DE102013201876A1

DE102013201876A1 - Verfahren zur Kalibrierung zumindest eines Scheinwerfers

Info

Publication number: DE102013201876A1
Application number: DE102013201876.2A
Authority: DE
Inventors: Ingo Hoffmann
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2014-08-21
Also published as: US9261428B2; US20140217888A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung von zumindest einem Scheinwerfer (2, 3) und/oder von zumindest einem Element eines Scheinwerfers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs (1), anhand der in der Lichtverteilung des Scheinwerfers oder des Elements des Scheinwerfers enthaltenen Ausleuchtungsstruktur mit einer Bilddatenerfassungseinheit (6) und einer Steuereinheit (7), wobei die Ausleuchtungsstruktur von zumindest einem Scheinwerfer (2, 3) und/oder von zumindest einem Element eines Scheinwerfers zwischen einem Dunkel-Bereich (9) und einem Hell-Bereich (10), wie beispielsweise eine Hell-Dunkel-Grenze, ausgebildet wird und die Bilddatenerfassungseinheit (6) ein, insbesondere retroreflektierendes, Objekt (13) beim Übergang vom Dunkel-Bereich (9) in den Hell-Bereich (10) detektiert, wobei weiterhin die absolute Position des Objekts (13) beim Eintritt in den Hell-Bereich (10) bestimmt wird und daraus eine Iststellung des zumindest einen Scheinwerfers (2, 3) oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers bestimmt wird. Auch betrifft die Erfindung eine diesbezügliche Vorrichtung.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung von zumindest einem Scheinwerfer und/oder von zumindest einem Element eines Scheinwerfers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Scheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs. Auch betrifft die Erfindung eine diesbezügliche Vorrichtung.
Stand der Technik
Bei Kraftfahrzeugen ist die Kalibrierung von zumindest einem Scheinwerfer und/oder von zumindest einem Element eines Scheinwerfers von besonderer Bedeutung, da bei einer ersten falschen Einstellung des zumindest einen Scheinwerfers und/oder von zumindest einem Element eines Scheinwerfers eine ungünstige oder ungewollte Beleuchtung der Straße erfolgt.
Ein Scheinwerfer kann vorzugsweise ein ein Leuchtmittel aufweisendes Element aufweisen, welches beispielsweise zur Ausleuchtung eines Bereichs vor einem Kraftfahrzeug dient. Alternativ kann der Scheinwerfer auch eine Mehrzahl von ein Leuchtmittel aufweisenden Elementen aufweisen. Dabei kann der Scheinwerfer als solcher kalibriert werden und/oder es kann das zumindest eine Element des Scheinwerfers kalibriert werden. Bei einer Mehrzahl von Elementen des Scheinwerfers können die Elemente einzeln oder in Gruppen oder alle Elemente gemeinsam kalibriert werden.
Der zumindest eine Scheinwerfer kann dabei alleine oder paarweise vorgesehen sein oder als Scheinwerfersystem aus zumindest einem Scheinwerfer oder aus einer Mehrzahl von Scheinwertern ausgebildet sein. Ein Scheinwerfersystem kann dabei als eine aus zumindest einem Scheinwerfer ausgebildete Scheinwerferfront ausgestaltet sein oder aus mindestens einem rechten und einem linken Scheinwerfer mit jeweils mindestens einem Element eines Scheinwerfers ausgestattet sein.
Dabei sind Elemente des Scheinwerfers als Leuchtmittel aufweisende Komponenten des Scheinwerfers zu verstehen, welche zur Beleuchtung von vorzugsweise vordefinierten Regionen dienen. Als Leuchtmittel können beispielsweise LED-Leuchtmittel mit oder ohne Optik eingesetzt werden.
Bei einer fehlerhaften Kalibrierung die beispielsweise zu einer zu hohen Einstellung des Scheinwerfers oder der Scheinwerfer bzw. des oder der Elemente eines Scheinwerfers führt, können gegebenenfalls andere Verkehrsteilnehmer, beispielsweise aus dem Gegenverkehr geblendet sein, so dass dadurch eine gefährliche Verkehrssituation entstehen könnte. Bei einer anderweitigen falschen Einstellung von Scheinwerfern kann es auch vorkommen, dass die Scheinwerfer zu niedrig eingestellt sind, so dass zu wenig Licht auf die Straße gerichtet wird, so dass die Beleuchtungssituation für den Fahrer des Fahrzeugs eher ungünstig ist.
Auch weisen Scheinwerfer bzw. Elemente von Scheinwerfern oder Scheinwerfersysteme Lebensdauereffekte und langfristig ablaufende Setzvorgänge auf, so dass die Lage des mindestens einen Scheinwerfers und/oder von Elementen eines Scheinwerfers und die Abstrahlrichtung des ausgesendeten Licht variieren können. Weiterhin sind auch Alterungseffekte der Komponenten eines Scheinwerfers oder eines Scheinwerfersystems möglich, was zu einer Veränderung der Einstellung des Scheinwerfers bzw. des Scheinwerfersystems führen kann.
Ebenso sind kurzfristige Effekte und Setzvorgänge bekannt. So sind thermische Effekte in den ersten Betriebsminuten nach dem Einschalten des Scheinwerfers bekannt, welche zu einer Veränderung der Einstellung des mindestens einen Scheinwerfers oder von Elementen eines Scheinwerfers führen können.
Bei neuen Fahrerassistenzsystemen ist neben einer guten Objekterkennung auch die genaue Einstellung der Scheinwerfer Voraussetzung für eine gute und sichere Funktion der Assistenzsysteme, damit die beispielsweise die Komponenten der Scheinwerfer oder eines Scheinwerfersystems so einstellbar sind, dass die ausgebildeten Ausleuchtungsstrukturen, wie beispielsweise Hell-Dunkel-Grenzen, derart geführt werden können, dass eine maximale Ausleuchtung bis nahe an die zu entblendenden Bereiche heran ermöglicht wird, um eine gute Ausleuchtung der Straße und benachbarter Bereiche zu erreichen und dennoch den Gegenverkehr und gegebenenfalls andere als nicht zu blendende Objekte erkannte Objekte nicht zu blenden.
Daher werden die Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs am Ende der Produktion eingestellt und es wird zumindest teilweise in Werkstätten eine Überprüfung der Komponenten von Scheinwerfern angeboten oder durchgeführt. Dabei wird beispielsweise mindestens ein Scheinwerfer vor einer Kalibrierwand oder entsprechenden Messvorrichtungen eingeschaltet und die Einstellung des mindestens einen Scheinwerfers wird entsprechend so vorgenommen, dass die Einstellung der Solleinstellung entspricht. Diese Einstellungen und Kalibrierungen sind jedoch bei kurzfristig sich einstellenden Änderungen und Effekten unwirksam, weil sie den sich kurzfristig einstellenden Änderungen nicht nachfolgen können.
Alternativ sind Kalibrierverfahren bekannt, bei welchen die Lichtverteilung auf der Straße vermessen und mit einer Sollverteilung verglichen wird. Dabei ist es aber nicht in allen Fällen möglich, die Vermessung bzw. den Vergleich genau genug durchzuführen, wenn eine unscharfe Lichtverteilung vorliegt. Auch können Störeffekte zu einer Beeinträchtigung der Vermessung der Lichtverteilung führen. Auch sind Verfahren bekannt, die gesonderte Kalibriermarken im sichtbaren oder infraroten Bereich auf die Straße projizieren, die von einer unabhängigen Messeinrichtung am Fahrzeug, vorzugsweise einer Kamera, in ihrer Position vermessen werden, woraus eine Kalibrierinformation gewonnen werden kann. Diese Verfahren erfordern konstruktive Veränderungen am Scheinwerfer und zum Teil sogar eine zusätzliche Lichtquelle und eine eigene exklusive Messeinrichtung, so dass dadurch Zusatzkosten entstehen, die eher unerwünscht sind. Darüber hinaus muss gewährleistet sein, dass eine Veränderung der Lage der Kalibriermarken mit einer Lageänderung der Scheinwerferlichtverteilung bei allen Umgebungsbedingungen über die gesamte Lebenszeit korrespondiert, was konstruktiv sehr aufwändig ist.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung von zumindest einem Scheinwerfer oder von zumindest einem Element von einem Scheinwerfer zu schaffen, mittels welchem bzw. welchen eine sichere und genauere Kalibrierung der Einstellung des zumindest einen Scheinwerfers oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers vorgenommen werden kann, das auch kurzfristig auftretende Effekte berücksichtigen kann und dennoch einfach ausgebildet ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hinsichtlich des Verfahrens zur Kalibrierung wird mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines von zumindest einem Scheinwerfer und/oder von zumindest einem Element eines Scheinwerfers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, anhand der in der Lichtverteilung des Scheinwerfers oder eines Elements eines Scheinwerfers enthaltenen Ausleuchtungsstruktur mit einer Bilddatenerfassungseinheit und einer Steuereinheit, wobei die Ausleuchtungsstruktur von dem zumindest einen Scheinwerfer und/oder von dem zumindest einen Element eines Scheinwerfers zwischen einem Dunkel-Bereich und einem Hell-Bereich, ausgebildet wird, wie beispielsweise eine Hell-Dunkel-Grenze, und die Bilddatenerfassungseinheit ein, insbesondere retroreflektierendes, Objekt beim Übergang vom Dunkel-Bereich in den Hell-Bereich detektiert, wobei weiterhin die absolute Position des Objekts beim Eintritt in den Hell-Bereich bestimmt wird und daraus eine Iststellung des zumindest einen Scheinwerfers und/oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers bestimmt wird.
Dadurch kann eine Kalibrierung der Einstellung des Scheinwerfers oder der Scheinwerfer und/oder des zumindest einen Elements eines Schweinwerfers auch während der Fahrt vorgenommen werden. Dabei kann die Kalibrierung auch mehrfach durchgeführt werden. Entsprechend kann sowohl auf langfristige als auch auf kurzfristige Änderungen der Einstellung Einfluss genommen werden.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn zumindest zwei Scheinwerfer oder Elemente eines Scheinwerfers oder zweier Scheinwerfer vorgesehen sind, wobei die jeweilige Iststellung der beiden Scheinwerfer oder der beiden Elemente der Scheinwerfer bestimmt wird. Dadurch kann eine individuelle Ermittlung der Iststellung und eine entsprechende individuelle Kalibrierung jedes Scheinwerfers vorgenommen werden. Weiterhin ist es zweckmäßig wenn die Iststellung eines Elements von einem Scheinwerfer unabhängig von der Iststellung eines weiteren Elements von einem Scheinwerfer bestimmt wird. Dadurch kann eine entsprechende individuelle Kalibrierung jedes Elements von einem Scheinwerfer vorgenommen werden.
Auch ist es zweckmäßig, wenn eine oder mehrere unabhängige Ausleuchtungsstrukturen, wie beispielsweise Hell-Dunkel-Grenzen, durch den oder die Scheinwerfer oder den oder die Elemente zumindest eines Scheinwerfers erzeugt und hinsichtlich ihrer Ist-Stellung bestimmt werden.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn aus einem Vergleich der Iststellung des zumindest einen Scheinwerfers oder des Elements eines Scheinwerfers mit einer Sollstellung des zumindest einen Scheinwerfers ein Signal zur Ansteuerung eines Stellglieds zur Einstellung des zumindest einen Scheinwerfers oder des Elements des Scheinwerfers erzeugt wird.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Einstellung des zumindest einen Scheinwerfers oder des Elements des Scheinwerfers anhand der entsprechend bestimmten Iststellung des jeweiligen Scheinwerfers oder des Elements des Scheinwerfers vorgenommen wird.
Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn die Einstellung in Abhängigkeit der Abweichung zwischen einem Istwert und einem Sollwert vorgenommen wird.
Ein Scheinwerfersystem kann aus einer Vielzahl von Komponenten bestehen, welche Ausleuchtungsstrukturen wie Hell-Dunkel-Grenzen ausbilden können. Die Komponenten können eine feste geometrische Beziehung zueinander haben oder sich beabsichtigt oder unbeabsichtigt unabhängig voneinander bewegen. Insofern kann nicht nur das Scheinwerfersystem als Ganzes kalibrierbedürftig und kalibrierfähig sein, sondern auch seine Komponenten können kalibrierbedürftig bzw. kalibrierungsfähig sein. Komponenten schließen hierbei beispielsweise Scheinwerfer oder Elemente von Scheinwerfern mit ein. Sofern die individuelle Hell-Dunkel-Grenze der Komponente auch in einer Überlagerung mit anderen Lichtverteilungen anderer Komponenten zu einem Grauwertsprung eines Reflektors in einem erwarteten Raumbereich führt, ist auch die Kalibrierung dieser Komponenten Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Dabei werden als solche Systeme auch LED-Scheinwerfer angesehen, die aus einer Mehrzahl von LEDs bzw. LEDs mit Optiken bestehend. So können beispielsweise LED-Scheinwerfer mit 3, 4 oder 5 bis 16 oder mehr LEDs/Optiken pro Seite des Fahrzeugs aufweisen.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Bilddatenerfassungseinheit eine Stereokamera oder eine Monokamera ist. Dadurch kann die Helligkeitsänderung erfasst bzw. genutzt werden, um das Objekt zu erkennen. Bei der Verwendung von Retroreflektoren, wie Katzenaugen oder ähnlichem, wird ein Übergang von einem schwach beleuchteten Bereich zu einem sehr stark beleuchteten Bereich vollzogen, so dass das Objekt eine Helligkeitsänderung um mehrere Größenordnungen erfährt.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Position des Objekts mittels einer Positionserkennungseinheit, wie einer Radarvorrichtung, einer Lidarvorrichtung, einer Stereokamera und/oder einer Monokamera, ermittelt wird. So kann die Position des Objekts zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hell-Bereich bestimmt werden.
Alternativ können die Positionsdaten auch von außen, beispielsweise von einer anderen Steuereinheit, übermittelt werden. Dies kann durch das besagte Objekt oder durch ein anderes Objekt, ein anderes Fahrzeug oder eine Zentrale erfolgen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Bilddatenerfassungseinheit und die Positionserkennungseinheit die gleiche Einheit ist, wie eine Stereokamera oder eine Monokamera.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn das Objekt ein Objekt mit bekannten Positionsdaten ist, wobei die Position des Fahrzeugs mittels Kartendaten und/oder Positionsdaten, wie GPS-Positionsdaten, ermittelbar ist. Sind die Positionsdaten und die Position des Fahrzeugs mit seiner Orientierung bzgl. des Weltkoordinatensystems bekannt, kann daraus der erwartete Übertritt in den Hellbereich mit seiner tatsächlichen Beobachtung verglichen und daraus die Einstellung der Scheinwerfer ermittelt werden. Alternativ kann die Position auch übermittelt werden oder bekannt sein.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Position des Objekts zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hellbereich und/oder danach dadurch ermittelt wird, dass seine Position nach dem Eintritt in den Hell-Bereich verfolgt und dadurch genauer bestimmt wird und die Position beim Eintritt in den Hellbereich zurückberechnet wird. Dabei kann eine Position bzw. auch eine Sequenz von Positionen bestimmt werden, um die Position zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hell-Bereich zu bestimmen.
Besonders zweckmäßig ist die Kenntnis der 3D-Position des Objekts zum Zeitpunkt der Überschreitung der Hell-Dunkel-Grenze, um den Objektwinkel aus Scheinwerferposition zu bestimmen und bei der Korrekturwinkelbestimmung zu berücksichtigen. Dies kann beispielsweise ausgehend von dem Objektwinkel aus Kameraposition geschehen, welcher beispielsweise anhand der 3D Position aus Kameraperspektive ermittelbar ist.
Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn eine Kenntnis einer Position oder 3D-Position des Objekts zum Zeitpunkt der Überschreitung der Hell-Dunkel-Grenze herangezogen wird um eine Winkeldifferenz zwischen dem Objektwinkel aus der Kameraposition und dem Objektwinkel aus der Scheinwerferposition zu bestimmen, wobei diese Winkeldifferenz bei der Korrekturwinkelbestimmung des Scheinwerfers oder des Elementes von einem Scheinwerfer berücksichtigt wird.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Position des Objekts nach dem Eintritt in den Hell-Bereich mehrfach oder kontinuierlich bestimmt wird und daraus die Position beim Eintritt in den Hellbereich zurückberechnet wird. Entsprechend kann auch eine Sequenz von Positionen bestimmt werden. Aus der dadurch ermittelten Sequenz kann ein Bewegungsprofil des Objekts ermittelt werden und anhand des Bewegungsprofils auf die Position zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hell-Bereich geschlossen werden.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Fahrzeugbewegung bei der Bestimmung der Position des Objekts zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hellbereich und gegebenenfalls danach berücksichtigt wird.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Ausleuchtungsstruktur in horizontale und vertikale Anteile zerlegbar ist, welche unabhängig voneinander betrachtet werden können, da auf diese Weise der Nick- und/oder Gierwinkel der aktuellen Ausrichtung des zumindest einen Scheinwerfers und/oder des zumindest einen Elements oder einer Komponente bestimmt werden kann. Es ist beispielsweise vorteilhaft wenn eine Hell-Dunkel-Grenze, eine horizontale oder eine vertikale Hell-Dunkelgrenze ist. Auch kann das Verfahren nacheinander für die vertikale und danach für die horizontale Ausleuchtungsstruktur, beispielsweise Hell-Dunkel-Grenze, vorgenommen werden oder umgekehrt. Auch kann die Auswahl der Ausleuchtungsstruktur, wie beispielweise der Hell-Dunkel-Grenze, von der Bestimmung des Objekts abhängen, da es selbst entscheidet, welche Ausleuchtungsstruktur, beispielsweise Hell-Dunkel-Grenze, es überquert.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die vertikale Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise eine vertikale Hell-Dunkel-Grenze, zur Kalibrierung des Gierwinkels und/oder die horizontale Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise eine horizontale Hell-Dunkel-Grenze, zur Kalibrierung des Nickwinkels herangezogen wird.
Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn eine Kenntnis einer Position oder 3D-Position des Objekts zum Zeitpunkt der Überschreitung der Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise der Hell-Dunkel-Grenze, herangezogen wird um eine Winkeldifferenz zwischen dem Objektwinkel aus der Kameraposition und dem Objektwinkel aus der Scheinwerferposition zu bestimmen, wobei diese Winkeldifferenz bei der Korrekturwinkelbestimmung des zumindest einen Scheinwerfers und/oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers berücksichtigt wird. Dies bedeutet, dass auch eine Kalibrierung des zumindest einen Scheinwerfers oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers unter Berücksichtigung des Winkelfehlers zwischen der Kamera und dem Scheinwerfer bzw. dem Element eines Scheinwerfers erfolgt. Dadurch kann eine beliebige Positionierung der Kamera relativ zum Scheinwerfer bzw. zum Element des Scheinwerfers erfolgen. Der dadurch entstehende Fehler wird bei der Kalibrierung berücksichtigt.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Kalibrierung nach der Ermittlung des Istwerts der Einstellung und nach Bestimmung der Abweichung von einem Sollwert durchgeführt wird. Dadurch kann eine unmittelbare Kalibrierung erfolgen.
Alternativ ist es auch vorteilhaft, wenn nach der Ermittlung des Istwerts der Einstellung und nach Bestimmung der Abweichung von einem Sollwert die Abweichung in einen Speicher abgespeichert wird, wobei eine Vielzahl von Ermittlungen und Speicherungen von Abweichungsdaten durchgeführt wird, wobei eine Bearbeitung oder Mittelung der abgespeicherten Abweichungsdaten durchgeführt wird, welche für die Kalibrierung herangezogen wird. Eine solche Bearbeitung kann beispielsweise eine Mittelung und/oder Glättung und/oder Filterung sein. Dabei können auch die Einstellungsdaten anderer Komponenten berücksichtigt werden.
Weiterhin ist es besonders zweckmäßig, wenn die notwendige Kalibrierung bewertet wird, wobei bei einer über einem vorgebbaren Grenzwert liegenden notwendigen Kalibrierung ein Signal, insbesondere für eine Fahrerwarnung oder Fahrerinformation, ausgebbar ist. Dadurch kann bei einer Kalibrierung mit einer größeren vorzunehmenden Einstellung eine Warnung ausgegeben werden, so dass der Fahrer darauf aufmerksam gemacht werden kann und ggf. eine Werkstatt oder einen Service ansteuern kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Vorrichtung zur Kalibrierung wird mit den Merkmalen gemäß Anspruch 20 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zumindest einem Scheinwerfer oder mit zumindest einem Element eines Scheinwerfers, einer Bilddatenerfassungseinheit, einer Positionserkennungseinheit und einer Steuereinheit, wobei die Bilddatenerfassungseinheit vorgesehen ist, um ein Objekt beim Übergang von einem Dunkel-Bereich in einen Hell-Bereich einer Scheinwerferlichtverteilung zu erkennen, die Positionserkennungseinheit vorgesehen ist, um die Position des Objekts beim Eintritt in den Hell-Bereich zu ermitteln und anhand der Position des Objekts die Ausleuchtungsstruktur, wie eine Hell-Dunkel-Grenze, zu bestimmen, um anhand der Iststellung des zumindest einen Scheinwerfers oder zumindest eines Elements eines Scheinwerfers im Vergleich mit einer Sollstellung des Scheinwerfers oder des Elements eine Korrektur der Einstellung vornehmen zu können.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Einstellung des zumindest einen Scheinwerfers und/oder des zumindest einen Elements mittels zumindest eines Stellglieds erfolgt, um den zumindest einen Scheinwerfer oder das zumindest eine Element um einen Gierwinkel und/oder einen Nickwinkel zu verstellen. Alternativ kann die Veränderung, beispielsweise Verschiebung der Ausleuchtungsstruktur, wie der Hell-Dunkel-Grenze, über das Aktivieren/Deaktivieren bzw. Dimmen von lichtausstrahlenden Elementen des Scheinwerfersystems oder durch eine freie Formung des Lichtbündels erfolgen. Alternativ kann die Veränderung der Ausleuchtungsstruktur, beispielsweise die Verschiebung der Hell-Dunkel-Grenze über das Aktivieren/Deaktivieren bzw. Dimmen von lichtausstrahlenden Elementen des Scheinwerfersystems oder eine freie Formung des Lichtbündels erfolgen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs in einer Straßenverkehrssituation,
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer tatsächlichen Hell-Dunkel-Grenze und einer Soll-Hell-Dunkel-Grenze,
3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer tatsächlichen Hell-Dunkel-Grenze und einem Objekt beim Eintritt in den Hell-Bereich,
4 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer tatsächlichen Hell-Dunkel-Grenze und Veranschaulichung der Ermittlung der Position des Objekts aus einer Sequenz von Positionen.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit Scheinwerfern 2, 3 und Stellgliedern 4, 5, mittels welchen die Scheinwerfer 2, 3 eingestellt werden können. Auch sind Elemente von Scheinwerfern Gegenstand der Erfindung, die mittels Stellgliedern verstellbar sind. Auch sind Scheinwerfersysteme mit zumindest einem Scheinwerfer oder mit einer Mehrzahl von Scheinwerfern und/oder mit einer Mehrzahl von Elementen eines Scheinwerfers Gegenstand der Erfindung.
Wenn im Folgenden ein Scheinwerfer beschrieben ist, so soll dies auch gleichzeitig die Betrachtung von Elementen von Scheinwerfern entsprechend umfassen, ohne dass es einer weiteren gesonderten Erwähnung bedarf. Solche Elemente von Scheinwerfern können beispielweise gesondert einstellbare Lichtquellen sein, die jede für sich einstellbar gestaltet ist, so dass die Einstellung der jeweiligen Lichtquelle kalibrierbar ist. Solche Lichtquellen können beispielsweise LED-Lichtquellen mit und ohne zugeordnete Optik sein, In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann auch ein Scheinwerfersystem aus nur einer Scheinwerferfront bestehen. Dabei erstreckt sich die Scheinwerferfront vorteilhaft quer über den Frontbereich des Kraftfahrzeugs.
Weiterhin verfügt das Fahrzeug 1 über eine Bilddatenerfassungseinheit 6 zur Erfassung von Bilddaten, insbesondere vor dem Fahrzeug, sowie eine Steuereinheit 7, welche aufgrund der Daten der Bilddatenerfassungseinheit 6 die Stellglieder 4, 5 zur Einstellung der Scheinwerfer 2, 3 ansteuert. Weiterhin ist eine Positionserkennungseinheit 8 vorgesehen zur Erkennung von Positionen von Objekten.
Die Scheinwerfer 2, 3 erzeugen einen Lichtkegel, der einen Dunkel-Bereich 9 und einen Hell-Bereich 10 aufweist. Der Hell-Bereich 10 ist durch die Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise die Hell-Dunkel-Grenze 11, also einem Bereich mit erkennbar erhöhter Beleuchtungsintensität, von dem Dunkel-Bereich 9, also einem Bereich mit erkennbar verminderter Beleuchtungsintensität, getrennt. Dabei kann eine Ausleuchtungsstruktur eine Änderung des Helligkeitsgradienten oder eine diesbezügliche Struktur darstellen. So kann auf einer Seite der Ausleuchtungsstruktur ein geringer Gradient vorliegen, während dieser sich an der Ausleuchtungsstruktur verändert und zunimmt, so dass sich eine optisch erkennbare Struktur der Helligkeit ergibt.
Eine Fehlstellung der Scheinwerfer 2, 3 beeinträchtigt beispielhaft die vertikale Hell-Dunkel-Grenze 11 auf der in Fahrtrichtung rechten Seite als auch auf der in Fahrtrichtung linken Seite, wobei jeweils zu unterscheiden ist zwischen einer Ist-Hell-Dunkel-Grenze 11 und einer Soll-Hell-Dunkel-Grenze 12. Die Soll-Hell-Dunkel Grenze 12 stellt die Hell-Dunkel-Grenze dar, die durch die Einstellung der Scheinwerfer 2, 3 zu erreichen ist, um eine optimale Entblendung des Gegenverkehrs zu erreichen. Wird der oder werden die Scheinwerfer 2, 3 aufgrund von verschiedenen Effekten in seiner/ihrer Einstellung verstellt, so resultiert daraus auch eine von der Soll-Hell-Dunkel-Grenze 12 abweichende Ist-Hell-Dunkel-Grenze 11.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung von Scheinwerfern 2, 3 sieht eine Bilddatenerfassungseinheit 6 und eine Steuereinheit 7 vor, wobei zumindest ein Scheinwerfer 2, 3 eine Hell-Dunkel-Grenze 11 zwischen einem Dunkel-Bereich 9 und einem Hell-Bereich 10 erzeugt, und die Bilddatenerfassungseinheit 6 ein Objekt 13 beim Übergang von einem Dunkel-Bereich 9 in einen Hell-Bereich 10 detektiert. Ist das Objekt 13 ein Reflektor oder ein Objekt, das einen Reflektor aufweist, wie insbesondere ein retroreflektierendes Element, so nimmt die Helligkeit vom Dunkelbereich in den Hellbereich um mehrere Größenordnungen zu, was von der Bilddatenerfassungseinheit 6 aufgenommen und ausgewertet werden kann. So kann beispielsweise als Objekt ein Leitpfosten mit reflektierenden Elementen, wie Katzenaugen, verwendet werden. Die Bilddatenerfassungseinheit 6 detektiert die Zunahme der Helligkeit des Objekts 13 bzw. das Objekt mit zunehmender oder zugenommener Helligkeit. Weiterhin wird die 3D-Position des Objekts 13 bei Eintritt in den Hell-Bereich 10 bestimmt und daraus wird mit Kenntnis der Winkeldifferenz aus Kamera- und Scheinwerferposition die Hell-Dunkel-Grenze 11 und daraus wird eine Ist-Einstellung des zumindest einen Scheinwerfers 2, 3, der die überschrittene Hell-Dunkel-Grenze hervorruft, ermittelt. Da die Soll-Einstellung bekannt ist, kann daraus die vorzunehmende Verstellung der Scheinwerfer ermittelt werden.
Aufgrund der Ist-Einstellung des Scheinwerfers 2, 3 kann im Vergleich mit einer bekannten Soll-Einstellung des Scheinwerfers 2, 3 ein Signal von der Steuereinheit 7 erzeugt werden zur Ansteuerung eines Stellglieds 4, 5 zur Einstellung des Scheinwerfers 2, 3.
Die Position des Objekts 13 kann beispielsweise mittels der Positionserkennungseinheit vorgenommen werden, wie beispielsweise mittels einer Radarvorrichtung, einer Lidarvorrichtung, einer Stereokamera und/oder einer Monokamera.
Alternativ kann auch ein Objekt 13 verwendet werden, dessen Position bekannt ist, weil die GPS-Daten dieses Objekts 13 bekannt sind.
Die Bilddatenerfassungseinheit 6 ist vorteilhaft ebenso eine Stereokamera oder eine Monokamera, die Bilddaten von vor dem Fahrzeug ermittelt.
Die Ermittlung der Position des Objekts 13 zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hell-Bereich 10 kann auch dadurch erfolgen und präzisiert werden, dass das Objekt 13 und die Position des Objekts 13 nach dem Eintritt in den Hell-Bereich 10 weiter beobachtet und ermittelt wird, wobei aus der fortlaufenden oder sequentiellen Ermittlung der Position des Objekts 13 und der bekannten Eigenbewegung der Positionserkennungseinheit bzw. des sie tragenden Fahrzeugs die Position des Objekts 13 zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hell-Bereich 10 zurückgerechnet werden kann.
Die 2 zeigt schematisch das Fahrzeug 1 in einer Straßenverkehrssituation in einer Straße 14, wobei die Ist-Hell-Dunkel-Grenze 11 abweicht von der Soll-Hell-Dunkel-Grenze 12. Die Differenz zwischen der Ist-Hell-Dunkel-Grenze 11 und der Soll-Hell-Dunkel-Grenze 12 entspricht dem Kalibrierfehler oder Einstellungsfehler 15, der durch die Pfeile gekennzeichnet ist. Diese Abweichung gilt es mit einer Verstellung zu korrigieren.
Im Ausführungsbeispiel der 2 entspricht die Lage der Ist-Hell-Dunkel-Grenze 11 dem tatsächlichen Lateralwinkel der Lichtverteilung, wobei die Soll-Hell-Dunkel-Grenze 12 dem angeforderten Lateralwinkel der Lichtverteilung, also dem Sollwinkel der Lichtverteilung entspricht.
Weiterhin ist ein Objekt 13 beispielsweise mit einem Reflektor dargestellt, der im Beispiel der 2 noch im Dunkel-Bereich 9 angeordnet ist. Fährt das Fahrzeug ausgehend von der Position der 2 weiter, so tritt in 3 das Objekt 13 in den Hell-Bereich 10 ein, so dass ab diesem Eintritt des Objekts 13 in den Hell-Bereich 10 das Objekt 13 deutlich zu erkennen ist. Bei Weiterfahrt des Fahrzeugs kann die Position des Objekts 13 zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt werden, beispielsweise das Objekt 13' zum Zeitpunkt t' und das Objekt 13'' zum Zeitpunkt t'', wobei aufgrund der Ermittlung der Positionen, wie der 3D-Positionen der Objekte 13' und 13'', also das Objekt 13 zu unterschiedlichen Zeitpunkten, und der bekannten Eigenbewegung der Positionserkennungseinheit eine Rückberechnung 16 vorgenommen werden kann, um die Position des Objekts 13 zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hell-Bereich 10, also an der Hell-Dunkel-Grenze, zu bestimmen, siehe hierzu 4.
Dabei kann bei höherer Anzahl der Positionsbestimmungen des Objekts 13 zu Zeitpunkten nach Eintritt in den Hell-Bereich 10 eine verfeinerte Bestimmung der Position des Objekts 13 beim Eintritt in den Hell-Bereich 10 vorgenommen werden.
Besonders vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn die Einstellung der Scheinwerfer oder der Elemente eines Scheinwerfer derart erfolgt, dass bei im Wesentlichen nicht instantan vorzunehmender Kalibrierung die Leuchtweite mit einer größeren Toleranz zur maximalen Leuchtweite eingestellt wird, damit keine unnötigen Blendungen anderer Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise des Gegenverkehrs, erfolgen, während bei im Wesentlichen instantan vorzunehmender Kalibrierung die Toleranz geringer gewählt werden kann.
Gemäß der Erfindung legt die gewünschte Art der Lichtfigur die Ausgestaltung und Lage der Ausleuchtungsstruktur bzw. der Ausleuchtungsstrukturen zum Messzeitpunkt fest. Ebenso kann daraus die Sollposition der Ausleuchtungsstrukturen, wie beispielsweise der Hell-Dunkel-Grenzen, der Elemente der Scheinwerfer, wie die Soll-Einstellung des Scheinwerfers oder der Komponenten der Scheinwerfer bestimmt oder von der Scheinwerfersteuerung zur Verfügung gestellt werden.
Wird erfindungsgemäß ein, insbesondere retroreflektierendes, Objekt beim Übergang von einem Dunkel-Bereich in einen Hell-Bereich durch die Bilderfassungseinheit detektiert, so kann anhand der Position des Objektes zum Zeitpunkt des Übergangs oder anhand weiterer Übergänge von Objekten die Lage der Ausleuchtungsstruktur ermittelt werden. Aus der Ist-Position der Ausleuchtungsstruktur kann dann wiederum auf die Ist-Einstellung des Scheinwerfers oder der Elemente der Scheinwerfer geschlossen werden.
Anhand der Differenzen zwischen Soll-Position und Ist-Position der Ausleuchtungsstruktur und/oder der Differenzen zwischen Soll-Einstellung und Ist-Einstellung des Scheinwerfers oder der Elemente des Scheinwerfers kann auf den Kalibrierfehler des Scheinwerfers und/oder der Elemente des Scheinwerfers geschlossen werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Scheinwerfer
3: Scheinwerfer
4: Stellglied
5: Stellglied
6: Bilddatenerfassungseinheit
7: Steuereinheit
8: Positionserkennungseinheit
9: Dunkel-Bereich
10: Hell-Bereich
11: Hell-Dunkel-Grenze
12: Sollwert der Hell-Dunkel-Grenze
13: Objekt
14: Straße
15: Kalibrierfehler
16: Rückberechnung

Claims

Verfahren zur Kalibrierung von zumindest einem Scheinwerfer (2, 3) und/oder von zumindest einem Element von einem Scheinwerfer, insbesondere eines Kraftfahrzeugs (1), anhand der in der Lichtverteilung des zumindest einen Scheinwerfers und/oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers enthaltenen Ausleuchtungsstruktur, mit einer Bilddatenerfassungseinheit (6) und mit einer Steuereinheit (7), wobei die Ausleuchtungsstruktur von dem zumindest einem Scheinwerfer (2, 3) und/oder von dem zumindest einen Element von einem Scheinwerfer, wie eine Hell-Dunkel-Grenze, zwischen einem Dunkel-Bereich (9) und einem Hell-Bereich (10) ausgebildet wird und die Bilddatenerfassungseinheit (6) ein, insbesondere retroreflektierendes, Objekt (13) beim Übergang vom Dunkel-Bereich (9) in den Hell-Bereich (10) detektiert, wobei weiterhin die absolute Position des Objekts (13) beim Eintritt in den Hell-Bereich (10) bestimmt wird und daraus eine Iststellung des zumindest einen Scheinwerfers (2, 3) und/oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Scheinwerfer (2, 3) oder zumindest zwei Elemente zweier Scheinwerfer vorgesehen sind, wobei die jeweilige Iststellung der beiden Scheinwerfer (2, 3) oder der Elemente der beiden Scheinwerfer bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere unabhängige Ausleuchtungsstrukturen, wie beispielsweise Hell-Dunkel-Grenzen, durch den oder die Scheinwerfer oder den oder die Elemente von Scheinwerfern erzeugt werden, die zur Bestimmung der Ist-Stellung herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Vergleich der Iststellung des zumindest einen Scheinwerfers (2, 3) oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers mit einer Sollstellung des zumindest einen Scheinwerfers (2, 3) oder des zumindest einen Elements des Scheinwerfers ein Signal zur Ansteuerung eines Stellglieds (4, 5) zur Einstellung des zumindest einen Scheinwerfers (2, 3) oder des zumindest einen Elements des Scheinwerfers erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des zumindest einen Scheinwerfers (2, 3) oder des zumindest einen Elements des Scheinwerfers anhand der entsprechend bestimmten Iststellung des jeweiligen Scheinwerfers oder des jeweiligen Elements des Scheinwerfers vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung in Abhängigkeit der Abweichung zwischen Istwert und Sollwert vorgenommen wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenerfassungseinheit (6) eine Stereokamera oder eine Monokamera ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Objekts (13) mittels einer Positionserkennungseinheit (8), wie einer Radarvorrichtung, einer Lidarvorrichtung, einer Stereokamera und/oder einer Monokamera, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenerfassungseinheit (6) und die Positionserkennungseinheit (8) die gleiche Einheit ist, wie eine Stereokamera oder eine Monokamera ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (13) ein Objekt mit bekannten Positionsdaten ist, wobei die Position des Fahrzeugs mittels Kartendaten und/oder Positionsdaten, wie GPS-Positionsdaten, ermittelbar ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Objekts (13) zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hellbereich (10) dadurch ermittelt wird, dass seine Position nach dem Eintritt in den Hell-Bereich (10) bestimmt wird und daraus die Position beim Eintritt in den Hellbereich (10) zurückberechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Objekts (13) nach dem Eintritt in den Hell-Bereich (10) mehrfach oder kontinuierlich bestimmt wird und daraus die Position beim Eintritt in den Hellbereich (10) zurückberechnet wird.
Verfahren nach zumindest einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbewegung bei der Bestimmung der Position des Objekts (13) zum Zeitpunkt des Eintritts in den Hellbereich (10) und/oder danach berücksichtigt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleuchtungsstruktur in zumindest einen horizontalen und zumindest einen vertikalen Anteil, wie eine horizontale und eine vertikale Hell-Dunkel-Grenze (11), zerlegbar ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei eine vertikale Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise eine vertikale Hell-Dunkel-Grenze (11), zur Kalibrierung des Gierwinkels und/oder eine horizontale Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise eine horizontale Hell-Dunkel-Grenze (11), zur Kalibrierung des Nickwinkels herangezogen wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kenntnis einer Position oder 3D-Position des Objekts zum Zeitpunkt der Überschreitung der Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise der Hell-Dunkel-Grenze, herangezogen wird um den Objektwinkel aus der Position des Scheinwerfers und/oder aus der Position des Elements des Scheinwerfers zu bestimmen, wobei dieser Winkel zwischen den beiden Objektwinkeln bei der Korrekturwinkelbestimmung des Scheinwerfers berücksichtigt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung nach der Ermittlung des Istwerts der Einstellung und nach Bestimmung der Abweichung von einem Sollwert durchgeführt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ermittlung des Istwerts der Einstellung und nach Bestimmung der Abweichung von einem Sollwert die Abweichung in einen Speicher abgespeichert wird, wobei eine Vielzahl von Ermittlungen und Speicherungen von Abweichungsdaten durchgeführt wird, wobei eine Bearbeitung oder Mittelung der abgespeicherten Abweichungsdaten durchgeführt wird, welche für die Kalibrierung herangezogen wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Kalibrierung bewertet wird, wobei bei einer über einem vorgebbaren Grenzwert liegenden notwendigen Kalibrierung ein Signal, insbesondere für eine Fahrerwarnung oder Fahrerinformation, ausgebbar ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zumindest einem Scheinwerfer (2, 3) und/oder mit zumindest eines Element eines Scheinwerfers, einer Bilddatenerfassungseinheit (6) und einer Positionserkennungseinheit (8) und einer Steuereinheit (7), wobei die Bilddatenerfassungseinheit (6) vorgesehen ist, um ein Objekt (13) beim Übergang von einem Dunkel-Bereich (9) in einen Hell-Bereich (10) einer Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise einer Hell-Dunkel-Grenze (11), zu erkennen, die Positionserkennungseinheit (8) vorgesehen ist, um die Position des Objekts (13) beim Eintritt in den Hell-Bereich (10) zu ermitteln und anhand der Position des Objekts die Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise eine Hell-Dunkel-Grenze (11), zu bestimmen, um anhand der Iststellung des zumindest einen Scheinwerfers (2, 3) und/oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers im Vergleich mit einer Sollstellung des zumindest einen Scheinwerfers (2, 3) und/oder des zumindest einen Elements eines Scheinwerfers eine Korrektur der Einstellung vornehmen zu können.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Scheinwerfers oder des Elements des Scheinwerfers mittels zumindest eines Stellglieds (4, 5) erfolgt, um den Scheinwerfer oder das Element des Scheinwerfers um einen Gierwinkel und/oder einen Nickwinkel zu verstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung der Ausleuchtungsstruktur, wie beispielsweise Verschiebung der Hell-Dunkel-Grenze (11), über das Aktivieren und/oder Deaktivieren und/oder Dimmen von lichtausstrahlenden Elementen des zumindest einen Scheinwerfers oder einer Mehrzahl von Scheinwerfern oder eines Systems von Scheinwerfern oder eine freie Formung des Lichtbündels erfolgt.