebnahmefunktion der Multibedienvorrichtung 1 zugeordnet ist.
Der Fahrer 5 wird seinen Finger 4 zu einem solchen Bedienfeld führen und die als Touch-Screen ausgebildete Anzeigevorrichtung 8 berühren. Der Ort, an dem der Finger den Touch-Screen berührt, wird erfasst 22. Dieser Ort wird als Berührort bezeichnet. Durch die Berührung ist der Berührort gegenüber anderen Orten auf der Anzeigevorrichtung ausgezeichnet worden. Seine Position ist durch die Berührhandlung bekannt. Daher wird der Berührort auch als bekannter Ort bezeichnet. Seine Position ist zumindest theoretisch bekannt.
Zeitgleich mit dem Erfassen des bekannten Orts (Berührort) wird von den Entfernungsmesssensoren S1–S4 jeweils ein erster Sensormesswert erfasst 23. Anhand der Messdaten des Touch-Screens wird überprüft, ob sich der bekannte Ort (Berührort) in einem mittleren Bereich der Anzeigevorrichtung 8 befindet 24. Dies bedeutet, dass es auf dem Touch-Screen, der ein positionsbestimmender Messsensor ist, einen festgelegten Ortsbereich gibt, in. dem die Berührhandlung ausgeführt werden muss, um die Kalibrierung erfolgreich durchführen zu können. Der festgelegte Ortsbereich kann größer als der Bereich sein, in dem ursprünglich das Bedienelement angezeigt wurde, das der Nutzer betätigen soll. Liegt der Berührort nicht in dem festgelegten Ortsbereich, so wird der Nutzer erneut aufgefordert, die Anzeigevorrichtung in der Mitte zu berühren, wie dies oben bereits erläutert ist.
Hat die Auswertung ergeben, dass der bekannte Ort (Berührort) in dem festgelegten Ortsbereich liegt, so wird mit der Kalibrierung fortgefahren. Eine Position des sogenannten bekannten Orts muss zu Beginn des Verfahrens noch nicht bekannt sein. Der Nutzer wird ursprünglich lediglich aufgefordert, die Anzeigevorrichtung 8 an einem bestimmten Ort, beispielsweise im Bereich des eingeblendeten Bedienelements, zu berühren. Ein gewünschter Ortbereich, in dem die Position des bekannten Ort liegen soll, ist zwar vorgegeben, jedoch ist diese Position nicht vorfestgelegt, wenn ein Touch-Screen als taktiler Sensor verwendet wird, mit dem eine Berührhandlung erfasst wird. Bei Ausführungsformen, bei denen die Sensoranordnung beispielsweise nicht um eine Anzeigevorrichtung mit einem Touch-Screen herum angeordnet ist, kann ein als Tastschalter ausgebildeter taktiler Sensor verwendet werden, um eine Berührhandlung des Nutzers zu erfassen. Der bekannte Ort, an dem die Berührhandlung vorgenommen wird, ist in einer solchen Ausführungsform vorfestgelegt und von Anfang an auch hinsichtlich seiner Position bekannt. Somit sind auch die Abstände des bekannten Osts von den einzelnen Entfernungsmesssensoren S1-S4 der Sensoranordnung 3 bereits bekannt. Wird jedoch ein Touch-Screen wie in der in 1 dargestellten Ausführungsform verwendet, so umfasst ein nächster Verfahrensschritt eine Berechnung 25 der Abstände des bekannten Orts (Berührort) von den einzelnen Entfernungsmesssensoren S1–S4. Hierzu werden die Messdaten des positionsbestimmenden Messsensors (Touch-Screen) der Anzeigevorrichtung 8 ausgewertet. Die tatsächliche Berechnung ist weiter unten im Zusammenhang mit 3 näher erläutert.
Von den einzelnen Entfernungsmesssensoren S1–S4 sind jeweils ein Minimalabstands-Sensormesswert, ein Maximalabstands-Sensormesswert und eine Vorgabe-Geradensteigung als Anfangsvorgabewerte bekannt. Die Entfernungsmesssensoren S1–S4 werden so betrieben, dass sie bei einem minimalen Abstand des Fingers 4 von den einzelnen Entfernungsmesssensoren S1–S4 jeweils auf alle Fälle den Minimalabstands-Sensormesswert erzeugen. Hierbei kann in Kauf genommen werden, dass bereits in einem kurzen Abstand vor Erreichen des Minimalabstands bereits der Minimalabstands-Sensorrnesswert erzeugt wird. Bei der Vorgabe-Geradensteigung und dem Maximalabstands-Sensormesswert handelt es sich lediglich um Vorgabewerte, die genutzt werden können, sofern eine Kalibrierung fehlschlägt. Aus der Differenz der ersten Sensormesswerte und den Minimalabstands-Sensormesswerten jeweils geteilt durch den Abstand des bekannten Orts, für den die ersten Sensormesswerte ermittelt wurden, von den entsprechenden Entfernungsmesssensoren S1–S4 ergibt sich eine Geradensteigung für jeden einzelnen der Entfernungsmesssensoren S1–S4 26.
Anhand der so ermittelten Geradensteigungen und den bekannten Minimalabstands-Sensormesswerten werden so genannte Einheitsabstands-Sensormesswerte berechnet 27. Der Einheitsabstands-Sensormesswert kann so gewählt werden, dass er mit einem maximalen Abstand, bis zu dem die einzelnen Entfernungsmesssensoren jeweils eine Entfernung bestimmen können, zusammenfällt. In diesem Fall muss dieser Abstand jedoch jeweils bekannt sein, um allein den Minimalabstands-Sensormesswert und den Einheitsabstands-Sensormesswert gemeinsam mit diesem Abstand als vollständigen Kalibrierungsdatensatz nutzen zu können. Vorteilhafterwefse wird jedoch der Einheitsabstands-Sensormesswert so ermittelt, dass er einem Sensormesswert bei einem NormAbstand von dem jeweiligen Entfernungsmesssensor entspricht. Als Normabstand ist in der beschriebenen Ausführungsform der Abstand zwischen zwei den Sensoren S1 und S4 der Sensoranordnung 3 gewählt. Als Einheitsabstand wird somit in dem obigen Beispiel die Breite der Anzeigefläche der Anzeigevorrichtung verwendet. Mit den vorbekannten Werten für die Minimalabstands-Sensormesswerte und den ermittelten Größen der Geradensteigungen und/oder der Einheitsabstands-Sensormesswerte und dem Einheitsabstand liegen vollständige Kalibrierungsdatensätze vor. Wird eine Positionsbestimmung mit der Sensoranordnung 3 später in einem Koordinatensystem ausgeführt, bei dem die Längen der Basisvektoren dem Einheitsabstand entsprechen vereinfacht sich die Kalibrierung der Sensormesswerte, da der Einheitsabstand dann gleich 1 gesetzt werden kann.
Da der Einbauraum für eine Multifunktionsbedienvorrichtung in Mittelkonsolen von Kraftfahrzeugen jedoch begrenzt ist, ist die Multifunktionsbedienvorrichtung und somit die Sensoranordnung häufig so eingebaut, dass sich ein Knie des Fahrers 5 (Nutzers) bei einer normalen Sitzposition im Kraftfahrzeug in einem Messbereich des einen oder beider dem Nutzer zugewandten Entfernungsmesssensoren S1 und S4 der Sensoranordnung 3 befindet. Somit beeinflusst das Knie des Fahrers 5 (Nutzers) die Sensormesswerte dieser Entfernungsmesssensoren S1 und S4. Ferner ist die Hand des Nutzers nicht symmetrisch, an der der zum Betätigen genutzte Finger 4 angewachsen ist. Wird der Zeigefinger als betätigender Finger 4 genutzt, so ist ein Daumen der entsprechenden Hand ebenfalls den dem Nutzer zugewandten Entfernungsmesssensoren S1 und S4 zugewandt. Eine leichte Abspreizung des Daumens von der Hand beeinflusst somit die Sensormesswerte der dem Nutzer zugewandten Entfernungsmesssensoren S1 und S4 ebenfalls. Daher ist vorteilhafterweise vorgesehen, diese Einflüsse zu kompensieren. Hierfür wird der Nutzer aufgefordert, die Anzeigevorrichtung 8 an einem weiteren bekannten Ort erneut zu berühren. Der weitere bekannte Ort soll nahe dem oberen dem Nutzer abgewandten Entfernungsmesssensor S2 der Sensoranordnung 3 benachbart sein. Eine entsprechende Aufforderung wird mittels des. Anzeigens eines Bedienelements nahe dem Entfernungsmesssensor S2 ausgegeben 28. Ein zweiter Berührort, der als weiterer bekannter Ort bezeichnet wird; wird mittels des Touch-Screens erfasst 29. Zeitgleich werden von den Entfernungsmesssensoren S1–S4 zweite Sensormesswerte erfasst 30. Anschließend wird überprüft, ob der weitere bekannte Ort einen Grenzwertabstand von dem dem Nutzer abgewandten oberen Entfernungsmesssensor S2 unterschreitet 31. Ist dies nicht der Fall, so wird der Nutzer erneut aufgefordert, die Anzeigevorrichtung an dem weiteren bekannten Ort zu berühren. Ist der Grenzwertabstand unterschritten, so wird für den dem Nutzer zugewandten oberen Entfernungsmesssensor S1 der Einheitsabstands-Sensormesswert gleich dem zweiten Sensormesswert gesetzt 32. Ferner wird vorzugsweise anhand des Minimalabstands-Sensormesswerts und dem neu ermittelten Einheitsabstands-Sensormesswert die Geradensteigung neu berechnet 33. Für den dem Nutzer zugewandten unteren Entfernungsmesssensor S4 wird der Einheitsabstands-Sensormesswert gleich dem entsprechenden zweiten Sensormesswert multipliziert mit einem so genannten Kniefaktor gesetzt 34. Der Kniefaktor ist ein empirisch ermittelter Wert, den der Fachmann durch einfache Versuche leicht ermitteln kann. Hierbei werden von der Sensoranordnung ermittelte Positionen mit auf andere Weise vermessenen Positionen verglichen, wobei der Kniefaktor variiert wird und somit die Kalibrierung jeweils verändert wird. Über einen Optimierungsprozess wird der Kniefaktor so festgelegt, dass eine möglichst gute Übereinstimmung zwischen den auf andere Weise bestimmten Positionen und den mittels der Sensoranordnung 3 ermittelten Positionen eintritt. Der Kniefaktor wird einmal für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise bei seiner Herstellung, bestimmt.
Nachdem der Einheitsabstands-Sensormesswert korrigiert ist, wird vorteilhafterweise anschließend die entsprechende Geradensteigung des Entfernungsmesssensors S4 ebenfalls neu berechnet 35.
Ist unter dem Beifahrersitz 9 ein weiterer Hochfrequenzsender angeordnet, der ein anders codiertes Hochfrequenzsignal erzeugt und in einen auf dem Beifahrersitz 9 sitzenden Beifahrer (nicht dargestellt) einkoppelt, so können der Fahrer 5 und der Beifahrer von den Entfernungsmesssensoren S1–S4 unterschieden werden. Da der Beifahrer relativ zu der Multifunktionsbedienvorrichtung 1 und somit der Sensoranordnung 3 im Raum positioniert ist, ist es vorteilhaft, für den Beifahrer eine eigene Kalibration durchzuführen und in diesem Fall entsprechend erneut die dem Beifahrer zugewandten Entfernungsmesssensoren S2 und S3 in entsprechender Weise zu korrigieren. Für den Beifahrer werden somit die Entfernungsmesssensoren S2 und S3 korrigiert, wie dies oben für den Fahrer entsprechend für die Entfernungsmesssensoren S1 und S4 beschrieben ist.
Im Zusammenhang mit 3 sollen im Folgenden die mathematischen Berechnungen, die bei der Kalibrierung durchgeführt werden, kurz erläutert werden. In 3 ist die Anzeigevorrichtung 8 erneut schematisch dargestellt. An den Ecken der Anzeigevorrichtung 8 sind die Entfernungsmesssensoren S1–S4 angeordnet. Auf der Anzeigevorrichtung 8 ist ein vorfestgelegter Ortsbereich 12 eingezeichnet. In dem festgelegten Ortsbereich liegt der bekannte Ort 13, an dem der Nutzer die Anzeigefläche ein erstes Mal berührt hat. Die von dem Touch-Screen ausgegebenen Koordinaten des bekannten Orts X_m, Y_m beziehen sich auf Basisvektoren x ^_m und ŷ_m. Im Folgenden werden alle Koordinaten auf die Anzeigeflächenbreite X_SW normiert. Man erhält die neuen Basisvektoren x ^ und ŷ und erhält Koordinatenwerte, die kleiner 1 sind. Allgemein gilt,
Für die weitere Berechnung wird ferner ein so genanntes y-Verhältnis der Anzeigevorrichtung definiert. Für dieses gilt:
wobei y_SH die Anzeigenvorrichtungshöhe angibt. Das y-Verhältnis ist der Kehrwert des häufig verwendeten Abbildungsverhältnisses (aspect ratio). Die Abstände d1, d2, d3 und d4 des bekannten Orts 13 von den einzelnen Entfernungsmesssensoren S1–S4 werden trigonometrisch berechnet. Es gelten folgende Formeln:
Hierbei ist zu beachten, dass bei der Normierung auf die Anzeigevorrichtungsbreite die Anzeigevorrichtungshöhe durch das y-Verhältnis yRatio gegeben ist.
Anschließend können anhand der Minimalabstands-Sensormesswerte MinAbstSenMW1–MinAbstSenMw4 und den ersten Sensormesswerten SenMw1.1, SenMw2.1, SenMw3.1, SenMw4.1 und den ermittelten Abstandswerten d1 bis d4 jeweils die entsprechende Geradensteigung c.f1–c.f4 ermitteltwerden. Es gelten folgende Gleichungen. c.f1 = (SenMw1.1 – MinAbstSenMw1)/d1 c.f2 = (SenMw2.1 – MinAbstSenMw2)/d2 c.f3 = (SenMw3.1 – MinAbstSenMw3)/d3 c.f4 = (SenMw4.1 – MinAbstSenMw4)/d4
Ein ”c.” vor einer Größe soll andeuten, dass dieser Wert bei der Kalibration bestimmt wurde und kein Vorgabewert ist.
Da die Entfernungsmesssensoren S1 bis S4 so betrieben werden, dass der Minimalabstands-Sensormesswert immer erreicht wird und die Kennlinie einen Freiheitsgrad hinsichtlich eines Achsenabschnitts der Geradengleichung aufweist, können die einzelnen Entfernungsmesssensoren so eingestellt werden, dass sie jeweils einen einheitlichen Minimalabstands-Sensormesswert liefern.
Anschließend wird der so genannte Einheitsabstands-Sensormesswert für die einzelnen Entfernungsmesssensoren ermittelt. Dieser ergibt sich aus einer Addition der Geradensteigungen multipliziert mit dem Einheitsabstand und des Minimalabstands-Sensormesswerts. In einigen Situationen kann es jedoch auftreten, dass der so ermittelte Einheits-Sensormesswert außerhalb eines Wertebereichs liegt, den der jeweilige Entfernungsmesssensor S1–S4 überhaupt erzeugen kann. Dies bedeutet, dass der bestimmte Einheitsabstands-Sensormesswert zu einer Position des vermessenen Objekts korrespondiert, der außerhalb eines maximalen Messbereichs des entsprechenden Entfernungsmesssensors liegt. Daher wird bei der Bestimmung des Einheitsabstands-Sensormesswerts eine Abfrage hinsichtlich dieses maximalen Sensormesswerts, also eines Maximalabstands-Sensormesswerts, vorgenommen. Die entsprechenden Formeln zur Berechnung der Einheitsabstands-Sensoresssensormesswerte c.EinhAbstSenMw lauten somit wie folgt: c.EinhAbstSenMw1 = max(MaxAbstSenMw1, c.f1·1 + MinAbstSenMw1) c.EinhAbstSenMw2 = max(MaxAbstSenMw2, c.f2·1 + MinAbstSenMw2) c.EinhAbstSenMw3 = max(MaxAbstSenMw3, c.f3·1 + MinAbstSenMw3) c.EinhAbstSenMw4 = max(MaxAbstSenMw4, c.f4·1 + MinAbstSenMw4)
Um, wie oben erläutert, die Sensoren, die dem Nutzer zugewandt sind, nutzerabhängig zu korrigieren, werden zweite Sensormesswerte erfasst. Entsprechend der oben angegebenen Formel wird der Abstand d2.2 von dem Entfernungsmesssensor S2 bestimmt. Ist dieser kleiner 0,1 (1/10-tel des Normabstands) und der Fahrer 5 der Nutzer, so werden die Entfernungsmesssensoren S1 und S4 bezüglich ihrer Kalibration korrigiert. Insbesondere wird der Einheitsabstands-Sensormesswert gleich dem gemessenen zweiten Sensormesswert des Entfernungsmesssensors S1 gesetzt: c.EinhAbstSenMw1 = SenMw1.2.
Der Einheitsabstands-Sensormesswert des Sensors S4 wird anhand folgender Formel korrigiert: c.EinhAbstSenMw4 = SenMw4.2·KnieFaktorFahrer.
Der hierin auftretende Kniefaktor ist empirisch bestimmt wie oben erläutert. Die entsprechenden Korrekturgleichungen für einen Beifahrer lauten: c.EinhAbstSenMw2 = SenMw2.2 c.EinhAbstSenMw3 = SenMw3.2·KnieFaktorBaifahrer
Bei den verwendeten Entfernungsmesssensoren S1–S4 ist der Sensormesswert bei einem minimalen Abstand maximal und nimmt mit einer zunehmenden Entfernung des vermessenen Objekts von dem Entfernungsmesssensor auf den vorgegebenen Maximalabstands-Sensormesswert ab. Die obigen Berechnungen können jedoch auch für Sensoren durchgeführt werden, bei denen der Sensormesswert bei einem minimalen Abstand von dem Entfernungsmesssensor minimal ist und mit zunehmender Entfernung des vermessenen Objekts bis zu dem Maximalentfernungsabstands-Sensormesswert zunimmt. Die obige Berechnung wurde mit einer Normierung auf die Anzeigenflächenbreite ausgeführt. Es kann jedoch jede beliebige andere Normierung gewählt werden. Ferner können Entfernungsmesssensoren verwendet werden, die nach einem anderen Messprinzip wirken, beispielsweise einem optischen Messprinzip, bei dem eine Reflexion von Licht als Messgröße dient.
Werden Entfernungsmesssensoren verwendet, die eine Signalstärke eines über einen Körper eines Nutzers übertragenen Hochfrequenzsignals auswerten, so ist ein Ausführen einer fortlaufenden Kalibrierung und ein Ausführen der Kalibrierung bei jedem Fahrtantritt besonders vorteilhaft. Änderungen bei der Einkopplung des Hochfrequenzsignals in den Nutzer können so besser berücksichtigt werden. Diese Änderungen bei der Einkopplung hängen von dem Nutzer, der Sitzposition, der Kleidung usw. ab. Auch die Übertragung selbst hängt von variierenden Faktoren, beispielsweise einer Hautfeuchtigkeit oder einer Luftfeuchtigkeit usw., ab.
Bezugszeichenliste

1: Multifunktionsbedienvorrichtung
2: Vorrichtung mit einer Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objekts
3: Sensoranordnung
4: Finger
5: Fahrer
6: Fahrersitz
7: Hochfrequenzsender
S1–S4: Entfernungsmesssensoren
8: Anzeigevorrichtung
9: Beifahrersitz
10: weiterer Hochfrequenzsender
11: Recheneinheit
12: festgelegter Ortsbereich
13: bekannter Ort
14: weiterer bekannter Ort
20: Verfahren zur Kalibrierung einer Sensoranordnung
21: Ausgeben einer Aufforderung
22: Erfassen des bekannten Orts auf einem positionsbestimmenden Sensor
23: Erfassen erster Sensormesswerte
24: Überprüfen, ob der bekannte Ort in einem festgelegten Ortsbereich des positionsbestimmenden Sensors liegt
25: Bestimmen der Entfernungen des bekannten Orts von den Entfernungsmesssensoren S1–S4
26: Ermitteln der. Geradensteigungen
27: Ermitteln der Einheitsabstands-Sensormesswerte
28: Ausgeben einer zweiten Aufforderung
29: Erfassen des weiteren bekannten Orts
30: Erfassen der zweiten Sensormesswerte
31: Abfrage, ob der weitere bekannte Ort einen Grenzwertabstand unterschreitet
32: Korrektor des Einheitsabstands-Sensormesswerts für den Sensor S1
33: Korrektur der Geradensteigung für den Entfernungsmesssensor 1
34: Korrektur des Einheitsabstands-Sensormesswerts des Sensors S4
35: Korrektur der Geradensteigung des Sensors S4

Claims

Verfahren zur Kalibrierung einer positionsempfindlichen; berührungslos messenden Sensoranordnung (3) zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, wobei die Sensoranordnung (3) mehrere Entfernungsmesssensoren (S1–S4) umfasst, deren Positionen im Raum vorbekannt sind und für die zumindest in einem Messbereich ein Zusammenhang zwischen einer Entfernung des vermessenen Objekts und einem Sensormesswert mittels einer Geradengleichung approximierbar ist, umfassend die Schritte: Ermitteln eines ersten Sensormesswerts für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren (S1–S4) für das Objekt an einem bekannten Ort (13) und Berechnen einer Geradensteigung für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren (S1–S4) anhand des entsprechenden ersten Sensormesswerts, einem Abstand des entsprechenden Entfernungsmesssensors von dem bekannten Ort (13) und einem Minimalabstands-Sensormesswert, der bei einem minimalen Abstand des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Ort (13) auf einer Oberfläche eines taktilen Sensors liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Sensor ein positionsbestimmender Messsensor ist und die Abstände der Entfernungsmesssensoren (S1–S4) von dem bekannten Ort (13) anhand der Messdaten des positionsbestimmenden Messsensors ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der positionsbestimmende Messsensor ein rechteckig ausgebildeter Touchscreen ist, an dessen Ecken die mehreren Entfernungsmesssensoren angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufforderung ausgegeben wird, das Objekt zu dem bekannten Ort (13) zu bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Messdaten des positionsbestimmenden Messsensors ermittelt wird, ob der bekannte Ort (13) in einem festgelegten Ortsbereich (12) liegt und eine Berechung der Geradensteigung nur erfolgt, wenn der bekannte Ort (13) in dem festgelegten Ortsbereich (12) liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Geradensteigung und dem Minimalabstands-Sensormesswert eines jeden Entfernungsmesssensors für jeden Entfernungsmesssensor ein Einheitsabstands-Sensormesswert ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Betätigung des positionsbestimmenden Messsensors der entsprechende Betätigungsort als bekannter Ort (13) für eine Kalibrierungsverifikation verwendet wird, sofern der Betätigungsort in dem festgelegten Ortsbereich (12) des positionsbestimmenden Messsensors liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (3) in einem Kraftfahrzeug zwischen einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz angeordnet ist und eine weitere Aufforderung ausgegeben wird, das Objekt an einen weiteren bekannten Ort (14) zu bewegen, der sich nahe oder an dem von einem Nutzer abgewandten oberen Entfernungsmesssensor befindet, zweite Sensormesswerte von dem Objekt an dem weiteren bekannten Ort (14) erfasst werden, überprüft wird, ob der weitere bekannte Ort (14) einen Grenzwertabstand von dem dem Nutzer abgewandten oberen Entfernungsmesssensor (S2) unterschreitet und falls dieses der Fall ist, die Geradensteigung und/oder der Einheitsabstands-Sensormesswert des dem Nutzer zugewandten oberen Entfernungsmesssensors (S1) anhand des zweiten Sensormesswerts neu bestimmt werden und für den dem Nutzer zugewandten unteren Entfernungsmesssensor (S4) unter Berücksichtigung des zweiten Sensormesswerts und empirisch ermittelten Korrekturfaktoren der entsprechende Einheitsabstands-Sensormesswert und/oder die entsprechende Geradensteigung neu ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung für einen weiteren Nutzer entsprechend ausgeführt wird.
Vorrichtung (2) mit einer positionsempfindlichen, berührungslos messenden Sensoranordnung (3) zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils in einem Kraftfahrzeug, wobei die Sensoranordnung (3) mehrere Entfernungsmesssensoren (S1–S4) umfasst, deren Positionen im Raum vorbekannt sind und für die zumindest in einem Messbereich ein Zusammenhang zwischen einer Entfernung des vermessenen Objekts und einem Sensormesswert mittels einer Geradengleichung approximierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Kalibrierung der Sensoranordnung (3) erste Sensormesswerte für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren (S1–S4) für das Objekt an einem bekannten Ort (13) erfassbar sind und eine Recheneinheit für ein Berechnen einer Geradensteigung für jeden der mehreren Entfernungsmesssensoren (S1–S4) anhand des entsprechenden ersten Sensormesswerts, einem Abstand des entsprechenden Entfernungsmesssensors (S1–S4) von dem bekannten Ort (13) und einem Minimalabstands-Sensormesswert, der bei einem minimalen Abstand des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor (S1–S4) erfasst wird, vorgesehen ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Ort (13) auf einer Oberfläche eines taktilen Sensors liegt.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Sensor ein positionsbestimmender Messsensor ist und die Abstände der Entfernungsmesssensoren (S1–S4) von dem bekannten Ort (13) anhand der Messdaten des positionsbestimmenden Messsensors ermittelbar sind.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der positionsbestimmende Messsensor ein rechteckig ausgebildeter Touchscreen ist, an dessen Ecken die mehreren Entfernungsmesssensoren angeordnet sind.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufforderung ausgebbar ist, das Objekt zu dem bekannten Ort (13) zu bewegen.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Betätigung des positionsbestimmenden Messsensors ein entsprechender Betätigungsort als bekannter Ort (13) für eine Kalibrierungsverifikation verwendbar ist, sofern der Betätigungsort in einem festgelegten Ortsbereich (12) des positionsbestimmenden Messsensors liegt.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Messdaten des positionsbestimmenden Messsensors ermittelbar ist, ob der bekannte Ort (13) in dem festgelegten Ortsbereich (12) liegt und eine Berechung der Geradensteigung nur erfolgt, wenn der bekannte Ort (13) in dem festgelegten Ortsbereich (12) liegt.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Geradensteigung und dem Minimalabstands-Sensormesswert eines jeden Entfernungsmesssensors für jeden Entfernungsmesssensor (S1–S4) ein Einheitsabstands-Sensormesswert ermittelbar ist.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (3) in einem Kraftfahrzeug zwischen einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz angeordnet ist und eine weitere Aufforderung ausgebbar ist, das Objekt an einen weiteren bekannten Ort (14) zu bewegen, der sich nahe oder an dem von einem Nutzer abgewandten oberen Entfernungsmesssensor (S2) befindet, zweite Sensormesswerte von dem Objekt an dem weiteren bekannten Ort (14) erfassbar sind, und nach einer erfolgreichen Überprüfung, dass der weitere bekannte Ort (14) einen Grenzwertabstand von dem dem Nutzer abgewandten oberen Entfernungsmesssensor (S2) unterschreitet, die Geradensteigung und/oder der Einheitsabstands-Sensormesswert des dem Nutzer zugewandten oberen Entfernungsmesssensors (S1) anhand des zweiten Sensormesswerts neu bestimmbar sind und für den dem Nutzer zugewandten unteren Entfernungsmesssensor (S4) unter Berücksichtigung des zweiten Sensormesswerts und empirisch ermittelten. Korrekturfaktoren der entsprechende Einheitsabstands-Sensormesswert und/oder die entsprechende Geradensteigung neu ermittelbar sind.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernungsmesssensoren (S1–S4) ausgestaltet sind, ein in den Nutzer eingekoppeltes und über den Nutzer kapazitiv übertragenes Hochfrequenzsignal auszuwerten.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Geradensteigungen und/oder Einheitsabstands-Sensormesswerte für einen weiteren Nutzer getrennt zusätzlich zu den Geradensteigungen und/oder Einheitsabstands-Sensormesswerten für den Nutzer ermittelbar sind, wobei sich das über den Nutzer übertragene Hochfrequenzsignal von dem über den weiteren Nutzer übertragenen weiteren Hochfrequenzsignal unterscheidet.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernungsmesssensoren (S1–S4) nach einem optischen Prinzip wirken.