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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung des Öffnungszustands eines Garagentores oder dergleichen, wie eines eine Einfahrt für ein Fahrzeug begrenzenden Tores.
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Es ist mit den in herkömmlichen Fahrzeugen, beispielsweise in Personenkraftwagen verbauten Ultraschallsensoren von Einparksystemen nicht zuverlässig möglich den Öffnungszustand von Garagentoren zu erkennen. Zwar haben Ultraschallsensoren im normalen Fahrbetrieb eine Reichweite von etwa 1 m und bei geringen Geschwindigkeiten, wie sie beim Parkieren üblich sind etwa 5–6 m Reichweite liefern aber aufgrund ihrer Einbauhöhe in Einparksystemen nur bis zu einer Höhe von etwa 50 cm ein zuverlässiges Feedback. Insbesondere für automatisiertes Parken ist es jedoch sehr wichtig, festzustellen, ob ein Garagentor so weit geöffnet ist, dass das Fahrzeug unbeschädigt in die Garage einfahren kann.
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Bei Fahrzeugen kommen verstärkt auch Kameras zum Einsatz, die im Fahrbetrieb die Fahrbahn vor dem Fahrzeug erfassen und beispielsweise die Fahrbahnmarkierungen oder Verkehrszeichen aufnehmen. Diese herkömmlichen Kameras haben Schwierigkeiten das Tor korrekt zu klassifizieren, d. h. es als Garagentor zu erkennen, und dessen Öffnungszustand zu erkennen.
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Beispielsweise zur Abstandsmessung zum vorausfahren Fahrzeug verwendete Radarsensoren liefern bei Garagentoren unscharfe Resultate aufgrund von Reflexionen im sich öffnenden Raum hinter dem Tor oder liefern kein klar ortbares Echo der vom Radar ausgesendeten Radiowellen.
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Ein LiDAR, bei dem zur optischen Abstandsmessung Laserstrahlen eigesetzt werden, bietet meist einen zu geringen Öffnungswinkel, wodurch es ebenfalls für die Detektion von nach oben öffnenden Toren stark eingeschränkt ist.
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Mit den herkömmlichen Techniken lässt sich der Öffnungszustand von sich nach oben öffnende Garagentore nur unzuverlässig ermitteln. Beispielsweise ist es auch schwer zu erfassen, wenn ein Garagentor beim Öffnen auf halber Höhe stehen bleibt und somit die Einfahrt blockiert. Auf die Seite gleitende Tore, die nicht massiv sind, können ebenfalls ein unzuverlässiges Echo liefern.
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Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, mit deren Hilfe der einem Fahrzeug vorausliegende Bereich mittels Scheinwerfern an- oder ausgeleuchtet wird.
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Aus der
DE 10 2011 119 923 A1 ist ein intelligentes Lichtsystem bekannt, welches als Navigations- und Bedienungshilfe für Fahrzeuge dienen soll. Bei diesem System werden die Abmessungen bzw. die Aktionsradien des Fahrzeuges und dessen Bauteile zusätzlich zur normalen Beleuchtung direkt auf die Fahrbahn projiziert. Diese Visualisierung der Fahrzeugbreite soll eine Art Warnsystem schaffen, das auch in Bereichen von engen Durchfahrtbereichen, wie beispielsweise Hof- und Garageneinfahrten hilfreich sein soll. Sobald die Begrenzungsstrahlen an der Einfahrtsbegrenzung, beispielsweise den Wände links und rechts eines Garagentores, sichtbar werden, bedeutet dies für den Fahrer des Fahrzeuges eine mögliche Kollision. Mit diesem bekannten Lichtsystem ist es jedoch nicht möglich den Öffnungszustand eines Garagentores zu erfassen, da die Projektion des Fahrzeugs vornehmlich auf den Boden vor dem Fahrzeug erfolgt. Zudem ist keine automatische Erfassung des Öffnungszustands mit diesem System möglich.
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Aus der
DE 10 2015 224 792 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem ansteuerbaren und Licht aussendenden Scheinwerferelement bekannt. Das Scheinwerferelement des Scheinwerfers erzeugt eine Lichtverteilung, welche von einer Kamera überwacht wird. Die Kamera erzeugt Bilddaten mittels welchen ein Ist-Betriebszustand des Scheinwerfers ermittelt wird. Aus dem hergeleiteten Ist-Betriebszustand wird gegenüber einem beabsichtigten Soll-Betriebszustand eine vorliegende Funktionseinschränkung des Scheinwerfers ermittelt. Die Kamera ist in dem Kraftfahrzeug integriert und hinter der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet und beispielsweise in einer Rückspiegelvorrichtung integriert. Mit dem bekannten Verfahren kann eine reduzierte Funktionalität eines Scheinwerferelements während der Fahrt erkannt werden und es können entsprechende Maßnahmen ergriffen werden. Mit diesem bekannten Verfahren ist es jedoch nicht möglich den Öffnungszustand eines Garagentores zu erfassen, da nur die Scheinwerfer selbst hinsichtlich ihrer Funktionalität überwacht werden.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welches bzw. welche ein zuverlässiges Erkennen des Öffnungszustands eines Garagentores oder dergleichen eine Einfahrt für ein Fahrzeug begrenzenden Tores ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Ferner löst eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5 die Aufgabe. Auch hier sind vorteilhafte Weiterbildungen in abhängigen Unteransprüchen angegeben.
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Verfahrenstechnisch wird demgemäß ein vordefiniertes Lichtmuster erzeugt und auf das Tor projiziert. Das auf das Tor projizierte Lichtmuster wird erfasst und mit dem vordefinierten Lichtmuster vergleichen. Entsprechend den Unterschieden zwischen dem erfassten Lichtmuster und dem vordefinierten Lichtmuster werden Informationssignale erzeugt, wobei die Unterschiede den Öffnungszustand des Tores definieren. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es durch Projektion und Beobachten von Lichtmustern auf dem zu detektierenden Tor auf einfache Weise möglich, zu erkennen, ob das Tor geschlossen, teilweise geöffnet oder vollständig geöffnet ist. Dabei wird ein vorgegebenes Muster mit dem real erfassten Muster verglichen.
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Um zumindest teilweise geöffnete Bereiche des Tores zu identifizierten, können Bereiche des erfassten Lichtmusters erfasst werden, die gegenüber dem vordefinierten Lichtmuster verändert sind. Dabei erscheinen in dem erfassten bzw. beobachteten Lichtmuster Teile des vordefinierten Lichtmusters in den zumindest teilweise geöffneten Bereichen nicht, nicht vollständig oder verzerrt, da dort das vordefinierte Lichtmuster auf keinen Teil des Garagentores projiziert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das vordefinierte Lichtmuster eine Matrix-Anordnung von gleichartigen Lichtfiguren gleicher Geometrie und gleichen Flächeninhalts aufweisen. Diese Anordnung ermöglicht ein einfaches Vergleichen des vordefinierten Lichtmusters mit dem erfassten Lichtmuster, da Unterschiede klar erkennbar sind.
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Auch kann der Öffnungsvorgang des Tores dadurch detektiert werden, dass das Erfassen des auf das Tor projizierten Lichtmusters und das Vergleichen des erfassten Lichtmusters mit dem vordefinierten Lichtmuster kontinuierlich oder wiederholt erfolgt. Eine Veränderung der Anzahl der erfassten Lichtfiguren und der Flächeninhalte der Lichtfiguren über die Zeit wird dabei ausgewertet.
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Vorrichtungstechnisch ist eine Steuereinrichtung zum Erzeugen eines vordefinierten Lichtmusters und eine Scheinwerfereinrichtung zum Projizieren des vordefinierten Lichtmusters auf das Tor vorgesehen. Eine Kameraeinrichtung erfasst oder beobachtet das auf das Tor projizierte Lichtmuster. Die Steuereinrichtung vergleicht das durch die Kameraeinrichtung erfasste Lichtmuster mit dem vordefinierten Lichtmuster und gibt Informationssignale entsprechend den Unterschieden zwischen dem erfassten Lichtmuster und dem vordefinierten Lichtmuster aus, wobei die Unterschiede den Öffnungszustand des Tores definieren. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es durch Projektion und Beobachten von Lichtmustern auf dem zu detektierenden Tor und auf dem dahinterliegenden Raum auf einfache Weise möglich, zu erkennen, ob das Tor geschlossen, teilweise geöffnet oder vollständig geöffnet ist. Dabei wird ein vorgegebenes Muster mit dem real erfassten Muster verglichen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Scheinwerfereinrichtung zumindest eine als eine mit von der Steuereinrichtung einzeln ansteuerbaren LED-Chips bestückte Raster-Lichtquelle oder dergleichen projektionsfähigen Scheinwerfer aufweisen. Ein derartiger Scheinwerfer ist auch als Mulibeam-LED-Schweinwerfer bekannt, der ein scharfes Lichtmuster auf eine Fläche, beispielsweise ein Garagentor projizieren kann. Sogenannte Laserlichtscheinwerfer können ebenfalls eingesetzt werden. Dieses Lichtmuster ist von der Kameraeinrichtung leicht erkennbar und kann in der Steuereinrichtung leicht verarbeitet werden, wodurch die Distanz zu der Projektionsfläche zuverlässig erkannt werden kann.
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In einer weiterführenden Ausführungsform kann die Scheinwerfereinrichtung Infrarot-Dioden (IR Dioden) aufweisen und das Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich projizieren. Das IR-Licht ist für das menschliche Auge unsichtbar, so dass das Erkennen des Öffnungszustandes des Tores von Beobachtern unbemerkt durchgeführt werden kann und auch keine Personen unnötigerweise geblendet werden. Alternative ist beispielsweise auch ein so genanntes Time-of-Flight (TOF) Measurement mit Hilfe von TOF-Kameras möglich, bei dem ähnlich einem Flash-LiDAR ein Laufzeitverfahren mittels Laserscanning durchgeführt wird.
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Es kann eine Anzeigeeinrichtung im Inneren des Fahrzeugs vorgesehen sein, auf der dem Fahrer des Fahrzeugs anhand der von der Steuereinrichtung erzeugten Informationssignale der Öffnungszustand des Tores angezeigt wird. Dies kann akustisch und/oder graphisch geschehen. Die Anzeigeeinrichtung unterstütz dabei den Fahrer beim Parkvorgang in der Garage und/oder bei der Durchfahrt des Tores.
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In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform kann die Steuereinrichtung mit einem voll- oder teilautomatischen Parksystem des Fahrzeugs verbunden sein. Anhand der von der Steuereinrichtung erzeugten Informationssignale kann der Öffnungszustand des Tores für die Steuerung des Parkvorganges des Fahrzeugs verwendet werden. Beispielsweise kann mit einem so genannten Remote Park-Piloten das zusätzlich mit Ultraschall-Parksensoren ausgestattete Fahrzeug per Smartphone ferngesteuert eingeparkt werden. Dabei ist es für das sogenannte Remote Parking in einer Garage wichtig, dass das System den Öffnungszustand des Garagentores berücksichtigt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand eines Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
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1 in schematischer Seitenansicht ein vor einem Garagentor positioniertes Fahrzeug, das mit einer Vorrichtung zur Erkennung des Öffnungszustands des Garagentores gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist;
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2 in schematischer Draufsicht das in 1 gezeigte, vor dem Garagentor positionierte Fahrzeug;
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3 in schematischer Frontalansicht das in den 1 und 2 gezeigte Garagentor in vollständig geschlossener Position, wobei ein vordefiniertes Lichtmuster auf das Garagentor projiziert ist; und
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4 in schematischer Frontalansicht das in den 1 bis 3 gezeigte Garagentor in teilweise geöffneter Position, mit gegenüber dem vordefinierten Lichtmuster verändertem Lichtmuster.
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1 zeigt in schematischer Seitenansicht ein vor einem Garagentor 8 positioniertes Fahrzeug 6, das mit einer nachstehend detailliert beschriebenen Vorrichtung zur Erkennung des Öffnungszustands des Garagentores gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist.
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Eine Scheinwerfereinrichtung 14 des Fahrzeugs 6 projiziert ein vordefiniertes Lichtmuster, das in 1 durch den Lichtkegel mit dem Bezugszeichen 10 schematisch dargestellt ist, auf das Tor 8 einer nicht näher gezeigten Garage. Das Tor 8 ist geschlossen. Das vordefinierte Lichtmuster 10 wird vollständig auf das geschlossene Tor 8 projiziert und erzeugt ein projiziertes Lichtmuster 20.
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Das vordefinierte Lichtmuster 10 wird durch eine mit der Scheinwerfereinrichtung 14 über einen Fahrzeugbus verbundene Steuereinrichtung 12 erzeugt, die im Fahrzeug 6 verbaut ist. Die Steuereinrichtung 12 ist ein fahrzeuginterner Rechner mit entsprechenden Graphikeigenschaften.
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Eine am Fahrzeugbus angeschlossene Kameraeinrichtung 18 ist hinter der Frontscheibe im Bereich der Rückspiegeleinrichtung des Fahrzeuges 6 angeordnet und erfasst das auf das Tor 8 projizierte Lichtmuster 20, bzw. nimmt dieses auf.
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Die Steuereinrichtung 12 vergleicht das durch die Kameraeinrichtung 18 erfasste Lichtmuster 20 mit dem vordefinierten Lichtmuster 10. Da das Tor 8 geschlossen ist nimmt die Kamera das vollständige projizierte Lichtmuster 20 auf, das dem vordefinierten Lichtmuster 10 entspricht. Die Steuereinrichtung 12 erzeugt aufgrund dieses Vergleichsergebnisses ein entsprechendes Informationssignal mit dem Wert „Tor geschlossen”. Diese Information wird dem Fahrer des Fahrzeugs 6 auf einer am Fahrzeugbus angeschlossenen, im Inneren des Fahrzeugs 6 positionierten Anzeigeeinrichtung 24 angezeigt. Die Anzeigeeinrichtung 24 ist der Bildschirm eines im Fahrzeug 6 verbauten Fahrer-Informationssystems.
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Gemäß einer nicht gezeigten, alternativen Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 12 mit einem voll- oder teilautomatischen Parksystem des Fahrzeugs 6 verbunden sein. Die Informationssignale über den Öffnungszustand des Tores 8 können dann für die Steuerung des Parkvorganges des Fahrzeugs 6 verwendet werden.
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2 zeigt in schematischer Draufsicht das in 1 gezeigte, vor dem Garagentor 8 positionierte Fahrzeug 6.
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Die Scheinwerfereinrichtung weist zwei LED Scheinwerfer 14 und 16 eines MULTIBEAM LED Lichtsystems auf. Die LED Scheinwerfer 14 und 16 des MULTIBEAM LED Lichtsystems weisen jeweils ein sehr schnell reagierendes Präzisionsleuchtmodul als Raster-Lichtquelle auf, das mit 24 einzelnen Hochleistungs-LED-Chips bestückt ist. Jedes dieser LED-Chips kann elektronisch und unabhängig von den anderen von der Steuereinrichtung 12 angesteuert werden. Somit steuert die Steuereinrichtung 12 die LED-Chips der Scheinwerfer 14 und 16 entsprechend dem vordefinierten Lichtmuster 10. Der in Fahrtrichtung des Fahrzeuges 6 rechte Scheinwerfer 14 erzeugt ein vordefiniertes Teil-Lichtmuster 10a und der in Fahrtrichtung des Fahrzeuges 6 linke Scheinwerfer 16 erzeugt ein vordefiniertes Teil-Lichtmuster 10b. Durch Überlagerung beider Teil-Lichtmuster 10a und 10b entsteht das vordefinierte Lichtmuster 10, das auf das in der Darstellung der 1 und 2 geschlossene Garagentor 8 projiziert wird und dort das projizierte Lichtmuster 20 erzeugt.
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Gemäß einer nicht gezeigten, alternativen Ausführungsform kann nur einer der Scheinwerfer 14 oder 16 für die Projektion des Lichtmuster 20 eingesetzt werden. Dann wird das vordefinierte Lichtmuster 10 nicht aus zwei Teil-Lichtmustern erzeugt.
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Gemäß einer nicht gezeigten, noch weiteren alternativen Ausführungsform können die Scheinwerfer 14 und 16 Infrarot-Dioden IR Dioden aufweisen, die das Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich projizieren.
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Gemäß einer nicht gezeigten weiteren Ausführungsform kann das Lichtmuster mit einer Zusatzlichtquelle, etwa einem dritten Suchscheinwerfer oder einem separaten Laserscanner auf das Garagentor projiziert werden,
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3 zeigt in schematischer Frontalansicht das in den 1 und 2 gezeigte Garagentor 8 in vollständig geschlossener Position, wobei das vordefinierte Lichtmuster 10 auf das Garagentor 8 projiziert ist.
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Das von der Steuereinrichtung 12 erzeugte vordefinierte Lichtmuster 10 besteht aus einer Matrix-Anordnung von zwölf gleichartigen, rechteckigen Lichtfiguren 22 gleichen Flächeninhalts. Die Rechtecke sind matrixgemäß in Spalten und Zeilen angeordnet. Die Scheinwerfer 14 und 16 projizieren das vordefinierte Lichtmuster 10 auf das geschlossene Garagentor. Das auf das geschlossene Garagentor 8 projizierte Lichtmuster 20 entspricht dem vordefinierten Lichtmuster 10.
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Die Kameraeinrichtung 18 erfasst das Lichtmuster 20. Die Steuereinrichtung 12 vergleicht das durch die Kameraeinrichtung 18 erfasste Lichtmuster 20, insbesondere die Verteilung, die Anzahl und die Flächeninhalte der rechteckigen Lichtfiguren 22 mit denjenigen des vordefinierten Lichtmusters 10. Da in der Darstellung der 3 das Tor 8 geschlossen ist nimmt die Kamera das vollständige projizierte Lichtmuster 20 auf. Die Verteilung, die Anzahl und die Flächeninhalte der rechteckigen Lichtfiguren 22 des projizierten Lichtmusters 20 entspricht der Verteilung, der Anzahl und den Flächeninhalten der rechteckigen Lichtfiguren 22 des vordefinierten Lichtmusters 10.
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Die Steuereinrichtung 12 erzeugt aufgrund dieses Vergleichsergebnisses das Informationssignal mit dem Wert „Tor geschlossen”, das dem Fahrer des Fahrzeugs 6 auf der Anzeigeeinrichtung 24 angezeigt wird.
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4 zeigt in schematischer Frontalansicht das in den 1 bis 3 gezeigte Garagentor 8 in teilweise geöffneter Position, mit gegenüber dem vordefinierten Lichtmuster 10 verändertem Lichtmuster 20.
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Die Scheinwerfer 14 und 16 projizieren das vordefinierte Lichtmuster 10 auf das teilweise geöffnete Garagentor 8. Das auf das teilweise geöffnete Garagentor 8 projizierte Lichtmuster 20 entspricht nicht dem vordefinierten Lichtmuster 10. Vielmehr ergeben sich in dem Öffnungsbereich B des Garagentores Unterschiede im Vergleich beider Lichtmuster 10 und 20.
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Die Kameraeinrichtung 18 erfasst das auf das teilweise geöffnete Garagentor 8 projizierte Lichtmuster 20. Die Steuereinrichtung 12 vergleicht das durch die Kameraeinrichtung 18 erfasste Lichtmuster 20, insbesondere hinsichtlich der Verteilung, der Anzahl und der Flächeninhalte der rechteckigen Lichtfiguren 22 beider Lichtmuster 10 und 20.
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Da in der Darstellung der 4 das Tor 8 teilweise geöffnete ist nimmt die Kamera ein auf das Garagentor 8 projiziertes Lichtmuster 20 auf, das sich von dem durch die Scheinwerfer 14 und 16 eingestrahlte vordefinierte Lichtmuster 10 unterscheidet. Die Verteilung, die Anzahl und die Flächeninhalte der rechteckigen Lichtfiguren 22 des projizierten Lichtmusters 20 entspricht nicht der Verteilung, der Anzahl und den Flächeninhalten der rechteckigen Lichtfiguren 22 des vordefinierten Lichtmusters 10. Vielmehr sind nur noch neun der ursprünglichen zwölf rechteckigen Lichtfiguren 22 im oberen Teil des projizierten Lichtmusters 20 sichtbar. Der untere Teil, der in der 4 durch den Bereich B gebildet wird, weist gar keine Lichtfiguren auf. Vielmehr sind die am unteren, dem geöffneten Bereich B zugewandten Teil des Garagentores die drei in einer Zeile angeordneten Lichtfiguren 22' teilweise abgeschnitten und weisen somit einen vom vordefinierte Lichtmuster 10 abweichenden, reduzierten Flächeninhalt auf.
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Aufgrund dieses Vergleichsergebnisses erzeugt die Steuereinrichtung 12 das Informationssignal mit dem Wert „Tor teilweise geöffnet”, wobei aufgrund der Vermessung des Bereiches B auch angegeben werden kann, wie weit das Garagentor 8 geöffnet ist. Diese Informationen werden dem Fahrer des Fahrzeugs 6 auf der Anzeigeeinrichtung 24 angezeigt.
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Bei einem (nicht gezeigten) vollständig geöffneten Garagentor erkennt die Kameraeinrichtung 18 zusammen mit der Steuerungseinrichtung 12 keine Lichtfiguren 22 im projizierten Lichtmuster 20. Aufgrund dieses Vergleichsergebnisses erzeugt die Steuereinrichtung 12 das Informationssignal mit dem Wert „Tor vollständig geöffnet”. Diese Informationen werden dem Fahrer des Fahrzeugs 6 auf der Anzeigeeinrichtung 24 angezeigt.
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Das Erfassen des auf das Tor 8 projizierten Lichtmusters 20 und das Vergleichen des erfassten Lichtmusters 20 mit dem vordefinierten Lichtmuster 10 erfolgt kontinuierlich bzw. in getakteten zeitlichen Abständen, wodurch ein Öffnungsvorgang des Tores 8 detektiert wird. Eine Veränderung der Anzahl der erfassten Lichtfiguren 22 und der Flächeninhalte der Lichtfiguren 22' wird kontinuierlich ausgewertet und dem Fahrer angezeigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011119923 A1 [0008]
- DE 102015224792 A1 [0009]
