DE102017205732A1 - Calibration body with a sensor - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kalibrierköper (100), mit einem Kalibriermerkmal (101-1, 101-2) zum Kalibrieren eines Sensors (103-1, 103-2) eines zu kalibrierenden Sensorsystems (105); einem Sensor (107-1, ..., 107-3) zum Erfassen von Daten über den Kalibrierkörper (100); und einer Datenschnittstelle (109) zum Übertragen der erfassten Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem (105).

Figure DE102017205732A1_0000
The present invention relates to a calibration body (100) having a calibration feature (101-1, 101-2) for calibrating a sensor (103-1, 103-2) of a sensor system (105) to be calibrated; a sensor (107-1, ..., 107-3) for acquiring data on the calibration body (100); and a data interface (109) for transmitting the acquired data to the sensor system (105) to be calibrated.
Figure DE102017205732A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kalibrierköper mit einem Kalibriermerkmal zum Kalibrieren eines Sensorsystems und ein Verfahren zum Kalibrieren des Sensorsystems.The present invention relates to a Kalibrierköper with a calibration feature for calibrating a sensor system and a method for calibrating the sensor system.

Ein technisches System, das mehrere Sensoren auf Basis verschiedener Messprinzipien umfasst, setzt für die korrekte Funktionalität eine Kalibrierung dieser Sensoren voraus. Bei dieser Kalibrierung kann sowohl eine intrinsische Kalibrierung der einzelnen Sensoren, als auch eine extrinsische Kalibrierung der Sensoren zueinander erfolgen.A technical system that includes multiple sensors based on different measurement principles requires calibration of these sensors for proper functionality. In this calibration, both an intrinsic calibration of the individual sensors, as well as an extrinsic calibration of the sensors to each other take place.

Eine intrinsische Kalibrierung bedeutet, dass interne Parameter des Sensors bestimmt werden. Eine extrinsische Kalibrierung befasst sich hingegen mit der Bestimmung von Parametern zwischen unterschiedlichen Sensoren oder zwischen einem Sensor und einem weiteren festgelegten Koordinatensystem. Die extrinsische Kalibrierung wird durchgeführt, da die gegenseitige Anordnung der Sensoren oftmals nicht exakt bekannt ist, beispielsweise aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Montage oder aufgrund von unbekannten internen Sensoreigenschaften.An intrinsic calibration means that internal parameters of the sensor are determined. An extrinsic calibration, on the other hand, deals with the determination of parameters between different sensors or between a sensor and another fixed coordinate system. The extrinsic calibration is performed because the mutual arrangement of the sensors is often not exactly known, for example due to inaccuracies in assembly or due to unknown internal sensor characteristics.

Gleichzeitig ist eine manuelle Vermessung der Sensoren unpräzise, fehleranfällig oder nicht durchführbar. Die extrinsische Kalibrierung geht davon aus, dass bekannte Invarianten bestehen, sodass der räumliche Zusammenhang zwischen verschiedenen Sensoren bestimmt werden kann. Dazu werden eindeutige Kalibriermerkmale verwendet, wie beispielsweise fest definierte Kalibrierkörper.At the same time, a manual measurement of the sensors is imprecise, error-prone or not feasible. The extrinsic calibration assumes that known invariants exist, so that the spatial relationship between different sensors can be determined. For this purpose, unique calibration features are used, such as firmly defined calibration bodies.

Allerdings kann der Kalibrierkörper Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise eine Veränderung der Position oder eine Geschwindigkeit, die das Ergebnis der Kalibrierung beeinflussen oder verfälschen.However, the calibration body may have characteristics such as a change in position or speed that affect or distort the result of the calibration.

Es ist die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kalibrierung eines Sensorsystems mithilfe eines Kalibrierkörpers mit einer höheren Genauigkeit durchzuführen.It is the technical object of the present invention to carry out a calibration of a sensor system with the aid of a calibration body with a higher accuracy.

Diese Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.This object is achieved by objects according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch einen Kalibrierköper gelöst, mit einem Kalibriermerkmal zum Kalibrieren eines Sensors eines zu kalibrierenden Sensorsystems; einem Sensor zum Erfassen von Daten über den Kalibrierkörper; und einer Datenschnittstelle zum Übertragen der erfassten Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass spezifische Eigenschaften von dem Kalibrierkörper bei der Kalibrierung berücksichtigt werden können und so die Genauigkeit des Sensors steigt.According to a first aspect, the object is achieved by a calibration body, with a calibration feature for calibrating a sensor of a sensor system to be calibrated; a sensor for acquiring data about the calibration body; and a data interface for transmitting the acquired data to the sensor system to be calibrated. As a result, for example, the technical advantage is achieved that specific properties of the calibration body can be taken into account during the calibration and thus the accuracy of the sensor increases.

In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist der Sensor ein Trägheitssensor oder Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung des Kalibrierkörpers. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich Beschleunigungsdaten des Kalibrierkörpers ermitteln lassen, durch die die Genauigkeit der Kalibrierung steigt.In a technically advantageous embodiment of the calibration body, the sensor is an inertial sensor or acceleration sensor for detecting an acceleration of the calibration body. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that acceleration data of the calibration body can be determined by which the accuracy of the calibration increases.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist der Sensor ein GPS-Sensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers im Raum. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich Positions- und Geschwindigkeitsdaten des Kalibrierkörpers ermitteln lassen, durch die die Genauigkeit der Kalibrierung steigt.In a further technically advantageous embodiment of the calibration body, the sensor is a GPS sensor for detecting a position and movement of the calibration body in space. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that position and speed data of the calibration body can be determined by which the accuracy of the calibration increases.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist der Sensor ein Bildsensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers im Raum. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich Positions- und Geschwindigkeitsdaten des Kalibrierkörpers auf einfache Weise durch einen Vergleich mit einer Umgebung ermitteln lassen, durch die Genauigkeit der Kalibrierung steigt.In a further technically advantageous embodiment of the calibration body, the sensor is an image sensor for detecting a position and movement of the calibration body in space. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that position and speed data of the calibration body can be determined in a simple manner by comparison with an environment through which the accuracy of the calibration increases.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist der Sensor ein Sensor zum Erfassen einer Position und Orientierung der Sensoren des Sensorsystems. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Lage und Position des Kalibrierkörpers in Bezug zu dem Sensorsystem ermittelt werden kann.In a further technically advantageous embodiment of the calibration body, the sensor is a sensor for detecting a position and orientation of the sensors of the sensor system. Thereby, for example, the technical advantage is achieved that the position and position of the calibration can be determined in relation to the sensor system.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist der Sensor ein Sensor zum Erfassen einer Lage des Kalibrierkörpers. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Lagedaten des Kalibrierkörpers ermittelt werden können, durch die die Genauigkeit der Kalibrierung steigt.In a further technically advantageous embodiment of the calibration body, the sensor is a sensor for detecting a position of the calibration body. As a result, for example, the technical advantage is achieved that the position data of the calibration can be determined by the accuracy of the calibration increases.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers umfasst der Kalibrierkörper einen Empfänger zum Erfassen der Signale der Sensoren des Sensorsystems. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Sensorsignale zur Verbesserung der Kalibrierung herangezogen werden können.In a further technically advantageous embodiment of the calibration body, the calibration body comprises a receiver for detecting the signals of the sensors of the sensor system. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that the sensor signals can be used to improve the calibration.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Kalibrierkörpers ist die Datenschnittstelle eine WLAN-Schnittstelle oder eine Bluetooth-Schnittstelle. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die erfassten Daten schnell und zuverlässig an das Sensorsystem Übermitteln lassen.In a further technically advantageous embodiment of the calibration body, the data interface is a WLAN interface or a Bluetooth interface. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that the collected data can be transmitted to the sensor system quickly and reliably.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Kalibriersystem gelöst, mit einem Kalibrierkörper nach dem ersten Aspekt; und einem Sensorsystem mit einer Datenschnittstelle zum Empfangen der Daten des Kalibrierkörpers. Durch das Kalibriersystem werden die gleichen technischen Vorteile wie durch den Kalibrierkörper nach dem ersten Aspekt erreicht.According to a second aspect, the object is achieved by a calibration system comprising a calibration body according to the first aspect; and a sensor system having a data interface for receiving the data of the calibration body. The calibration system achieves the same technical advantages as with the calibration body according to the first aspect.

Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors eines zu kalibrierenden Sensorsystems gelöst, mit den Schritten eines Anordnens eines Kalibrierkörpers mit einem Kalibriermerkmal und einem Sensor; eines Erfassens von Daten über den Kalibrierkörper mittels des Sensors; eines Übertragens der erfassten Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem; und eines Kalibrierens des Sensorsystems auf Basis der übertragenen Daten und des Kalibriermerkmals. Durch das Verfahren werden die gleichen technischen Vorteile wie durch den Kalibrierkörper nach dem ersten Aspekt erreicht.According to a third aspect, the object is achieved by a method for calibrating a sensor of a sensor system to be calibrated, with the steps of arranging a calibration body with a calibration feature and a sensor; acquiring data about the calibration body by means of the sensor; transmitting the acquired data to the sensor system to be calibrated; and calibrating the sensor system based on the transmitted data and the calibration feature. By the method, the same technical advantages as achieved by the calibration body according to the first aspect.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Kalibrierkörpers; und
  • 2 ein Blockdiagramm eines Verfahrens.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a calibration body; and
  • 2 a block diagram of a method.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kalibrierkörpers 100. Der Kalibrierkörper 100 ist ein universell verwendbares physisches Kalibrierobjekt, dessen Eigenschaften gut bekannt sind und von ein oder mehreren Sensoren 103-1 und 103-2 eines technischen Systems 105 erfasst wird. 1 shows a schematic representation of a calibration 100 , The calibration body 100 is a universally applicable physical calibration object whose properties are well known and of one or more sensors 103 - 1 and 103 - 2 of a technical system 105 is detected.

Der Kalibrierkörper 100 ist in den Sensordaten eindeutig identifizierbar und ermöglicht robuste Messungen. Das bedeutet, dass die Messungen bei Wiederholung des Messvorgangs nicht ausfallen und wenig Streuung aufweisen. Die praktische Schwierigkeit beim Kalibrieren besteht darin, dass die Messwerte vom Sensorprinzip her oftmals weit streuen. Diese Streuung kann so groß sein, dass eine Zuordnung der Messungen zum Kalibrierkörper 100 nicht mehr möglich ist.The calibration body 100 is clearly identifiable in the sensor data and enables robust measurements. This means that the measurements do not fail when the measurement is repeated and show little scattering. The practical difficulty in calibrating is that the measured values often scatter widely from the sensor principle. This scattering can be so great that an assignment of the measurements to the calibration body 100 is no longer possible.

Zur Erfassung des Kalibrierkörpers 100 werden Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 in den Kalibrierkörper 100 integriert, sodass der Kalibrierkörper 100 von allen Sensoren 103-1 und 103-2 auf vorgegebene Weise detektiert werden kann. Jedes der Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 ist auf den jeweiligen Sensor 103-1 und 103-2 optimiert. Die Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 können aktive oder passive Kalibriermerkmale sein.For detecting the calibration body 100 become calibration features 101 - 1 and 101 - 2 in the calibration body 100 integrated so that the calibration body 100 from all sensors 103 - 1 and 103 - 2 can be detected in a predetermined manner. Each of the calibration features 101 - 1 and 101 - 2 is on the respective sensor 103 - 1 and 103 - 2 optimized. The calibration features 101 - 1 and 101 - 2 can be active or passive calibration features.

Der Kalibrierkörper 100 dient zur Kalibrierung von einem oder mehreren Sensorsystemen 105. Bestimmte veränderliche Eigenschaften des Kalibrierkörpers 100 können die Kalibrierungsmessung jedoch beeinflussen. Daher werden bei der Kalibrierung die Parameter der Sensoren 103-1 und 103-2 derart bestimmt, dass hierbei zusätzlich Messdaten der Sensoren 107-1, ..., 107-3 verwendet werden, aus denen auf Eigenschaften des Kalibrierkörpers 100 und der Umgebung geschlossen werden kann.The calibration body 100 is used to calibrate one or more sensor systems 105 , Certain variable properties of the calibration body 100 however, can affect the calibration measurement. Therefore, the calibration parameters are the sensors 103 - 1 and 103 - 2 determined in such a way that here additionally measurement data of the sensors 107 - 1 , ..., 107 - 3 used, from which on properties of the calibration body 100 and the environment can be closed.

Diese Parameter betreffen zum einen Eigenschaften des Sensors 103-1 und 103-2 an sich, unabhängig vom jeweiligen Anbringungsort und zum anderen den Anbringungsort der Sensoren 103-1 und 103-2 an einer Vorrichtung, wie beispielsweise einem Fahrzeug oder einem Roboter. Zur Kalibrierung werden Referenzmessungen der Sensoren 103-1 und 103-2 auf geeignete Objekte in der Umgebung aufgenommen.On the one hand, these parameters relate to properties of the sensor 103 - 1 and 103 - 2 in itself, regardless of the location and on the other hand the location of the sensors 103 - 1 and 103 - 2 on a device, such as a vehicle or a robot. For calibration reference measurements of the sensors 103 - 1 and 103 - 2 recorded on suitable objects in the environment.

Für den Kalibrierkörper 100 werden weitere Informationen generiert, die die Zuordnung von Messdaten zum Kalibrierkörper 100 erleichtern. Diese weiteren Informationen betreffen nicht die Eigenschaften des Kalibrierkörpers 100 an sich, sondern die Beziehung des Kalibrierkörpers 100 zu den Sensoren oder der Umgebung.For the calibration body 100 Further information is generated, which is the assignment of measurement data to the calibration body 100 facilitate. This further information does not affect the properties of the calibration 100 in itself, but the relationship of the calibration 100 to the sensors or the environment.

Wenn sich die Sensoren 103-1 und 103-2 während der Kalibrierung nicht bewegen, dann ist eine Bewegung des Kalibrierkörpers 100 in der als im Wesentlichen statisch angenommenen Umgebung ebenfalls eine Bewegung relativ zu den Sensoren 103-1 und 103-2 und wird sich demnach in charakteristischer Weise in den Messdaten der Sensoren 103-1 und 103-2 abbilden.If the sensors 103 - 1 and 103 - 2 do not move during calibration, then is a movement of the calibration body 100 in the environment assumed to be essentially static, also a movement relative to the sensors 103 - 1 and 103 - 2 and thus becomes characteristic in the measurement data of the sensors 103 - 1 and 103 - 2 depict.

Zu diesem Zweck werden zusätzliche Informationen über den Kalibrierkörper 100 ermittelt und an das Kalibriersystem übertragen. Das Kalibriersystem kann aufgrund dieser Eigenschaften eine Zuordnung der Daten zum Kalibrierkörper 100 verbessern. Zu diesem Zweck wird der Kalibrierkörper selbst mit Sensoren 107-1 und 107-2 ausgestattet.For this purpose, additional information about the calibration body 100 determined and transmitted to the calibration system. Due to these properties, the calibration system can assign the data to the calibration body 100 improve. For this purpose, the calibration body itself with sensors 107 - 1 and 107 - 2 fitted.

Diese Eigenschaften des Kalibrierkörpers 100 können beispielsweise umfassen:

  • - Die Position und Orientierung des Kalibrierkörpers 100 im Raum. Zu diesem Zweck kann ein SLAM-Algorithmus zur simultanen Lokalisierung und Kartenerstellung (SLAM - Simultanous Localization and Mapping) verwendet werden.
  • - Die Trajektorie des Kalibrierkörpers 100, d.h. die Bahn des Kalibrierkörpers 100 im Raum als Funktion der Zeit. In einer ansonsten statischen Umgebung unterscheiden sich die Messdaten, die vom Kalibrierkörper 100 stammen, signifikant von den Daten, die von stationären Zielen stammen. Diese Daten können durch einen Beschleunigungs- oder Trägheitssensor ermittelt werden.
  • - Die Position und Orientierung der Sensoren 103-1 und 103-2 des Sensorsystems 105 relativ zum Kalibrierkörper 100. Hierzu erfassen die Sensoren 107-1 und 107-2 im Kalibrierkörper 100 das Aussehen der zu kalibrierenden Sensoren 103-1 und 103-2 des Systems 105 und vergleichen diese mit einem vorgespeicherten Modell. Der Kalibrierkörper 100 kann jedoch auch Sensoren 107-1 und 107-2 umfassen, die die Signale der Sensoren 103-1 und 103-2 des Sensorsystems 105 erfassen können.
These properties of the calibration body 100 may include, for example:
  • - The position and orientation of the calibration body 100 in the room. For this purpose, a Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) simultaneous localization and mapping (SLAM) algorithm can be used.
  • - The trajectory of the calibration body 100 ie the path of the calibration body 100 in space as a function of time. In an otherwise static environment, the measurement data differs from that of the calibration body 100 come significantly from data derived from stationary targets. This data can be determined by an acceleration or inertia sensor.
  • - The position and orientation of the sensors 103 - 1 and 103 - 2 of the sensor system 105 relative to the calibration body 100 , To do this, the sensors detect 107 - 1 and 107 - 2 in the calibration body 100 the appearance of the sensors to be calibrated 103 - 1 and 103 - 2 of the system 105 and compare them to a prestored model. The calibration body 100 but also sensors 107 - 1 and 107 - 2 include the signals from the sensors 103 - 1 and 103 - 2 of the sensor system 105 can capture.

Beispielsweise umfasst der Kalibrierkörper 100 den Sensor 107-1, der ein Trägheitssensor oder Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung des Kalibrierkörpers 100 ist. Der Beschleunigungssensor kann aus einem mikro-elektromechanischen System (MEMS) aus Silicium hergestellt sein. Der Beschleunigungssensor umfasst ein Feder-Masse-System, bei dem die Federn Silizium-Stege im Mikrometerbereich sind und auch die Masse aus Silizium hergestellt ist. Durch eine Auslenkung der gefedert aufgehängten Masse bei der Beschleunigung und einer festen Bezugselektrode wird eine Änderung der elektrischen Kapazität gemessen. Die Elektronik zur Auswertung der Kapazitätsänderung kann auf demselben integrierten Schaltkreis (IC) gebildet sein. Auf diese Weise können Beschleunigungsdaten über den Kalibrierkörper erfasst werden.For example, the calibration body comprises 100 the sensor 107 - 1 of the inertial sensor or acceleration sensor for detecting an acceleration of the calibration body 100 is. The acceleration sensor may be made of a silicon micro-electro-mechanical system (MEMS). The acceleration sensor comprises a spring-mass system in which the springs are silicon ridges in the micrometer range and also the mass is made of silicon. By a deflection of the suspension suspended mass during acceleration and a fixed reference electrode, a change in the electrical capacitance is measured. The capacitance change evaluation electronics may be formed on the same integrated circuit (IC). In this way, acceleration data can be acquired via the calibration body.

Der Sensor 107-1 kann auch ein GPS-Sensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers 100 im Raum sein. Der GPS-Sensor erfasst die Signale eines globalen Navigationssatellitensystems zur Positionsbestimmung. Aus den Signallaufzeiten kann der GPS-Sensor die eigene Position und Geschwindigkeit berechnen, um so Daten über den Kalibrierkörpers 100 zu erfassen.The sensor 107 - 1 Also, a GPS sensor can detect a position and movement of the calibration body 100 be in the room. The GPS sensor captures the signals of a global navigation satellite system for position determination. From the signal propagation times, the GPS sensor can calculate its own position and speed in order to obtain data about the calibration body 100 capture.

Der Sensor 107-2 ist beispielsweise ein Bildsensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers 100 im Raum. Der Bildsensor kann ein halbleiterbasierter Bildsensor sein, der Lichtbilder in unterschiedlichen Spektralbereichen aufnehmen kann. Zu diesem Zweck umfasst der Bildsensor ein CCD-Feld (CCD - Charge Coupled Electronic Device) als lichtempfindliches elektronisches Bauelement, das auf dem inneren Photoeffekt beruht. Der Bildsensor erfasst beispielsweise ein vorgegebenes Umgebungsmerkmal 113 optisch. Je nachdem an welcher Position und in welcher Orientierung das Umgebungsmerkmal 113 in dem Bild erfasst wird, kann auf eine Position und Orientierung des Kalibrierkörpers 100 zurückgerechnet werden. Zu diesem Zweck kann ein Bildvergleich mit vorgespeicherten Daten des Umgebungsmerkmals 113 durchgeführt werden.The sensor 107 - 2 For example, an image sensor for detecting a position and movement of the calibration body 100 in the room. The image sensor may be a semiconductor-based image sensor that can capture light images in different spectral ranges. For this purpose, the image sensor comprises a CCD (Charge Coupled Electronic Device) (CCD) field as a photosensitive electronic component based on the internal photoelectric effect. The image sensor detects, for example, a predetermined environmental feature 113 optically. Depending on the position and orientation of the environmental feature 113 in the image is detected, can on a position and orientation of the calibration 100 be recalculated. For this purpose, an image comparison with prestored data of the environmental feature 113 be performed.

Der Sensor 107-3 ist ein Sensor zum Erfassen einer Position und Orientierung der Sensoren 103-1, 103-2 des Sensorsystems 105 oder eines Systemmerkmals 115 des Sensorsystems 105. In diesem Fall kann das Systemmerkmal 115 optisch erfasst werden und mit vorgespeicherten Daten über das Systemmerkmal 115 verglichen werden. Durch einen Bildvergleich oder eine Bildanalyse lassen sich so Daten über eine Position und Orientierung des Kalibrierkörpers bezüglich des zu messenden Sensorsystems 105 erhalten, wie beispielsweise eine Entfernung oder eine Orientierung des Kalibrierkörpers 100 gegenüber dem zu kalibrierenden Sensorsystem.The sensor 107 - 3 is a sensor for detecting a position and orientation of the sensors 103 - 1 . 103 - 2 of the sensor system 105 or a system feature 115 of the sensor system 105 , In this case, the system feature 115 be recorded optically and with pre-stored data about the system feature 115 be compared. By means of an image comparison or an image analysis, it is thus possible to obtain data on a position and orientation of the calibration body with respect to the sensor system to be measured 105 obtained, such as a distance or orientation of the calibration 100 opposite to the sensor system to be calibrated.

Der Sensor 107-3 kann aber auch ein Abstandssensor zum Erfassen des Abstandes zwischen dem Sensorsystem 105 und dem Kalibrierkörper 100 sein. Zu diesem Zweck kann eine Laserentfernungsmessung verwendet werden, die eine elektronische Entfernungsmessung anhand Laufzeitmessung, der Phasenlagemessung oder Lasertriangulation von Licht ermöglicht.The sensor 107 - 3 but can also be a distance sensor for detecting the distance between the sensor system 105 and the calibration body 100 be. For this purpose, a laser distance measurement can be used, which allows an electronic distance measurement based on transit time measurement, the phase position measurement or laser triangulation of light.

Des Weiteren kann ein Sensor 107 zum Erfassen einer Lage des Kalibrierkörpers 100 vorgesehen sein. Dieser Sensor 107 kann durch einen geomagnetischen Sensor oder einen Gyrosensor gebildet sein. Durch den geomagnetischen Sensor lassen sich Lageänderungen des Kalibrierkörpers 100 anhand des Erdmagnetfelds bestimmen. Durch den Gyrosensor können kleinste Beschleunigungen, Drehbewegungen oder Lageänderungen des Kalibrierkörpers 100 erfasst werden.Furthermore, a sensor 107 for detecting a position of the calibration 100 be provided. This sensor 107 may be formed by a geomagnetic sensor or a gyrosensor. Due to the geomagnetic sensor can be changes in position of the calibration 100 determined by the earth's magnetic field. The gyro sensor allows the smallest accelerations, rotational movements or changes in the position of the calibration body 100 be recorded.

Im Allgemeinen ist eine Vielzahl weiterer Sensoren 107-1, ..., 107-3 denkbar, die solche Daten über den Kalibrierkörper 100 erfassen, dass eine spätere Kalibrierung des Sensorsystems 105 verbessert werden kann. Durch Verwendung der von dem Kalibrierkörper 100 erfassten Daten und die Übermittlung dieser Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem 105 kann, die Genauigkeit und Präzision der Kalibrierung verbessert werden. Sind beispielsweise Daten über eine Lage, eine Position oder eine Geschwindigkeit des Kalibrierkörpers 100 bekannt, können dieser bei der Berechnung der freien Parameter des Sensorsystems berücksichtigt werden.In general, there are a lot of other sensors 107 - 1 , ..., 107 - 3 conceivable that such data about the calibration body 100 capture that later calibration of the sensor system 105 can be improved. By using the from the calibration body 100 collected data and the transmission of this data to the sensor system to be calibrated 105 can be improved, the accuracy and precision of the calibration. Are, for example, data about a position, a position or a speed of the calibration body 100 These can be taken into account when calculating the free parameters of the sensor system.

Des Weiteren kann der Kalibrierkörper 100 einen Empfänger zum Erfassen der Signale der Sensoren 103-1, 103-2 des Sensorsystems 105 umfassen, wie beispielsweise optische Signale, Radar- oder Funksignale. Auch aus diesen Signalen lassen sich Daten gewinnen, mit denen schließlich die Kalibrierung des Sensorsystems 105 verbessert werden kann.Furthermore, the calibration body 100 a receiver for detecting the signals of the sensors 103 - 1 . 103 - 2 of the sensor system 105 include, for example, optical signals, radar or radio signals. Data can also be obtained from these signals, with which, finally, the calibration of the sensor system 105 can be improved.

Der Kalibrierkörper 100 umfasst einen elektronischen Datenspeicher 117 zum Speichern der von den Sensoren 107-1, ..., 107-3 erfassten Daten. Der Datenspeicher 117 ist beispielsweise ein RAM-Speicher oder Flash-Speicher, mit dem die erfassten Daten auch ohne dauerhafte Energieversorgung gespeichert werden können. Zudem kann der Kalibrierkörper 100 einen Prozessor umfassen, der eine Verarbeitung der erfassten Daten erlaubt.The calibration body 100 includes an electronic data storage 117 to save the from the sensors 107 - 1 , ..., 107 - 3 collected data. The data store 117 is for example a RAM memory or flash memory, with which the acquired data can be stored even without a permanent power supply. In addition, the calibration can 100 a processor that allows processing of the acquired data.

Die von den Sensoren 107-1, ..., 107-3 erfassten Daten dienen zur Verbesserung der Kalibrierung des Sensorsystems 105. Zu diesem Zweck werden die Daten über die Datenschnittstellen 109 und 111 von dem Kalibrierkörper 100 an das Sensorsystem 105 übertragen. Die Datenschnittstellen 109 und 111 umfassen entsprechende elektronische Schaltungen zur Datenübertragung und sind beispielsweise durch eine Funk-Schnittstelle, eine WLAN-Schnittstelle, eine Infrarot-Schnittstelle oder eine Bluetooth-Schnittstelle gebildet. Im Allgemeinen können die Datenschnittstellen 109 und 111 jedoch durch jede Vorrichtung gebildet sein, die eine Übermittlung der erfassten Daten zur weiteren Kalibrierung des Sensorsystems 105 erlauben.The ones from the sensors 107 - 1 , ..., 107 - 3 collected data are used to improve the calibration of the sensor system 105 , For this purpose, the data is transmitted via the data interfaces 109 and 111 from the calibration body 100 to the sensor system 105 transfer. The data interfaces 109 and 111 comprise corresponding electronic circuits for data transmission and are formed for example by a radio interface, a WLAN interface, an infrared interface or a Bluetooth interface. In general, the data interfaces 109 and 111 however, be formed by any device that transmits the acquired data for further calibration of the sensor system 105 allow.

Zu diesem Zweck wird das Sensorsystem 105 auf Basis der von dem Kalibrierkörper übertragenen Daten und des Kalibriermerkmals 101-1 kalibriert. Sind die Daten beispielsweise Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsdaten, kann berechnet werden, wie die Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 erscheinen. Dies kann wiederum mit der tatsächlichen Erfassung der Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 durch die Sensoren 103-1 und 103-2 verglichen werden. Sind die von dem Kalibrierkörper 100 erfassten Daten beispielsweise Positionsdaten, kann die vom Kalibrierkörper 100 erfasste Position mit derjenigen Position verglichen werden, die von den Sensoren 103-1 und 103-2 erfasst wird. Sind die von dem Kalibrierkörper 100 erfassten Daten beispielsweise Daten über eine Orientierung des Kalibrierkörpers 100 in einem Koordinatensystem, kann die vom Kalibrierkörper 100 erfasste Orientierung mit derjenigen Orientierung verglichen werden, die von den Sensoren 103-1 und 103-2 erfasst wird. Im Allgemeinen kann die Kalibrierung des Sensorsystems 105 durch die Verwendung der Daten, die von dem sensorisierten Kalibrierkörper 100 erfasst worden sind, auf vielfältige Weise verbessert werden.For this purpose, the sensor system 105 based on the data transmitted by the calibration body and the calibration feature 101 - 1 calibrated. For example, if the data is velocity or acceleration data, it can be calculated as the calibration features 101 - 1 and 101 - 2 appear. This in turn can be done with the actual acquisition of the calibration features 101 - 1 and 101 - 2 through the sensors 103 - 1 and 103 - 2 be compared. Are those of the calibration body 100 captured data, for example, position data, the calibration of the body 100 detected position to be compared with that position by the sensors 103 - 1 and 103 - 2 is detected. Are those of the calibration body 100 Data collected, for example, data on an orientation of the calibration 100 in a coordinate system, that of the calibration body 100 detected orientation is compared with that of the orientation of the sensors 103 - 1 and 103 - 2 is detected. In general, the calibration of the sensor system 105 by using the data provided by the sensorized calibration body 100 be improved in a variety of ways.

Durch den Kalibrierkörper 100 können mittels der Sensoren 107-1, 107-2 und 107-3, die vom zu kalibrierenden Sensorsystem unabhängig sind, zusätzliche Informationen ermittelt werden, die zum einen die Zuordnung von Messwerten zum Kalibrierkörper 100 erleichtern und zum anderen eine als Sollwerte für die Kalibrierung geeignete präzise Bestimmung von zu messenden Eigenschaften bereitstellen.Through the calibration body 100 can by means of the sensors 107 - 1 . 107 - 2 and 107 - 3 , which are independent of the sensor system to be calibrated, additional information is determined, on the one hand the assignment of measured values to the calibration body 100 On the other hand, they provide a precise determination of the properties to be measured, which are suitable as setpoints for the calibration.

Ein weiterer Vorteil der Anbringung auf dem Kalibrierkörper 100 liegt im geringen Aufwand für die zusätzlichen Messungen. Der Kalibrierkörper 100 wird vor dem zu kalibrierenden Sensorsystem 105 angeordnet und eine zusätzliche, aufwändige Anbringung von Sensoren in der Umgebung wird vermieden. Ein Vorteil im Vergleich zu aktiven Kalibrierkörpern ist der geringere technische Aufwand.Another advantage of mounting on the calibration 100 lies in the low cost of the additional measurements. The calibration body 100 is in front of the sensor system to be calibrated 105 arranged and an additional, expensive attachment of sensors in the environment is avoided. An advantage compared to active calibration bodies is the lower technical complexity.

2 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Kalibrieren des Sensors 103-1, 103-2 des zu kalibrierenden Sensorsystems 105. Im Schritt S101 wird der Kalibrierkörpers 100 mit dem Kalibriermerkmal 101-1, 101-2 und den Sensoren 107-1, ..., 107-3 so angeordnet, dass die Kalibriermerkmale 101-1 und 101-2 durch die Sensoren 103-1 und 103-2 des Sensorsystems 105 erfasst werden können. 2 shows a block diagram of a method for calibrating the sensor 103 - 1 . 103 - 2 of the sensor system to be calibrated 105 , In step S101, the calibration body becomes 100 with the calibration feature 101 - 1 . 101 - 2 and the sensors 107 - 1 , ..., 107 - 3 arranged so that the calibration features 101 - 1 and 101 - 2 through the sensors 103 - 1 and 103 - 2 of the sensor system 105 can be detected.

In Schritt S102 werden Daten über den Kalibrierkörper 100 mittels der Sensoren 107-1, ..., 107-3 erfasst. In Schritt S103 werden diese Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem 105 über die Datenschnittstellen 109 und 111 übermittelt. Anschließend wird in Schritt S104 das Sensorsystem 105 auf Basis der übertragenen Daten und des Kalibriermerkmals 101-1 kalibriert.In step S102, data about the calibration body 100 by means of the sensors 107 - 1 , ..., 107 - 3 detected. In step S103, this data is sent to the sensor system to be calibrated 105 via the data interfaces 109 and 111 transmitted. Subsequently, in step S104, the sensor system 105 based on the transmitted data and the calibration feature 101 - 1 calibrated.

Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.All features explained and shown in connection with individual embodiments of the invention may be provided in different combinations in the article according to the invention, in order to simultaneously realize their advantageous effects.

Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.All method steps may be implemented by means suitable for carrying out the respective method step. All functions performed by objective features may be a method step of a method.

Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.The scope of the present invention is given by the claims and is not limited by the features illustrated in the specification or shown in the figures.

Claims (10)

Kalibrierköper (100), mit: - einem Kalibriermerkmal (101-1, 101-2) zum Kalibrieren eines Sensors (103-1, 103-2) eines zu kalibrierenden Sensorsystems (105); - einem Sensor (107-1, ..., 107-3) zum Erfassen von Daten über den Kalibrierkörper (100); und - einer Datenschnittstelle (109) zum Übertragen der erfassten Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem (105).Calibration body (100), comprising: - a calibration feature (101-1, 101-2) for calibrating a sensor (103-1, 103-2) of a sensor system (105) to be calibrated; a sensor (107-1, ..., 107-3) for acquiring data about the calibration body (100); and - a data interface (109) for transmitting the acquired data to the sensor system (105) to be calibrated. Kalibrierkörper (100) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (107-1, ..., 107-3) ein Trägheitssensor oder Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung des Kalibrierkörpers (100) ist.Calibration body (100) after Claim 1 wherein the sensor (107-1, ..., 107-3) is an inertial sensor or acceleration sensor for detecting an acceleration of the calibration body (100). Kalibrierkörper (100) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (107-1, ..., 107-3) ein GPS-Sensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers (100) im Raum ist.Calibration body (100) after Claim 1 wherein the sensor (107-1, ..., 107-3) is a GPS sensor for detecting a position and movement of the calibration body (100) in space. Kalibrierkörper (100) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (107-1, ..., 107-3) ein Bildsensor zum Erfassen einer Position und Bewegung des Kalibrierkörpers (100) im Raum ist.Calibration body (100) after Claim 1 wherein the sensor (107-1, ..., 107-3) is an image sensor for detecting a position and movement of the calibration body (100) in space. Kalibrierkörper (100) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (107-1, ..., 107-3) ein Sensor zum Erfassen einer Position und Orientierung der Sensoren (103-1, 103-2) des Sensorsystems (105) ist.Calibration body (100) after Claim 1 wherein the sensor (107-1, ..., 107-3) is a sensor for detecting a position and orientation of the sensors (103-1, 103-2) of the sensor system (105). Kalibrierkörper (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensor (107-1, ..., 107-3) ein Sensor zum Erfassen einer Lage des Kalibrierkörpers ist.Calibration body (100) according to one of the preceding claims, wherein the sensor (107-1, ..., 107-3) is a sensor for detecting a position of the calibration. Kalibrierkörper (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kalibrierkörper (100) einen Empfänger zum Erfassen der Signale der Sensoren (103-1, 103-2) des Sensorsystems (105) umfasst.Calibration body (100) according to one of the preceding claims, wherein the calibration body (100) comprises a receiver for detecting the signals of the sensors (103-1, 103-2) of the sensor system (105). Kalibrierkörper (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Datenschnittstelle (109) eine WLAN-Schnittstelle oder eine Bluetooth-Schnittstelle ist.Calibration body (100) according to one of the preceding claims, wherein the data interface (109) is a WLAN interface or a Bluetooth interface. Kalibriersystem, mit: - einem Kalibrierkörper (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und - einem Sensorsystem (105) mit einer Datenschnittstelle (111) zum Empfangen der Daten des Kalibrierkörpers (100).Calibration system, comprising: - a calibration body (100) according to one of Claims 1 to 8th ; and a sensor system (105) having a data interface (111) for receiving the data of the calibration body (100). Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors (103-1, 103-2) eines zu kalibrierenden Sensorsystems (105), mit den Schritten: - Anordnen (S101) eines Kalibrierkörpers (100) mit einem Kalibriermerkmal (101-1, ..., 101-4) und einem Sensor (107-1, ..., 107-3); - Erfassen (S102) von Daten über den Kalibrierkörper (100) mittels des Sensors (107-1, ..., 107-3); - Übertragen (S103) der erfassten Daten an das zu kalibrierende Sensorsystem (105); und - Kalibrieren (S104) des Sensorsystems (105) auf Basis der übertragenen Daten und des Kalibriermerkmals (101-1, 101-2).A method of calibrating a sensor (103-1, 103-2) of a sensor system (105) to be calibrated, comprising the steps of: Arranging (S101) a calibration body (100) with a calibration feature (101-1, ..., 101-4) and a sensor (107-1, ..., 107-3); - detecting (S102) data on the calibration body (100) by means of the sensor (107-1, ..., 107-3); - transmitting (S103) the acquired data to the sensor system (105) to be calibrated; and - calibrating (S104) the sensor system (105) based on the transmitted data and the calibration feature (101-1, 101-2).
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