DE102017223618A1 - Optical scanning system and method for calibrating the optical scanning system - Google Patents

Optical scanning system and method for calibrating the optical scanning system Download PDF

Info

Publication number
DE102017223618A1
DE102017223618A1 DE102017223618.3A DE102017223618A DE102017223618A1 DE 102017223618 A1 DE102017223618 A1 DE 102017223618A1 DE 102017223618 A DE102017223618 A DE 102017223618A DE 102017223618 A1 DE102017223618 A1 DE 102017223618A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
scanning system
unit
optical scanning
turntable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017223618.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexander Greiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102017223618.3A priority Critical patent/DE102017223618A1/en
Priority to PCT/EP2018/085097 priority patent/WO2019121435A1/en
Publication of DE102017223618A1 publication Critical patent/DE102017223618A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813—Housing arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems

Abstract

Optisches Scansystem (100) mit einem Gehäuse (101), das einen vorderen Bereich und einen hinteren Bereich aufweist, wobei der vordere Bereich ein Sende-/ Empfangsfenster für Laserlinien aufweist und der hintere Bereich für Laserlinien undurchlässig ist, und einem Drehteller (102), wobei der Drehteller (102) um eine erste Achse (107) drehbar gelagert ist, wobei die erste Achse (107) senkrecht zum Drehteller (102) angeordnet ist und auf dem Drehteller (102) eine optische Sendeeinheit (103) und eine optische Empfangseinheit (104) angeordnet sind, wobei die optische Sendeeinheit (103) dazu eingerichtet ist, eine Laserlinie auszusenden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reflektoreinheit (105) im hinteren Bereich des Gehäuses (101) angeordnet ist, die die Laserlinie zur optischen Empfangseinheit (104) umlenkt, sodass eine Detektoreinheit der optischen Empfangseinheit (104) während einer Dunkelphase des optischen Scansystems (100) kalibriert wird.

Figure DE102017223618A1_0000
An optical scanning system (100) comprising a housing (101) having a front portion and a rear portion, the front portion having a laser line transmission / reception window and the rear portion being opaque to laser lines, and a turntable (102), wherein the turntable (102) is rotatably mounted about a first axis (107), wherein the first axis (107) is arranged perpendicular to the turntable (102) and on the turntable (102) an optical transmitting unit (103) and an optical receiving unit ( 104) are arranged, wherein the optical transmitting unit (103) is adapted to emit a laser line, characterized in that a reflector unit (105) in the rear region of the housing (101) is arranged, which deflects the laser line to the optical receiving unit (104) such that a detector unit of the optical receiving unit (104) is calibrated during a dark phase of the optical scanning system (100).
Figure DE102017223618A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein optisches Scansystem, ein Verfahren zur Kalibrierung des optischen Scansystems und ein Fahrzeug mit einem optischen Scansystem.The invention relates to an optical scanning system, a method for calibrating the optical scanning system and a vehicle with an optical scanning system.

Für das hochautomatisierte Fahren müssen Lidarsensoren im Fahrzeugbereich sehr genaue Messwerte liefern. Dazu sind mechanische Laserscanner bekannt, die einen großen horizontalen Erfassungswinkel zwischen 150° und 360° aufweisen. Es gibt dabei Drehspiegel-Laserscanner, deren maximaler Erfassungsbereich auf 150° eingeschränkt ist. Bei einem Drehspiegel-Laserscanner wird der Ablenkspiegel motorgetrieben angesteuert. Für größere Erfassungsbereiche bis zu 360° werden Vorrichtungen verwendet, bei denen sich alle elektrooptischen Komponenten auf einem Drehteller oder Rotor befinden.For highly automated driving, lidar sensors in the vehicle area must deliver very accurate measured values. For this purpose, mechanical laser scanners are known, which have a large horizontal detection angle between 150 ° and 360 °. There are rotating mirror laser scanners whose maximum detection range is limited to 150 °. In a rotating mirror laser scanner, the deflection mirror is driven by a motor. For larger detection ranges up to 360 °, devices are used with all electro-optical components on a turntable or rotor.

Eine weitere Variante stellen Systeme dar, die einen Detektor aufweisen, der auf der Single photon avalanche diode - Technologie, der sogenannten SPAD-Technologie, basiert. Bei solchen Systemen werden pro Scanumlauf eine vertikale Laserlinie ausgesendet und mittels einer Empfangsoptik auf einen Detektor abgebildet. In dem Detektor werden je nach Beleuchtung die entsprechenden Pixel ausgelesen und aus diesem Signal eine Eingangsinformation generiert. Um bei der Auswertung genaue Messergebnisse im SPAD-Detektor zu erhalten, ist eine maximale Signalqualität und die genaue Lage der Laserlinie wichtig. Dazu findet im Herstellungswerk eine Justierung der Empfangseinheit auf die Sendeeinheit statt.A further variant is systems that have a detector based on the single photon avalanche diode technology, the so-called SPAD technology. In such systems, one vertical laser line is emitted per scanning scan and imaged onto a detector by means of a receiving optical system. Depending on the lighting, the corresponding pixels are read out in the detector and input information is generated from this signal. In order to obtain accurate measurement results in the SPAD detector, maximum signal quality and the exact position of the laser line are important. For this purpose, an adjustment of the receiving unit to the transmitting unit takes place in the manufacturing plant.

Nachteilig ist hierbei, dass sich die Lage der Linie über die Temperatur und die Lebensdauer des Lidarsensors verändern kann. Dadurch werden nicht beleuchtete Pixel bei der Ermittlung der Empfangsinformation verwendet, wodurch es zu Einbußen in der Sensorreichweite kommt.The disadvantage here is that the position of the line on the temperature and the life of the Lidarsensors can change. As a result, unilluminated pixels are used in the determination of the reception information, resulting in losses in the sensor range.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden.The object of the invention is to overcome these disadvantages.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ein optisches Scansystem umfasst ein Gehäuse, das einen vorderen Bereich und einen hinteren Bereich aufweist. Der vordere Bereich weist ein Sende-/ Empfangsfenster für optische Strahlen auf und der hintere Bereich ist für optische Strahlen undurchlässig. Das optische Scansystem umfasst einen Drehteller, der um eine erste Achse drehbar gelagert ist. Die erste Achse ist dabei senkrecht zum Drehteller angeordnet. Auf dem Drehteller ist eine optische Sendeeinheit und eine optische Empfangseinheit angeordnet. Die optische Sendeeinheit ist dazu eingerichtet, Laserlinien auszusenden. Erfindungsgemäß ist im hinteren Bereich des Gehäuses eine Reflektoreinheit angeordnet, die optische Strahlen von der optischen Sendeeinheit zur optischen Empfangseinheit lenkt bzw. umlenkt, sodass eine Detektoreinheit der optischen Empfangseinheit während einer Dunkelphase des optischen Scansystems kalibriert wird. Mit anderen Worten es wird eine In-field Kalibrierung in Bezug auf die Abbildung der Laserlinie auf die Detektoreinheit der Empfangseinheit ermöglicht. Das bedeutet die Detektoreinheit wird rekalibriert. Unter dem Begriff Dunkelphase des optischen Scansystems wird eine Zeitspanne verstanden in der die Laserlinien nicht in eine Umgebung außerhalb des Gehäuses ausgesendet werden.An optical scanning system includes a housing having a front portion and a rear portion. The front portion has an optical-beam transmission / reception window, and the rear portion is opaque to optical radiation. The optical scanning system comprises a turntable which is rotatably mounted about a first axis. The first axis is arranged perpendicular to the turntable. On the turntable, an optical transmitting unit and an optical receiving unit is arranged. The optical transmission unit is set up to emit laser lines. According to the invention, a reflector unit is arranged in the rear region of the housing, which deflects or deflects optical beams from the optical transmitter unit to the optical receiver unit, so that a detector unit of the optical receiver unit is calibrated during a dark phase of the optical scanning system. In other words, an in-field calibration with respect to the imaging of the laser line on the detector unit of the receiving unit is made possible. This means the detector unit is recalibrated. The term dark phase of the optical scanning system is understood to mean a period in which the laser lines are not emitted into an environment outside the housing.

Der Vorteil ist hierbei, dass eine Kalibrierung der Ausrichtung des Sendepfads zum Empfangspfad des optischen Scansystems während des Betriebs des optischen Scansystems erfolgt.The advantage here is that a calibration of the alignment of the transmission path to the reception path of the optical scanning system during operation of the optical scanning system.

In einer Weiterbildung sind die optische Sendeeinheit und die optische Empfangseinheit beabstandet parallel zueinander auf dem Drehteller angeordnet.In a further development, the optical transmitting unit and the optical receiving unit are arranged at a distance parallel to one another on the turntable.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die optische Sendeeinheit auf der optischen Empfangseinheit angeordnet. Mit anderen Worten die optische Sendeeinheit ist über der optischen Empfangseinheit angeordnet.In a further embodiment, the optical transmitting unit is arranged on the optical receiving unit. In other words, the optical transmitting unit is arranged above the optical receiving unit.

In einer Weiterbildung ist ein Motor vorgesehen, der den Drehteller um die erste Achse dreht. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen Schrittmotor.In a further development, a motor is provided which rotates the turntable about the first axis. This is in particular a stepper motor.

Vorteilhaft ist hierbei, dass das optische Scansystem während eines Scanvorgangs bzw. Scanumlaufs sukzessiv bewegt werden kann.It is advantageous here that the optical scanning system can be moved successively during a scanning process or scan circulation.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die Reflektoreinheit Prismen, Doppelspiegel oder Corner Cubes auf.In a further refinement, the reflector unit has prisms, double mirrors or corner cubes.

In einer Weiterbildung umfasst die Reflektoreinheit ein teilreflektives Material, das eine Intensität der Laserlinien nach dem Auftreffen auf das teilreflektive Material verringert.In a further development, the reflector unit comprises a partially reflecting material which reduces an intensity of the laser lines after striking the partially reflecting material.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die optische Empfangseinheit ein Dämpfungsglied auf, das während der Dunkelphase des optischen Scansystems eingeschaltet ist.In a further refinement, the optical receiving unit has an attenuator which is switched on during the dark phase of the optical scanning system.

In einer Weiterbildung umfasst das Dämpfungsglied einen Graufilter.In a development, the attenuator comprises a gray filter.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung eines optischen Scansystems während einer Dunkelphase des optischen Scansystems, wobei das optische Scansystem ein Gehäuse umfasst, das einen vorderen Bereich und einen hinteren Bereich aufweist, wobei der vordere Bereich ein Sende-/ Empfangsfenster für Laserlinien aufweist und der hintere Bereich für Laserlinien undurchlässig ist, wobei das optische Scansystem einen Drehteller aufweist, der um eine erste Achse drehbar gelagert ist, wobei die erste Achse senkrecht zum Drehteller angeordnet ist und auf dem Drehteller eine optische Sendeeinheit und eine optische Empfangseinheit angeordnet sind, umfasst das Aussenden von Laserlinien mittels der optischen Sendeeinheit, wobei die optische Sendeeinheit die Laserlinien während der Dunkelphase in den hinteren Bereich des Gehäuses aussendet, und das Ablenken der Laserlinien mit Hilfe einer Reflektoreinheit, die im hinteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Empfangen der von der Reflektoreinheit abgelenkten Laserlinien mittels der optischen Empfangseinheit, das Bestimmen einer Lage der Laserlinien und das Kalibrieren einer Detektoreinheit der optischen Empfangseinheit in Abhängigkeit der Lage der Laserlinien. The method according to the invention for calibrating an optical scanning system during a dark phase of the optical scanning system, the optical scanning system comprising a housing having a front area and a rear area, the front area having a laser line transmission / reception window and the rear area for Laser lines is impermeable, wherein the optical scanning system comprises a turntable which is rotatably mounted about a first axis, wherein the first axis is arranged perpendicular to the turntable and on the turntable, an optical transmitting unit and an optical receiving unit are arranged, comprises the emission of laser lines by means the optical transmitting unit, wherein the optical transmitting unit emits the laser lines during the dark phase in the rear portion of the housing, and the deflection of the laser lines by means of a reflector unit, which is arranged in the rear region of the housing. The method further comprises receiving the laser lines deflected by the reflector unit by means of the optical receiving unit, determining a position of the laser lines and calibrating a detector unit of the optical receiving unit as a function of the position of the laser lines.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist ein erfindungsgemäßes optisches Scansystem auf, wobei das optische Scansystem im Bereich einer Stoßstange des Fahrzeugs angeordnet ist.The vehicle according to the invention has an optical scanning system according to the invention, wherein the optical scanning system is arranged in the region of a bumper of the vehicle.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. den abhängigen Patentansprüchen.Further advantages will become apparent from the following description of exemplary embodiments or the dependent claims.

Figurenlistelist of figures

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1a ein optisches Scansystem während einer Sende-/Empfangsphase,
  • 1b das optische Scansystem während einer Dunkelphase,
  • 2a ein weiteres optisches Scansystem während der Sende-/Empfangsphase,
  • 2b das weitere optische Scansystem während der Dunkelphase, und
  • 3 ein Verfahren zur Kalibrierung des optischen Scansystems.
The present invention will be explained below with reference to preferred embodiments and accompanying drawings. Show it:
  • 1a an optical scanning system during a transmission / reception phase,
  • 1b the optical scanning system during a dark phase,
  • 2a another optical scanning system during the transmission / reception phase,
  • 2 B the additional optical scanning system during the dark phase, and
  • 3 a method for calibrating the optical scanning system.

1a zeigt ein optisches Scansystem 100 während einer Sende-/ Empfangsphase des optischen Scansystems 100. Das optische Scansystem 100 umfasst ein Gehäuse 101, einen Drehteller 102, der innerhalb des Gehäuses 101 angeordnet ist, eine Sendeeinheit 103, eine Empfangseinheit 104 und eine Reflektoreinheit 105. 1a shows an optical scanning system 100 during a transmission / reception phase of the optical scanning system 100 , The optical scanning system 100 includes a housing 101 , a turntable 102 inside the case 101 is arranged, a transmitting unit 103 , a receiving unit 104 and a reflector unit 105 ,

Das Gehäuse 101 weist einen vorderen Bereich und einen hinteren Bereich auf. Das Gehäuse 101 umfasst einen hohlen Halbzylinder und einen hohlen Quader, wobei der hohle Halbzylinder und der hohle Quader unmittelbar miteinander verbunden sind. Eine Höhe des hohlen Quaders entspricht einer Höhe des hohlen Halbzylinders. Der Durchmesser des hohlen Halbzylinders entspricht einer Kantenlänge einer Kante des hohlen Quaders, die unmittelbar mit dem hohlen Halbzylinder verbunden ist. Der hohle Halbzylinder ist im vorderen Bereich des Gehäuses 101 angeordnet. Ein Sende-/Empfangsfenster des optischen Scansystems 100 umfasst mindestens den hohlen Halbzylinder. Mit anderen Worten das Sende-/Empfangsfenster kann auch Bereiche des hohlen Quaders umfassen. Das Sende-/Empfangsfenster ist für optische Strahlen, z. B. Laserstrahlen oder Laserlinien, durchlässig bzw. transparent.The housing 101 has a front portion and a rear portion. The housing 101 comprises a hollow half cylinder and a hollow cuboid, wherein the hollow half cylinder and the hollow cuboid are directly connected to each other. A height of the hollow cuboid corresponds to a height of the hollow half-cylinder. The diameter of the hollow half-cylinder corresponds to an edge length of an edge of the hollow cuboid, which is directly connected to the hollow half-cylinder. The hollow half cylinder is in the front of the case 101 arranged. A transmission / reception window of the optical scanning system 100 includes at least the hollow half cylinder. In other words, the transmission / reception window may also include areas of the hollow cuboid. The transmit / receive window is for optical beams, e.g. As laser beams or laser lines, permeable or transparent.

Der Drehteller 102 ist innerhalb des Gehäuses 101 angeordnet. Der Drehteller 102 ist drehbar um eine erste Achse 107 gelagert. Die erste Achse 107 ist dabei senkrecht zu einer Oberfläche des Drehtellers 102 angeordnet und fungiert als Rotationsachse des Drehtellers 102. Die erste Achse 107 kann den Mittelpunkt des Drehtellers 102 durchlaufen. Der Drehteller 102 ist dazu eingerichtet, während des Betriebs des optischen Scansystems 100, d. h. bei einem Scanvorgang um die erste Achse 107 zu rotieren. Der Drehteller 102 wird dabei beispielsweise von einem Motor angetrieben. Die optische Sendeeinheit 103 ist parallel zur optischen Empfangseinheit 104 auf dem Drehteller 102 in einem vorgegebenen Abstand angeordnet. Eine Sendeseite der Sendeeinheit 103, die eingerichtet ist, optische Strahlen auszusenden zeigt in eine gleiche Richtung wie eine Empfangsseite der Empfangseinheit, die dazu eingerichtet ist, optische Strahlen zu empfangen. Mit anderen Worten die optischen Achsen der optischen Sendeeinheit 103 und der optischen Empfangseinheit 104 verlaufen in einem vorgegebenen Abstand parallel zueinander.The turntable 102 is inside the case 101 arranged. The turntable 102 is rotatable about a first axis 107 stored. The first axis 107 is perpendicular to a surface of the turntable 102 arranged and acts as a rotation axis of the turntable 102 , The first axis 107 can be the center of the turntable 102 run through. The turntable 102 is set up during operation of the optical scanning system 100 ie when scanning around the first axis 107 to rotate. The turntable 102 is driven by a motor, for example. The optical transmission unit 103 is parallel to the optical receiver unit 104 on the turntable 102 arranged at a predetermined distance. A transmitting side of the transmitting unit 103 which is adapted to emit optical beams points in a same direction as a receiving side of the receiving unit, which is adapted to receive optical beams. In other words, the optical axes of the optical transmitting unit 103 and the optical receiving unit 104 run parallel to each other at a predetermined distance.

Anstelle des Drehtellers 102 kann auch ein Rotor oder eine Kreisscheibe vorgesehen sein.Instead of the turntable 102 it is also possible to provide a rotor or a circular disk.

Die optische Sendeeinheit 103 umfasst eine Lichtquelle, die optische Strahlen aussendet. Die Lichtquelle ist beispielsweise ein Laser. Die optische Sendeeinheit 103 ist dazu eingerichtet Laserlinien auszusenden. Die Laserlinien können in vertikaler Richtung ausgesendet werden, d. h. senkrecht zu einer Oberfläche des Drehtellers 102 oder in horizontaler Richtung ausgesendet werden, d. h. parallel zur Oberfläche des Drehtellers 102.The optical transmission unit 103 includes a light source that emits optical beams. The light source is for example a laser. The optical transmission unit 103 is set up to emit laser lines. The laser lines can be emitted in the vertical direction, ie perpendicular to a surface of the turntable 102 or in the horizontal direction, ie parallel to the surface of the turntable 102 ,

Die optische Empfangseinheit 104 umfasst eine nicht gezeigte Detektoreinheit, die eine SPAD-Technologie aufweist. Die Detektoreinheit umfasst dabei ein zweidimensionales Array von SPAD-Dioden. Optional umfasst die Empfangseinheit 104 ein Dämpfungsglied, das während der Dunkelphase des optischen Scansystems 100 eingeschaltet ist. Das Dämpfungsglied kann beispielsweise als Graufilter ausgestaltet sein.The optical receiving unit 104 includes a detector unit (not shown) having SPAD technology. The detector unit comprises a two-dimensional array of SPAD diodes. Optionally, the receiving unit comprises 104 an attenuator during the dark phase of the optical scanning system 100 is turned on. The attenuator may be configured, for example, as a gray filter.

Die Reflektoreinheit 105 fungiert als Ablenk- bzw. Umlenkeinheit von Laserlinien, die während einer Dunkelphase des optischen Scansystems 100 von der optischen Sendeeinheit 103 ausgesendet werden. Diese abgelenkten Laserlinien werden direkt in bzw. zur optischen Empfangseinheit 104 geleitet. Die Reflektoreinheit 105 kann beispielsweise als Prisma, Doppelspiegel oder Corner Cubes ausgestaltet sein. Die Reflektoreinheit 105 kann ein teilreflektives Material umfassen, das die Intensität der Laserlinien nach dem Auftreffen auf das teilreflektive Material verringert.The reflector unit 105 acts as a deflecting unit of laser lines, during a dark phase of the optical scanning system 100 from the optical transmission unit 103 to be sent out. These deflected laser lines are directly in or to the optical receiving unit 104 directed. The reflector unit 105 can be configured for example as a prism, double mirror or Corner Cubes. The reflector unit 105 may include a semi-reflective material that reduces the intensity of the laser lines after impacting the partially reflective material.

Das optische Scansystem 100 ist beispielsweise ein biaxialer rotierender 3D-Laserscanner. Solche biaxialen rotierenden 3D-Laserscanner sind auch als Makroscanner bekannt.The optical scanning system 100 is, for example, a biaxial rotating 3D laser scanner. Such biaxial rotating 3D laser scanners are also known as macroscanners.

1b zeigt das optische Scansystem 100 während der Dunkelphase des optischen Scansystems 100. Dabei ist der Strahlengang der von der Sendeeinheit 103 ausgesendeten Laserlinien 108 und von der Reflektoreinheit 105 abgelenkten Laserlinien 109 während der Dunkelphase gezeigt. Die Bezugszeichen der 1b, die mit den Bezugszeichen aus 1a identisch sind, bezeichnen dieselben Komponenten wie in 1a. 1b shows the optical scanning system 100 during the dark phase of the optical scanning system 100 , The beam path is that of the transmitting unit 103 emitted laser lines 108 and from the reflector unit 105 deflected laser lines 109 shown during the dark phase. The reference numerals of 1b issued with the reference numbers 1a are identical, denote the same components as in 1a ,

2a zeigt ein weiteres optisches Scansystem 200 während der Sende-/ Empfangsphase des optischen Scansystems 200. Das optische Scansystem 200 umfasst im Wesentlichen die Anordnung aus den 1a und 1b. Identische hintere Stellen der Bezugszeichen aus 2a entsprechen den Komponenten aus den 1a und 1b mit denselben hinteren Stellen der Bezugszeichen. Der Unterschied zu den 1a und 1b besteht darin, dass in der 2a die optische Sendeeinheit 203 auf der optischen Empfangseinheit 204 angeordnet ist, d. h. die optische Sendeeinheit 203 und die optische Empfangseinheit 204 sind übereinander angeordnet. Des Weiteren ist in der 2a ein Motor 206 gezeigt, der den Drehteller 202 auf dem die optische Sendeeinheit 203 und die optische Empfangseinheit 204 angeordnet sind, antreibt. Der hier gezeigte Motor 206 kann auch in der Vorrichtung der 1a und 1b zum Einsatz kommen. 2a shows another optical scanning system 200 during the transmission / reception phase of the optical scanning system 200 , The optical scanning system 200 essentially comprises the arrangement of the 1a and 1b , Identical rear positions of the reference numerals 2a correspond to the components of the 1a and 1b with the same rear positions of the reference numerals. The difference to the 1a and 1b is that in the 2a the optical transmitting unit 203 on the optical receiver unit 204 is arranged, ie the optical transmitting unit 203 and the optical receiving unit 204 are arranged one above the other. Furthermore, in the 2a an engine 206 shown the turntable 202 on the optical transmitting unit 203 and the optical receiving unit 204 are arranged, drives. The engine shown here 206 can also be used in the device 1a and 1b be used.

2b zeigt das optische Scansystem 200 während der Dunkelphase des optischen Scansystems 200. Die Bezugszeichen der 2b, die mit den Bezugszeichen aus 2a identisch sind, bezeichnen dieselben Komponenten wie in 2a. Auch hier ist der Strahlengang der von der Sendeeinheit 203 ausgesendeten Laserlinien 208 und von der Reflektoreinheit 205 abgelenkten Laserlinien 209 während der Dunkelphase gezeigt. 2 B shows the optical scanning system 200 during the dark phase of the optical scanning system 200 , The reference numerals of 2 B issued with the reference numbers 2a are identical, denote the same components as in 2a , Again, the beam path of the transmission unit 203 emitted laser lines 208 and from the reflector unit 205 deflected laser lines 209 shown during the dark phase.

Das optische Scansystem 100 und 200 ist beispielsweise ein Lidarsystem. Es findet beispielsweise in Fahrzeugen oder Robotern Anwendung.The optical scanning system 100 and 200 is for example a lidar system. It is used, for example, in vehicles or robots.

3 zeigt das Verfahren 300 zur Kalibrierung des optischen Scansystems. Das Verfahren 300 startet mit dem Schritt 310, in dem von der optischen Sendeeinheit Laserlinien ausgesendet werden, die während der Dunkelphase in den hinteren Bereich des Gehäuses ausgesendet werden. Mit anderen Worten das optische Scansystem strahlt auf den hinteren bzw. rückwärtigen Bereich des Gehäuses ab, der für optische Strahlen undurchlässig ist. In einem folgenden Schritt 320 werden die Laserlinien mit Hilfe der Reflektoreinheit, die im hinteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist, abgelenkt. Das bedeutet die Reflektoreinheit lenkt die Laserlinien derart ab, dass Laserlinien unmittelbar, d. h. ohne mit Objekten aus der Umgebung außerhalb des Gehäuses zu interagieren, von der optischen Empfangseinheit 104 empfangen bzw. erfasst werden. In einem folgenden Schritt 330 werden die von der Reflektoreinheit abgelenkten bzw. umgelenkten Laserlinien von der Empfangseinheit empfangen. In einem folgenden Schritt 340 wird eine Lage der Laserlinien bestimmt und in einem folgenden Schritt 350 wird eine Detektoreinheit der optischen Empfangseinheit in Abhängigkeit der Lage der Laserlinien kalibriert. Alternativ zu Schritt 350 oder zusätzlich kann in einem Schritt 360 die Laserleistung in Abhängigkeit der abgelenkten Laserlinie ermittelt werden. Optional kann in separaten Schritten, die auf den Schritt 340 folgen, eine Augensicherheit in Abhängigkeit der abgelenkten Laserlinie ermittelt, einzelne Laserdioden in Abhängigkeit der abgelenkten Laserlinie oder die funktionale Sicherheit des optischen Scansystems überwacht werden. 3 shows the procedure 300 for calibrating the optical scanning system. The procedure 300 starts with the step 310 in which laser lines are emitted by the optical transmission unit, which are emitted during the dark phase in the rear region of the housing. In other words, the optical scanning system radiates to the rear or rear portion of the housing, which is opaque to optical radiation. In a following step 320 The laser lines are deflected by means of the reflector unit, which is arranged in the rear region of the housing. This means that the reflector unit deflects the laser lines such that laser lines directly, ie, without interacting with objects from the environment outside the housing, of the optical receiving unit 104 be received or recorded. In a following step 330 the laser lines deflected or deflected by the reflector unit are received by the receiving unit. In a following step 340 a position of the laser lines is determined and in a following step 350 a detector unit of the optical receiving unit is calibrated depending on the position of the laser lines. Alternative to step 350 or additionally, in one step 360 the laser power depending on the deflected laser line are determined. Optionally, in separate steps on the step 340 eye safety as a function of the deflected laser line is determined, individual laser diodes are monitored as a function of the deflected laser line or the functional safety of the optical scanning system.

Claims (10)

Optisches Scansystem (100) mit • einem Gehäuse (101), das einen vorderen Bereich und einen hinteren Bereich aufweist, wobei der vordere Bereich ein Sende-/Empfangsfenster für Laserlinien aufweist und der hintere Bereich für Laserlinien undurchlässig ist, und • einem Drehteller (102), wobei der Drehteller (102) um eine erste Achse (107) drehbar gelagert ist, wobei die erste Achse (107) senkrecht zum Drehteller (102) angeordnet ist und auf dem Drehteller (102) eine optische Sendeeinheit (103) und eine optische Empfangseinheit (104) angeordnet sind, wobei die optische Sendeeinheit (103) dazu eingerichtet ist, eine Laserlinie auszusenden, dadurch gekennzeichnet, dass • eine Reflektoreinheit (105) im hinteren Bereich des Gehäuses (101) angeordnet ist, die die Laserlinie zur optischen Empfangseinheit (104) umlenkt, sodass eine Detektoreinheit der optischen Empfangseinheit (104) während einer Dunkelphase des optischen Scansystems (100) kalibriert wird.An optical scanning system (100) comprising: a housing (101) having a front portion and a rear portion, the front portion having a laser line transmission / reception window and the rear portion being opaque to laser lines, and a turntable (102 ), wherein the turntable (102) about a first axis (107) is rotatably mounted, wherein the first axis (107) perpendicular to the turntable (102) is arranged and on the turntable (102) an optical transmitting unit (103) and an optical Receiving unit (104) are arranged, wherein the optical transmitting unit (103) is adapted to a laser line, characterized in that • a reflector unit (105) in the rear region of the housing (101) is arranged, which deflects the laser line to the optical receiving unit (104), so that a detector unit of the optical receiving unit (104) during a dark phase of the optical Scansystems (100) is calibrated. Optisches Scansystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sendeeinheit (103) und die optische Empfangseinheit (104) beabstandet parallel nebeneinander auf dem Drehteller (102) angeordnet sind.Optical scanning system (100) after Claim 1 , characterized in that the optical transmitting unit (103) and the optical receiving unit (104) spaced parallel to each other on the turntable (102) are arranged. Optisches Scansystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sendeeinheit (103) auf der optischen Empfangseinheit (104) angeordnet ist.Optical scanning system (100) after Claim 1 , characterized in that the optical transmitting unit (103) is arranged on the optical receiving unit (104). Optisches Scansystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor (206) vorgesehen ist, insbesondere ein Schrittmotor, der den Drehteller (102) um die erste Achse (107) dreht.Optical scanning system (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that a motor (206) is provided, in particular a stepping motor which rotates the turntable (102) about the first axis (107). Optisches Scansystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinheit (105) Prismen, Doppelspiegel oder Corner Cubes aufweist.Optical scanning system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the reflector unit (105) has prisms, double mirrors or corner cubes. Optisches Scansystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinheit (105) ein teilreflektives Material umfasst, sodass eine Intensität der Laserlinie nach dem Auftreffen auf das teilreflektive Material verringert wird.Optical scanning system (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the reflector unit (105) comprises a partially reflective material, so that an intensity of the laser line is reduced after hitting the partially reflective material. Optisches Scansystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Empfangseinheit (104) ein Dämpfungsglied aufweist, das in der Dunkelphase des optischen Scansystems (100) eingeschaltet ist.Optical scanning system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical receiving unit (104) comprises an attenuator which is switched on in the dark phase of the optical scanning system (100). Optisches Scansystem (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied einen Graufilter umfasst.Optical scanning system (100) after Claim 7 , characterized in that the attenuator comprises a gray filter. Verfahren (300) zur Kalibrierung eines optischen Scansystems während einer Dunkelphase des optischen Scansystems, wobei das optische Scansystem ein Gehäuse umfasst, das einen vorderen Bereich und einen hinteren Bereich aufweist, wobei der vordere Bereich ein Sende-/Empfangsfenster für Laserlinien aufweist und der hintere Bereich für Laserlinien undurchlässig ist, wobei das optische Scansystem einen Drehteller aufweist, der um eine erste Achse drehbar gelagert ist, wobei die erste Achse senkrecht zum Drehteller angeordnet ist und auf dem Drehteller eine optische Sendeeinheit und eine optische Empfangseinheit angeordnet sind, mit den Schritten: • Aussenden (310) einer Laserlinie mittels der optischen Sendeeinheit, wobei die optische Sendeeinheit die Laserlinie während der Dunkelphase in den hinteren Bereich des Gehäuses aussendet, • Ablenken (320) der Laserlinie mit Hilfe einer Reflektoreinheit, die im hinteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist, • Empfangen (330) der von der Reflektoreinheit abgelenkten Laserlinie mittels der optischen Empfangseinheit und • Bestimmen (340) einer Lage der Laserlinie, und • Kalibrieren (350) einer Detektoreinheit der optischen Empfangseinheit in Abhängigkeit der Lage der Laserlinie.A method (300) for calibrating an optical scanning system during a dark phase of the optical scanning system, the optical scanning system comprising a housing having a front portion and a rear portion, the front portion having a laser line transmission / reception window and the rear portion is opaque to laser lines, wherein the optical scanning system comprises a turntable which is rotatably mounted about a first axis, wherein the first axis is arranged perpendicular to the turntable and on the turntable, an optical transmitting unit and an optical receiving unit are arranged, comprising the steps: Emitting (310) a laser line by means of the optical transmitter unit, wherein the optical transmitter unit emits the laser line during the dark phase in the rear area of the housing, Deflecting (320) the laser line by means of a reflector unit which is arranged in the rear region of the housing, Receiving (330) the laser line deflected by the reflector unit by means of the optical receiving unit and Determining (340) a location of the laser line, and Calibrating (350) a detector unit of the optical receiving unit as a function of the position of the laser line. Fahrzeug mit einem optischen Scansystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das optische Scansystem im Bereich einer Stoßstange des Fahrzeugs angeordnet ist.Vehicle with an optical scanning system according to one of Claims 1 to 8th , wherein the optical scanning system is arranged in the region of a bumper of the vehicle.
DE102017223618.3A 2017-12-21 2017-12-21 Optical scanning system and method for calibrating the optical scanning system Pending DE102017223618A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017223618.3A DE102017223618A1 (en) 2017-12-21 2017-12-21 Optical scanning system and method for calibrating the optical scanning system
PCT/EP2018/085097 WO2019121435A1 (en) 2017-12-21 2018-12-17 Optical scanning system and method for calibrating the optical scanning system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017223618.3A DE102017223618A1 (en) 2017-12-21 2017-12-21 Optical scanning system and method for calibrating the optical scanning system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017223618A1 true DE102017223618A1 (en) 2019-06-27

Family

ID=64900879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017223618.3A Pending DE102017223618A1 (en) 2017-12-21 2017-12-21 Optical scanning system and method for calibrating the optical scanning system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017223618A1 (en)
WO (1) WO2019121435A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020101272A1 (en) 2020-01-21 2021-07-22 Sick Ag Photoelectric sensor
WO2021208582A1 (en) * 2020-04-15 2021-10-21 Oppo广东移动通信有限公司 Calibration apparatus, calibration system, electronic device and calibration method
DE102021119239A1 (en) 2021-07-26 2023-01-26 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method for operating an optical detection device, optical detection device for monitoring at least one monitoring area and vehicle with at least one detection device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022134444A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Motional Ad Llc LIGHT SOURCE CHARACTERIZATION SYSTEM

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4340756C5 (en) * 1992-12-08 2006-08-10 Sick Ag Laser range finding device
DE19647152A1 (en) * 1996-11-14 1998-05-28 Sick Ag Laser distance determination device
EP2112527A3 (en) * 2008-04-22 2011-06-22 Riegl Laser Measurement Systems GmbH Reference target for calibrating laser scanners
DE102014107353A1 (en) * 2014-05-26 2015-11-26 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting objects
DE102015121839A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting an object

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020101272A1 (en) 2020-01-21 2021-07-22 Sick Ag Photoelectric sensor
EP3855210A1 (en) * 2020-01-21 2021-07-28 Sick Ag Optoelectronic sensor
WO2021208582A1 (en) * 2020-04-15 2021-10-21 Oppo广东移动通信有限公司 Calibration apparatus, calibration system, electronic device and calibration method
DE102021119239A1 (en) 2021-07-26 2023-01-26 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method for operating an optical detection device, optical detection device for monitoring at least one monitoring area and vehicle with at least one detection device
WO2023006528A1 (en) 2021-07-26 2023-02-02 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Optical detection device for monitoring a monitored region with verification of the functional safety

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019121435A1 (en) 2019-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2718669B1 (en) Laser scanner and method for controlling a laser scanner
EP2005112B1 (en) Apparatus and method for three-dimensional coverage of a spatial area
WO2019121435A1 (en) Optical scanning system and method for calibrating the optical scanning system
DE102009055988B3 (en) Device, particularly laser scanner, for optical scanning and measuring surrounding area, has light transmitter that transmits transmission light ray by rotor mirror
EP4303622A2 (en) Laser scanner
DE102009055989B4 (en) Device for optically scanning and measuring an environment
EP3479062B1 (en) Method for comparing a laser beam hitting a laser recipient with a rotating laser beam
DE102009057101A1 (en) Device for optically scanning and measuring an environment
EP2124069A1 (en) Omnidirectional lidar system
DE102009047303A1 (en) Device for calibrating sensors e.g. two-dimensional laser scanners, in vehicle, has reflector module with matrix-like reflector elements, and faceplate mask arranged at optical path between linear detection and ranging sensor and module
CH700023B1 (en) Scanning device.
EP3479063B1 (en) Method for comparing a laser beam hitting a laser recipient with a rotating laser beam
DE102019105478A1 (en) LIDAR sensors and methods for the same
DE102017200691B4 (en) Projection apparatus and method for scanning a solid angle area with a laser beam
DE102017202635A1 (en) Lidar sensor for detecting an object
AT507684B1 (en) DEVICE FOR TESTING AN OBJECT ROOM
DE10122664A1 (en) calibration
DE102017202634A1 (en) Lidar sensor for detecting an object
EP3699640B1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting an object
DE102009047324A1 (en) Hand-held device for calibrating optical sensor e.g. fixed irradiating linear detection and ranging sensor, in vehicle at e.g. workshop, has multipixel detector, and faceplate mask arranged in optical path between sensor and detector
DE19623060C2 (en) Geodetic device for rough target search
DE69920998T2 (en) System for determining and quantifying an alignment of an object with a coupling optics and an image capture device
DE102019120856A1 (en) LIDAR SENSOR, VEHICLE WITH THE LIDAR SENSOR AND METHOD OF OPERATING A LIDAR SENSOR
WO2017017126A1 (en) Optical sensor device for a motor vehicle for two-dimensional scanning of an area surrounding the motor vehicle, motor vehicle, and method
DE102021207209A1 (en) LIDAR device with reduced crosstalk

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication