DE102018207283A1 - LIDAR measuring system and method for mounting a LIDAR measuring system - Google Patents
LIDAR measuring system and method for mounting a LIDAR measuring system Download PDFInfo
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Abstract
LIDAR Messsystem (108), umfassend eine Hauptplatine (110) an der ein Sendechip (112) und ein Empfangschip (114) angeordnet sind, und einen Optikträger (116), der eine Sendeoptik (118) und eine Empfangsoptik (120) aufweist, wobei der Optikträger (116) an der Hauptplatine (110) befestigt ist.
Zudem wird ein Verfahren zur Montage eines solchen Messsystems (108) beschrieben.
LIDAR measuring system (108), comprising a main board (110) on which a transmitting chip (112) and a receiving chip (114) are arranged, and an optical carrier (116) having a transmitting optics (118) and a receiving optics (120) the optical carrier (116) is attached to the motherboard (110).
In addition, a method for assembling such a measuring system (108) is described.
Description
Die Erfindung betrifft ein LIDAR Messsystem und ein Verfahren zur Montage eines LIDAR Messsystems.The invention relates to a LIDAR measuring system and a method for mounting a LIDAR measuring system.
In der WO 2017 / 081 294 A1 ist ein Messsystem offenbart, welches einen Sendechip mit einer Mehrzahl an Emitterelementen und ein Empfangschip mit einer Mehrzahl an Sensorelementen aufweist. Der Sendechip und der Empfangschip sind statisch an dem Messsystem ausgebildet, wobei die Emitterelemente und die Empfangselemente über Optiken auf einen bestimmten Raumbereich abbilden, den das Messsystem betrachtet. Dabei sind zugehörige Emitterelemente und Sensorelemente jeweils einem Raumwinkel zugeordnet, die sich vorzugsweise vollständig überschneiden. Das Emitterelement sendet in diesen Raumwinkel Laserlicht aus und das zugehörige Sensorelement detektiert Licht, welches aus demselben Raumwinkel eintrifft. Über die Laufzeit der Lichtpulse kann sodann der Abstand reflektierender Objekte im Sichtbereich ermittelt werden.WO 2017/081 294 A1 discloses a measuring system which has a transmission chip with a plurality of emitter elements and a reception chip with a plurality of sensor elements. The transmitting chip and the receiving chip are statically formed on the measuring system, wherein the emitter elements and the receiving elements are imaged via optics onto a specific spatial area which the measuring system views. Associated emitter elements and sensor elements are each assigned to a solid angle, which preferably completely overlap. The emitter element emits laser light into this solid angle and the associated sensor element detects light which arrives from the same solid angle. Over the duration of the light pulses then the distance of reflective objects in the field of view can be determined.
Für genaue Messungen ist eine präzise Ausrichtung der einzelnen Komponenten des Messsystems notwendig.Precise measurements require precise alignment of the individual components of the measuring system.
Es ist daher Aufgabe ein LIDAR Messsystem bereitzustellen, welches die hohen Anforderungen an eine präzise Ausrichtung der Komponenten bereitstellt. Des Weiteren ist es auch Aufgabe eine Verfahren für die Montage eines solchen LIDAR Messsystems bereitzustellen.It is therefore the task to provide a LIDAR measuring system, which provides the high demands on a precise alignment of the components. Furthermore, it is also an object to provide a method for mounting such a LIDAR measuring system.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein LIDAR Messsystem gemäß dem Patentanspruch 1. Die abhängigen Patentansprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten des Messsystems dar.This object is achieved by a LIDAR measuring system according to claim 1. The dependent claims represent advantageous embodiments of the measuring system.
Das Messsystem führt die Abstandsbestimmung vorzugsweise gemäß dem Time Correlated Single Photon Counting Verfahren, TCSPC, durch. Günstigerweise arbeitet das Messsystem nicht nach dem RADAR Prinzip, also Überlagerung der ausgesendeten Welle mit einer Referenzwelle und der anschließenden Analyse der Mischwelle.The measuring system preferably performs the distance determination according to the Time Correlated Single Photon Counting method, TCSPC. Conveniently, the measuring system does not work according to the RADAR principle, ie superposition of the transmitted wave with a reference wave and the subsequent analysis of the mixing wave.
Das LIDAR Messsystem umfasst vorzugsweise eine LIDAR Sendeeinheit sowie eine LIDAR Empfangseinheit. Des Weiteren sind das LIDAR Messsystem und dessen Komponenten vorzugsweise in einem statischen, also unbeweglichen Aufbau angeordnet. Dies bedeutet, dass das LIDAR Messsystem und dessen Komponenten über keine aktiven Bewegungs- oder Verstellmechanismen, beispielsweise Elektromotoren, für den Messvorgang verfügen. Die Anordnung an einem Kraftfahrzeug erfolgt vorzugsweise ebenfalls statisch.The LIDAR measuring system preferably comprises a LIDAR transmitting unit and a LIDAR receiving unit. Furthermore, the LIDAR measuring system and its components are preferably arranged in a static, that is immovable structure. This means that the LIDAR measuring system and its components have no active movement or adjustment mechanisms, such as electric motors, for the measurement process. The arrangement on a motor vehicle preferably also takes place statically.
Die LIDAR Empfangseinheit und / oder die LIDAR Sendeeinheit sind günstiger Weise in einer Focal Plane-Array Konfiguration ausgebildet. Die Elemente der jeweiligen Einheit sind im Wesentlichen in einer Ebene, günstiger Weise auf einem Chip, angeordnet. Die jeweilige Einheit ist an dem LIDAR Messsystem vorzugsweise in einem Brennpunkt einer entsprechenden Optik, Sendeoptik, oder Empfangsoptik, angeordnet. Insbesondere sind die Sensorelemente bzw. die Emitterelemente im Brennpunkt der Empfangsoptik angeordnet. Eine solche Optik kann beispielsweise durch ein optisches Linsensystem ausgebildet sein.The LIDAR receiving unit and / or the LIDAR transmitting unit are conveniently designed in a focal plane array configuration. The elements of the respective unit are arranged substantially in one plane, favorably on a chip. The respective unit is arranged on the LIDAR measuring system, preferably in a focal point of a corresponding optics, transmission optics, or receiving optics. In particular, the sensor elements or the emitter elements are arranged in the focal point of the receiving optics. Such an optic can be formed for example by an optical lens system.
Die LIDAR Empfangseinheit, insbesondere dessen Empfangschip, weist mehrere Sensorelemente auf, welche vorzugsweise als SPAD, Single Photon Avalanche Diode, ausgebildet sind. Die LIDAR Sendeeinheit, insbesondere dessen Sendechip, weist mehrere Emitterelemente zur Aussendung von Laserlicht, günstigerweise Laserpulsen, auf. Die Emitterelemente sind günstiger Weise als VCSEL, Vertical Cavity surface emitting laser, ausgebildet.The LIDAR receiving unit, in particular its receiving chip, has a plurality of sensor elements, which are preferably designed as SPAD, single photon avalanche diode. The LIDAR transmitting unit, in particular its transmission chip, has a plurality of emitter elements for emitting laser light, conveniently laser pulses. The emitter elements are favorably designed as VCSEL, vertical cavity surface emitting laser.
Der Sendechip weist zumindest ein, vorzugsweise eine Mehrzahl an Emitterelementen auf, welche das Laserlicht aussenden. Der Empfangschip weist zumindest ein, vorzugsweise eine Mehrzahl an Sensorelementen auf, welche eintreffendes Licht detektieren. Insbesondere detektieren die Sensorelemente auch das von den Emitterelementen ausgesendete Laserlicht.The transmission chip has at least one, preferably a plurality of emitter elements which emit the laser light. The receiving chip has at least one, preferably a plurality of sensor elements which detect incident light. In particular, the sensor elements also detect the laser light emitted by the emitter elements.
Das LIDAR Messsystem umfasst eine Hauptplatine, an der ein Sendechip und ein Empfangschip angeordnet sind.The LIDAR measuring system comprises a motherboard, on which a transmitter chip and a receiving chip are arranged.
Des Weiteren weist das Messsystem einen Optikträger für eine Empfangsoptik und eine Sendeoptik auf. Die Empfangsoptik und die Sendeoptik sind an einer entsprechenden Aufnahme des Optikträgers angeordnet. Die optischen Bauteile können mittelbar oder unmittelbar an dem Optikträger angeordnet sein. Dabei kann die Optik selbst ein Gehäuse aufweisen, welches sodann an dem Optikträger angeordnet ist, oder der Optikträger als Gehäuse für die optischen Bauteile dient. Beispielsweise sind die optischen Bauteile in einem Gehäuse angeordnet, welches wiederum an dem Optikträger befestigt ist, beispielsweise verschraubt oder verklebt. Gegebenenfalls bietet der Optikträger auch Aufnahmen für die einzelnen optischen Bauteile der Optik an, sodass diese unmittelbar an dem Optikträger angeordnet sind.Furthermore, the measuring system has an optical carrier for a receiving optical system and a transmitting optical system. The receiving optics and the transmitting optics are arranged on a corresponding receptacle of the optics carrier. The optical components can be arranged directly or indirectly on the optical carrier. In this case, the optic itself may have a housing which is then arranged on the optics carrier, or the optics carrier serves as a housing for the optical components. For example, the optical components are arranged in a housing, which in turn is attached to the optical carrier, for example screwed or glued. If appropriate, the optics carrier also provides receptacles for the individual optical components of the optics, so that they are arranged directly on the optics carrier.
Die Optik kann ein einzelnes oder eine Mehrzahl an optischen Bauteilen, beispielsweise Linsen, aufweisen.The optics can have a single or a plurality of optical components, for example lenses.
Die Hauptlatine ist an dem Optikträger angeordnet, mittelbar oder unmittelbar. Die Platine und der Optikträger sind derart angeordnet, dass der jeweilige Chip über die zugehörige Optik auf den von dem Messsystem betrachteten Raumwinkel abbildet. Die Hauptplatine ist an dem Optikträger befestigt. The main board is arranged on the optical carrier, directly or indirectly. The circuit board and the optical carrier are arranged such that the respective chip images via the associated optics to the solid angle considered by the measuring system. The motherboard is attached to the optics carrier.
Durch präzise Fertigung und Ausrichtung der Komponenten zueinander, wird ermöglicht, dass die für die optische Messung relevanten Komponenten, also die Chips und die Optiken, bei der Montage optimal zueinander ausgerichtet werden. Dieses Messsystem lässt sich gemäß verschiedener Verfahren montieren.Precise fabrication and alignment of the components with one another makes it possible for the components relevant for the optical measurement, ie the chips and the optics, to be optimally aligned during assembly. This measuring system can be mounted according to various methods.
Im Weiteren sind vorteilhafte Ausführungsvarianten des Messsystems erläutert.In addition, advantageous embodiments of the measuring system are explained.
Günstigerweise ist die Platine, insbesondere die Hauptplatine, unmittelbar oder mittelbar an dem Gegenstück, insbesondere dem Optikträger, ausgebildet.Conveniently, the circuit board, in particular the motherboard, directly or indirectly on the counterpart, in particular the optical carrier formed.
Unmittelbar ist die Platine direkt an dem jeweiligen Gegenstück angeordnet und an diesem befestigt. Gegebenenfalls ist hierbei das Befestigungsmittel, beispielsweise ein Klebstoff dazwischen angeordnet.Immediately the board is placed directly on the respective counterpart and attached to this. Optionally, in this case, the fastening means, for example, an adhesive disposed therebetween.
Bei der mittelbaren Anordnung ist die Platine an einem weiteren Bauteil, beispielsweise einem Gehäuse des Messsystems oder einer Platte angeordnet, wobei dieses weitere Bauteil unmittelbar oder mittelbar mit dem Gegenstück verbunden ist oder an diesem befestigt ist.In the case of the indirect arrangement, the circuit board is arranged on a further component, for example a housing of the measuring system or a plate, this further component being directly or indirectly connected to the counterpart or being fastened thereto.
Günstigerweise ist zumindest ein Befestigungsmittel zwischen zwei Komponenten des Messsystems durch Klebstoff ausgebildet.Conveniently, at least one fastening means between two components of the measuring system is formed by adhesive.
Dies ist vorteilhaft, da die einzelnen Komponenten zunächst optimal ausgerichtet werden können, da der Klebstoff noch nicht ausgehärtet ist. Der Klebstoff lässt sich somit noch verdrängen, um die Komponenten korrekt ausrichten zu können. Der Klebstoff kann nach der korrekten Ausrichtung vorgehärtet werden, sodass die korrekte Anordnung fixiert ist. Nach dem vollständigen Aushärten des Klebstoffs sind die Komponenten fest miteinander verbunden. Insbesondere ist der Klebstoff ein UVaushärtender Klebstoff, welcher unter anderem durch UV-Licht ausgehärtet werden kann.This is advantageous because the individual components can initially be optimally aligned, since the adhesive has not yet cured. The adhesive can thus be displaced to be able to align the components correctly. The adhesive can be pre-cured after proper orientation so that the correct arrangement is fixed. After complete curing of the adhesive, the components are firmly connected. In particular, the adhesive is a UV curing adhesive which can be cured, inter alia, by UV light.
Gegebenenfalls muss ein eine Volumen des Klebstoffs vorgehalten werden, um welches sich der Klebstoff beim Aushärtevorgang ändert, insbesondere schrumpft. Dadurch ist das Messsystem nach dem Ausrichten und dem Aushärten korrekt justiert. Der Klebstoff kann beispielsweise vor der Anordnung der Komponenten aneinander aufgebracht werden oder nach dem Anordnung eingebracht werden.Optionally, a volume of the adhesive must be provided by which the adhesive changes during the curing process, in particular shrinking. As a result, the measuring system is correctly adjusted after alignment and curing. For example, the adhesive may be applied to each other prior to placement of the components or may be introduced after placement.
Mit Vorteil ist zumindest eine der Verbindungsstellen der Bauteile zwischen einem der Chips und einer der Optik durch Klebstoff ausgebildet.Advantageously, at least one of the connection points of the components between one of the chips and one of the optics is formed by adhesive.
Mit Vorteil ist zumindest eines von gegebenenfalls mehreren Befestigungsmitteln, die funktional zwischen einem Chip und der zugehörigen Optik, beispielsweise dem Sendechip und der Sendeoptik, angeordnet ist, durch einen Klebstoff ausgebildet.Advantageously, at least one of possibly a plurality of fastening means, which is arranged functionally between a chip and the associated optics, for example the transmitting chip and the transmitting optics, is formed by an adhesive.
Es kann auch eine Mehrzahl dieser Befestigungsmittel durch Klebstoff ausgebildet sein.It can also be formed by adhesive a plurality of these fastening means.
Bevorzugter weise sind die Chips auf der Platine angeordnet und an dieser befestigt.Preferably, the chips are arranged on the board and secured thereto.
Es kann auch lediglich einer der Chips aus Empfangschip und Sendechip auf der jeweiligen Platine angeordnet und an dieser befestigt sein.It is also possible for only one of the chips from the receiving chip and the transmitting chip to be arranged on the respective circuit board and fastened thereto.
Demgegenüber ist es ebenso vorteilhaft, wenn die Chips in einer Aussparung der Platine angeordnet sind.In contrast, it is also advantageous if the chips are arranged in a recess of the board.
Es kann auch lediglich einer der Chips aus Empfangschip und Sendechip in der Aussparung der jeweiligen Platine angeordnet sein. Durch die Aussparung ist der jeweilige Chip ebenso an einem weiteren Bauteil angeordnet, beispielsweise einer Metallplatte. Diese Metallplatte kann Teil des Gehäuses sein, insbesondere eine Rückwand. Der Chip innerhalb der Aussparung der Platine ist günstigerweise an dem weiteren Bauteil, also der Metallplatte, angeordnet. Vorzugsweise ist der Chip auch an dieser befestigt, beispielsweise durch Klebstoff. Dadurch wird die Wärmeleitfähigkeit verbessert. Die Platine ist günstigerweise ebenfalls an dem Bauteil befestigt.It can also be arranged in the recess of the respective board only one of the chips from receiving chip and transmission chip. Through the recess of the respective chip is also arranged on another component, such as a metal plate. This metal plate may be part of the housing, in particular a rear wall. The chip within the recess of the board is conveniently located on the further component, ie the metal plate. Preferably, the chip is also attached to this, for example by adhesive. This improves the thermal conductivity. The board is also conveniently attached to the component.
Der innerhalb der Aussparung angeordnete Chip ist elektrisch mit der Platine verbunden.The chip disposed within the recess is electrically connected to the board.
Es wird vorgeschlagen, dass die Teile des Gehäuses aus demselben Material, insbesondere Metall, ausgebildet sind.It is proposed that the parts of the housing are made of the same material, in particular metal.
Dadurch werden Spannungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnung vermieden. Gegebenenfalls kann auch ein Gehäuse der Optik durch dasselbe Material ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material um ein Metall, wodurch eine optimale Wärmeabfuhr gewährleistet wird, insbesondere Aluminium.As a result, stresses due to differential thermal expansion are avoided. Optionally, a housing of the optics may be formed by the same material. Preferably, the material is a metal, whereby an optimal heat dissipation is ensured, in particular aluminum.
Die Aufgabe wird zudem durch das Verfahren zur Montage des Messsystems gemäß dem Patentanspruch 6 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsvarianten erläutert.The object is also achieved by the method for mounting the measuring system according to claim 6. In the dependent claims advantageous embodiments are explained.
Gemäß dem Verfahren zur Montage wird ein Optikträger bereitgestellt, welcher zur späteren Aufnahme einer Sendeoptik und einer Empfangsoptik ausgebildet ist According to the method for mounting, an optical carrier is provided, which is designed for later recording of a transmission optical system and a receiving optical system
Des Weiteren wird eine Hauptplatine mit einem Sendechip und einem Empfangschip bereitgestellt. Alternativ können der Sendechip und der Empfangschip auch erst an der zugehörigen Platine angeordnet, ausgerichtet und befestigt werden. Die beiden Chips sind bzw. werden gegenüber der Hauptplatine präzise ausgerichtet.Furthermore, a motherboard is provided with a transmit chip and a receive chip. Alternatively, the transmission chip and the receiving chip can also be arranged, aligned and fixed on the associated circuit board. The two chips are or are precisely aligned with respect to the motherboard.
Ebenso wird der Optikträger an der Hauptplatine angeordnet, ausgerichtet und befestigt. Auch hierbei erfolgt die Ausrichtung präzise. Die präzise Ausrichtung innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs ermöglicht eine optimale Justierung bei der späteren Montage der Optiken.Likewise, the optical carrier is placed on the motherboard, aligned and fixed. Again, the alignment is accurate. The precise alignment within the specified tolerance range enables optimal adjustment during the subsequent assembly of the optics.
Die Chips können vor der Anordnung und Befestigung des Optikträgers oder auch danach an der Hauptplatine aufgebracht werden. Ersteres wird bevorzugt. Dies ist möglich, da die Optiken erst später eingesetzt werden.The chips can be applied before the arrangement and attachment of the optics carrier or afterwards on the motherboard. The former is preferred. This is possible because the optics are used later.
Nachdem die Hauptplatine und der Optikträger miteinander verbunden sind, werden die Sendeoptik und die Empfangsoptik an dem Optikträger angeordnet, gegenüber dem Sendechip und dem Empfangschip ausgerichtet und sodann befestigt. Vorzugsweise werden auch die Optiken zueinander ausgerichtet.After the motherboard and the optical carrier are connected to each other, the transmitting optics and the receiving optics are arranged on the optical carrier, aligned with respect to the transmitting chip and the receiving chip and then fixed. Preferably, the optics are aligned with each other.
Dabei kann zunächst eine der Optiken aus Sendeoptik und Empfangsoptik angeordnet, gegenüber dem zugehörigen Chip ausgerichtet und sodann befestigt werden. Daran anschließend wird die andere Optik aus Sendeoptik und Empfangsoptik angeordnet, gegenüber beiden Chips und der anderen Optik ausgerichtet.In this case, at first one of the optics from the transmitting optics and receiving optics can be arranged, aligned relative to the associated chip and then fastened. Subsequently, the other optics of transmitting optics and receiving optics is arranged, aligned with respect to both chips and the other optics.
In einer alternativen Variante werden Sendeoptik und Empfangsoptik zur selben Zeit an dem Optikträger angeordnet, gegenüber dem Chips und auch der anderen Optik ausgerichtet und sodann beide Optiken an dem Optikträger befestigt. Die Ausrichtung der Optiken kann beispielsweise die Ausrichtung der optischen Achsen und / oder die definiert rotatorische Ausrichtung der Optiken zueinander sein.In an alternative variant, the transmitting optics and the receiving optics are arranged at the same time on the optics carrier, aligned with respect to the chip and also the other optics, and then both optics are fastened to the optics carrier. The orientation of the optics may be, for example, the alignment of the optical axes and / or the defined rotational alignment of the optics to each other.
Bei beiden Varianten wird eine optimale Justierung des Abbildungsverhaltens der beiden Chips untereinander und eine optimale Justierung der gegenüber den Optiken erreicht.In both variants, an optimal adjustment of the imaging behavior of the two chips with each other and an optimal adjustment of the compared to the optics is achieved.
Für die Ausrichtung wird vorzugsweise ein Messsystem, insbesondere ein optisches Messsystem verwendet. Dies kann beispielsweise eine Kamera sein. Das Ausrichten entspricht nicht zwangsläufig der endgültigen Relativposition der Komponenten. Beispielsweise kann ein Schrumpf eines Klebstoffs vorgehalten werden. Hierzu wird später noch mehr erläutert.For orientation, a measuring system, in particular an optical measuring system, is preferably used. This can be for example a camera. The alignment does not necessarily correspond to the final relative position of the components. For example, a shrinkage of an adhesive can be kept. More will be explained later.
Die Befestigung kann beispielsweise durch vorhärten eines Klebstoffs zwischen den Bauteilen erfolgen. Des Weiteren kann die Befestigung unmittelbar oder mittelbar erfolgen. Vorzugsweise weisen die Optiken ein Gehäuse auf, welches an dem Optikträger befestigt wird, beispielsweise mit Klebstoff.The attachment can be done for example by pre-curing of an adhesive between the components. Furthermore, the attachment can be made directly or indirectly. Preferably, the optics have a housing which is attached to the optics carrier, for example with adhesive.
Die Aufgabe wird zudem durch das Verfahren zur Montage des Messsystems gemäß dem Patentanspruch 7 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsvarianten erläutert.The object is also achieved by the method for mounting the measuring system according to the patent claim 7. In the dependent claims advantageous embodiments are explained.
Gemäß dem Verfahren zur Montage wird ein Optikträger mit einer Sendeoptik und einer Empfangsoptik bereitgestellt. Die Sendeoptik und die Empfangsoptik sind präzise zueinander und auch gegenüber dem Optikträger ausgerichtet. Alternativ können die Sendeoptik und die Empfangsoptik an dem Optikträger angeordnet, ausgerichtet und befestigt werden.According to the method of mounting, an optical carrier is provided with a transmitting optics and a receiving optics. The transmission optics and the receiving optics are precisely aligned with each other and also with respect to the optics carrier. Alternatively, the transmitting optics and the receiving optics can be arranged, aligned and fixed to the optics carrier.
Des Weiteren wird eine Hauptplatine mit einem Sendechip und einem Empfangschip bereitgestellt. Der Sendechip und der Empfangschip sind präzise zueinander und auch gegenüber der Hauptplatine ausgerichtet. Alternativ können der Sendechip und der Empfangschip auch erst an der zugehörigen Platine angeordnet, ausgerichtet und befestigt werden.Furthermore, a motherboard is provided with a transmit chip and a receive chip. The transmit chip and the receive chip are precisely aligned with each other and also opposite the motherboard. Alternatively, the transmission chip and the receiving chip can also be arranged, aligned and fixed on the associated circuit board.
Daran anschließend wird der Optikträger an der Hauptplatine angeordnet. Die Optiken werden gegenüber der Chips optimal ausgerichtet und der Optikträger sodann an der Hauptplatine befestigt. Die Präzise Ausrichtung der Optiken an dem Optikträger und der Chips an der Hauptplatine ist für das Bereitstellen eines qualitativ hochwertigen LIDAR Messsystems von entscheidender Bedeutung.Subsequently, the optical carrier is placed on the motherboard. The optics are optimally aligned with respect to the chips and the optics carrier is then attached to the motherboard. The precise alignment of the optics on the optics carrier and chips on the motherboard is critical to providing a high quality LIDAR measurement system.
Für die Ausrichtung wird vorzugsweise ein Messsystem, insbesondere ein optisches Messsystem verwendet. Dies kann beispielsweise eine Kamera sein. Das Ausrichten entspricht nicht zwangsläufig der endgültigen Relativposition der Komponenten. Beispielsweise kann ein Schrumpf eines Klebstoffs vorgehalten werden. Hierzu wird später noch mehr erläutert.For orientation, a measuring system, in particular an optical measuring system, is preferably used. This can be for example a camera. The alignment does not necessarily correspond to the final relative position of the components. For example, a shrinkage of an adhesive can be kept. More will be explained later.
Die Befestigung kann beispielsweise durch vorhärten eines Klebstoffs zwischen den Bauteilen erfolgen. Des Weiteren kann die Befestigung unmittelbar oder mittelbar erfolgen. Vorzugsweise weisen die Optiken ein Gehäuse auf, welches an dem Optikträger befestigt wird, beispielsweise mit Klebstoff.The attachment can be done for example by pre-curing of an adhesive between the components. Furthermore, the attachment can be made directly or indirectly. Preferably, the optics have a housing which is attached to the optics carrier, for example with adhesive.
Es wird vorgeschlagen, dass bei der Bereitstellung des Optikträgers die Optik in den Optikträger eingesetzt, zu dem Optikträger und gegebenenfalls zu der anderen Optik ausgerichtet und sodann an dem Optikträger befestigt wird. Vorteilhafterweise werden beide Chips zur gleichen Zeit angeordnet, ausgerichtet und sodann befestigt. It is proposed that in the provision of the optical carrier, the optics are inserted into the optics carrier, aligned with the optics carrier and optionally with the other optics, and then fastened to the optics carrier. Advantageously, both chips are placed, aligned and then fixed at the same time.
Die Bereitstellung des Optikträgers mit präzise ausgerichteten Optiken ermögliche eine einfachere Montage, insbesondere einen schnelleren Justagevorgang, sowie eine bessere Qualität des Messsystems und dessen Messergebnisse.The provision of the optics carrier with precisely aligned optics allows for easier assembly, in particular a faster adjustment process, and a better quality of the measuring system and its measurement results.
Es wird vorgeschlagen, dass bei der Bereitstellung der Hauptplatine der Chip an der Hauptplatine angeordnet, zu der Hauptplatine und gegebenenfalls zu dem anderen Chip ausgerichtet und sodann an dem Optikträger befestigt wird. Vorteilhafterweise werden beide Chips zur gleichen Zeit angeordnet, ausgerichtet und sodann befestigt.It is proposed that in the provision of the motherboard, the chip be arranged on the motherboard, aligned with the motherboard and optionally with the other chip and then attached to the optical carrier. Advantageously, both chips are placed, aligned and then fixed at the same time.
Die Bereitstellung der Platinen mit präzise ausgerichteten Optiken ermögliche eine einfachere Montage, insbesondere einen schnelleren Justagevorgang, sowie eine bessere Qualität des Messsystems und dessen Messergebnisse.The provision of the boards with precisely aligned optics allows for easier assembly, in particular a faster adjustment process, as well as a better quality of the measuring system and its measurement results.
Günstigerweise werden zwei der Bauteile des Messsystems durch vorhärten oder eins Klebstoffs aneinander befestigt.Conveniently, two of the components of the measuring system are secured together by pre-curing or one adhesive.
Das Vorhärten kann beispielsweise durch UV-Bestrahlung eines UV-härtenden Klebstoffs bereitgestellt werden. Dadurch sind die Komponenten vorläufig korrekt zueinander ausgerichtet. Das Messsystem kann dadurch beispielsweise zu einem Aushärteofen transportiert werden, wobei die korrekte Justage erhalten bleibt. Günstigerweise können auch mehr als zwei Bauteile durch Klebstoff aneinander befestigt werden.The pre-cure can be provided, for example, by UV irradiation of a UV-curing adhesive. As a result, the components are temporarily correctly aligned with each other. The measuring system can be transported to a curing oven, for example, whereby the correct adjustment is maintained. Conveniently, more than two components can be secured together by adhesive.
Es wird vorgeschlagen, dass der vorgehärtete Klebstoff des Messsystems sodann vollständig ausgehärtet wird.It is suggested that the pre-cured adhesive of the measuring system then be fully cured.
Dieses Aushärten kann beispielsweise in einem Aushärteofen erfolgen.This curing can be done for example in a curing oven.
Mit besonderem Vorteil wird ein Schrumpfvolumen des Klebstoffs beim Befestigen vorgehalten.With particular advantage, a shrinkage volume of the adhesive is held up during fastening.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Bauteile korrekt ausgerichtet werden. Sodann wird mithilfe der Informationen eines Messsystems ein Relativabstand zwischen den Komponenten bestimmt. Daraus lässt sich eine Befestigungsposition berechnen, die sodann eingestellt wird. Der Klebstoff wird nun vorausgehärtet. Im Aushärteofen schrumpft der Klebstoff so weit, dass die Komponenten nach dem Aushärten optimal justiert sind.This can be done, for example, that the components are aligned correctly. Then, using the information from a measuring system, a relative distance between the components is determined. From this, a fixing position can be calculated, which is then adjusted. The adhesive is now pre-cured. In the curing oven, the adhesive shrinks to such an extent that the components are optimally adjusted after curing.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass bei der Anordnung eine korrekte Position ermittelt wird, sodann ein Schrumpf ermittelt wird und zwischen den Bauteilen eine Vorhärteposition eingestellt wird. Sodann wird die Befestigung durch vorhärten des Klebstoffs bereitgestellt.It is further proposed that a correct position is determined in the arrangement, then a shrinkage is determined and a pre-hardening position is set between the components. The attachment is then provided by pre-curing the adhesive.
Vorzugsweise ist die Anordnung und / oder Befestigung zwischen Hauptplatine und Optikträger des Messsystem mittelbar oder unmittelbar ausgebildet.Preferably, the arrangement and / or attachment between the motherboard and optics carrier of the measuring system is indirectly or directly formed.
Mit Besonderem Vorteil ist die Komponente
Das LIDAR Messsystem und das Verfahren zur Montage werden im Weiteren Beispielhaft anhand mehrerer Figuren, insbesondere den
-
1 eine schematische Darstellung des LIDAR Messsystems; -
2 einen Sendechip und einen Empfangschip; -
3 einen Aufbau des LIDAR Messsystems; -
4 einen weiteren Aufbau des LIDAR Messsystems; -
5 einen weiteren Aufbau des LIDAR Messsystems; -
6 einen weiteren Aufbau des LIDAR Messsystems; -
7 einen weiteren Aufbau des LIDAR Messsystems; -
8 eine konkrete Ausgestaltung des LIDAR Messsystems gemäß4 ; -
9 eine weitere konkrete Ausgestaltung des LIDAR Messsystems gemäß4 .
-
1 a schematic representation of the LIDAR measuring system; -
2 a send chip and a receive chip; -
3 a structure of the LIDAR measuring system; -
4 another setup of the LIDAR measuring system; -
5 another setup of the LIDAR measuring system; -
6 another setup of the LIDAR measuring system; -
7 another setup of the LIDAR measuring system; -
8th a concrete design of the LIDAR measuring system according to4 ; -
9 Another specific design of the LIDAR measuring system according to4 ,
In der
Die Sendeeinheit
In der
Mit Hilfe der Optiken
In der
Um eine korrekte und genaue Detektion von Objekten zu ermöglichen müssen die Chips
Gemäß der
Die Chips
Zunächst wird der Optikträger
Zudem werden eine Sendeplatine
Eine dieser beiden Platinen, beispielsweise die Sendeplatine
Der korrekt ausgerichtete Chip wird sodann über die Platine an dem Objektträger befestigt. Diese Befestigung kann beispielsweise durch ein Befestigungsmittel, hier einen Klebstoff
Anschließend daran wird die andere Platine, beispielsweise die Empfangsplatine
Es kann der Sendechip
Die Anordnung, Ausrichtung und Befestigung der beiden Platinen kann alternativ auch zur gleichen Zeit erfolgen, sodass beide Platinen an dem Objektträger angeordnet werden, sodann beide Chips gleichzeitig optimal gegenüber den anderen Komponenten ausgerichtet werden und sodann die Platinen befestigt werden.The arrangement, alignment and mounting of the two boards can alternatively also be done at the same time, so that both boards are arranged on the slide, then both chips are simultaneously optimally aligned with respect to the other components and then the boards are attached.
Die Montage der einzelnen Teile erfolgt günstigerweise vollautomatisch mithilfe von automatisierten Robotern. Dies können die Teile zusammenführen, korrekt zueinander ausrichten und ermöglichen dadurch eine hochpräzise Montage. Dabei wird die korrekte Position der Teile zueinander ausgemessen, beispielsweise durch ein optisches System, welches die Relativanordnung der Bauteile in Echtzeit erfasst.The assembly of the individual parts is conveniently carried out fully automatically by means of automated robots. This can bring the parts together, align correctly with each other and thereby enable a high-precision assembly. In this case, the correct position of the parts is measured to each other, for example by an optical system which detects the relative arrangement of the components in real time.
In der
Des Weiteren weist das Messsystem
Der Sendeoptikträger
Der Sendeoptikträger
Bei der Montage wird gemäß
Anschließend wird ein erster Optikträger aus Sendeoptikträger
Anschließend wird der andere der beiden Optikträger an der Hauptplatine über dem zugehörigen Chip angeordnet und sodann die noch bewegliche Optik in Bezug auf beide Chips und den anderen Optikträger ausgerichtet. Sodann wird der Optikträger befestigt. Bei der Befestigung mit Klebstoff kann es Grundsätzlich notwendig sein einen Schrumpfvorgang des Klebstoffs beim Aushärten bereits vorab vorzuhalten, sodass nach dem Aushärten die korrekte Montageposition erhalten wird. Dieser Vorhalt kann beispielsweise bereitgestellt werden, indem das jeweilige Bauteil korrekt ausgerichtet wird, über ein Messsystem ein Raum für den Klebstoff ermittelt wird, beispielsweise ein Abstand oder ein Volumen. Sodann wird errechnet, wie die Bauteile zueinander ausgerichtet sein müssen, sodass nach dem Aushärten und dem Schrumpfprozess die korrekte Ausrichtung der Komponenten des Messsystems bereitgestellt wird. Die Ausrichtung erfolgt sodann in dieser Relativposition, sodass nach dem vollständigen Aushärten die korrekte Ausrichtung des Messsystems erhalten wird. Dies ist grundsätzlich auf alle hier erläuterten Varianten des Messsystems anwendbar.Subsequently, the other of the two optical carriers is arranged on the motherboard above the associated chip and then aligned the still movable optics with respect to both chips and the other optical carrier. Then the optics carrier is attached. When attaching with adhesive, it may be necessary in principle to pre-stock a shrinkage process of the adhesive during curing, so that after curing the correct mounting position is obtained. This provision can be provided, for example, by the respective component being aligned correctly, a measuring system determining a space for the adhesive, for example a distance or a volume. Then it is calculated how the components must be aligned with each other, so that after curing and the shrinking process, the correct alignment of the components of the measuring system is provided. The alignment then takes place in this relative position, so that after complete curing, the correct orientation of the measuring system is obtained. This is basically applicable to all variants of the measuring system explained here.
In einem alternativen Montageverfahren werden die Optikträger nicht nacheinander an der Hauptplatine
Die
Die Sendegruppe
Die Empfangsgruppe
Die Sendegruppe
Bei der Montage werden zunächst gemäß der
Daran anschließend wird eine der Gruppen
Hierauf anschließend wird die andere der Gruppen
In einer alternativen Variante können auch beide Gruppen
Die
Das Messsystem
Das Messsystem
In einer ersten Montagevariante gemäß der
Zudem wird der Optikträger
Die Ausrichtung kann dabei gegenüber der Platine erfolgen und / oder gegenüber den Chips.The alignment can be done with respect to the board and / or compared to the chips.
Es ist möglich zuerst die Chips
Anschließend daran werden die Optiken
In der anderen Montagevariante, welche in den
Daraufhin wird der Optikträger
Die
Das Messsystem
Die Rückwand
Das Mittelteil
Zudem ist ein Flexband ausgebildet, um die Hauptplatine
Bei dem zuvor für
In den
Das Messsystem
Ein Optikträger nimmt eine Mehrzahl an optischen Bauteilen auf. Gemäß der
Das Messsystem
Das Mittelteil
Die Hauptplatine
Das Mittelteil
Um Spannungen gegenüber den Bauteilen des Gehäuses zu vermeiden sind alle Gehäuseteile, also insbesondere Rückplatte
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Messsystemmeasuring system
- 1212
- Empfangseinheitreceiver unit
- 1414
- Sendeeinheittransmission unit
- 1616
- Empfangsoptikreceiving optics
- 1818
- Sendeoptiktransmission optics
- 2020
- Objektobject
- 2222
- Emitterelement, VCSELEmitter element, VCSEL
- 2424
- Laserlicht, PulsLaser light, pulse
- 2525
- Strahlbeam
- 2626
- Sensorelementsensor element
- 2828
- Ausleseelementreadout element
- 3030
- Auswerteeinheitevaluation
- 3232
- Steuereinheitcontrol unit
- 3434
- Verbindungconnection
- 3636
- Sendechiptransmitting chip
- 3838
- Empfangschipreceiving chip
- 4040
- Sendeplatinetransmitting printed circuit board
- 4242
- Empfangsplatinereceiver board
- 4444
- Optikträgeroptics carrier
- 4646
- Sendeoptiktransmission optics
- 4848
- Empfangsoptik receiving optics
- 5858
- Messsystemmeasuring system
- 6060
- Hauptplatinemotherboard
- 60a,b60a, b
- Aussparungrecess
- 6262
- Sendechiptransmitting chip
- 6464
- Empfangschipreceiving chip
- 6666
- SendeoptikträgerTransmission optics carrier
- 6868
- Sendeoptiktransmission optics
- 7070
- EmpfangsoptikträgerReceiving optics carrier
- 7272
- Empfangsoptikreceiving optics
- 7474
- Klebstoffadhesive
- 7676
- Rückwand eines GehäusesRear wall of a housing
- 76a76a
- Ausrichtmittel / AussparungAlignment means / recess
- 7777
- Mittelteilmidsection
- 77a77a
- Öffnungopening
- 77b77b
- Ausrichtmittel / ErhebungAlignment means / survey
- 77c77c
- Aufnahmebereich reception area
- 7878
- Messsystemmeasuring system
- 8080
- Hauptplatinemotherboard
- 8282
- Sendegruppetransmission group
- 8484
- Empfangsgruppereception group
- 8686
- Sendeplatinetransmitting printed circuit board
- 8888
- Sendechiptransmitting chip
- 9090
- SendeoptikträgerTransmission optics carrier
- 9292
- Sendeoptiktransmission optics
- 9494
- Empfangsplatinereceiver board
- 9696
- Empfangschipreceiving chip
- 9898
- EmpfangsoptikträgerReceiving optics carrier
- 100100
- Empfangsoptikreceiving optics
- 102102
- Klebstoff adhesive
- 108108
- Messsystemmeasuring system
- 110110
- Hauptplatinemotherboard
- 112112
- Sendechiptransmitting chip
- 114114
- Empfangschipreceiving chip
- 116116
- Optikträgeroptics carrier
- 118118
- Empfangsoptikreceiving optics
- 120120
- Sendeoptiktransmission optics
- 122122
- Klebstoffadhesive
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018207283.3A DE102018207283A1 (en) | 2018-05-09 | 2018-05-09 | LIDAR measuring system and method for mounting a LIDAR measuring system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018207283.3A DE102018207283A1 (en) | 2018-05-09 | 2018-05-09 | LIDAR measuring system and method for mounting a LIDAR measuring system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018207283A1 true DE102018207283A1 (en) | 2019-11-14 |
Family
ID=68336776
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102018207283.3A Pending DE102018207283A1 (en) | 2018-05-09 | 2018-05-09 | LIDAR measuring system and method for mounting a LIDAR measuring system |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018207283A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4223371A1 (en) * | 1992-07-16 | 1994-01-20 | Thomson Brandt Gmbh | Electronic component mounting method for circuit board assembly - with openings in cover layer overlapping each component receiving conductive paste providing required electrical connections |
EP2527866A1 (en) * | 2011-05-26 | 2012-11-28 | HILTI Aktiengesellschaft | Measuring device for distance measuring |
DE102011089866A1 (en) * | 2011-12-23 | 2013-06-27 | Hilti Aktiengesellschaft | Measuring device for measuring a distance to a target object |
-
2018
- 2018-05-09 DE DE102018207283.3A patent/DE102018207283A1/en active Pending
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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R082 | Change of representative |
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|
R081 | Change of applicant/patentee |
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