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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung für einen Sensor mit einer Strahlungsquelle
zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung und/oder mit einem
Strahlungsempfänger
zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung.
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Unter
dem Begriff der Fahrerassistenzsysteme (englisch: ADAS, Advanced
Driver Assistance Systems) werden Funktionen zusammengefasst, welche
der Unterstützung
des Fahrers eines Kraftfahrzeuges dienen. Ziel der Fahrerassistenzsysteme ist
häufig
die Steigerung der Sicherheit durch die Vermeidung von Gefahrensituationen
vor deren Entstehung und durch die Unterstützung des Fahrers zur Unfallvermeidung
in kritischen Situationen. Weitere Ziele sind die Steigerung des
Komforts durch Stressreduktion und Entlastung des Fahrers in Standardsituationen,
die Erleichterung der Orientierung durch situationsabhängig aufbereitete
und fahrergerecht vermittelte Umfeld-Informationen, sowie die Erhöhung des
Fahrspaßes.
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Beispiele
für Fahrerassistenzfunktionen
sind die Antriebsschlupfregelung bzw. Traktionskontrolle wie ABS
(Antiblockiersystem), ASR (Antriebs-Schlupf-Regelung), ESP (Elektronisches
Stabilitätsprogramm),
EDS (Elektronische Differentialsperre), sowie adaptives Kurvenlicht,
Auf- und Abblendassistent für
das Fahrlicht, Nachtsichtsysteme (englisch: night vision), Tempomat,
Einparkhilfe, Bremsassistent, ACC (Adaptive Cruise Control) bzw. Abstandsregeltempomat,
Abstandswarner, Abbiegeassistent, Stauassistent, Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent,
Spurhalteunterstützung,
Spurwechselassistent, ISA (Intelligent Speed Adaption), ANB (Automatische
Notbremsung), Kurvenassistent, Reifendruckkontrollsystem, Fahrerzustandserkennung,
Verkehrszeichenerkennung, Platooning.
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Viele
Fahrerassistenzfunktionen werten üblicherweise Daten aus, welche
von einem oder mehreren strahlungsempfindlichen Sensoren erfasst
werden. Bei diesen Sensoren kann es sich z. B. um Radar-Sensoren,
optische Kameras, Ultraschall-Sensoren,
Lidar-Sensoren oder Infrarot-Sensoren handeln. Für die Anwendungen ACC (Adaptive
Cruise Control) und Traffic Jam Assist beispielsweise eignen sich Lidar-Sensoren,
für Traffic
Jam Assist, Traffic Sign Recognition und Lane Departure Warning
optische Kameras bzw. Videokameras, für Blind Spot Detection und
Lane Change Assistant Radar-Sensoren, für Night Vision IR-Sensoren
für das
nahe und/oder ferne Infrarot, für
Park Mate Ultraschall-Sensoren, und für Sensitive Guidance optische
Kameras und Radar-Sensoren.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Anordnung
für einen
Sensor aufzuzeigen, sowie ein entsprechendes Fahrzeug mit einer solchen
Anordnung für
einen Sensor.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Anordnung für einen Sensor mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, sowie durch ein Fahrzeug mit Merkmalen von nebengeordneten
Ansprüchen
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von
Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
für einen Sensor
umfasst eine Strahlungsquelle zum Emittieren von elektromagnetischer
Strahlung und/oder einen Strahlungsempfänger zum Empfangen von elektromagnetischer
Strahlung, sowie ein optisches System, welches von von der Strahlungsquelle
emittierter Strahlung bzw. von von dem Strahlungsempfänger zu
empfangender Strahlung passiert wird. Ferner ist ein Mechanikbestandteil
vorhanden zum Ausrichten des optischen Systems, wobei der Mechanikbestandteil
einen trägheitsbasierten
Mechanismus umfasst, welcher aufgrund einer Beschleunigung der Anordnung
eine automatische Ausrichtung des optischen Systems bewirkt.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
kann entweder nur eine Strahlungsquelle, oder nur einen Strahlungsempfänger, oder
sowohl eine Strahlungsquelle als auch einen Strahlungsempfänger aufweisen.
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In
Bezug auf die Strahlungsquelle gilt, dass das optische System in
Strahlrichtung nach der Strahlungsquelle angeordnet ist. D. h. die
von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung passiert das optische
System, bevor es die Anordnung verlässt. Es ist möglich, dass
das optische System ausschließlich
für die
Senderichtung zuständig
ist.
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In
Bezug auf den Strahlungsempfänger
gilt, dass das optische System in Strahlrichtung vor dem Strahlungsempfänger angeordnet
ist. D. h. die Strahlung passiert das optische System, bevor es
den Strahlungsempfänger
erreicht. Es ist möglich,
dass das optische System ausschließlich für die Empfangsrichtung zuständig ist.
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Falls
ein optisches System für
die Senderichtung und ein optisches System für die Empfangsrichtung vorhanden
ist, kann ein gemeinsamer Mechanikbestandteil zum Einsatz kommen.
Alternativ hierzu kann für
das optische System der Senderichtung und für das optische System der Empfangsrichtung jeweils
ein eigener Mechanikbestandteil vorgesehen sein.
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Ferner
ist es möglich,
dass das optische System als gemeinsames optisches System sowohl
für die
Sende- als auch für
die Empfangsrichtung eingesetzt wird.
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Umfasst
die Anordnung sowohl die Strahlungsquelle als auch den Strahlungsempfänger, so ist
es vorteilhaft, wenn diese so angeordnet sind, dass von der Strahlungsquelle
Strahlung emittiert wird, welche nach Verlassen der Anordnung reflektiert
und von dem Strahlungsempfänger
empfangen wird.
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Der
Mechanikbestandteil dient der Ausrichtung des optischen Systems,
d. h. der Ausrichtung von einer oder mehreren Komponenten des optischen
Systems oder des gesamten optischen Systems. Die Ausrichtung ist
vorzugsweise relativ zur Strah lungsquelle bzw. zum Strahlungsempfänger; es können somit
Teile des optischen Systems oder das gesamte optische System bewegt
werden, während Strahlungsquelle
bzw. Strahlungsempfänger
unbewegt bleiben, oder es können
Strahlungsquelle bzw. Strahlungsempfänger bewegt werden, während Teile des
optischen Systems oder das gesamte optische System unbewegt bleiben.
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Die
Ausrichtung erfolgt automatisch im Falle einer Beschleunigung der
Anordnung. Eine automatische Ausrichtung kann erfolgen nur bei positiven oder
nur bei negativen Beschleunigungen, oder auch für Beschleunigungen unabhängig von
ihrem Vorzeichen. Automatisch bedeutet, dass insbesondere nicht
die Beschleunigung erfasst oder gemessen werden muss, um in Anschluss
eine Entscheidung darüber
treffen zu können,
dass oder ob eine Ausrichtung durchzuführen ist. Vielmehr wird der
Effekt der Trägheit
ausgenutzt, welcher bei einer Beschleunigung zutage tritt. Auf diese
Weise kann die für
die Ausrichtung benötigte
Energie teilweise oder vollständig
aus der mit der Beschleunigung verbundenen Bewegungsenergie stammen.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Mechanikbestandteil derart zum
Ausrichten des optischen Systems ausgebildet, dass durch die Ausrichtung
die Richtung der Abstrahlung von von der Strahlungsquelle emittierter
Strahlung bzw. von von dem Strahlungsempfänger zu empfangender Strahlung gegenüber dem
Zustand vor der Ausrichtung geändert
wird. Vorzugsweise wird hauptsächlich
nur die Richtung geändert,
während
andere Parameter wie z. B. Divergenz und Parallelität erhalten
bleiben.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der trägheitsbasierte Mechanismus
ausgebildet zum Bewirken einer Ausrichtung des optischen Systems
aufgrund einer Beschleunigung ausschließlich in einer bestimmten Richtung.
Auf diese Weise kann eine Hauptrichtung vorgegeben werden, wobei
bei Beschleunigungen der Anordnung in diese Hauptrichtung und bei
Beschleunigungen mit Beschleunigungs-Komponenten in dieser Hauptrichtung
eine automatische Ausrichtung stattfindet, während bei Beschleuni gungen
senkrecht zur Hauptrichtung keine automatische Ausrichtung stattfindet.
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In
Ausgestaltung der Erfindung weist das optische System einen Spiegel
auf, welcher beweglich gelagert ist. Das Passieren des optischen
Systems durch die Strahlung umfasst in diesem Fall zumindest u.
a. eine Reflexion an dem Spiegel. Bei dem Spiegel kann es sich um
einen Hohlspiegel handeln, welcher drehbar gelagert ist.
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Einer
anderen Ausgestaltung der Erfindung gemäß weist das optische System
eine Linse auf, welche beweglich gelagert ist. Das Passieren des
optischen Systems durch die Strahlung umfasst in diesem Fall zumindest
u. a. einen Durchgang durch die Linse. Die Linse kann z. B. entlang
ihrer Längsachse verschiebbar
gelagert sein.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Mechanikbestandteil einen Exzenter umfasst. Dieser
kann einer geeigneten Umsetzung einer translatorischen in eine rotatorische
oder translatorische Bewegung dienen.
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In
Weiterbildung der Erfindung umfasst der trägheitsbasierte Mechanismus
einen an einer Feder befestigten Massekörper. Als Feder kann hierbei
eine Zug-, eine Druck-, eine Mehrzahl von Zug-, eine Mehrzahl von
Druck, oder auch eine Kombination von Zug- und Druckfedern zum Einsatz
kommen. Die Befestigung des Massekörpers an der Feder hat zum Ziel,
eine trägheitsbedingte
Bewegung des Massekörpers
im Falle einer Beschleunigung der Anordnung zu ermöglichen.
Die Masse des Körpers
und die Parameter der Feder sollten daher so aufeinander abgestimmt
sein, dass eine trägheitsbedingte
Bewegung des Körpers
möglich
ist. Die Ausmaße,
das Material und die sonstige Beschaffenheit des Körpers sind
an sich beliebig, sofern eine ausreichende trägheitsbedingte Bewegung bei
Beschleunigung möglich
ist; insofern kann eine Anpassung des Körpers an die Maße der Anordnung
erfolgen.
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Der
Massekörper
kann mit dem optischen System verbunden sein. Dies ermöglicht es
auf einfache Weise, eine Bewegung des Massekörpers in eine Bewegung des
optischen Systems umzusetzen. Eine Möglichkeit hierbei ist es, den
Körper
so zu lagern, dass eine Bewegung des Körpers ausschließlich entlang
der Achse der Feder möglich
ist. Alternativ zur Verbindung des Masseköpers mit dem optischen System
ist es auch möglich,
dass der Körper erst
bei Vorliegen einer Beschleunigung durch seine Trägheitsbewegung
in Kontakt zum optischen System kommt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung setzt der Mechanikbestandteil eine Längsbewegung
des Massekörpers
in Richtung der Achse der Feder in eine Drehbewegung oder eine Längsbewegung
des optischen Systems um. So kann z. B. eine Längsbewegung des Massekörpers in
Richtung der Achse der Feder in eine Drehbewegung des Spiegels um
eine Achse senkrecht zur Achse der Feder oder in eine Längsbewegung
der Linse in eine Richtung senkrecht zur Achse der Feder umgesetzt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Fahrzeug
ist mit der erfindungsgemäßen Anordnung
ausgestattet, wobei dies auch auf die Ausgestaltungen und Weiterbildungen
zutreffen kann. Die Anordnung ist hierbei vorzugsweise im Inneren
des Fahrzeugs angebracht, z. B. hinter der Windschutzscheibe. Der
Mechanikbestandteil kann ausgebildet sein zum Ausgleichen einer
Neigung der Anordnung aufgrund einer Beschleunigung des Fahrzeugs
in Längsrichtung.
Eine negative oder positive Beschleunigung des Fahrzeugs resultiert
in einem Nickwinkel, welcher durch die automatische Ausrichtung
des optischen Systems ausgeglichen werden kann.
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Das
Fahrzeug kann über
ein Fahrerassistenzsystem verfügen,
welches von dem Sensor, welcher die Anordnung umfasst, erfasste
Daten auswertet. Diese Daten können
an sich für
verschiedene Fahrerassistenzfunktionen verwendet werden, so z. B.
für einen
Abstandsregeltempomaten.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1A, 1B, 1C:
verschiedene Fahrsituationen mit zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen,
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2:
eine erste Ausführungsform
eines Lidar-Sensors,
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3:
eine zweite Ausführungsform
eines Lidar-Sensors.
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1A zeigt
die beiden Fahrzeuge F und FF, welche sich hintereinander auf einer
Fahrbahn befinden, wobei das Fahrzeug F dem Fahrzeug FF folgt. Das
Fahrzeug F verfügt über ein
Fahrerassistenzsystem mit der Fahrerassistenzfunktion ACC (Adaptive
Cruise Control), welche den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug
FF regeln soll. Der Fahrer des Fahrzeugs F gibt dem ACC-System hierzu eine
Zielgeschwindigkeit und einen Mindestabstand, üblicherweise in Sekunden angegeben,
zum vorausfahrenden Fahrzeug vor. Das ACC-System regelt automatisch
auf diesen Mindestabstand ein, sofern das vorausfahrende Fahrzeug
die Zielgeschwindigkeit unterschreitet.
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Für die Abstandsermittlung
wird ein Lidar-Sensor SENS des Fahrzeugs F eingesetzt. Der Lidar-Sensor
SENS ist hierbei hinter der Windschutzscheibe des Fahrzeugs F befestigt;
er sendet einen Laserpuls B über
eine Optik in Vorwärtsrichtung
aus und empfängt
den vom Fahrzeug FF reflektierten Laserpuls. Es wird die Laufzeit
zwischen der Versendung des Laserpulses B und dem Empfang des reflektierten
Laserpulses bestimmt, welche ein Maß für die Entfernung des Fahrzeugs
FF vom Fahrzeug F ist.
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Das
System ist so ausgelegt, dass der Laserstrahl B bei limitierter
Dynamik des Eigenfahrzeugs F in der Regel das vorausfahrende Fahrzeug
FF erfasst. Üblicherweise
reicht hierzu ein Öffnungswinkel von
4 Grad aus, um bei verschiedenen Beladungszuständen und Beschleunigungen des
Fahrzeugs F bis zu 0,3 g eine Erfassung des vorausfahrenden Fahrzeugs
FF zu ge währleisten.
Mit dem Öffnungswinkel ist
hierbei der vertikale Öffnungswinkel
gemeint, d. h. der Öffnungswinkel
des Laserstrahls B in der Papierebene der 1A, 1B, 1C.
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Es
ist zu erwarten, dass zukünftige
Fahrerassistenzsysteme einen erweiterten Funktionsbereich aufweisen.
So kann beispielsweise durch eine automatische Notbremsung der Fahrer
vor Kollisionen bewahrt werden. Ergibt in diesem Fall die Abstandsmessung
unter Verwendung des Lidar-Sensors SENS, dass aufgrund eines niedrigen
Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug FF ein Gefahrenpotential
für eine
Kollision besteht, so kann das System automatisch durch Bremsenzugriff
eine Notbremsung einleiten. Eine derartige scharfe Abbremsung kann
mit Werten der negativen Beschleunigung von mehr als 1 g einhergehen.
Eine solche Situation ist in 1B dargestellt.
Bei einer in 1B dargestellten starken Abbremsung
nickt das Fahrzeug vorne ein, so dass der Laserstrahl B die Fahrbahn
und nicht mehr das vorausfahrende Fahrzeug FF trifft. Dies ist eine
ungünstige
Situation für
das Fahrerassistenzsystem, denn es ist insbesondere bei einer scharfen Abbremsung
erforderlich, den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug FF zu kennen.
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1C zeigt
die gegenüber 1B umgekehrte
Situation, bei welcher das Eigenfahrzeug F stark beschleunigt. Diese
Beschleunigung hat zur Folge, dass das Fahrzeug F hinten einfedert,
so dass der Laserstrahl B das vorausfahrende Fahrzeug FF nicht trifft,
sondern sich darüber
hinaus erstreckt. In der in 1C dargestellten
Situation ist wie auch in der in 1B dargestellten
Situation die Bestimmung des Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug
FF nicht möglich.
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Um
ein sicheres Funktionieren der Abstandsbestimmung zu gewährleisten,
ist eine dynamische Ausrichtung des Lidar-Sensors SENS vorteilhaft. Unter dieser
Ausrichtung wird hierbei die vertikale Ausrichtung verstanden, d.
h. die Ausrichtung in der Papierebene der 1.
Die vertikale Ausrichtung dient dem Ausgleich des Nickwinkels des
Fahrzeugs F, d. h. des Drehungswinkels des Fahrzeugs F um seine
Querachse, welche sich in 1 in die
Zeichenebene hinein erstreckt, d. h. des Winkels der Fahrzeugkarosserie
zur Fahrbahnebene.
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Eine
Möglichkeit
zur vertikalen Ausrichtung des Lidar-Sensors SENS ist der Verwendung
eines Elektromotors, welcher entweder die Optik des Lidar-Sensors
SENS oder den gesamten Lidar-Sensor SENS
zur Kompensation des Nickwinkels bewegt. Der Nickwinkel kann hierbei
mit Sensoren, welche für die
Einstellung der Scheinwerfer zum Einsatz kommen, bestimmt werden.
Eine weitere Möglichkeit
zur Bestimmung des Nickwinkels ist die Verwendung einer Kamera zur
Fahrbahnspurvermessung, welche den Nickwinkel aus dem Fahrbahnspurmodell
liefern kann. Nachteilig an einem Elektromotor zur vertikalen Ausrichtung
des Lidar-Sensors ist jedoch, dass er relativ teuer ist und viel
Platz einnimmt. Hierbei ist zu bedenken, dass insbesondere am Einbauort
des Lidar-Sensors SENS wenig Platz zur Verfügung steht, da hier oftmals
eine Mehrzahl von Sensoren unterzubringen sind.
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Im
folgenden werden Möglichkeiten
zur dynamischen Nickwinkelkompensation eines Lidar-Sensors SENS
mittels einer trägheitsbasierten Mechanik
vorgestellt. Die 2 und 3 zeigen hierzu
zwei mögliche
Ausgestaltungen eines Lidar-Sensors SENS. Hierbei ist – wie auch
in 1 – jeweils nur der Sendepfad
des Lidar-Sensors SENS dargestellt; nicht dargestellt ist der Empfangspfad. Für den Empfangspfad
kann eine zweite Optik vorgesehen sein, die in umgekehrter Weise
zum Sendepfad den reflektierten Laserstrahl auf den Empfänger lenkt.
Die dynamische Ausrichtung der Empfangsoptik kann in gleicher Weise
wie in Bezug auf die Sendeoptik erläutert erfolgen. Alternativ
können
die Empfangs- und die Sendeoptik auf einem gemeinsamen Träger befestigt
sein, so dass durch die dynamische Ausrichtung gleichzeitig sowohl
die Sende- als auch die Empfangsoptik ausgerichtet werden.
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In
den 2 und 3 ist der Lidar-Sensor SENS
jeweils im Innenraum eines Fahrzeugs hinter der Frontscheibe SC
ange bracht. Der Lidar-Sensor SENS verfügt über einen Laser LA, welcher
Strahlung emittiert, welche nach Passieren einer Optik als Laserstrahl
B durch die Frontscheibe SC abgestrahlt wird.
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In 2 umfasst
die Optik des Lidar-Sensors SENS einen Spiegel SP. Aufgabe des Spiegels SP
ist es insbesondere, den Laserstrahl B entsprechend der jeweiligen
Applikation zu formen, typischerweise derart, dass er einen vertikalen Öffnungswinkel
von 4 Grad aufweist. Der Spiegel SP ist in seinem Mittelpunkt A
drehbar gelagert, so dass bei einer Drehung des Spiegels SP die
Qualität
der optischen Abbildung weitgehend erhalten bleibt, die Strahlrichtung
des Laserstrahls B sich jedoch vertikal ändert. Ein Körper m ist
am unteren Teil des Spiegels SP befestigt und wird in horizontaler
Richtung von einer Zugfeder FE gehalten. Anstelle der Zugfeder FE kann
auch eine Druckfeder oder zwei entgegengesetzte Zugfedern oder zwei
entgegengesetzte Druckfedern zum Einsatz kommen; auch Kombinationen von
Zug- und Druckfedern sind möglich.
Der Spiegel SP ist so befestigt, dass lediglich eine Bewegung in horizontaler
Richtung wie durch den Doppelpfeil angedeutet möglich ist; dementsprechend
kann auch der Körper
lediglich eine Bewegung in dieser Richtung ausführen.
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Beim
Abbremsen des Fahrzeugs, d. h. bei negativer horizontaler Beschleunigung,
bewegt sich der Körper
m unter Verlängerung
bzw. Auslenkung der Zugfeder FE aufgrund seiner Trägheit nach
vorne, d. h. nach links in 2. Dies
bewirkt eine Drehung des Spiegels SP im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt
A. Durch diese Veränderung
der Spiegelposition wird der Laserstrahl B gegenüber der in 2 gezeigten
Ausrichtung mehr nach oben ausgestrahlt. Hierdurch wird die durch
das Abbremsen des Fahrzeugs bewirkte Neigung nach unten ausgeglichen.
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Beim
Beschleunigen des Fahrzeugs, d. h. bei positiver horizontaler Beschleunigung,
bewegt sich der Körper
m unter Komprimierung der Zugfeder FE aufgrund seiner Trägheit nach
hinten, d. h. nach rechts in 2. Dies
bewirkt eine Drehung des Spiegels SP gegen den Uhrzeigersinn um
den Drehpunkt A. Durch diese Veränderung
der Spiegelposition wird der Laserstrahl B gegenüber der in 2 gezeigten Ausrichtung
mehr nach unten ausgestrahlt. Hierdurch wird die durch das Beschleunigen
des Fahrzeugs bewirkte Neigung nach oben ausgeglichen.
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In
der Ruhelage, d. h. ohne horizontale Beschleunigung oder Abbremsung
des Fahrzeugs ist der Spiegel SP momentenfrei. Gegen vertikale Beschleunigungen
z. B. durch Erschütterungen
aufgrund von Bodenunebenheiten, ist das System unempfindlich, d.
h. vertikale Beschleunigungen ändern die
Ausrichtung des Spiegels SP nicht.
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In 3 umfasst
die Optik des Lidar-Sensors SENS eine Linse L. Diese ist vertikal
entlang ihrer Längsachse
verschiebbar, wie durch den Doppelpfeil angedeutet. In der Führung G
ist eine Halterung für
die Linse L über
einen Mitnehmer MN beweglich gelagert. Die Führung G ist fest verbunden
mit einem Hebel ST, welcher an dem Drehpunkt A gelagert und somit
um eine durch den Drehpunkt A in die Papierebene verlaufende Achse
drehbar ist. Am oberen Ende des Hebels ST befindet sich der Körper m,
welcher in horizontaler Richtung von einer Zugfeder FE gehalten
wird. Anstelle der Zugfeder FE kann auch eine Druckfeder oder zwei
entgegengesetzte Zugfedern oder zwei entgegengesetzte Druckfedern
zum Einsatz kommen; auch Kombinationen von Zug- und Druckfedern
sind möglich.
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Der
Hebel ST mit der Führung
F bildet einen Exzenter, da der Drehpunkt A sich nicht im Mittelpunkt
des Kreisbogens der Führung
F befindet. Durch Drehung des Exzenters um den Drehpunkt A wird
eine Verschiebung der Linse L in vertikaler Richtung bewirkt. Je
nach Drehrichtung des Hebels ST des Exzenters wird der Abstand zwischen
dem Drehpunkt A und dem Haltepunkt der Linse L in der Führung F
verkleinert oder vergrößert.
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In
der Ruhelage, d. h. ohne horizontale Beschleunigung oder Abbremsung
des Fahrzeugs ist die Linse L momentenfrei. Gegen vertikale Beschleunigungen
z. B. durch Erschütterungen
aufgrund von Bodenunebenheiten, ist das System unempfindlich, d.
h. vertikale Beschleunigungen ändern
die Ausrichtung der Linse L nicht.
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Beim
Abbremsen des Fahrzeugs, d. h. bei negativer horizontaler Beschleunigung,
bewegt sich der Massekörper
m unter Verlängerung
bzw. Auslenkung der Zugfeder FE aufgrund seiner Trägheit nach vorne,
d. h. nach links in 3. Dies bewirkt eine Drehung
des Exzenters gegen den Uhrzeigersinn um den Drehpunkt A. Durch
diese Drehung wird die Linse L nach oben gezogen. Der Laser LA befindet
sich hierdurch unterhalb des Mittelpunktes der Linse L, wodurch
der Laserstrahl B gegenüber
der in 3 gezeigten Ausrichtung mehr nach oben ausgestrahlt wird.
Hierdurch wird die durch das Abbremsen des Fahrzeugs bewirkte Neigung
nach unten ausgeglichen.
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Beim
Beschleunigen des Fahrzeugs, d. h. bei positiver horizontaler Beschleunigung,
bewegt sich der Massekörper
m unter Komprimierung der Zugfeder FE aufgrund seiner Trägheit nach
hinten, d. h. nach rechts in 3. Dies
bewirkt eine Drehung des Exzenters im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt A.
Durch diese Drehung wird die Linse L nach unten gedrückt. Der
Laser LA befindet sich hierdurch oberhalb des Mittelpunktes der
Linse L, wodurch der Laserstrahl B gegenüber der in 3 gezeigten
Ausrichtung mehr nach unten ausgestrahlt wird. Hierdurch wird die
durch das Beschleunigen des Fahrzeugs bewirkte Neigung nach oben
ausgeglichen.
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Sowohl
bei 2 als auch bei 3 erfolgt der
Ausgleich der vertikalen Neigung des Laserstrahls B automatisch.
Es muss insbesondere keine Messung erfolgen, aufgrund deren Auswertung
eine Neuausrichtung der Optik des Lidar-Sensors SENS erfolgt. Vielmehr
wird die Anpassung der vertikalen Ausrichtung einzig durch die Trägheit des
Körper
m angestoßen,
welche eine horizontale Bewegung des Körper m bei Vorliegen einer
horizontalen Beschleunigung zur Folge hat.
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Die
einzelnen Parameter der Mechanik, wie z. B. die Stärke der
Zugfeder FE, die Masse des Körpers
m, die Anordnung des Körpers
m in Bezug auf den Spiegel SP bzw. die Anordnung des Exzenters in Bezug
auf die Linse L, werden hierbei so gewählt, dass eine weitgehende
Kompensation des durch die horizontale Beschleunigung hervorgerufenen
Nickwinkels erfolgt, d. h. dass die Ausrichtung des Laserstrahls
B weitgehend der des unbeschleunigten Fahrzeugs entspricht. Selbstverständlich sind
abweichend von den Beispielen der 2 und 3 alternative
Ausführungsformen
der Mechanik und Optik möglich,
welche ebenfalls eine automatische Kompensation des Nickwinkels
bewirken.
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Von
Vorteil bei der Verwendung einer trägheitsbezogenen Mechanik ist
der geringe Preis einer solchen Anordnung; es werden keine zusätzlichen teuren
Bauteile benötigt,
da die Optik ohnehin Bestandteil des Lidar-Sensors SENS ist. Ferner
ist eine kompakte und somit platzsparende Bauweise möglich.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen möglich sind,
ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Z. B. kann eine
trägheitsbasierte
Mechanik auch bei anderen Sensor-Systemen zum Einsatz kommen, welche
eine Strahlungsquelle und/oder einen Strahlungsempfänger und
eine Optik einsetzen.