DE102018123257A1 - System, screen and method for measuring a signal response of an object detection device with a laser scanning device - Google Patents

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DE102018123257A1 DE102018123257.8A DE102018123257A DE102018123257A1 DE 102018123257 A1 DE102018123257 A1 DE 102018123257A1 DE 102018123257 A DE102018123257 A DE 102018123257A DE 102018123257 A1 DE102018123257 A1 DE 102018123257A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (32) zum Messen einer Signalantwort einer eine Laserscaneinrichtung (12) und eine Empfangseinrichtung (26) aufweisenden Objekterfassungsvorrichtung (10), insbesondere einer Objekterfassungsvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, mit einer Bildwand (34), die eine Scanfläche für die Laserscaneinrichtung (12) bereitstellt, wobei diese Bildwand (34) in Form eines Flächenabschnitts einer gedachten Kugelfläche, insbesondere in Form einer Kugelkappe (36), ausgestaltet ist und die Scanfläche auf ihrer Innenseite (38) bereitstellt.Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Bildwand (34) für das System (32), ein entsprechendes Verfahren zum Messen einer Signalantwort einer Objekterfassungsvorrichtung (10) sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a system (32) for measuring a signal response of an object detection device (10) having a laser scanning device (12) and a receiving device (26), in particular an object detection device (10) for a vehicle, with a screen (34) which has a scanning area for the laser scanning device (12), said screen (34) being designed in the form of a surface section of an imaginary spherical surface, in particular in the form of a spherical cap (36), and providing the scanning surface on its inside (38). The invention further relates to a corresponding one Screen (34) for the system (32), a corresponding method for measuring a signal response of an object detection device (10) and a corresponding computer program product for carrying out the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Messen einer Signalantwort einer eine Laserscaneinrichtung und eine Empfangseinrichtung aufweisenden Objekterfassungsvorrichtung, insbesondere einer Objekterfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer Bildwand, die eine Scanfläche für die Laserscaneinrichtung bereitstellt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Bildwand für das System und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a system and a method for measuring a signal response of an object detection device having a laser scanning device and a receiving device, in particular an object detection device for a vehicle, with a screen which provides a scanning surface for the laser scanning device. The invention further relates to a corresponding screen for the system and a corresponding computer program product for carrying out the method.

Das Dokument DE 10 2015 100 910 A1 beschreibt eine solche Objekterfassungsvorrichtung für Fahrzeuge, deren als Laserscaneinrichtung ausgestaltete Sendeeinrichtung eine Laserlichtquelle, einen MEMS-Mikrospiegel als Scaneinheit zum Erzeugen einer Scanbewegung des Laserlichts und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Laserlichtquelle und des MEMS-Mikrospiegels umfasst. Eine Empfangseinrichtung der Objekterfassungsvorrichtung weist eine Photodiode auf, mit der Licht empfangen wird, das im Wesentlichen dem von der Umgebung reflektierten oder zurückgestreuten Laserlichtstrahl entspricht.The document DE 10 2015 100 910 A1 describes such an object detection device for vehicles, the transmission device configured as a laser scanning device comprises a laser light source, a MEMS micromirror as a scanning unit for generating a scanning movement of the laser light and a control device for controlling the laser light source and the MEMS micromirror. A receiving device of the object detection device has a photodiode with which light is received which essentially corresponds to the laser light beam reflected or backscattered from the surroundings.

Der Begriff Laserlicht soll im Rahmen dieser Anmeldung nicht auf sichtbares Laserlicht beschränkt sein, sondern synonym für elektromagnetische Strahlung stehen, die zumindest teilweise auf stimulierter Emission von Strahlung, also dem Effekt, der dem Laser-Verstärkungsprinzip zugrunde liegt, beruht.In the context of this application, the term laser light is not intended to be limited to visible laser light, but rather to be synonymous with electromagnetic radiation which is based at least in part on stimulated emission of radiation, that is to say the effect on which the laser amplification principle is based.

Zur Messung der Signalantwort (also einer entsprechenden Distanz und Reflektivität) der Laserscaneinrichtung einer Objekterfassungsvorrichtung wird bisher eine als „Referenzwand“ bezeichnete Wand verwendet. Dabei wird die Objekterfassungsvorrichtung mittig vor der ebenen Wand platziert. Der Sender „sendet“ Laserpulse auf die Wand und das Signal des an der Wand reflektierten Laserlichts wird gemessen. Um einen Scanbereich abzudecken, der einem Gesichtsfeld (Field-of-View) von 150° entspricht, benötigt man entweder eine sehr große Wand und dementsprechend viel Platz oder man unterteilt den Scanbereich und benötigt beispielsweise drei Messungen statt einer. Dies hat zur Folge, dass die Messung entsprechend länger dauert und durch die Unterteilung potentielle Fehlerquellen entstehen können (Stichwort: Positionierungsfehler).A wall referred to as the “reference wall” has hitherto been used to measure the signal response (ie a corresponding distance and reflectivity) of the laser scanning device of an object detection device. The object detection device is placed centrally in front of the flat wall. The transmitter "sends" laser pulses to the wall and the signal of the laser light reflected on the wall is measured. To cover a scan area that corresponds to a field of view of 150 °, you either need a very large wall and accordingly a lot of space, or you divide the scan area and need, for example, three measurements instead of one. As a result, the measurement takes correspondingly longer and potential sources of error can arise from the subdivision (keyword: positioning errors).

Die Druckschrift DE 10 2012 102 651 B3 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Prüfung und Kalibrierung eines Verkehrsüberwachungsgerätes (VUG) mit einem Laserscanner und einer Kamera mittels einer Messtafel, die Linienmuster und eine wohldefinierte Lage bezüglich des Verkehrsüberwachungsgerätes aufweist. Geprüft werden intrinsische Parameter des Laserscanners oder/und die Ausrichtung der Kamera zum Laserscanner.The publication DE 10 2012 102 651 B3 describes a device and a method for testing and calibration of a traffic monitoring device (VUG) with a laser scanner and a camera using a measuring board, which has line patterns and a well-defined position with respect to the traffic monitoring device. Intrinsic parameters of the laser scanner and / or the alignment of the camera to the laser scanner are checked.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, die den Platz- und/oder Zeitbedarf einer solchen Messung der Signalantwort reduzieren.Based on the above-mentioned prior art, the invention is therefore based on the object of specifying measures which reduce the space and / or time required for such a measurement of the signal response.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, the object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen System zum Messen einer Signalantwort einer eine Laserscaneinrichtung und eine Empfangseinrichtung aufweisenden Objekterfassungsvorrichtung, insbesondere einer Objekterfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, welches eine Bildwand aufweist, die eine Scanfläche für die Laserscaneinrichtung bereitstellt, ist vorgesehen, dass diese Bildwand in Form eines Flächenabschnitts einer gedachten Kugelfläche ausgestaltet ist und die Scanfläche auf ihrer Innenseite bereitstellt. Der Flächenabschnitt der Kugelfläche ist insbesondere eine Kugelkappe, beispielsweise eine Halbkugel.In the system according to the invention for measuring a signal response of an object detection device having a laser scanning device and a receiving device, in particular an object detection device for a vehicle, which has a screen which provides a scanning surface for the laser scanning device, it is provided that this screen in the form of a surface section of an imaginary spherical surface is designed and provides the scan surface on its inside. The surface section of the spherical surface is in particular a spherical cap, for example a hemisphere.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Bildwand auf ihrer Innenseite eine Reflexionsschicht auf. Diese wird zum Beispiel von einer Lackschicht gebildet. Über die Reflexionsschicht wird sichergestellt, dass ein hinreichender Anteil des Laserlichts in Richtung der Objekterfassungsvorrichtung zurückreflektiert wird.According to a preferred embodiment of the invention, the screen has a reflection layer on its inside. This is formed, for example, by a layer of lacquer. The reflection layer ensures that a sufficient proportion of the laser light is reflected back in the direction of the object detection device.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Innenseite der Bildwand, insbesondere im Scanbereich, Markierungen angeordnet sind. Diese dienen als Referenz für eine Winkel- und/oder Positionsbestimmung. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that markings are arranged on the inside of the image wall, in particular in the scanning area. These serve as a reference for an angle and / or position determination.

Mit Vorteil weist das System eine Mess- und Auswerteeinheit zum Ermitteln der Signalantwort der Laserscaneinrichtung aus Steuersignalen der Laserscaneinrichtung und Signalen an der Empfangseinrichtung auf.The system advantageously has a measuring and evaluation unit for determining the signal response of the laser scanning device from control signals of the laser scanning device and signals at the receiving device.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Laserscaneinrichtung, die Empfangseinrichtung und die Bildwand in einer Messanordnung angeordnet, bei der die Laserscaneinrichtung und die Empfangseinrichtung im Bereich eines gedachten Mittelpunkts der gedachten Kugelfläche bzw. der Kugelkappe lokalisiert sind. According to yet another preferred embodiment of the invention, the laser scanning device, the receiving device and the screen are arranged in a measuring arrangement in which the laser scanning device and the receiving device are located in the region of an imaginary center of the imaginary spherical surface or the spherical cap.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass für einen Radius R der gedachten Kugelfläche bzw. der Kugelkappe R ≥ 1.6 m, insbesondere R ≥ 2 m gilt. Bei Objekterfassungsvorrichtungen für Fahrzeuge ist der Abstand zwischen der als Sendeeinrichtung fungierenden Laserscaneinrichtung und der Empfangseinrichtung in der Regel recht ähnlich. Damit sich Sende- und Empfangsbereich zu mindestens 95% überlagern, ist ein Abstand der Objekterfassungsvorrichtung zur Bildwand von mindestens 1.6 m notwendig. Um eine fast vollständige Übereinstimmung der beiden Bereich zu erlangen ist ein Abstand der Objekterfassungsvorrichtung zur Bildwand von mindestens 2 m notwendig.According to yet another preferred embodiment of the invention, R ≥ 1.6 m, in particular R ≥ 2 m, applies to a radius R of the imaginary spherical surface or the spherical cap. In the case of object detection devices for vehicles, the distance between the laser scanning device functioning as the transmitting device and the receiving device is generally quite similar. In order for at least 95% of the transmission and reception area to overlap, a distance of at least 1.6 m from the object detection device to the screen is necessary. In order to achieve an almost complete agreement between the two areas, a distance of at least 2 m from the object detection device to the screen is necessary.

Bei der Bildwand für ein System zum Messen einer Signalantwort einer Objekterfassungsvorrichtung mit Laserscaneinrichtung und Empfangseinrichtung ist vorgesehen, dass diese Bildwand in Form eines Flächenabschnitts einer gedachten Kugelfläche, insbesondere in Form einer Kugelkappe, ausgestaltet ist und die Scanfläche auf ihrer Innenseite bereitstellt. Das System ist insbesondere ein vorstehend genanntes System zum Messen einer Signalantwort einer Objekterfassungsvorrichtung.
Die zuvor im Zusammenhang mit dem System zum Messen einer Signalantwort einer Objekterfassungsvorrichtung mit Laserscaneinrichtung und Empfangseinrichtung genannten Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich entsprechend auch als Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bildwand für ein derartiges System.In the screen for a system for measuring a signal response of an object detection device with laser scanning device and receiving device, it is provided that this screen is designed in the form of a surface section of an imaginary spherical surface, in particular in the form of a spherical cap, and provides the scan surface on its inside. The system is in particular an aforementioned system for measuring a signal response of an object detection device.
The embodiments of the invention previously mentioned in connection with the system for measuring a signal response of an object detection device with a laser scanning device and receiving device also result accordingly as embodiments of the screen according to the invention for such a system.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Messen einer Signalantwort einer eine Laserscaneinrichtung und eine Empfangseinrichtung aufweisenden Objekterfassungsvorrichtung ist vorgesehen, dass eine Bildwand in Form eines Flächenabschnitts einer Kugelfläche, insbesondere in Form einer Kugelkappe, auf ihrer Innenseite eine Scanfläche für die Laserscaneinrichtung bereitstellt und reflektiertes Laserlicht aus einem von der Laserscaneinrichtung abgescannten Scanbereich der Scanfläche mittels der Empfangseinrichtung erfasst wird.In the method according to the invention for measuring a signal response of an object detection device having a laser scanning device and a receiving device, it is provided that an image wall in the form of a surface section of a spherical surface, in particular in the form of a spherical cap, provides a scanning surface for the laser scanning device on its inside and reflects laser light from one of the scanning area of the scanning area scanned by the laser scanning device is detected by the receiving device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass aus Steuersignalen der Laserscaneinrichtung und Signalen am Empfänger die Signalantwort der Laserscaneinrichtung ermittelt wird.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the signal response of the laser scanning device is determined from control signals of the laser scanning device and signals at the receiver.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass auf der Innenseite der Bildwand, insbesondere im Scanbereich, Markierungen angeordnet sind, wobei mittels der Empfangseinrichtung insbesondere überprüft wird, ob die Laserscaneinrichtung beim Abscannen des Scanbereichs die dort vorhandene Markierungen in einer vorgegebenen Zeit trifft.According to a further preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that markings are arranged on the inside of the image wall, in particular in the scan area, it being checked in particular by means of the receiving device whether the laser scanning device hits the markings present there in a predetermined time when scanning the scan area .

Bei dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt ist vorgesehen, dass dieses Programmteile umfasst, die in einem Prozessor einer computerbasierten Mess- und Auswerteeinheit geladen zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet sind.In the computer program product according to the invention, it is provided that it comprises program parts which are loaded in a processor of a computer-based measurement and evaluation unit and are set up to carry out the aforementioned method.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the attached drawings using a preferred embodiment.

Es zeigt

  • 1 eine schematische Darstellung einer Objekterfassungsvorrichtung mit einer Laserscaneinrichtung und
  • 2 eine Darstellung eines Messaufbaus zum Messen einer Signalantwort der Objekterfassungsvorrichtung.
It shows
  • 1 a schematic representation of an object detection device with a laser scanning device and
  • 2nd a representation of a measurement setup for measuring a signal response of the object detection device.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Objekterfassungsvorrichtung 10 . Die Objekterfassungsvorrichtung 10 umfasst eine als Sendeeinrichtung (kurz: Sender) fungierende Laserscaneinrichtung 12 und eine Empfangseinrichtung 14 (kurz: Empfänger).The 1 shows an embodiment of an object detection device 10th . The object detection device 10th comprises a laser scanning device functioning as a transmitting device (in short: transmitter) 12th and a receiving device 14 (short: receiver).

Die Laserscaneinrichtung 12 weist eine Laserlichtquelle 16 auf, mit der ein Laserlichtstrahl 18 erzeugt wird. Die Laserlichtquelle 16 ist ein Laser und sendet den erzeugten Laserlichtstrahl 18 auf eine als Mikrospiegel 20 ausgebildete Scaneinheit 22 zum Erzeugen einer Scanbewegung des Laserlichts. Hierzu ist die Laserlichtquelle 16 in einem vordefinierten Winkel zur Scaneinheit 22 angeordnet. Der Mikrospiegel 20 besteht gemäß der so genannten MEMS-Technologie aus kleinen Einzelelementen, welche jeweils eine spiegelnde Fläche aufweisen, und wird daher im Weiteren als MEMS-Mikrospiegel 20 bezeichnet.The laser scanning device 12th has a laser light source 16 with which a laser light beam 18th is produced. The laser light source 16 is a laser and sends the generated laser light beam 18th on one as a micromirror 20th trained scanning unit 22 for generating a scanning movement of the laser light. For this is the laser light source 16 at a predefined angle to the scanning unit 22 arranged. The micromirror 20th consists according to the so-called MEMS technology from small individual elements, each of which has a reflecting surface, and is therefore referred to below as a MEMS micromirror 20th designated.

Der MEMS-Mikrospiegel 20 ist so zu der Laserlichtquelle 16 angeordnet, dass der Laserlichtstrahl 18 direkt auf den MEMS-Mikrospiegel 20 trifft, wobei gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, ein oder mehrere Umlenkspiegel zwischen der Laserlichtquelle 16 und dem MEMS-Mikrospiegel 20 angeordnet sind, sodass der Laserlichtstrahl 18 auf den MEMS-Mikrospiegel 20 über die Umlenkspiegel gelenkt wird.The MEMS micromirror 20th is like that to the laser light source 16 arranged that the laser light beam 18th directly on the MEMS micromirror 20th hits, whereby according to further embodiments, one or more deflecting mirrors between the laser light source 16 and the MEMS micromirror 20th are arranged so that the laser light beam 18th on the MEMS micromirror 20th is directed over the deflecting mirror.

Der MEMS-Mikrospiegel 20 ist um eine erste zur Zeichnungsebene parallele Achse und gegebenenfalls auch um eine zweite Achse, die senkrecht zur Zeichnungsebene liegt, bewegbar. Der Laserlichtstrahl 18 wird durch den MEMS-Mikrospiegel 20 demnach in zumindest eine Richtung der Umgebung abgelenkt. Diese Richtung kann auch als Abtastwinkel bezeichnet werden.The MEMS micromirror 20th is movable about a first axis parallel to the plane of the drawing and possibly also about a second axis that is perpendicular to the plane of the drawing. The laser light beam 18th is through the MEMS micromirror 20th therefore deflected in at least one direction of the environment. This direction can also be referred to as the scanning angle.

Zur Bewegung des MEMS-Mikrospiegels 20 dient eine Steuereinrichtung 24. Die Steuereinrichtung 22 steuert den MEMS-Mikrospiegel 20 so, dass dieser zumindest in einer Richtung schwenkbar ist (Doppelpfeil).For moving the MEMS micromirror 20th serves as a control device 24th . The control device 22 controls the MEMS micromirror 20th so that it can be swiveled at least in one direction (double arrow).

Die Laserlichtquelle 16 umfasst im Beispiel eine oder mehrere Laserdioden. Die Laserlichtquelle 16 ist mit der Steuereinrichtung 24 so verbunden, dass die Laserlichtquelle 16 mittels der Steuereinrichtung 24 gesteuert wird und durch die Ansteuerung ein gepulster Laserlichtstrahl 18 als Sendelichtstrahl mit einer Frequenz, z.B. 100 kHz ausgesendet wird. Die Steuereinrichtung 24 kann die Laserlichtquelle 16 auch abschalten.The laser light source 16 in the example includes one or more laser diodes. The laser light source 16 is with the control device 24th connected so that the laser light source 16 by means of the control device 24th is controlled and by driving a pulsed laser light beam 18th is emitted as a transmitted light beam with a frequency, for example 100 kHz. The control device 24th can be the laser light source 16 also switch off.

Die Empfangseinrichtung 14 weist eine Diode 26 auf, die hier eine Photodiode ist. Mit der Diode 26 wird Licht 28 empfangen, das dem von der Umgebung reflektierten oder zurück gestreuten Laserlichtstrahl 18 entspricht. Das empfangene Licht 28, wird mit der Diode 26 und deren Beschaltung in ein elektrisches Signal gewandelt. Das elektrische Signal wird dann einer Auswerteeinrichtung 30 der Objekterfassungsvorrichtung 10 zugeführt.The receiving device 14 has a diode 26 on, which is a photodiode here. With the diode 26 becomes light 28 received by the laser light beam reflected or scattered back from the surroundings 18th corresponds. The light received 28 , is with the diode 26 and their wiring converted into an electrical signal. The electrical signal is then an evaluation device 30th the object detection device 10th fed.

Die Objekterfassungsvorrichtung 10 misst die Entfernungen zu erfassten Objekten über eine Flugzeitmessung, also eine Messung nach dem ToF-Prinzip (ToF: Time of Flight), Dabei wird das gepulste Laserlicht der Laserlichtquelle 16 über die Scaneinheit 22 abgelenkt. Ist diese Scaneinheit 22 ein MEMS-Mikrospiegel 20, so schwingt dieser, in der Regel mit einer Eigenfrequenz von mehreren kHz, nahezu kosinusförmig. Ein derartiger „Schwingspiegel“ zur Strahlablenkung muss in seiner Resonanzfrequenz betrieben werden. Da diese im kHz Bereich liegt, sind mehre Schwingungen des MEMS-Mikrospiegels 20 benötigt um jede Position in einem (in 2 gezeigten) Scanbereich zu treffen was unter anderem höhere Anforderungen an die Güte des Spiegels 20 stellt. Daher ist ein Messen einer Signalantwort einer Laserscaneinrichtung 12 zur Kontrolle geboten.The object detection device 10th measures the distances to detected objects via a time of flight measurement, i.e. a measurement according to the ToF principle (ToF: Time of Flight). The pulsed laser light becomes the laser light source 16 via the scanning unit 22 distracted. Is this scanning unit 22 a MEMS micromirror 20th , this oscillates, usually with a natural frequency of several kHz, almost cosine. Such a “vibrating mirror” for beam deflection must be operated in its resonance frequency. Since this is in the kHz range, there are multiple vibrations of the MEMS micromirror 20th needed for each position in one (in 2nd shown) scan area which, among other things, places higher demands on the quality of the mirror 20th poses. Therefore, measuring a signal response of a laser scanning device 12th offered for control.

Die 2 zeigt den Messaufbau zum Messen einer Signalantwort der Objekterfassungsvorrichtung 10. Dieser Messaufbau umfasst neben der Objekterfassungsvorrichtung 10 auch ein System 32 zum Messen einer Signalantwort. Dieses weist eine Bildwand 34 in Form einer Kugelkappe 36, genauer gesagt einer Halbkugel auf. Die Bildwand 34 ist also eine gekrümmte Bildwand 34, die auf der Innenseite 38 der Kugelkappe 36 eine Scanfläche für die Laserscaneinrichtung 16, also eine Fläche, auf der die Laserscaneinrichtung 16 einen Scanbereich 40 abscannt, bereitstellt. Die Objekterfassungsvorrichtung 10 ist nun so positioniert, dass deren Laserscaneinrichtung 12 und Empfangseinrichtung 26 gleichermaßen im Bereich des Mittelpunkts der Kugelkappe 36 angeordnet sind. Der vom Laserlicht der Laserscaneinrichtung 12 überstrichene Scanbereich 40 entspricht etwa 150° von einer Scangrenze 42 zur anderen Scangrenze 42.The 2nd shows the measurement setup for measuring a signal response of the object detection device 10th . In addition to the object detection device, this measurement setup includes 10th also a system 32 to measure a signal response. This has a screen 34 in the form of a spherical cap 36 , more precisely a hemisphere. The screen 34 is a curved screen 34 that on the inside 38 the ball cap 36 a scanning area for the laser scanning device 16 , i.e. an area on which the laser scanning device 16 a scan area 40 scanned, provided. The object detection device 10th is now positioned so that its laser scanning device 12th and receiving device 26 equally in the area of the center of the spherical cap 36 are arranged. The laser light from the laser scanning device 12th swept scan area 40 corresponds to approximately 150 ° from a scan limit 42 to the other scan limit 42 .

Die hier gezeigte Form der Bildwand 34 ist eine bevorzugte Form. Ganz allgemein kann die Bildwand 34 die Form eines jeden Flächenabschnitts einer gedachten Kugelfläche haben, wenn sie nur eine hinreichend große Scanfläche zur Verfügung stellt. Bevorzugt gilt für den Radius R der gedachten Kugelfläche bzw. der Kugelkappe R ≥ 1.6 m, insbesondere R ≥ 2 m.The shape of the screen shown here 34 is a preferred form. In general, the screen can 34 have the shape of each surface section of an imaginary spherical surface if it only provides a sufficiently large scanning surface. Preferably applies to the radius R the imaginary spherical surface or the spherical cap R ≥ 1.6 m, in particular R ≥ 2 m.

Das System 32 zum Messen der Signalantwort weist weiterhin eine Mess- und Auswerteeinheit 44 zum Ermitteln der Signalantwort der Laserscaneinrichtung 12 aus Steuersignalen der Laserscaneinrichtung 12 und Signalen an der Empfangseinrichtung 26 auf.The system 32 A measuring and evaluation unit also has for measuring the signal response 44 for determining the signal response of the laser scanning device 12th from control signals of the laser scanning device 12th and signals at the receiving device 26 on.

Zum Messen der Signalantwort der Objekterfassungsvorrichtung 10 wird nun an der Reflexionsfläche reflektiertes Laserlicht aus dem von der Laserscaneinrichtung 12 abgescannten Scanbereich 40 der Scanfläche mittels der Empfangseinrichtung 26 erfasst und aus Steuersignalen der Laserscaneinrichtung 12 und den Signalen an der Empfangseinrichtung 26 die Signalantwort der Laserscaneinrichtung 12 (Distanz- und Reflektivitätswert) ermittelt.For measuring the signal response of the object detection device 10th is now reflected on the reflection surface laser light from that of the laser scanning device 12th scanned scan area 40 the scanning area by means of the receiving device 26 recorded and from control signals of the laser scanning device 12th and the signals at the receiving device 26 the signal response of the laser scanning device 12th (Distance and reflectivity value) determined.

Im Folgenden sollen nun weitere Aspekte der Erfindung im Zusammenhang mit dem in 2 gezeigten Messsystem 32 noch einmal mit anderen Worten diskutiert werden:

  • Um das gesamte Gesichtsfeld (Field-of-View) abzudecken wird im Beispiel eine Halbkugel, also eine Sonderform der Kugelkappe 36, verwendet. Die Objekterfassungsvorrichtung 10 wird im Mittelpunkt der Halbkugel platziert. Die Innenseite der Kugelkappe 36 wird mit einem homogenen, möglichst schwach reflektierenden Lack beschichtet, der als Reflexionsschicht dient. Zur Messung sendet die Laserscaneinrichtung 12 einen sich in einer Scanbewegung bewegenden Laserlichtstrahl 18 und bildet so das gesamte Gesichtsfeld (Field-of-View) auf der Innenseite 38 der Kugelkappen-förmigen Bildwand 34 ab. Die 2 zeigt, dass dabei nur ein Kugelsegment verwendet wird und nicht die gesamte Halbschale/Kugelkappe 36.
In the following, further aspects of the invention in connection with the in 2nd shown measuring system 32 be discussed again in other words:
  • To cover the entire field of view (field-of-view), a hemisphere is used in the example, i.e. a special shape of the spherical cap 36 , used. The object detection device 10th is placed in the center of the hemisphere. The inside of the ball cap 36 is coated with a homogeneous lacquer that is as weakly reflective as possible and serves as a reflective layer. The laser scanning device sends for measurement 12th a laser light beam moving in a scanning movement 18th and thus forms the entire field of view (field of view) on the inside 38 the spherical cap-shaped screen 34 from. The 2nd shows that only one spherical segment is used and not the entire half shell / spherical cap 36 .

Prinzipiell kann eine Kugelkappe 36 mit Durchmesser 1m verwendet werden. Im späteren Verlauf soll eine Kugelkappe 36 mit 4m Durchmesser verwendet werden. Dies ist notwendig, da die Laserscaneinrichtung 12 (als Sender) und die Empfangseinrichtung 14 (als Empfänger) in der Objekterfassungsvorrichtung 10 (als Sensor) mit Abstand verbaut sind. Zur Vereinfachung wird im Folgenden die Objekterfassungsvorrichtung 10 als Sensor 10, die Laserscaneinrichtung als Sender 12 und die Empfangseinrichtung als Empfänger 14 bezeichnet.In principle, a ball cap 36 with diameter 1m be used. In the later course, a spherical cap should be used 36 with 4m diameter can be used. This is necessary because the laser scanning device 12th (as a transmitter) and the receiving device 14 (as a receiver) in the object detection device 10th (as a sensor) are installed at a distance. The object detection device is described below for simplification 10th as a sensor 10th , the laser scanning device as a transmitter 12th and the receiving device as a receiver 14 designated.

Damit sich beide Messbereiche mindestens 95% überlagern ist ein Abstand zur Bildwand 34 als Referenzobjekt von mindestens 1.6 m notwendig. Es ergibt sich ein Durchmesser von 3.2 m. Um eine fast 100% Abdeckung zu erlangen wird ein Halbkugel mit 4 m Durchmesser verwendet.So that both measurement areas overlap at least 95%, there is a distance to the screen 34 necessary as a reference object of at least 1.6 m. The diameter is 3.2 m. A hemisphere with a diameter of 4 m is used to achieve almost 100% coverage.

Die zusätzlichen Markierungen in der Halbkugel sind Referenzmerkmale. Diese haben bei aktiver Messung keinen oder einen zu vernachlässigenden Einfluss auf den Sensor 10, erlauben jedoch zusätzliche die Bestimmung des Rotationsfehlers (LEDs, Retroreflektor).The additional markings in the hemisphere are reference features. When measurement is active, these have no or negligible influence on the sensor 10th , however, allow additional determination of the rotational error (LEDs, retroreflector).

Wesentlicher Vorteil dieser Methode ist die vollständige Messung in einem Schritt und das Messen eines radial arbeitenden Sensors 10 mit der als radiales Testobjekt geformten Bildwand 34.The main advantage of this method is the complete measurement in one step and the measurement of a radial sensor 10th with the screen shaped as a radial test object 34 .

Als Referenzpunkte für das Alignement von zwei oder mehr Sensoren 10 unterschiedlichen Typs sind LEDs in der Halbkugel angebracht.As reference points for the alignment of two or more sensors 10th Different types of LEDs are attached in the hemisphere.

Die zu bestimmenden Parameter für die Messung sind:

  1. 1. Lage und Ausrichtung des Sensors 10 zu Kugelmittelpunkt und Achsen
  2. 2. Homogene Intensitätscharakteristik des Sensors 10 (Intensitätsrauschen)
  3. 3. Homogene Reichweiten-Charakteristik des Sensors 10 (Distanzrauschen)
  4. 4. Alignement von Sender 12 zu Empfänger 14 (Retroreflektoren)
The parameters to be determined for the measurement are:
  1. 1. Position and orientation of the sensor 10th to sphere center and axes
  2. 2. Homogeneous intensity characteristic of the sensor 10th (Intensity noise)
  3. 3. Homogeneous range characteristic of the sensor 10th (Distance noise)
  4. 4. Alignment of transmitter 12th to recipient 14 (Retroreflectors)

Für das Alignement von Sensoren in einem „Cocooning Array“:

  • 5. Positionierung des Fahrzeugs auf eine zentrale Drehachse. Rotation um Drehachse.
  • 6. Positionierung des Fahrzeugs in einer geschlossenen Kugel. (Öffnende/Schließender Zugangsbereich).
For the alignment of sensors in a "cocooning array":
  • 5. Position the vehicle on a central axis of rotation. Rotation around the axis of rotation.
  • 6. Position the vehicle in a closed sphere. (Opening / closing access area).

BezugszeichenlisteReference list

ObjekterfassungsvorrichtungObject detection device 1010th LaserscaneinrichtungLaser scanning device 1212th EmpfangseinrichtungReceiving device 1414 LaserlichtquelleLaser light source 1616 LaserlichtstrahlLaser light beam 1818th MEMS-MikrospiegelMEMS micromirrors 2020th ScaneinheitScanning unit 2222 SteuereinrichtungControl device 2424th Diodediode 2626 Lichtlight 2828 Auswerteeinrichtung (Objekterfassungsvorrichtung) Evaluation device (object detection device) 3030th Systemsystem 3232 BildwandScreen 3434 KugelkappeBall cap 3636 Innenseiteinside 3838 ScanbereichScan area 4040 ScangrenzeScan limit 4242 Mess- und Auswerteeinheit (System)Measuring and evaluation unit (system) 4444 Markierungmark 4646 Radiusradius RR

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015100910 A1 [0002]DE 102015100910 A1 [0002]
  • DE 102012102651 B3 [0005]DE 102012102651 B3 [0005]

Claims (11)

System (32) zum Messen einer Signalantwort einer eine Laserscaneinrichtung (12) und eine Empfangseinrichtung (26) aufweisenden Objekterfassungsvorrichtung (10), insbesondere einer Objekterfassungsvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, mit einer Bildwand (34), die eine Scanfläche für die Laserscaneinrichtung (12) bereitstellt, wobei diese Bildwand (34) in Form eines Flächenabschnitts einer gedachten Kugelfläche, insbesondere in Form einer Kugelkappe (36), ausgestaltet ist und die Scanfläche auf ihrer Innenseite (38) bereitstellt.System (32) for measuring a signal response of an object detection device (10) having a laser scanning device (12) and a receiving device (26), in particular an object detection device (10) for a vehicle, with an image wall (34) which has a scanning area for the laser scanning device ( 12), this screen (34) being designed in the form of a surface section of an imaginary spherical surface, in particular in the form of a spherical cap (36), and providing the scanning surface on its inside (38). System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwand (34) auf ihrer Innenseite (38) eine Reflexionsschicht aufweist.System according to Claim 1 , characterized in that the screen (34) has a reflection layer on its inside (38). System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite (38) der Bildwand (34), insbesondere im Scanbereich (40), Markierungen (46) angeordnet sind.System according to Claim 1 or 2nd , characterized in that markings (46) are arranged on the inside (38) of the image wall (34), in particular in the scan area (40). System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Mess- und Auswerteeinheit (44) zum Ermitteln der Signalantwort der Laserscaneinrichtung (12) aus Signalen der Laserscaneinrichtung (12) und Signalen an der Empfangseinrichtung (26).System according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized by a measuring and evaluation unit (44) for determining the signal response of the laser scanning device (12) from signals from the laser scanning device (12) and signals at the receiving device (26). System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserscaneinrichtung (12), die Empfangseinrichtung (26) und die Bildwand (34) in einer Messanordnung angeordnet sind, bei der die Laserscaneinrichtung (12) und die Empfangseinrichtung (26) im Bereich eines Mittelpunkts der gedachten Kugelfläche angeordnet sind.System according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the laser scanning device (12), the receiving device (26) and the screen (34) are arranged in a measuring arrangement in which the laser scanning device (12) and the receiving device (26) are arranged in the region of a center point of the imaginary spherical surface . System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Radius R der gedachten Kugelfläche R ≥ 1.6 m, insbesondere R ≥ 2 m gilt.System according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that for a radius R of the imaginary spherical surface R ≥ 1.6 m, in particular R ≥ 2 m. Bildwand (34) für ein System (32) zum Messen einer Signalantwort einer eine Laserscaneinrichtung (12) und eine Empfangseinrichtung (26) aufweisenden Objekterfassungsvorrichtung (10), wobei diese Bildwand (34) in Form eines Flächenabschnitts einer gedachten Kugelfläche, insbesondere in Form einer Kugelkappe (36), ausgestaltet ist und die Scanfläche auf ihrer Innenseite (38) bereitstellt.Screen (34) for a system (32) for measuring a signal response of an object detection device (10) having a laser scanning device (12) and a receiving device (26), said screen (34) in the form of a surface section of an imaginary spherical surface, in particular in the form of a Ball cap (36), is configured and provides the scanning surface on its inside (38). Verfahren zum Messen einer Signalantwort einer eine Laserscaneinrichtung (12) und eine Empfangseinrichtung (26) aufweisenden Objekterfassungsvorrichtung (10), insbesondere einer Objekterfassungsvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, wobei eine Bildwand (34) in Form eines Flächenabschnitts einer Kugelfläche, insbesondere in Form einer Kugelkappe (36), auf ihrer Innenseite (38) eine Scanfläche für die Laserscaneinrichtung (12) bereitstellt und reflektiertes Laserlicht aus einem von der Laserscaneinrichtung (12) abgescannten Scanbereich (40) der Scanfläche mittels der Empfangseinrichtung (26) erfasst wird.Method for measuring a signal response of an object detection device (10) having a laser scanning device (12) and a receiving device (26), in particular an object detection device (10) for a vehicle, wherein a screen (34) is in the form of a surface section of a spherical surface, in particular in the form of a surface Ball cap (36), on its inside (38) provides a scanning area for the laser scanning device (12) and reflected laser light from a scanning area (40) of the scanning area scanned by the laser scanning device (12) is detected by the receiving device (26). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus Signalen der Laserscaneinrichtung (12) und Signalen an der Empfangseinrichtung (26) die Signalantwort der Laserscaneinrichtung (12) ermittelt wird.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the signal response of the laser scanning device (12) is determined from signals from the laser scanning device (12) and signals at the receiving device (26). Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite (38) der Bildwand (34), insbesondere im Scanbereich (40), Markierungen (46) angeordnet sind, wobei mittels der Empfangseinrichtung (26) insbesondere überprüft wird, ob die Laserscaneinrichtung (12) beim Abscannen des Scanbereichs (40) die dort vorhandene Markierungen (46) in einer vorgegebenen Zeit trifft.Procedure according to Claim 8 or 9 , characterized in that markings (46) are arranged on the inside (38) of the image wall (34), in particular in the scanning area (40), the receiving device (26) in particular checking whether the laser scanning device (12) is being scanned of the scan area (40) hits the markings (46) present there within a predetermined time. Computerprogrammprodukt umfassend Programmteile, die in einem Prozessor einer computerbasierten Mess- und Auswerteeinheit (44) geladen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 10 eingerichtet sind.Computer program product comprising program parts which are loaded in a processor of a computer-based measuring and evaluation unit (44) for carrying out the method according to one of the Claims 8 to 10th are set up.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10217294A1 (en) * 2002-04-18 2003-11-06 Sick Ag sensor orientation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012102651B3 (en) 2012-03-27 2013-07-18 Jenoptik Robot Gmbh Test device and test method for a traffic monitoring device with a laser scanner
DE102015100910A1 (en) 2015-01-22 2016-07-28 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Device and method for detecting objects for a motor vehicle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10217294A1 (en) * 2002-04-18 2003-11-06 Sick Ag sensor orientation

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