DE102013012771A1

DE102013012771A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung des Zugangs zu einem zugangsbeschränkten Bereich

Info

Publication number: DE102013012771A1
Application number: DE201310012771
Authority: DE
Inventors: Daniel Liebau; Claudia Langner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2014-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung (10) zur Steuerung des Zugangs zu einem zugangsbeschränkten Bereich, umfassend ein Bedienfeld (20), eine mit dem Bedienfeld (20) verbundene steuerbar angetriebene Mechanik (40), die in einem vorgegebenen Raumbereich eine 3D-Positionierung des Bedienfeldes (20) ermöglicht, etwa über eine Teleskopmechanik (40c), ein System (50), mit dem eine 3D-Position PFist eines Fahrerfensters (80) eines Fahrzeugs (70), das in einem Nahbereich des Bedienfeldes (20) steht, relativ zu einer 3D-Position des Bedienfeldes (20) PBist ermittelbar ist, und ein Steuergerät (60), mit dem abhängig von der ermittelten 3D-Position des Fahrzeugfensters (80) PFist die Mechanik (40) derart angesteuert wird, so dass das Bedienfeld (20) an einer optimalen 3D-Position PBopt positioniert wird, die für Fahrer durch das geöffnete Fahrerfenster (80) hindurch eine optimale Bedienbarkeit des Bedienfeldes (20) ermöglicht. Beispiele für Komponenten des Systems (50) sind Bildsensoren (50a), Sensoren (50b) zur Ermittlung, ob und/oder wo ein Fahrzeug steht, und Datenschnittstellen (50c), mit denen Geometriedaten des Fahrzeugs, die zur Ermittlung der 3D-Position des Fahrzeugfensters (80) PFist herangezogen werden, empfangbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Zugangs zu einem zugangsbeschränken Bereich, bspw. zu einem Parkplatz, sowie ein entsprechendes Verfahren.
Der Zugang zu zugangsbeschränkten Bereichen wie kostenpflichtigen Parkflächen oder Parkgaragen erfordert in der Regel das Bedienen eines Automaten zur Bezahlung eines Entgelts oder zur Entnahme einer Zugangsberechtigung. Diese Automaten sind in einer festen Position aufgestellt, die nicht zwangsläufig für alle Autofahrer gut erreichbar sind. Je nach Ausgestaltung des Zufahrtswegs zum Automaten und der Größe oder dem Wendekreis eines sich nähernden Fahrzeugs kann der Abstand zu einem Bedienfeld des Automaten unter Umständen so groß sein, so dass ein Fahrer sich abschnallen oder sogar die Fahrzeugtür öffnen muss, um das Bedienfeld bedienen zu können. Weiterhin sind die Automaten auf eine Standardgröße von Fahrzeugen abgestimmt, weswegen Fahrer in Fahrzeugen mit extremen Größen, etwa niedrigen Sportwagen oder hohen SUVs oder Vans, Schwierigkeiten dabei haben können, an das Bedienfeld zu gelangen.
Die beschreibt beispielsweise DE 103 21 201 A1 eine Vorrichtung zur Kontrolle von Fahrzeugen mit mindestens einer Parkschranke an einer Fahrbahn mit wenigstens einer Fahrspur und einer der Parkschranke in Fahrtrichtung vorgeordneten Parksäule, einem Sensor zur Detektion eines Fahrzeuges an der Parksäule und/oder einem Sensor zur Detektion eines Fahrzeuges unter der geöffneten Parkschranke und einer Einrichtung in der Parksäule, die den Antrieb zur Betätigung der Parkschranke ansteuert, wobei der Sensor zur Fahrzeugdetektion an der Parksäule und/oder der Sensor zur Detektion eines Fahrzeuges unter der geöffneten Parkschranke ein Erdmagnetfeldsensor ist, der an oder innerhalb der Parksäule und/oder der Parkschranke angeordnet ist. Die Problematik eines ungehinderten Zugangs zur Parksäule selbst wird nicht gesondert angegangen. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung verbesserter Vorrichtungen und Verfahren für einen verbesserten Zugang zu einem entsprechenden Bedienfeld. Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Aufgabe ist in einem ersten Aspekt gelöst durch eine Vorrichtung zur Steuerung des Zugangs zu einem zugangsbeschränkten Bereich, umfassend ein Bedienfeld, eine mit dem Bedienfeld verbundene steuerbar angetriebene Mechanik, die in einem vorgegebenen Raumbereich eine 3D-Positionierung des Bedienfeldes ermöglicht, ein System, mit dem eine 3D-Position PF_ist eines Fahrerfensters eines Fahrzeugs, das in einem Nahbereich des Bedienfeldes steht, relativ zu einer 3D-Position des Bedienfeldes PB_ist ermittelbar ist, und ein Steuergerät, mit dem abhängig von der ermittelten 3D-Position des Fahrzeugfensters PF_ist die Mechanik derart angesteuert wird, so dass das Bedienfeld an einer optimalen 3D-Position PB_opt positioniert wird, die für Fahrer durch das geöffnete Fahrerfenster hindurch eine optimale Bedienbarkeit des Bedienfeldes ermöglicht. Durch die mit dem Bedienfeld verbundene steuerbar angetriebene Mechanik wird vorteilhaft eine Positionierung an einer optimalen 3D-Position PB_opt ermöglicht, so dass selbst bei einer ungünstigen Position PF_ist eines Fahrerfensters, etwa bedingt durch ein suboptimales Heranfahren des Fahrzeugs an die Vorrichtung oder durch eine von der allgemeinen Norm abweichende Fahrzeughöhe und damit Entfernung des Fahrerfenster von der Fahrbahn, eine optimale Bedienbarkeit des Bedienfeldes ermöglicht wird. Um an ein Bedienfeld zu gelangen, braucht folglich ein Fahrer nicht extreme Körperhaltungen innerhalb des Fahrzeugsitzes einzunehmen, die beispielsweise die Gefahr eines Abgleitens von Brems- oder Kupplungspedalen erhöht, und kann auch auf ein Lösen des Sicherheitsgurts oder gar ein Verlassen des Fahrzeugs zum Erreichen des Bedienfeldes verzichten. Weiterhin kann er die Vorrichtung in einem größeren Sicherheitsabstand anfahren, so dass die Gefahr von Beschädigungen des Fahrzeugs und/oder der Vorrichtung selbst verringert wird.
Die optimale 3D-Position PB_opt, bezogen auf eine ermittelte 3D-Position PF_ist eines gegebenen Fahrzeugfensters ergibt sich nach für den Fachmann leicht zugrundelegbaren Gesichtspunkte der Ergonomie und ist beispielsweise eine Position, bei welcher der Fahrer nicht oder nur wenig, beispielsweise weniger als 40 cm, weniger als 30 cm oder weniger als 20 cm seine Hand über die Ebene der Fensterscheibe aus dem Fahrerfenster strecken muss und/oder seine Hand weniger als 30 cm oder weniger als 20 cm über die Unterkante des Fahrerfensters heben muss, um das Bedienfeld zu erreichen. Für den Fachmann ist es weiterhin klar, dass die optimale 3D-Position PB_opt, in der Praxis nicht lediglich ein einziger Punkt im 3D-Raum ist, sondern sich innerhalb eines Volumens des 3D-Raums befindet.
Der Nahbereich des Bedienfeldes ist ein Bereich, innerhalb dessen sich ein Fahrzeug befinden würde, wenn davon auszugehen ist, dass der Fahrer dieses Fahrzeugs das Bedienfeld bedienen möchte. Der Nahbereich kann in Abhängigkeit von Details der jeweiligen Vorrichtung und des Zufahrtswegs zur Vorrichtung, beispielsweise der Breite des Zufahrtswegs oder eines vorliegenden Kurvenradius vorgegeben werden. Beispiele für Nahbereiche sind solche im Umkreis von maximal 2 m, beispielsweise maximal 1,5 m oder maximal 1 m vom Bedienfeld.
Der zugangsbeschränkte Bereich ist gemäß einer Weiterbildung insbesondere ein Parkplatz, etwa auf einer Parkfläche im Freien, in einer Tiefgarage oder in einem Parkhaus. Gemäß einer anderen Weiterbildung handelt sich dabei um eine mautpflichtige Straße, gemäß einer noch anderen Weiterbildung um einen sicherheitsrelevanten Bereich wie etwa ein Firmengelände oder einen Behördenbereich. In allen Fällen ist der Zugang beschränkt und wird gegebenenfalls nach Entrichten eines Entgelts, Nachweis einer Zugangsberechtigung oder Erteilen einer Freigabe gewährt. Ist der Vorrichtung eine Ein-/Ausfahrtsperre zugeordnet, so dass die Vorrichtung zu deren Steuerung verwendet wird, so kann die Ein-/Ausfahrtsperre fachüblich ausgebildet sein, beispielsweise in Form hochklappbarer, seitlich verschwenkbarer oder verlagerbarer Schranken oder Zäune, versenkbarer Straßenpolder, oder Signallichter, die Zugang gewähren oder diesen verweigern.
In einer Ausführungsform weist das Bedienfeld der Vorrichtung eines oder mehrere der folgenden Merkmale auf: eine Ausgabeeinheit für eine Zugangsberechtigung wie etwa ein Parkticket oder eine Codekarte, eine Eingabeeinheit für eine Zugangsberechtigung, eine Anzeigeeinheit, eine Bezahleinheit, eine Kommunikationsschnittstelle für Spracheingabe, und/oder einen Not-Aus Schalter. Die Ausgabeeinheit ermöglicht die Entnahme einer Zugangsberechtigung, beispielsweise eines Parkscheins, die dann zum Befahren des zugangsbeschränkten Bereichs berechtigt, die Eingabeeinheit wiederum das Einführen eines Zugangsberechtigungsscheins, welches das Verlassen des zugangsbeschränkten Bereichs ermöglicht, etwa nach erfolgter Bezahlung der angesammelten Parkgebühr. Die Ausgabeeinheit und die Eingabeeinheit können als getrennte Bauteile ausgeführt sein, oder ein Bauteil kann die Funktion der Ausgabeeinheit und der Eingabeeinheit übernehmen. Die Anzeigeeinheit dient zur Ausgabe von Informationen, etwa der Anzeige eines Entgelts, das für den Zugang zum zugangsbeschränkten Bereich erforderlich ist, oder von Anweisungen, wie der Fahrer des Fahrzeugs weiter zu verfahren hat. Die Bezahleinheit ermöglicht das Bezahlen eines Entgelts für das Befahren bzw. das Verlassen des zugangsbeschränkten Bereichs, beispielsweise über Münzen, Banknoten, Kreditkarten, Geldkarten oder über eine Schnittstelle mit einem Mobiltelefon, Smartphone oder Computer oder andere Geräte, mit denen drahtlose Bezahlvorgänger getätigt werden können. Die Kommunikationsschnittstelle für Spracheingabe ermöglicht beispielsweise die Steuerung einer Menüführung, etwa um die Dauer eines Parkvorgangs anzugeben und einen darauf abgestimmten Parkschein anzufordern, oder um mit Bedienpersonal der Vorrichtung in Kontakt zu treten. Der Not-Aus-Schalter ermöglicht das Abschalten der Vorrichtung oder das Umschalten der Vorrichtung auf einen Notbetrieb der Vorrichtung, beispielsweise um ein Absenken von Ein-/Ausfahrtsperre in Form von Schranken zur Vermeidung von Fahrzeugbeschädigungen zu verhindern, oder um eine Ein-/Ausfahrtsperre zur Auflösung einer nicht anderweitig lösbaren Stausituation im Bereich der Vorrichtung aufzuheben. Liegen ein oder mehrere der vorgenannten Merkmale vor, so können wesentliche Funktionen im Rahmen der Bedienung der Vorrichtung vorteilhaft auf bequeme Weise durch das in einer optimalen 3D-Position PB_opt positionierte Bedienfeld durch den Fahrer getätigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die mit dem Bedienfeld verbundene und steuerbar angetriebene Mechanik einen Roboterarm mit zumindest einem Gelenk, und/oder eine Teleskopmechanik und/oder allgemein ein Element zur translationalen Verlagerung, beispielsweise eine oder mehrere Linearführungen, wie etwa Teleskopschienen, und/oder ein Element zur rotationalen Verlagerung, also Verschwenkung, beispielsweise Schwenkachsen oder Kugelgelenke, auf. Die mit dem Bedienfeld verbundene Mechanik kann direkt oder indirekt auf das Bedienfeld wirken. Stellt die Vorrichtung beispielsweise einen Parkscheinautomaten dar oder umfasst einen solchen Parkscheinautomaten, der in Form eines an sich fachüblichen Kastens ausgebildet ist, wobei ein Teil von dessen Oberfläche von dem Bedienfeld eingenommen wird, so wirkt die Mechanik bei direkter Verbindung direkt auf das Bedienfeld, welches dann relativ zum Kasten bewegbar ist, um von einer 3D-Position PB_ist in eine optimale 3D-Position PB_opt positioniert zu werden. Beispielsweise wird das Bedienfeld mittels eines Roboterarms und/oder einer Teleskopmechanik und/oder einem Element zur translationalen Verlagerung bewegt, während der Kasten nicht bewegt wird. Bei indirekter Verbindung der Mechanik wirkt diese dagegen auf den Kasten, mit welchem das Bedienfeld verbunden ist, so dass das Bedienfeld zusammen mit dem Kasten bewegt wird, welcher selbst beispielsweise relativ zu einer Standfläche, auf der er aufgestellt ist, oder relativ zu einem Standbein auf der Standfläche bewegt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das System der Vorrichtung einen Bildsensor, mit dem das Fahrzeug und/oder das Fahrzeugfenster des Fahrzeugs erfassbar ist, und/oder einen Sensor, mit dem ermittelbar ist, ob das Fahrzeug steht, und/oder eine Datenschnittstelle zum Empfang von Geometriedaten des Fahrzeugs. Nicht-beschränkende Beispiele für entsprechende Bildsensoren sind an sich fachbekannte Kameras, Videokameras, Laserscanner, Ultraschallsensoren, Radarsensoren und dergleichen. Nicht-beschränkende Beispiele für Sensoren, mit denen ermittelbar ist, ob und/oder wo das Fahrzeug steht, sind wiederum Videokameras, Laserscanner, Ultraschallsensoren, Radarsensoren, die gleichzeitig auch als Bildsensoren fungieren können, sowie weiterhin Drucksensoren, Magnetfeldsensoren und Induktionssensoren. Beispielsweise lässt sich über Videokameras, gegebenenfalls mit nachgeschalteter Bildanalyse, die Position eines Fahrerfensters in einer 2D-Ebene ermitteln, und in Kombination mit einer Autofokus-Funktion, Stereooptik-Funktion und/oder durch Abstandsmessung mithilfe von Ultraschallsensoren oder Radarsensoren auch die Position PF_ist in einem 3D-Raum. Alternativ lassen sich durch nicht nur Entfernungen messende, sondern auch abbildende Ultraschall- und/oder Radarsensoren 3D-Positionen PF_ist von Fahrerfenstern ermitteln. Zusätzlich oder alternativ zur Bestimmung des Stillstands und/oder der Position eines Fahrzeugs durch Bildsensoren sind diese Daten gemäß einer Weiterbildung durch Drucksensoren, Magnetfeldsensoren und/oder Induktionssensoren erhebbar, die beispielsweise in die von dem Fahrzeug bei Erreichen des Nahbereich des Bedienfeldes zu befahrenen Fahrbahn eingelassen oder an dieser angeordnet sind. Über die Datenschnittstelle zum Empfang und gegebenenfalls zum vorherigen Anfordern von Geometriedaten des Fahrzeugs ist es möglich, Geometriedaten des Fahrzeugs zu erhalten, beispielsweise über W-LAN, Bluetooth oder ein Telekommunikationsnetz. Erfasst beispielsweise ein Bildsensor eine 2D- oder 3D-Ansicht des Fahrzeugs, etwa eine Seitenansicht für den Fall, dass der Bildsensor seitlich neben dem Fahrzeug positioniert ist, oder eine Aufsicht für den Fall, dass der Bildsensor über dem Fahrzeug positioniert ist, so ist mittels der Geometriedaten, welche die Position des Fahrerfensters umfassen, genau die Position des Fahrerfensters bezogen auf das Fahrzeug ermittelbar. Ist der Abstand des Bildsensors von dem Fahrzeug bekannt, etwa durch Abstandsmessung oder Ermitteln der Entfernung durch Vergleich der 2D- oder 3D-Ansicht mit den Geometriedaten, ebenso wie die Lage im 3D-Raum des Bildsensors in Bezug auf das Bedienfeld, so lässt sich die 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters über vektorgeometrische Berechnungen leicht ermitteln.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur 3D-Positionierung eines Bedienfeldes einer Vorrichtung zur Steuerung des Zugangs zu einem zugangsbeschränkten Bereich relativ zu einem Fahrerfenster eines in einem vorgegebenen Nahbereich des Bedienfeldes stehenden Fahrzeugs, wobei die 3D-Positionierung des Bedienfeldes mittels einer steuerbar angetriebenen Mechanik erfolgt, und das Verfahren als Schritte umfasst ein Ermitteln, ob ein Fahrzeug im Nahbereich steht, weiterhin ein Ermitteln einer 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters relativ zu einer 3D-Position des Bedienfeldes PB_ist, und weiterhin ein Steuern der Mechanik abhängig von der ermittelten 3D-Position des Fahrzeugfensters PF_ist derart, dass das Bedienfeld an einer optimalen 3D-Position PB_opt positioniert wird, die für einen Fahrer des Fahrzeugs durch das geöffnete Fahrerfenster hindurch eine optimale Bedienbarkeit des Bedienfeldes ermöglicht. Der Fahrer muss folglich nicht durch umständliche Körperbewegungen seine Hand oder bei Benutzung einer Sprachbedienung seinen Mund zum Bedienfeld bringen, sondern vielmehr wird durch das Verfahren vorteilhaft das Bedienfeld an der optimalen 3D-Position PB_opt positioniert. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wie vorstehend beschrieben. Im Rahmen der Offenbarung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden unter Umständen implizite Offenbarungen hinsichtlich des Verfahrens gemacht, auf die gegebenenfalls im Rahmen einer Gesamtoffenbarung Bezug genommen wird, ebenso wie die nachfolgende Beschreibung des Verfahrens unter Umständen implizite Offenbarungen zur Vorrichtung macht, auf die ebenfalls im Rahmen einer Gesamtoffenbarung gegebenenfalls Bezug genommen wird. Beispielsweise kann das Ermitteln, ob ein Fahrzeug im Nahbereich steht, über die im Rahmen der Vorrichtung offenbarten Sensoren erfolgen, mit denen ermittelbar ist, ob und/oder wo das Fahrzeug steht, und/oder über Bildsensoren oder Abstandsmessungen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Bedienfeld nach einem abgeschlossenen Bedienvorgang in eine Ruheposition PB₀ positioniert. Diese Ruheposition PB₀ ist vorzugsweise eine Position, bei der das Bedienfeld einen optimalen Bewegungsspielraum in alle Raumrichtungen und/oder einen optimalen Rotationsspielraum um alle Drehachsen hat. Positioniert sich ein Fahrzeug beispielsweise so dicht an das Bedienfeld, dass die 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters sehr nahe am Bedienfeld liegt unter Fahrer folglich seinen Arm extrem anwinkeln müsste, um das Bedienfeld bedienen zu wollen, so liegt genügend Bewegungsspielraum vor, um das Bedienfeld für das Erreichen einer optimalen 3D-Position PB_opt vom Fahrerfenster weg zu verlagern. Positioniert sich ein Fahrzeug dagegen sehr weit entfernt vom Bedienfeld, so dass der Arm des Fahrers extrem gestreckt werden müsste oder nicht ausreichen würde, um das Bedienfeld zu erreichen, so liegt umgekehrt genügend Bewegungsspielraum vor, um für das Erreichen einer optimalen 3D-Position PB_opt zum Fahrerfenster hin zu bewegen. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine Ansteuerung der Mechanik zur Positionierung des Bedienfeldes an der optimalen 3D-Position PB_opt jedoch erst dann, wenn das Fahrzeug länger als eine vorgegebene Zeitspanne im Nahbereich steht. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Annäherung eines Fahrzeugs an eine Vorrichtung für einen Parkbereich oder einen sicherheitsrelevanten Bereich. Durch die vorgegebene Zeitspanne hat der Fahrer Gelegenheit, mit seinem Fahrzeug den Nahbereich des Bedienfeldes wieder zu verlassen, ohne dass das Verfahren aktiv wird bzw. das Bedienfeld positioniert wird. Dieses ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Fahrer seinen Entschluss bezüglich der Einfahrt in den zugangsbeschränkten Bereich revidiert oder vielleicht von vorneherein lediglich ein Wendemanöver durchführen wollte, nicht jedoch in den zugangsbeschränkten Bereich einfahren wollte. Die Zeitspanne kann werkseitig vorgegeben sein oder vom Betreiber der jeweiligen Vorrichtung nach eigenem Ermessen gewählt werden und beträgt beispielsweise maximal 1 Sekunde, maximal 2 Sekunden, maximal 4 Sekunden oder maximal 10 Sekunden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren als Schritte ein Bereitstellen der 3D-Position des Bedienfeldes PB_ist, weiterhin ein Erfassen von Bilddaten, in denen das Fahrzeugs im Nahbereich abgebildet ist, weiterhin in den Bilddaten ein Ermitteln eines 2D-Bezugspunktes des Fahrzeugs, weiterhin ein Bereitstellen oder Empfangen eines 3D-Datensatzes, aus dem die 3D-Geometrie des Fahrzeugs entnehmbar ist, und weiterhin auf Basis der 3D-Position des Bedienfeldes PB_ist, der erfassten Bilddaten, des ermittelten 2D-Bezugspunktes und des 3D-Datensatzes ein Ermitteln der 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters relativ zu der 3D-Position des Bedienfeldes PB_ist. Das Erfassen der Bilddaten des Fahrzeugs im Nahbereich kann, wie im Rahmen der Vorrichtung ausgeführt, über Bildsensoren erfolgen. Über Bildanalyse erfolgt dann das Ermitteln des 2D-Bezugspunkts, beispielsweise des Fahrzeugnullpunkts bei Aufsicht von oben oder Seitenansicht von der Seite auf das Fahrzeug, oder mehrerer Bezugspunkte, beispielsweise für den Umriss der Fahrzeugkabine. In einer entsprechenden Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann gemäß einer Weiterbildung bereits ein 3D-Datensatz für verschiedene Fahrzeugtypen vorliegen, wobei durch Abgleich mit den Bilddaten der passende Datensatz ausgewählt wird. Gemäß einer anderen Weiterbildung fordert die Vorrichtung, in der das Verfahren durchgeführt wird, vom Fahrzeug selbst den 3-D-Datensatz drahtlos an und erhält diesen drahtlos übermittelt, oder das Fahrzeug sendet wenigstens bei Eintreten in den Nahbereich selbstständig den 3D-Datensatz aus. Der oder die ermittelten 2D-Bezugspunkte werden nun mit dem 3D-Datensatz korreliert, so dass im Ergebnis die 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters relativ zu der 3D-Position des Bedienfeldes PB_ist ermittelbar ist, erforderlichenfalls unter Berücksichtigung der Lage des Bildsensors im dreidimensionalen Raum in Bezug auf das Bedienfeld und/oder einer Entfernung des 2D-Bezugspunkt des Fahrzeugs vom Bildsensor oder dem Bedienfeld. Vorteilhaft lässt sich damit unter Zugrundelegung exakter Positionsdaten des Fahrerfensters in Bezug auf das Fahrzeug, die in dem 3D-Datensatzes enthalten sind, und einfach zu ermittelnder 2D-Bezugspunkte des Fahrzeugs die 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters ermitteln.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ermitteln der 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters relativ zu der 3D-Position des Bedienfeldes PB_ist auf Basis von 3D-Scannerdaten, in denen das Fahrzeug und das Bedienfeld dreidimensional abgebildet sind, oder wenigstens das Fahrzeug dreidimensional abgebildet ist und seine Lage im Raum, bezogen auf das Bedienfeld bekannt ist. Beispielsweise erfolgt im ersten Fall ein Abtasten des Bedienfeldes und des Fahrzeugs mittels eines entsprechenden Bildsensors, etwa eines 3D-Laserscanners, der über dem Bedienfeld und dem Fahrzeug, oder seitlich neben dem Bedienfeld und dem Fahrzeug, beispielsweise jeweils auf einem Pfosten oder an einer Decke angebracht ist. Als Beispiel für den zweiten Fall liegt der entsprechende Bildsensor am Bedienfeld selbst vor, so dass ausgehend von Bedienfeld 3D-Scannerdaten der dem Bildsensor zugewandten Oberflächen des Fahrzeugs erstellt werden. Die Ausführungsform ermöglicht vorteilhaft die Ermittlung der 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters in Bezug auf die 3D-Position PB_ist des Bedienfeldes ohne Datenaustausch zwischen dem Fahrzeug und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens bestimmt sich die optimale 3D-Position PB_opt durch eine in Richtung und Distanz vorgegebene Verschiebung eines Bezugspunkts des ermittelten Fahrerfensters, beispielsweise eines Bezugspunkts in der Mitte, einer linken, rechten, oberen oder/oder unteren Ecke des Fahrzeugfensters. Zur tatsächlichen Verlagerung des Bedienfeldes aus seiner 3D-Position PB_ist werden die für die gedachte Verschiebung des Bezugspunktes des Fahrerfensters erforderlichen translationalen und/oder rotationalen Verlagerungsvektoren der Verlagerung des Bedienfeldes im dreidimensionalen Raum zugrunde gelegt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht erfindungsgemäßer Vorrichtungen
2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
3 schematische Ansichten einer Vorrichtung zusammen mit einem Fahrzeug.
1 zeigt zwei schematische Ansichten erfindungsgemäßer Vorrichtungen 10. In der linken Teilfigur 1A weist die Vorrichtung 10 ein Bedienfeld 20 mit einer Ausgabeeinheit 22, mit der eine Zugangsberechtigung, wie etwa ein Parkschein ausgebbar ist, einer Eingabeeinheit 24, mit der eine Zugangsberechtigung wieder die Vorrichtung 10 einführbar ist, etwa ein Parkschein bei Verlassen des Parkgeländes, einer Anzeigeeinheit 26, in der beispielsweise Parktarife angezeigt werden, einer Bezahl-Einheit 28, eine Kommunikationsschnittstelle 30 und einem Not-Aus-Schalter 32 auf. Das Bedienfeld 20 ist dabei fest in einen nicht durch Bezugszeichen gekennzeichneten Kasten integriert und über diesen indirekt mit einer Mechanik 40 verbunden. Die Mechanik 40 umfasst ein Element zur rotationalen Verlagerung 40e, das den Kasten mit einer Teleskopmechanik 40c verbindet, wobei der Kasten über das Element zur rotationalen Verlagerung 40e verschwenkbar ist, beispielsweise um die x-Achse und/oder die y-Achse gemäß dem in Teilfigur 1A gezeigten Koordinatensystem, und über die Teleskopmechanik 40c eine translationale Verlagerung entlang der z-Achse ermöglicht wird. Die Teleskopmechanik 40c ist mit einem weiteren Element zur rotationalen Verlagerung 40e in Form einer Drehscheibe verbunden, die eine Verschwenkung um die z-Achse ermöglicht. Das Bedienfeld 20 weist weiterhin ein System 50 auf, das einen Bildsensor 50a, etwa eine Videokamera, sowie einen Sensor 50b, beispielsweise einen Radarsensor, umfasst. Daten des Systems 50 werden an eine Steuereinheit 60 geleitet, welche in Abhängigkeit von einer ermittelten 3D-Position PF_ist eines nicht gezeigten Fahrerfensters 80 eines Fahrzeugs 70 die Mechanik 40 derart ansteuert, dass das Bedienfeld 20 an einer optimalen 3D-Position PB_opt positioniert wird.
In der rechten Teilfigur 1B weist die Vorrichtung 10 ebenfalls ein Bedienfeld 20 mit einer in einem Bauteil zusammengefassten Ausgabeeinheit 22 und Eingabeeinheit 24, einer Anzeigeeinheit 26, einer Bezahl-Einheit 28, einer Kommunikationsschnittstelle 30 und einem Not-Aus-Schalter 32 auf. Das Bedienfeld 20 ist dabei teilweise direkt mit einer Mechanik 40 verbunden, welche gegenüber einem nicht mit Bezugszeichen gekennzeichneten Kasten Beweglichkeit gewährleistet. Die direkt verbundene Mechanik 40 umfasst einen Roboterarm 40a mit einem Gelenk 40b. Weiterhin angedeutet durch gestrichelte Linien ist ein indirekt mit dem Bedienfeld 20 verbundenes Element zur translationalen Verlagerung 40d in Form eines Kreuztisches, mit der der Kasten unter Zugrundelegung der gleichen Achsen, auf die in Teilfigur 1A Bezug genommen wurde, entlang der x-Achse und/oder der y-Achse verlagerbar ist. Weiterhin liegen eine Teleskopmechanik 40c zur Verlagerung entlang der z-Achse und ein Element zur rotationalen Verlagerung 40e in Form eines Drehtellers vor, dass eine Verschwenkung um die z-Achse ermöglicht. Weiterhin liegt vor ein System 50, bei dem ein Bildsensor 50a gleichzeitig die Funktion eines Sensors 50b erfüllt.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 100 wird ermittelt, ein ob ein Fahrzeug im Nahbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 steht. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 200 eine 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters 80 des Fahrzeugs 70 relativ zu einer 3D-Position des Bedienfeldes 20 PB_ist ermittelt, und in einem Schritt 300 eine steuerbar angetriebene Mechanik 40 des Bedienfelds 20 abhängig von der ermittelten 3D-Position des Fahrzeugfensters 80 PF_ist derart gesteuert, dass das Bedienfeld 20 an einer optimalen 3D-Position PB_opt positioniert wird, die für einen Fahrer des Fahrzeugs 70 durch das geöffnete Fahrerfenster 80 hindurch eine optimale Bedienbarkeit des Bedienfeldes 20 ermöglicht.
3 zeigt schematische Ansichten einer Vorrichtung 10 zusammen mit einem Fahrzeug 70. In der linken Teilfigur 3A ist eine Aufsicht gezeigt. Eine Vorrichtung 10 umfasst ein Bedienfeld 20 mit einem System 50, das einen Bildsensor 50a zur Erfassung des Fahrerfensters 80 des Fahrzeugs 70 sowie einen Sensor 50b zu Ermittlung des Stillstands sowie der Entfernung des Fahrzeugs 70 umfasst. Die mit durchgezogenen Linien gezeichnete Vorrichtung 10 befindet sich in einer Ruheposition, aus der nun ermittelt wird, dass sich das Fahrzeug 80 in einem Nahbereich zur Vorrichtung 10 befindet und sich nicht weiter bewegt.
Der Bildsensor 50a erfasst nun Bilddaten, aus denen mittels Bildanalyse das Fahrerfenster 80 sowie ein 2D-Bezugspunkt des Fahrzeugs 70 ermittelt wird. Der 2D-Bezugspunkt ermöglicht die Bestimmung von Korrekturvektoren für die Ansteuerung einer nicht dargestellten Mechanik 40, anhand derer die 3D-Position des Bedienfeldes 20 aus der momentanen Position PB_ist in Bezug auf die x-Achse und die z-Achse in eine optimale 3D-Position PB_opt verlagerbar ist. Der Sensor 50b erfasst die Entfernung zwischen der Vorrichtung 10 und dem Fahrzeug 70 und ermöglicht somit die Bestimmung eines Korrekturrektors für die Verlagerung des Bedienfeldes 20 auch entlang der y-Achse in eine optimale 3D-Position PB_opt. In Punktlinien gezeichnet ist die Vorrichtung 10 nach Ansteuerung der Mechanik 40 und erfolgter Verlagerung in eine optimale 3D-Position PB_opt. Die obere Teilfigur 3B zeigt eine schematische Seitenansicht auf die Vorrichtung 10 und das Fahrzeug 70 mit seinem Fahrerfenster 80 aus Teilfigur 3A. Rechts befindet sich die mit durchgezogenen Linien und Schraffur gezeichnete Vorrichtung 10 in der Ruheposition, die einer momentanen Position PB_ist entspricht, wobei weiterhin eine Teleskopmechanik 40c sichtbar ist. Nach Verlagerung entlang der z-Achse zur Absenkung des Bedienfeldes 20 auf die Höhe des Fahrerfensters 80 durch Einziehen der Teleskopmechanik 40c, nach Verlagerung entlang der x-Achse vom Bereich des Fondsfensters in den Bereich des Fahrerfensters 80, und Verlagerung entlang der in die Bildebene hinein verlaufenden y-Achse zum Heranrücken an das Fahrerfenster 80 befindet sich die Vorrichtung 10 (schraffiert gezeichnet und mit punktierten Umrissen versehen) befindet sich das Bedienfeld 20 in einer optimalen 3D-Position PB_opt. Das Verlagern entlang der x- und der y-Achse erfolgt über ein Element 40d zur translationalen Verlagerung, etwa über Teleskopschienen.
Bei der rechten Teilfigur 3C umfasst die Vorrichtung 10 einen nicht durch Bezugszeichen gekennzeichneten Kasten mit einem Bedienfeld 20, wobei zusätzlich eine Datenschnittstelle 50c vorgesehen ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 einen von dem Kasten getrennt vorliegenden und an einer nicht eingezeichneten Decke (etwa eines Parkhauses) angebrachten Bildsensor 50a sowie einen im Bereich einer von einem Fahrzeug 70 zu befahrenen Fahrbahn angebrachten Sensor 50b, etwa einen Magnetfeldsensor. Mittels des Sensors 50b wird erfasst, dass sich ein Fahrzeug 70 im Nahbereich der Vorrichtung 10 befindet. Über den Bildsensor 50a werden Bilddaten des Fahrzeugs 70 erfasst, aus denen ein 2D-Bezugspunkt ermittelt wird. Die Datenschnittstelle 50c der Vorrichtung 10 fordert daraufhin einen 3D-Datensatz vom Fahrzeug 70 an, der an die Datenschnittstelle 50c übertragen wird (symbolisiert über Strichpfeile). Auf Basis einer bereitgestellten 3D-Position des Bedienfeldes PB_ist, der erfassten Bilddaten, des ermittelten 2D-Bezugspunktes und des 3D-Datensatzes wird die 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters 80 relativ zu der 3D-Position des Bedienfeldes 20 PB_ist ermittelt, wodurch wie für Teilfigur 3A beschrieben Korrekturvektoren zur Verlagerung des Bedienfeldes 20 in eine optimale 3D-Position PB_opt ermittelbar sind.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Insbesondere können zwei oder mehrere der in den Figuren genannten Elemente zur translationalen und/oder rotationalen Verlagerung kombiniert werden, um einen geeigneten Bewegungsspielraum für ein Bedienfeld bereitzustellen. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
20: Bedienfeld
22: Ausgabeeinheit
24: Eingabeeinheit
26: Anzeigeeinheit
28: Bezahl-Einheit
30: Kommunikationsschnittstelle
32: Not-Aus-Schalter
40: Mechanik
40a: Roboterarm
40b: Gelenk
40c: Teleskopmechanik
40d: Element zur translationalen Verlagerung
40e: Element rotationalen Verlagerung
50: System
50a: Bildsensor
50b: Sensor
50c: Datenschnittstelle
60: Steuergerät
70: Fahrzeug
80: Fahrerfenster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10321201 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (10) zur Steuerung des Zugangs zu einem zugangsbeschränkten Bereich, umfassend – ein Bedienfeld (20), – eine mit dem Bedienfeld (20) verbundene steuerbar angetriebene Mechanik (40), die in einem vorgegebenen Raumbereich eine 3D-Positionierung des Bedienfeldes (20) ermöglicht, – ein System (50), mit dem eine 3D-Position PF_ist eines Fahrerfensters (80) eines Fahrzeugs (70), das in einem Nahbereich des Bedienfeldes (20) steht, relativ zu einer 3D-Position des Bedienfeldes (20) PB_ist ermittelbar ist, und – ein Steuergerät (60), mit dem abhängig von der ermittelten 3D-Position des Fahrzeugfensters (80) PF_ist die Mechanik (40) derart angesteuert wird, so dass das Bedienfeld (20) an einer optimalen 3D-Position PB_opt positioniert wird, die für Fahrer durch das geöffnete Fahrerfenster (80) hindurch eine optimale Bedienbarkeit des Bedienfeldes (20) ermöglicht.
Vorrichtung (10) Anspruch 1, bei der das Bedienfeld (20) eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweist: – eine Ausgabeeinheit (22) für eine Zugangsberechtigung, – eine Eingabeeinheit (24) für eine Zugangsberechtigung, – eine Anzeigeeinheit (26), – eine Bezahleinheit (28), – eine Kommunikationsschnittstelle (30) für Spracheingabe, und/oder – einen Not-Aus Schalter (32).
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Mechanik (40) einen Roboterarm (40a) mit zumindest einem Gelenk (40b), und/oder eine Teleskopmechanik (40c) und/oder ein Element zur translationalen Verlagerung (40d) und/oder ein Element zur rotationalen Verlagerung (40e) aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das System (50) – einen Bildsensor (50a), mit dem das Fahrzeug (70) und/oder das Fahrzeugfenster (80) des Fahrzeugs (70) erfassbar ist, und/oder – einen Sensor (50b) mit dem ermittelbar ist, ob und/oder wo das Fahrzeug (70) steht, und/oder – eine Datenschnittstelle (50c) zum Empfang von Geometriedaten des Fahrzeugs (70), umfasst.
Verfahren zur 3D-Positionierung eines Bedienfeldes (20) einer Vorrichtung (10) zur Steuerung einer Ein-/Ausfahrtsperre eines zugangsbeschränkten Bereichs relativ zu einem Fahrerfenster (80) eines in einem vorgegebenen Nahbereich des Bedienfeldes (20) stehenden Fahrzeugs (70), wobei die 3D-Positionierung des Bedienfeldes (20) mittels einer steuerbar angetriebenen Mechanik (40) erfolgt, mit folgenden Schritten: – Ermitteln, ob ein Fahrzeug (70) im Nahbereich steht, – Ermitteln einer 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters (80) relativ zu einer 3D-Position des Bedienfeldes (20) PB_ist, und – Steuern der Mechanik (40) abhängig von der ermittelten 3D-Position des Fahrzeugfensters (80) PF_ist derart, dass das Bedienfeld (20) an einer optimalen 3D-Position PB_opt positioniert wird, die einem Fahrer des Fahrzeugs (70) durch das geöffnete Fahrerfenster (80) hindurch eine optimale Bedienbarkeit des Bedienfeldes (20) ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Bedienfeld (20) nach einem abgeschlossenen Bedienvorgang in eine Ruheposition PB₀ positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem eine Ansteuerung der Mechanik zur Positionierung des Bedienfeldes (20) an der optimalen 3D-Position PB_opt erst dann erfolgt, wenn das Fahrzeug (70) länger als eine vorgegebene Zeitspanne im Nahbereich steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen der 3D-Position des Bedienfeldes PB_ist, – Erfassen von Bilddaten, in denen das Fahrzeugs (70) im Nahbereich abgebildet ist, – in den Bilddaten Ermitteln eines 2D-Bezugspunktes des Fahrzeugs (70), – Bereitstellen oder Empfangen eines 3D-Datensatzes, aus dem die 3D-Geometrie des Fahrzeugs (70) entnehmbar ist, – auf Basis der 3D-Position des Bedienfeldes (20) PB_ist, der erfassten Bilddaten, des ermittelten 2D-Bezugspunktes und des 3D-Datensatzes Ermitteln der 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters (80) relativ zu der 3D-Position des Bedienfeldes (20) PB_ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem das Ermitteln der 3D-Position PF_ist des Fahrerfensters (80) relativ zu der 3D-Position des Bedienfeldes (20) PB_ist auf Basis von 3D-Scannerdaten erfolgt, in denen das Fahrzeug (70) und das Bedienfeld (20) dreidimensional abgebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem sich die optimale 3D-Position PB_opt durch eine in Richtung und Distanz vorgegebene Verschiebung eines Bezugspunkts des ermittelten Fahrerfensters (80) bestimmt. bei dem sich die optimale 3D-Position PB_opt durch eine in Richtung und Distanz vorgegebene Verschiebung eines Bezugspunkts des ermittelten Fahrerfensters (80) bestimmt.