DE102018107706A1

DE102018107706A1 - Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102018107706A1
Application number: DE102018107706.8A
Authority: DE
Inventors: Mark Edward Nichols; Cindy Anne Peters; Sabrina Louise Peczonczyk; Kerrie Nikaido Holguin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2018-10-04
Also published as: GB2562886A; CN108909639A; US10488494B2; US20180284233A1; RU2018111725A; GB201805335D0; CN108909639B

Abstract

Eine Sensorvorrichtung beinhaltet ein Gehäuse, einen am Gehäuse angebrachten LIDAR-Sensor, ein am Gehäuse angebrachtes Fenster und eine Folie, die das Fenster bedeckt und vom Fenster ablösbar ist. Das Fenster kann zylindrisch sein. Die Folie kann eine erste Folie sein und die Sensorvorrichtung kann eine zweite Folie aufweisen, die die erste Folie bedeckt und von der ersten Folie ablösbar ist.

Description

STAND DER TECHNIK
Autonome Fahrzeuge weisen eine Vielfalt von Sensoren auf. Manche Sensoren erkennen interne Zustände des Fahrzeugs, beispielsweise Raddrehzahl, Radausrichtung und Motor- und Getriebevariablen. Manche Sensoren erkennen die Position oder Ausrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise globale Positionsbestimmungssystem-(GPS)-Sensoren; Beschleunigungsmesser wie etwa piezoelektrische oder mikroelektromechanische Systeme (MEMS); Gyroskope wie etwa Drehraten-, Ringlaser- oder Lichtleitergyroskope; Trägheitsmesseinheiten (Inertial Measurement Units - IMU); und Magnetometer. Manche Sensoren erfassen die Außenwelt, beispielsweise Radarsensoren, Abtastlaser-Entfernungsmesser, Light-Detection-and-Ranging-(LIDAR)-Vorrichtungen und Bildverarbeitungssensoren wie etwa Kameras. Eine LIDAR-Vorrichtung erfasst Abstände zu Objekten durch Emittieren von Laserimpulsen und Messen der Lichtlaufzeit des Impulses zum Objekt und wieder zurück. Manche Sensoren sind Kommunikationsvorrichtungen, beispielsweise Fahrzeug-Infrastruktur- (Vehicle-to-Infrastructure - V2I) oder Fahrzeug-Fahrzeug- (Vehicle-to-Vehicle - V2V)-Vorrichtungen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Fahrzeugs.
2 ist eine Draufsicht des Fahrzeugs.
3 eine perspektivische Ansicht einer Sensorvorrichtung des Fahrzeugs.
4 ist eine perspektivische Ansicht der Sensorvorrichtung mit einer teilweise abgelösten Folie.
5 ist eine Querschnittsansicht der Sensorvorrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Sensorvorrichtung beinhaltet ein Gehäuse, einen am Gehäuse angebrachten LIDAR-Sensor, ein am Gehäuse angebrachtes Fenster und eine Folie, die das Fenster bedeckt und vom Fenster ablösbar ist.
Das Fenster kann zylindrisch sein. Das Gehäuse kann ein erstes Gehäuse sein, und die Sensorvorrichtung kann ein zweites Gehäuse aufweisen. Das Fenster kann am zweiten Gehäuse angebracht sein. Das erste und das zweite Gehäuse können zylindrisch sein. Ein Durchmesser des Fensters kann geringer sein als ein Durchmesser des ersten Gehäuses. Der Durchmesser des Fensters kann geringer sein als ein Durchmesser des zweiten Gehäuses.
Die Folie kann eine erste Folie sein und die Sensorvorrichtung kann eine zweite Folie aufweisen, die die erste Folie bedeckt und von der ersten Folie ablösbar ist. Die Sensorvorrichtung kann eine dritte Folie aufweisen, die die zweite Folie bedeckt und von der zweiten Folie ablösbar ist.
Die Folie kann eine Haftfolie sein.
Die Folie kann einen Kleber aufweisen, der die Folie an das Fenster haftet. Der Kleber kann stärker an die Folie gebunden sein als an das Fenster.
Die Folie kann eine hydrophobe Oberflächenbehandlung aufweisen.
Die Sensorvorrichtung kann eine Fahrzeugkarosserie einschließen, und das Gehäuse kann an der Fahrzeugkarosserie montiert sein.
Ein Fahrzeug weist eine Fahrzeugkarosserie, ein an der Fahrzeugkarosserie montiertes Gehäuse, einen am Gehäuse angebrachten LIDAR-Sensor, ein am Gehäuse angebrachtes Fenster und eine Folie auf, die das Fenster bedeckt und vom Fenster ablösbar ist.
Die Fahrzeugkarosserie kann eine A-Säule aufweisen, und das Fahrzeug kann einen Arm aufweisen, der sich von der A-Säule zum Gehäuse erstreckt. Das Fenster kann zylindrisch sein. Das Gehäuse kann ein erstes Gehäuse sein, und das Fahrzeug kann ein zweites Gehäuse aufweisen. Das Fenster kann am zweiten Gehäuse angebracht sein.
Die Folie kann eine erste Folie sein und das Fahrzeug kann eine zweite Folie aufweisen, die die erste Folie bedeckt und von der ersten Folie ablösbar ist.
Die Folie kann eine Haftfolie sein.
Die Folie kann einen Kleber aufweisen, der die Folie an das Fenster haftet.
Die Sensorvorrichtung kann einer äußeren Umgebung, die rau sein kann, ausgesetzt sein. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung Hagel, Staub, Stößen von Straßenverunreinigungen, übermäßiger Sonnenexposition usw. ausgesetzt sein. Die Sensorvorrichtung ermöglicht es, dass wenigstens manche umgebungsbedingten Schäden an der Folie statt am Fenster entstehen. Die Folie kann abgelöst werden, ohne das Fenster oder andere Komponenten der Sensorvorrichtung zu ersetzen. Die anderen Komponenten der Sensorvorrichtung, wie etwa der Sensor selbst, können erheblich teurer sein als die Folie. Ein Ablösen der Folie zu ermöglichen, kann die Betriebskosten eines Fahrzeugs, das die Sensorvorrichtung enthält, senken.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann eine Fahrzeugkarosserie 32 eines Fahrzeugs 30 A-Säulen 34, B-Säulen 36, C-Säulen 38 und Dachholme 40 aufweisen. Die A-Säulen 34 können sich zwischen einer Windschutzscheibe 42 und Fahrzeugfenstern 44 und von einem unteren Ende 46 an einer Unterkante der Windschutzscheibe 42 bis zu einem oberen Ende 48 an einer Oberkante der Windschutzscheibe 42 erstrecken. Die B-Säulen 36 können sich zwischen den Fahrzeugfenstern 44 benachbarter Türen 50 erstrecken. Die C-Säulen 38 können sich zwischen den Fahrzeugfenstern 44 und einem Heckfenster 52 erstrecken. Die Fahrzeugkarosserie 32 kann auch D-Säulen (nicht dargestellt) aufweisen, wenn das Fahrzeug 30 z. B. ein SUV, ein Crossover, ein Minivan oder ein Kombi ist, in welchem Fall die C-Säulen 38 sich zwischen den Fahrzeugfenstern 44 der hinteren Türen 50 und dem hinteren linken und rechten Fahrzeugfenster 44 erstrecken und die D-Säulen sich zwischen dem hinteren rechten und linken Fahrzeugfenster 44 und dem Heckfenster 52 erstrecken. Die Dachholme 40 erstrecken sich entlang der Fahrzeugfenster 44 von der A-Säule 34 zur B-Säule 36 und bis zur C-Säule 38.
Die Windschutzscheibe 42 und die Fahrzeugfenster 44 können aus einem beliebigen in geeigneter Weise haltbaren durchsichtigen Material gebildet sein, darunter Glas wie etwa laminiertes, vorgespanntes Glas oder Kunststoff wie etwa Plexiglas oder Polycarbonat. Die Windschutzscheibe 42 befindet sich benachbart zu den A-Säulen 34.
Das Fahrzeug 30 kann Seitenspiegel 54 aufweisen. Die Seitenspiegel 54 können sich an den Vordertüren 50 oder an der Fahrzeugkarosserie 32 nahe der Unterkante der Windschutzscheibe 42 befinden. Die Seitenspiegel 54 können für einen menschlichen Fahrer durch die Fahrzeugfenster 44 sichtbar sein und dem Fahrer eine gespiegelte Ansicht von einer vom Fahrzeug nach hinten gerichteten Richtung bereitstellen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 erstreckt sich ein Arm 56 von einer der Säulen 34, 36, 38 des Fahrzeugs 30, z. B. von der A-Säule 34 zu einer Sensoranordnung 58. Der Arm 56 kann sich zwischen den Enden 46, 48 der A-Säule 34 befinden, d. h. von der Unterkante der Windschutzscheibe 42 und von der Oberkante der Windschutzscheibe 42 beabstandet, d. h. vom unteren Ende 46 und vom oberen Ende 48 beabstandet. Der Arm 56 kann an einer unteren Fläche 62 eines ersten Gehäuses 60 der Sensoranordnung 58 angebracht sein. (Die Adjektive „erste(r/s)“, „zweite(r/s)“ und „dritte(r/s)“ werden in dieser Schrift durchgehend als Kennzeichnungen verwendet und sind nicht als Aussage über die Wichtigkeit oder Rangfolge gedacht.) Der Arm 56 kann eine rohrförmige oder andere hohle Form haben, d. h., ein Hohlraum kann sich durch den Arm 56 erstrecken. Der Hohlraum kann die Durchführung von Drähten, Schläuchen usw. durch den Arm 56 ermöglichen, während sie von der äußeren Umgebung geschützt sind.
Unter Bezugnahme auf 3 weist die Sensoranordnung 58 typischerweise das erste Gehäuse 60, einen Sensor 64, ein Fenster 66 und ein zweites Gehäuse 68 auf. Die Sensoranordnung 58 kann eine zylindrische Form mit einer oberen Fläche 70, der unteren Fläche 62 und einer Seitenfläche 72 aufweisen. Die obere Fläche 70 weist nach oben, d. h. in eine eine vom Fahrzeug nach oben weisende Richtung, und die untere Fläche 62 weist nach unten, d. h. in eine vom Fahrzeug nach unten weisende Richtung. Die zylindrische Form der Sensoranordnung 58 definiert eine Achse A, die durch einen Mittelpunkt der Sensoranordnung 58 verläuft. Die Achse A ist bezüglich des Fahrzeugs 30 vertikal ausgerichtet. Die Seitenfläche 72 weist radial von der Achse A weg. Die Seitenfläche 72 weist eine erste Seitenfläche 74 am ersten Gehäuse 60, eine Außenfläche 76 des Fensters 66 und eine zweite Seitenfläche 78 am zweiten Gehäuses 68 auf.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist die Sensoranordnung 58 an der Fahrzeugkarosserie 32 angebracht oder montiert. Beispielsweise kann sich der Arm 56 von der Fahrzeugkarosserie 32 erstrecken und das erste Gehäuse 60 tragen. Die Seitenspiegel 54 können sich unter den Sensoranordnungen 58 befinden, d. h. in einer vom Fahrzeug nach unten weisenden Richtung von den Sensoranordnungen 58, und jede untere Fläche 62 kann zum entsprechenden Seitenspiegel 54 weisen.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 kann das erste Gehäuse 60 die untere Fläche 62 und die erste Seitenfläche 74 aufweisen. Das erste Gehäuse 60 kann zylindrisch sein; beispielsweise kann die untere Fläche 62 eben und kreisförmig sein und kann sich die erste Seitenfläche 74 von einem Umfang der unteren Fläche 62 senkrecht zur unteren Fläche 62 erstrecken. Das erste Gehäuse 60 kann den Sensor 64 tragen.
Der Sensor 64 ist am ersten Gehäuse 60 angebracht. Der Sensor 64 kann dafür ausgestaltet sein, Elemente der Außenwelt zu erkennen; beispielsweise kann der Sensor 64 ein Radarsensor, ein Abtastlaser-Entfernungsmesser, eine Light-Detection-and-Ranging-(LIDAR)-Vorrichtung oder ein Bildverarbeitungssensor wie etwa eine Kamera sein. Insbesondere kann der Sensor 64 ein LIDAR-Sensor sein. Ein LIDAR-Sensor erfasst Abstände zu Objekten durch Emittieren von Laserimpulsen und Messen der Lichtlaufzeit des Impulses zum Objekt und wieder zurück. Die Laserimpulse können eine Wellenlänge von ca. 905 Nanometern aufweisen.
Das Fenster 66 ist am ersten Gehäuse 60 und am zweiten Gehäuse 68 angebracht. Ein erstes Ende 80 des Fensters 66 kann am ersten Gehäuse 60 angebracht sein, und ein zweites Ende 82 kann am zweiten Gehäuse 68 angebracht sein. Beispielsweise kann das Fenster 66 an dem ersten und dem zweiten Gehäuse 60, 68 befestigt oder angeklebt sein. Bei einem anderen Beispiel können das erste und das zweite Gehäuse 60, 68 aneinander angebracht sein und sich um das Fenster 66 erstrecken, um so das Fenster 66 an einer Bewegung bezüglich der Gehäuse 60, 68 zu hindern. Bei einem anderen Beispiel können das erste und das zweite Gehäuse 60, 68 das Fenster 66 dazwischen zusammendrücken, d. h. entgegengesetzte Druckkräfte auf die Enden 80, 82 des Fensters 66 ausüben.
Das Fenster 66 kann zylindrisch sein und die Achse A definieren. Das Fenster 66 erstreckt sich um die Achse A. Das Fenster 66 kann sich vollständig um die Achse A, d. h. 360°, oder teilweise um die Achse A erstrecken. Das Fenster 66 erstreckt sich entlang der Achse A vom ersten Ende 80 zum zweiten Ende 82. Das erste Ende 80 kann die untere Fläche 62 berühren oder von der unteren Fläche 62 beabstandet sein und die erste Seitenfläche 74 berühren. Das zweite Ende 82 kann die obere Fläche 70 berühren oder von der oberen Fläche 70 beabstandet sein und die zweite Seitenfläche 78 berühren. Das Fenster 66 hat einen Durchmesser. Der Durchmesser des Fensters 66 kann geringer sein als der Durchmesser des ersten Gehäuses 60 und/oder geringer sein als der Durchmesser des zweiten Gehäuses 68. Alternativ oder zusätzlich kann der Durchmesser des Fensters 66 im Wesentlichen gleich einem Durchmesser des ersten Gehäuses 60 und/oder einem Durchmesser des zweiten Gehäuses 68 sein; mit anderen Worten: das Fenster 66 kann mit der Seitenfläche 72 bündig oder im Wesentlichen bündig abschließen. „Im Wesentlichen gleich“ und „im Wesentlichen bündig“ bedeuten, dass der Durchmesser des Fensters 66 innerhalb 5 % des Durchmessers des ersten Gehäuses 60 oder des zweiten Gehäuses 68 liegt.
Mindestens ein Teil des Fensters 66 ist durchlässig für jegliche Erscheinung, zu deren Erkennung der Sensor 64 fähig ist, z. B. Infrarotstrahlung, sichtbares Licht usw. Wenn beispielsweise der Sensor 64 ein LIDAR-Sensor ist, dann ist das Fenster 66 durchlässig für Licht mit einer Wellenlänge von ca. 905 Nanometern. Das Fenster 66 kann z. B. aus Glas wie etwa laminiertem, vorgespanntem Glas oder Kunststoff wie etwa Polycarbonat oder Acryl gebildet sein.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 3 und 4 kann das zweite Gehäuse 68 die obere Fläche 70 und die zweite Seitenfläche 78 aufweisen. Das zweite Gehäuse 68 kann zylindrisch sein; beispielsweise kann die obere Fläche 70 eben und kreisförmig sein und die zweite Seitenfläche 78 kann sich von einem Umfang der oberen Fläche 70 senkrecht zur oberen Fläche 70 erstrecken.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 kann eine Folie 84 das Fenster 66 bedecken. Die Folie 84 kann in Kontakt mit der Außenfläche 76 des Fensters 66 sein. Die Folie 84 kann sich vollständig oder teilweise um die Achse A erstrecken. Die Folie 84 kann sich von einer Naht 86 bis zurück zur Naht 86 um die Achse A erstrecken, wie in 5 dargestellt. Alternativ kann sich die Folie 84 mehr als vollständig um die Achse A erstrecken, d. h. mehr als 360°, und sich selbst überlappen. Die Folie 84 kann sich vom ersten Ende 80 bis zum zweiten Ende 82 des Fensters 66 erstrecken. Die Folie 84 kann sich auf die erste Seitenfläche 74 oder die zweite Seitenfläche 78 erstrecken, oder die Folie 84 kann nur das Fenster 66 bedecken.
Die Folie 84 kann aus einem beliebigen Material gebildet sein, das in geeigneter Weise durchlässig für den Sensor 64 und in geeigneter Weise flexibel ist, um die Form des Fensters 66 anzunehmen, beispielsweise Polycarbonat, Acryl, Poly(methylmethacrylat) (PMMA), Polyurethan usw. Die Folie 84 kann ca. 1 Millimeter dick sein.
Die Folie 84 kann vom Fenster ablösbar 66 sein. Mit anderen Worten: ein Bediener kann fähig sein, die Folie 84 vom Fenster 66 abzuschälen, ohne das Fenster 66 zu beschädigen oder dauerhaft zu beeinträchtigen.
Beispielsweise kann die Folie 84 eine Haftfolie sein. Mit anderen Worten: die Folie 84 kann sich über statische Elektrizität, das heißt ohne Kleber, an eine Oberfläche binden, wie etwa die Außenfläche 76 des Fensters 66.
Alternativ kann die Folie 84 einen Kleber aufweisen, der die Folie 84 an das Fenster 66 haftet. Der Kleber kann ein druckempfindlicher Kleber sein, mit anderen Worten ein Kleber, dessen Bindung durch Anwenden von Druck aktiviert wird, im Gegensatz z. B. zum Härten. Der Kleber kann ein ablösbarer Kleber sein; d. h., das Binden des Klebers an das Fenster 66 kann reversibel sein. Der Kleber kann stärker an die Folie 84 gebunden sein als an das Fenster 66, und der Kleber kann stärker in sich gebunden sein als an das Fenster 66; mit anderen Worten: wenn der Kleber 84 vom Fenster 66 abgelöst wird, klebt der Kleber an sich selbst und an der Folie 84 statt am Fenster 66. Somit hinterlässt der Kleber keine Rückstände am Fenster 66.
Die Folie 84 kann eine Oberflächenbehandlung aufweisen. Die Oberflächenbehandlung kann auf einer entgegengesetzten Seite der Folie 84 sein als der Kleber, wenn vorhanden. Die Oberflächenbehandlung kann eine hydrophobe Beschichtung sein, d. h. eine Beschichtung, die wasserabweisend ist. Die Oberflächenbehandlung kann eine omniphobe Beschichtung sein, d. h. eine Beschichtung, die abweisend gegen Wasser und ölige Flüssigkeiten ist. Die Oberflächenbehandlung kann eine superhydrophile Beschichtung sein, d. h. eine Beschichtung, die wasseranziehend ist, so dass ein Kontaktwinkel des Wassers auf der behandelten Oberfläche geringer als 10° ist.
Unter Bezugnahme auf 5 kann die Folie 84 eine erste Folie 84 von einer Vielzahl von Folien 84, 88, 90 sein, die auf das Fenster 66 geschichtet sind. Eine zweite Folie 88 kann die erste Folie 84 bedecken und von der ersten Folie 84 ablösbar sein. Eine dritte Folie 90 kann die zweite Folie 88 bedecken und von der zweiten Folie 88 ablösbar sein. Jede der Vielzahl von Folien 84, 88, 90 kann dieselben Eigenschaften aufweisen, beispielsweise Materialauswahl, Oberflächenbehandlung, mit Kleber oder als Haftfolie usw. Jede der Folien 84, 88, 90 kann sich vollständig oder teilweise um die Achse A erstrecken. Jede der Folien 84, 88, 90 kann sich von einer Naht 86 bis zurück zur Naht 86 um die Achse A erstrecken, wie in 5 dargestellt. Die Nähte 86 können gegeneinander versetzt, d. h. voneinander beabstandet sein. Alternativ kann sich jede der Folien 84, 88, 90 mehr als vollständig um die Achse A erstrecken, d. h. mehr als 360°, und sich selbst überlappen.
Die Offenbarung wurde in veranschaulichender Art beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie beschreibender und nicht einschränkender Natur sein soll. In Anbetracht der obigen Lehre sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich, und die Offenbarung kann anders als hier spezifisch beschrieben praktisch umgesetzt werden.

Claims

Sensorvorrichtung, umfassend: ein Gehäuse; einen LIDAR-Sensor, der am Gehäuse angebracht ist; ein Fenster, das am Gehäuse angebracht ist; und eine Folie, die das Fenster bedeckt und vom Fenster ablösbar ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Fenster zylindrisch ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse ein erstes Gehäuse ist, ferner umfassend ein zweites Gehäuse, wobei das Fenster am zweiten Gehäuse angebracht ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das erste und das zweite Gehäuse zylindrisch sind.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Durchmesser des Fensters geringer ist als ein Durchmesser des ersten Gehäuses.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Durchmesser des Fensters geringer ist als ein Durchmesser des zweiten Gehäuses.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Folie eine erste Folie ist, ferner umfassend eine zweite Folie, die die erste Folie bedeckt und von der ersten Folie ablösbar ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend eine dritte Folie, die die zweite Folie bedeckt und von der zweiten Folie ablösbar ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Folie eine Haftfolie ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Folie einen Kleber aufweist, der die Folie an das Fenster haftet.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Kleber stärker an die Folie gebunden ist als an das Fenster.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Folie eine hydrophobe Oberflächenbehandlung aufweist.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, ferner umfassend eine Fahrzeugkarosserie, wobei das Gehäuse an der Fahrzeugkarosserie montiert ist.
Fahrzeug, umfassend: eine Fahrzeugkarosserie; ein Gehäuse, das an der Fahrzeugkarosserie montiert ist; einen LIDAR-Sensor, der am Gehäuse angebracht ist; ein Fenster, das am Gehäuse angebracht ist; und eine Folie, die das Fenster bedeckt und vom Fenster ablösbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei die Fahrzeugkarosserie eine A-Säule aufweist, die ferner einen Arm umfasst, der sich von der A-Säule zum Gehäuse erstreckt.