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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Head-Up-Displays für einen Kraftwagen.
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Bei der Verwendung von Head-Up-Displays kann es zu Fehlern bei der Projektion eines Bildes auf die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs kommen. Ursachen hierfür liegen unter anderem in einer ungenauen Einbaulage der Windschutzscheibe relativ zu dem Head-Up-Display.
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Fehler eines Head-Up-Displays werden üblicherweise durch eine Vermessung beim Zulieferer bestimmt. Basierend auf einer solchen Vermessung wird eine sogenannte Korrekturmatrix erstellt, wodurch die gemessenen Projektionsfehler des Head-Up-Displays korrigiert werden. Die besagte Korrekturmatrix führt jedoch nur dann zu einer vollständigen Fehlerkorrektur, wenn die Relativpositionierung des Head-Up-Displays zu der Windschutzscheibe exakt in einer vorgegebenen Soll-Lage erfolgt, was relativ selten der Fall ist.
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Die
DE 10 2006 029 510 A1 zeigt einen Kraftwagen mit einem Sichtunterstützungssystem. Um einen durch eine A-Säule versperrten Sichtbereich einem Fahrer des Kraftwagens dennoch sichtbar zu machen, werden mittels einer Kamera die durch die A-Säule verdeckten Bereiche erfasst und mithilfe eines als Head-Up-Display ausgebildeten Sichtunterstützungssystems dem Fahrer angezeigt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Einstellung eines Head-Up-Displays für einen Kraftwagen bereitzustellen, mittels welchem Projektionsfehler vermieden werden können. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Einstellen eines Head-Up-Displays für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Zur verbesserten Einstellung eines Head-Up-Displays für einen Kraftwagen umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:
- – Ermitteln der Raumlage des Head-Up-Displays;
- – Bestimmen einer Abweichung zwischen der ermittelten Raumlage und einer vorgegebenen Referenzraumlage;
- – Ermitteln wenigstens eines Korrekturwertes zum Ansteuern des Head-Up-Displays, mittels welchem ein sich aufgrund der Abweichung der Raumlage von der Referenzraumlage ergebender Projektionsfehler des Head-Up-Displays auf einen vorgegebenen Wert reduziert wird;
- – Speichern des Korrekturwertes in einem Steuergerät zum Steuern des Head-Up-Displays.
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Die eingangs genannte Korrekturmatrix, welche bereits beim Lieferanten des Head-Up-Displays erstellt wird, um interne Fehler des Head-Up-Displays auszugleichen, wird somit erfindungsgemäß um den wenigstens einen Korrekturwert angepasst, so dass einbaubeziehungsweise montagebedingte Lageungenauigkeiten zwischen dem Head-Up-Display und dem Kraftwagen, insbesondere zwischen dem Head-Up-Display und der Windschutzscheibe, berücksichtigt werden können. Dadurch können Einsparungen an zuvor notwendigen Prüfmitteln und damit verbundene Instandhaltungskosten in erheblichem Umfang reduziert werden.
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Beispielsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr erforderlich, ein kameraoptisches Messsystem einzusetzen, um durch eine Auswertung entsprechender Projektionsbilder des Head-Up-Displays den zumindest einen Korrekturwert beziehungsweise eine Anpassung der Korrekturmatrix vorzunehmen. Ferner können ebenfalls manuell durch einen Werker vorzunehmende Anpassungen entfallen. Manuelle Einstellungen aufgrund einer subjektiven Wahrnehmung der Projektion an einem Einstellmenü zum Vornehmen von Basistransformationen (Scherung, Rotation, Stauchung und dergleichen) sind damit nicht mehr erforderlich, so dass ein hoher Einstellaufwand, welcher manuell von einem Werker vorgenommen wird, entfallen kann. Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren also eine vereinfachte und exaktere Einstellung eines Head-Up-Displays für einen Kraftwagen ermöglicht, wodurch Projektionsfehler vermieden werden können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Raumlage des Head-Up-Displays direkt im Kraftwagen gemessen wird. Mit anderen Worten kann also die tatsächliche 3D-Lage des Head-Up-Displays im Fahrzeug direkt vermessen werden, um den entsprechenden Korrekturwert zu ermitteln.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Raumlage des Head-Up-Displays durch Messung vorgegebener Punkte am Rohbau des Kraftwagens ermittelt wird. Es können somit charakteristische Punkte am Rohbau bezüglich ihrer jeweiligen Lage vermessen werden, wobei basierend darauf die relative Raumlage des Head-Up-Displays abgeschätzt werden kann. Dadurch können aufwändige Vermessungen der Raumlage des Head-Up-Displays selbst entfallen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass Krümmungen von zumindest zwei Glasschichten der als Verbundscheibe ausgebildeten Windschutzscheibe gemessen und eine Abweichung zwischen den beiden Krümmungen ermittelt wird, wobei der Korrekturwert unter Berücksichtigung der Abweichung ermittelt wird. Somit können entsprechende Krümmungsunterschiede bereits während des Klebeprozesses der Verbundscheibe vermessen werden. Diese Daten können dann dafür genutzt werden, den Korrekturwert unter Berücksichtigung der Krümmungsunterschiede zu erstellen, so dass entsprechende Verzeichnungen des virtuellen Bildes auf der Windschutzscheibe reduziert werden können. Ferner kann vorzugsweise auf Basis der ermittelten Krümmungsunterschiede der Scheiben der Verbundscheibe ermittelt werden, ob die Windschutzscheibe überhaupt für eine fehlerfreie Nutzung des Head-Up-Displays herangezogen werden kann oder ob diese als Ausschuss einzustufen ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Raumlage der Windschutzscheibe gegenüber dem Kraftwagen beim Einbau der Windschutzscheibe mittels eines Roboters ermittelt und bei der Ermittlung des Korrekturwertes berücksichtigt wird. Da Windschutzscheiben üblicherweise ohnehin robotergestützt am Kraftwagen eingebracht und montiert werden, kann die Lage der Windschutzscheibe im Fahrzeugkoordinatensystem auf besonders einfache Weise direkt vermessen und zur Ermittlung des Korrekturwertes herangezogen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Mehrzahl jeweiliger Korrekturwerte zum Ansteuern des Head-Up-Displays ermittelt und derjenige Korrekturwert ausgewählt wird, bei welchem der Projektionsfehler am geringsten ausfällt. Mit anderen Worten können während einer Testphase mehrere Korrekturmatrizen ermittelt werden, welche jeweilige Korrekturwerte umfassen, wobei basierend auf den entsprechenden Messdaten die passende Korrekturmatrix ausgewählt werden kann.
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Vorzugsweise wird derjenige Korrekturwert, bei welchem der Projektionsfehler am geringsten ausfällt, für weitere Kraftwagen zum Einstellen jeweiliger Head-Up-Displays verwendet, ohne die jeweiligen Raumlagen der Head-Up-Displays fahrzeugindividuell zu ermitteln. Vorzugsweise kann dabei ein mathematischer Zusammenhang zwischen den aufgenommenen Messgrößen zur Bestimmung der Raumlage gefunden werden, so dass sich die Korrekturmatrix fahrzeugindividuell berechnen lässt und hierüber die Projektionsfehler vermieden werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 zwei Projektionen eines Head-Up-Displays, wobei links eine Soll-Form einer Projektion und rechts eine Abweichungen des virtuellen Bildes von der Soll-Form dargestellt ist; und
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2 eine schematische Seitenansicht eines Kraftwagens, in welchem ein Head-Up-Display angebracht ist.
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Eine Soll-Projektion 10 sowie eine fehlerbehaftete Projektion 12 sind in einer jeweils schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Die Projektion 12 weist eine vektorielle Abweichung des virtuellen Bildes von der Soll-Projektion 10 auf. Insbesondere kann es durch Mehrfachreflektionen in einer als Verbundglas ausgebildeten Windschutzscheibe 14 zu Doppelbildern kommen. Die Projektion 10, 12 kann überlicherweise nur aus einem definierten Bereich innerhalb des Kraftwagens eingesehen werden. Der Bereich, in dem der Fahrer seinen Kopf bewegen kann, ohne einen Beschnitt des virtuellen Bildes beziehungsweise der Projektion 10, 12 wahrzunehmen, wird als Head-Motion-Box bezeichnet.
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In 2 ist ein Kraftwagen 16 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Innerhalb des Kraftwagens 16 ist ein Head-Up-Display 18 mit einem entsprechenden Steuergerät 20 zum Ansteuern des Head-Up-Displays 18 dargestellt. Nachfolgend wird ein Verfahren zum Einstellen des Head-Up-Displays 18 des Kraftwagens 16 erläutert.
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Zunächst wird die Raumlage des Head-Up-Displays 18 innerhalb des Kraftwagens 16 ermittelt. Die Raumlage des Head-Up-Displays 18 kann dabei direkt im Kraftwagen 16 gemessen werden, also wenn das Head-Up-Display 18 bereits im Kraftwagen 16 montiert ist. Alternativ kann die Raumlage des Head-Up-Displays 18 auch durch Messung vorgegebener Punkte am Rohbau des Kraftwagens 16 ermittelt werden, um dadurch auf die Raumlage des Head-Up-Displays 18 zu schließen.
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Sobald die Raumlage des Head-Up-Displays 18 ermittelt worden ist, kann eine Abweichung zwischen der ermittelten Raumlage und einer vorgegebenen Referenzraumlage bestimmt werden. Bei der Referenzraumlage handelt es sich dabei um diejenige Raumlage des Head-Up-Displays 18 gegenüber der Windschutzscheibe 14, welche einer vorgegebenen Soll-Position entspricht.
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Üblicherweise werden von entsprechenden Lieferanten von Head-Up-Displaysystemen schon sogenannte Korrekturmatrizen erstellt, welche interne Projektionsfehler in Form von Verzeichnungen berücksichtigen. Dies ermöglicht eine verzeichnungsfreie beziehungsweise fehlerfreie Darstellung ohne Doppelbilder, wenn das Head-Up-Display 18 und die Windschutzscheibe 14 innerhalb der vorgegebenen Soll-Lage eingebaut werden und die Windschutzscheibe 14 keine weiteren Fehler, beispielsweise aufgrund von Krümmungsunterschieden der jeweiligen Scheiben der üblicherweise als Verbundscheibe ausgebildeten Windschutzscheibe 14 aufweist.
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Da diese Annahmen im Normalfall jedoch nicht erfüllt sind, kann diese von dem Lieferanten erstellte Korrekturmatrix nicht ohne Weiteres genutzt werden. Daher wird die tatsächliche Raumlage des Head-Up-Displays 18 in seiner Verbauposition innerhalb des Kraftwagens 16 ermittelt und mit der vorgegebenen Referenzraumlage abgeglichen. Anschließend wird wenigstens ein Korrekturwert zum Ansteuern des Head-Up-Displays 18 ermittelt, mittels welchem ein sich aufgrund der Abweichung der Raumlage von der Referenzraumlage ergebender Projektionsfehler des Head-Up-Displays 18 auf einen vorgegebenen Wert reduziert wird. Der wenigstens eine Korrekturwert wird dabei derart gewählt, dass bei einer Betrachtung der Projektion des Head-Up-Dispalys aus dem Bereich der Head-Motion-Box keine Projektsfehler mehr wahrnehmbar sind.
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Üblicherweise ist dafür nicht ein einzelner Korrekturwert ausreichend, vielmehr werden eine Vielzahl von Korrekturwerten ermittelt, mittels welchen die zuvor genannte vom Lieferanten bereitgestellte Korrekturmatrix derart angepasst wird, dass entsprechende Projektionsfehler des Head-Up-Displays 18 minimiert werden. Die mittels der Korrekturwerte angepasste Korrekturmatrix wird anschließend in dem Steuergerät 20 zum Steuern des Head-Up-Displays 18 abgespeichert.
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Die Windschutzscheibe 14 wird üblicherweise roboterunterstützt am Kraftwagen 16 montiert, so dass die Raumlage der Windschutzscheibe gegenüber dem Koordinatensystem des Kraftwagens 16 unter Zuhilfenahme der verwendeten Roboter direkt ermittelt werden kann. Die ermittelte Raumlage der Windschutzscheibe wird bei der Ermittlung der Korrekturwerte und somit bei der Anpassung der Korrekturmatrix berücksichtigt.
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Wie bereits erwähnt, werden üblicherweise als Verbundscheiben ausgebildete Windschutzscheiben 14 in Kraftwagen 16 verwendet, wobei es zu Krümmungsunterschieden zwischen den Glasschichten der als Verbundscheibe ausgebildeten Windschutzscheibe 14 kommen kann. Dies kann eine nicht unerhebliche Ursache für Projektionsfehler des Head-Up-Displays 18 sein.
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Daher werden entsprechende Krümmungen der einzelnen Scheiben der Windschutzscheibe 14 bereits während der Verklebung der Windschutzscheibe 14 gemessen und basierend darauf Krümmungsunterschiede zwischen den Scheiben ermittelt. Diese Krümmungsunterschiede der Windschutzscheibe 14 werden bei der Ermittlung der Korrekturwerte beziehungsweise der Anpassung der Korrekturmatrix berücksichtigt. Ferner wird basierend auf den ermittelten Krümmungsunterschieden innerhalb der Windschutzscheibe 14 bestimmt, ob die betreffende Windschutzscheibe 14 überhaupt dafür geeignet ist, eine im Wesentlichen fehlerfreie Projektion mittels des Head-Up-Displays 18 zu ermöglichen. Sollte dies nicht der Fall sein, wird die betreffende Windschutzscheibe 14 aussortiert.
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Während einer Testphase kann eine Mehrzahl jeweiliger Korrekturwerte zum Ansteuern des Head-Up-Displays 18 ermittelt und derjenige Korrekturwert ausgewählt werden, bei welchem der Projektionsfehler am geringsten ausfällt. Mit anderen Worten lässt sich während der Testphase ein Set an Korrekturmatrizen finden, wobei basierend auf den die Raumlage charakterisierenden Messdaten und die jeweiligen Projektionsfehler charakterisierenden Messdaten, die am besten passende Korrekturmatrix ausgewählt werden kann. Diese Korrekturmatrix kann ohne weitere Überprüfungen auch für weitere Kraftwagen 16 verwendet werden, so dass nicht bei jedem Einbau beziehungsweise bei jeder Einstellung des Head-Up-Displays 18 die Raumlage des Head-Up-Displays 18 bestimmt werden muss.
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Ferner können mathematische Zusammenhänge zwischen den die Raumlage und die Projektionsfehler charakterisierenden Messgrößen herangezogen werden, so dass sich die Korrekturmatrix fahrzeugindividuell berechnen lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006029510 A1 [0004]
