DE102018207293A1 - 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 PDF

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Abstract

LIDAR Messsystem (78), umfassend ein Befestigungselement (80), insbesondere eine Hauptplatine (80), eine Sendeplatine (86) an der ein Sendechip (88) angeordnet ist, eine Empfangsplatine (94) an der der ein Empfangschip (96) angeordnet ist, ein Sendeoptikträger (90), der eine Sendeoptik (92) aufweist, und ein Empfangsoptikträger (98), der eine Empfangsoptik (100) aufweist, wobei der Sendeoptikträger (90) an der Sendeplatine (86) angeordnet ist und der Empfangsoptikträger (98) an der Empfangsplatine (94) angeordnet ist und wobei die Sendeplatine (86) und die Empfangsplatine (94) jeweils an dem Befestigungselement angeordnet sind.

Figure DE102018207293A1_0000
LIDAR measuring system (78), comprising a fastening element (80), in particular a motherboard (80), a transmitter board (86) on which a transmission chip (88) is arranged, a receiving board (94) on which a receiving chip (96) is arranged , a transmitting optical carrier (90) having a transmitting optics (92), and a receiving optical carrier (98) having a receiving optics (100), wherein the transmitting optical carrier (90) is arranged on the transmitting board (86) and the receiving optical carrier (98) is arranged on the receiving board (94) and wherein the transmitting board (86) and the receiving board (94) are each arranged on the fastening element.
Figure DE102018207293A1_0000

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 ein zentrales Befestigungselement, insbesondere eine Hauptplatine. Es weiteren weist das Messsystem eine Sendeplatine, an der ein Sendechip angeordnet ist, und eine Empfangsplatine, an der ein Empfangschip angeordnet ist, auf.The LIDAR measuring system comprises a central fastening element, in particular a motherboard. Furthermore, the measuring system has a transmission board, on which a transmission chip is arranged, and a reception board, on which a reception chip is arranged.

Des Weiteren weist das Messsystem einen Sendeoptikträger für eine Sendeoptik und einen Empfangsoptikträger für eine Empfangsoptik auf.Furthermore, the measuring system has a transmission optical carrier for a transmitting optical system and a receiving optical carrier for a receiving optical system.

Die Empfangsoptik und die Sendeoptik sind an einem jeweiligen 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 dient als Gehäuse für die optischen Bauteile. Hierbei ist letzteres von Vorteil. 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.The receiving optics and the transmitting optics are arranged on a respective 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. Here, the latter is an advantage. 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.

Der Sendeoptikträger ist an der Sendeplatine angeordnet, mittelbar oder unmittelbar. Der Empfangsoptikträger ist an der Empfangsplatine angeordnet, mittelbar oder unmittelbar. Die Optikträger und die Optiken sind derart angeordnet, dass der jeweilige Chip über die zugehörige Optik auf den von dem Messsystem betrachteten Raumwinkel abbildet. Die Sendeplatine und die Empfangsplatine sind jeweils an dem Befestigungselement befestigt, welches vorzugsweise als Hauptplatine ausgebildet ist. Das Befestigungselement dient der direkten Anordnung von Sendeplatine und Empfangsplatine und dadurch der justierten Befestigung des Sendechips und des Einpfangschips. Die Hauptplatine, welche weitere elektronische Komponenten aufweist, kann auch neben der Sendeplatine und der Empfangsplatine angeordnet sein und elektrisch mit diesen verbunden sein, jedoch keine Befestigungsfunktion ausüben.The transmission optical carrier is arranged on the transmission board, directly or indirectly. The receiving optical carrier is arranged on the receiving board, directly or indirectly. The optics carrier and the optics are arranged such that the respective chip is imaged via the associated optics on the solid angle considered by the measuring system. The transmission board and the receiving board are each attached to the fastening element, which is preferably designed as a motherboard. The fastener is used for the direct arrangement of the transmitter board and receiver board and thus the adjusted attachment of the transmitter chip and the Einpfangschips. The motherboard, which has further electronic components, can also be arranged next to the transmitter board and the receiver board and can be electrically connected thereto, but not perform a fastening function.

Die Befestigung der Optikträger an der Sendeplatine und der Empfangsplatine kann unmittelbar oder mittelbar erfolgen, wobei bei dieser Ausführungsvariante letzteres bevorzugt wird. Dabei ist zumindest ein weiteres Bauteil zwischen dem jeweiligen Optikträger und der Hauptplatine angeordnet. Dies kann beispielsweise ein Teil des Gehäuses sein. Dieses Bauteil weist entsprechende Aufnahmen auf, die komplementär zu dem Optikträger ausgebildet sind. Insbesondere wird durch die komplementäre Form ein Raum freigehalten, um eine Ausrichtung des Optikträgers gegenüber der Hauptplatine und den Chips für die Montage zu ermöglichen.The attachment of the optical carrier to the transmitting board and the receiving board can be made directly or indirectly, in this embodiment, the latter is preferred. In this case, at least one further component is arranged between the respective optics carrier and the main circuit board. This can be, for example, a part of the housing. This component has corresponding receptacles which are designed to be complementary to the optics carrier. In particular, a space is kept free by the complementary shape to allow alignment of the optics carrier with the motherboard and the chips for mounting.

Durch die getrennte Ausführung der Platinen für die beiden Chips und auch der Optiken und der Optikträger wird die Möglichkeit geschaffen die Optiken optimal gegenüber dem Sendechips und dem Empfangschip auszurichten.The separate design of the boards for the two chips and also the optics and the optics carrier creates the opportunity to optimally align the optics with respect to the transmission chip and the receiving chip.

Im Weiteren sind vorteilhafte Ausführungsvarianten des Messsystems erläutert.In addition, advantageous embodiments of the measuring system are explained.

Günstigerweise ist die Platine, insbesondere die Sendeplatine oder die Empfangsplatine, unmittelbar oder mittelbar an dem Gegenstück, insbesondere dem Sendeoptikträger oder dem Empfangsoptikträger, ausgebildet.Conveniently, the board, in particular the transmitting board or the receiving board, directly or indirectly on the counterpart, in particular the optical transmitting carrier or the optical receiving carrier, is formed.

Günstigerweise ist das Befestigungselement, insbesondere die Hauptplatine, unmittelbar oder mittelbar an dem Gegenstück, insbesondere die Sendeplatine oder die Empfangsplatine, ausgebildet.Conveniently, the fastening element, in particular the motherboard, directly or indirectly on the counterpart, in particular the transmitting board or the receiving board is formed.

Unmittelbar ist die Platine und / oder das Befestigungselement direkt an dem jeweiligen Gegenstück angeordnet und an diesem befestigt. Gegebenenfalls ist hierbei das Befestigungsmittel, beispielsweise ein Klebstoff dazwischen angeordnet.Immediately, the board and / or the fastening element is arranged directly on the respective counterpart and attached thereto. Optionally, in this case, the fastening means, for example, an adhesive disposed therebetween.

Bei der mittelbaren Anordnung ist die Platine und / oder das Befestigungselement 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 and / or the fastening element 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 8 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 8. In the dependent claims advantageous embodiments are explained.

Gemäß dem Verfahren zur Montage werden ein Befestigungselement, insbesondere eine Hauptplatine, eine Sendeplatine mit einem Sendechip und eine Empfangsplatine mit einem Empfangschip bereitgestellt. Der Sendechip und der Empfangschip sind an der jeweiligen Platine befestigt und bereits zu der jeweiligen ausgerichtet. Alternativ können der Sendechip und der Empfangschip auch erst an der jeweiligen Platine angeordnet, ausgerichtet und anschließend befestigt werden.According to the method of mounting, a fastener, in particular a motherboard, a transmitter board with a transmit chip and a receive board with a receive chip are provided. The send chip and the receive chip are attached to the respective board and already aligned to the respective one. Alternatively, the transmission chip and the receiving chip can also be arranged on the respective board, aligned and then attached.

Des Weiteren werden ein Sendeoptikträger mit einer Sendeoptik und ein Empfangsträger mit einer Empfangsoptik bereitgestellt.Furthermore, a transmission optical carrier with a transmitting optical system and a receiving carrier with a receiving optical system are provided.

Sodann werden die Optikträger an der jeweiligen Platine angeordnet und die Optiken gegenüber dem zugehörigen Chip ausgerichtet. Dadurch sind beide Chips optimal gegenüber der zugehörigen Optik ausgerichtet, sodass eine optimale Abbildung auf den Raumwinkel bereitgestellt ist. 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.The optical carriers are then arranged on the respective circuit board and the optics are aligned with respect to the associated chip. As a result, both chips are optimally aligned with respect to the associated optics, so that an optimal mapping to the solid angle is provided. 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.

Im Anschluss an die Ausrichtung wird der Optikträger sodann an der Hauptplatine befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise durch vorhärten eines Klebstoffs zwischen den Bauteilen erfolgen. Des Weiteren kann die Befestigung unmittelbar oder mittelbar erfolgen.Following alignment, the optics carrier is then attached to the motherboard. 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.

Sodann wird eine der Platinen aus Sendeplatine und Empfangsplatine an dem Befestigungselement, insbesondere der Hauptplatine, angeordnet und die Platine gegenüber dem Befestigungselement ausgerichtet. Sodann wird die Platine an dem Befestigungselement befestigt.Then, one of the boards of the transmission board and the receiving board is arranged on the fastening element, in particular the motherboard, and the board is aligned with respect to the fastening element. Then the board is attached to the fastener.

Anschließend daran wird die andere Platine aus Sendeplatine und Empfangsplatine an dem Befestigungselement angeordnet. Sodann wird die andere Platine ausgerichtet, sodass der Sendechip und der Empfangschip optimal aufeinander abbilden. Für die Ausrichtung wird vorzugsweise ein Messsystem, insbesondere ein optisches Messsystem verwendet. Dies kann beispielsweise eine Kamera sein.Subsequently, the other board of the transmitter board and receiving board is arranged on the fastener. Then, the other board is aligned, so that the transmission chip and the receiving chip optimally map each other. For orientation, a measuring system, in particular an optical measuring system, is preferably used. This can be for example a camera.

Im Anschluss an die Ausrichtung wird die andere Platine sodann an dem Befestigungselement befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise durch vorhärten eines Klebstoffs zwischen den Bauteilen erfolgen. Des Weiteren kann die Befestigung unmittelbar oder mittelbar erfolgen. Dadurch wird eine optimale Justierung des Abbildungsverhaltens der beiden Chips untereinander und eine optimale Justierung der gegenüber den Optiken erreicht.Following alignment, the other board is then attached to the fastener. 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. As a result, 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.

Die Aufgabe wird zudem durch ein alternatives Montageverfahren gemäß dem Patentanspruch 9 gelöst.The object is also achieved by an alternative mounting method according to claim 9.

Hierbei werden Sendeplatine und Empfangsplatine zur selben Zeit an dem Befestigungselement angeordnet. Sodann werden der Sendechip und der Empfangschip zueinander ausgerichtet und anschließend beide befestigt. Dadurch ist die Anzahl der Freiheitsgrade für eine optimale Justierung nochmals höher. In den restlichen Schritten stimmt dieses Verfahren mit den Ausführungen zum zuvor erläuterten Montageverfahren überein.In this case, the transmission board and the receiving board are arranged at the same time on the fastening element. Then, the transmission chip and the receiving chip are aligned with each other and then attached both. As a result, the number of degrees of freedom for an optimal adjustment is even higher. In the remaining steps, this procedure is in accordance with the explanations regarding the assembly method explained above.

Beide Verfahren sind zur Montage eines Messsystems gemäß den vorigen Ausführungen geeignet.Both methods are suitable for mounting a measuring system according to the previous embodiments.

Im Weiteren werden vorteilhafte Ausführungsvarianten der Verfahren erläutert.In the following, advantageous embodiments of the method will be explained.

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 Befestigungselement und Sendeplatine oder Empfangsplatine des Messsystem mittelbar oder unmittelbar ausgebildet.Preferably, the arrangement and / or attachment between fastener and transmitter board or receiver board of the measuring system is formed directly or indirectly.

Vorzugsweise ist die Anordnung und / oder Befestigung zwischen der Sendeoptikträger und der Sendeplatine des Messsystem mittelbar oder unmittelbar ausgebildet.Preferably, the arrangement and / or attachment between the transmission optical carrier and the transmission board of the measuring system is formed directly or indirectly.

Vorzugsweise ist die Anordnung und / oder Befestigung zwischen der Empfangsoptikträger und der Empfangsplatine des Messsystem mittelbar oder unmittelbar ausgebildet.Preferably, the arrangement and / or attachment between the receiving optical carrier and the receiving board of the measuring system is formed directly or indirectly.

Mit Besonderem Vorteil ist das Befestigungselement, die Sendeplatine, die Empfangsplatine, der Sendeoptikträger und / oder der Empfangsoptikträger an einem Teil des Gehäuses des Messsystems angeordnet.With particular advantage, the fastening element, the transmission board, the receiving board, the optical transmission carrier and / or the receiving optical carrier is arranged on a part of the housing of the measuring system.

Es wird vorgeschlagen, dass das Befestigungselement durch da Gehäuse ausgebildet ist oder zumindest einen Teil des Gehäuses bereitstellt.It is proposed that the fastening element is formed by the housing or at least provides a part of the housing.

Das LIDAR Messsystem und das Verfahren zur Montage werden im Weiteren Beispielhaft anhand mehrerer Figuren, insbesondere der 5, erläutert. Zudem sind weitere Messsysteme desselben Typs mit deren Montageverfahren erläutert. Es zeigen:

  • 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 gemäß 4;
  • 9 eine weitere konkrete Ausgestaltung des LIDAR Messsystems gemäß 4.
The LIDAR measuring system and the method of assembly will be further exemplified with reference to several figures, in particular 5 , explained. In addition, other measuring systems of the same type are explained with their mounting method. Show it:
  • 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 to 4 ;
  • 9 Another specific design of the LIDAR measuring system according to 4 ,

In der 1 ist ein LIDAR Messsystem 10 mit einer Empfangseinheit 12 und einer Sendeeinheit 14 dargestellt. Das Messsystem 10 umfasst eine Empfangsoptik 16 sowie eine Sendeoptik 18. Dieses Messsystem 10 ist zur Anordnung an einem Kraftfahrzeug vorgesehen, um eine Umgebung zu überwachen und eine Position und eine Bewegung eines Objekts 20 gegenüber dem Kraftfahrzeug zu ermitteln. Ein solches Messsystem 10 kann beispielsweise für autonomes Fahren verwendet werden. Das Funktionsprinzip ist wie folgt.In the 1 is a LIDAR measuring system 10 with a receiving unit 12 and a transmitting unit 14 shown. The measuring system 10 includes a receiving optics 16 as well as a transmission optics 18 , This measuring system 10 is intended for placement on a motor vehicle to monitor an environment and a position and movement of an object 20 to determine the motor vehicle. Such a measuring system 10 can be used, for example, for autonomous driving. The operating principle is as follows.

Die Sendeeinheit 14 weist Emitterelemente 22 auf, wobei diese Emitterelemente 22 Laserlicht in Form von Lichtpulsen emittieren. Diese Emitterelemente 22 können beispielsweise durch Vertical Cavity surface emitting laser, in Kurzform VCSEL, ausgebildet sein. Ein von einem Emitterelement 22 ausgesendeter Puls 24 durchläuft die Sendeoptik 18, wird an einem Objekt 20 reflektiert und über eine Empfangsoptik 16 auf eines von mehreren Sensorelementen 26 geleitet wird. Ein solches Sensorelement kann beispielsweise durch eine Single Photon Avalanche Diode, auch SPAD genannt, ausgebildet sein.The transmitting unit 14 has emitter elements 22 on, with these emitter elements 22 Emit laser light in the form of light pulses. These emitter elements 22 For example, they may be formed by vertical cavity surface emitting lasers, in short VCSELs. One from an emitter element 22 emitted pulse 24 goes through the transmission optics 18 , becomes an object 20 reflected and via a receiver optics 16 on one of several sensor elements 26 is directed. Such a sensor element may be formed, for example, by a single photon avalanche diode, also called SPAD.

In der 1 ist zur einfachen Darstellung des zurückgelegten Wegs ein Strahl 25 eines einzelnen Emitterelements 22 dargestellt, der den Verlauf des Pulses 24 verdeutlichen soll. Ein von einem Sensorelement 26 detektierter Lichtpuls 24 wird von einem Ausleseelement 28 ausgelesen und an eine Auswerteeinheit 30 weitergegeben, welche unter anderem ein Speicherelement aufweist. Dabei wird zur Bestimmung des Abstands des Objekts 20 von dem Kraftfahrzeug das Time of Flight Prinzip, auch TOF genannt, angewendet. Der ausgesendete Puls wird mit der verstrichenen Zeit des bis zum Eintreffen an der Empfangseinheit 12 verknüpft, woraus die Laufstrecke des Lichtpulses 24 ermittelt werden kann. Eine entsprechende Koordination der ablaufenden Prozesse ist durch die Steuereinheit 32 realisiert. Das Ausleseelement in dieser Ausführungsvariante ist durch einen Time to Digital Converter, TDC, ausgebildet, der ein Speicherelement, welches ein Histogramm abbildet, befüllt. Insbesondere wird an diesem Messsystem 10 das TCSPC Verfahren, Time correlated Single Photon Counting, verwendet. Diese Ausführungen sind jedoch sehr grundlegend und sollen nur das allgemeine Prinzip verdeutlichen. Diese Ausführungsvariante ist auf keinen Fall beschränkend für den elektronischen Aufbau des Messsystems. Um den Rahmen dieser Schrift nicht zu sprengen, können auch nicht alle Wechselwirkungen zwischen den jeweiligen Elektronikkomponenten sowie deren konkreter Aufbau dargestellt und erläutert werden. Das LIDAR-Messsystem ist mit weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs über eine Verbindung 34 verbunden, über die die entsprechenden Daten übermittelt werden können.In the 1 is a simple representation of the path covered a ray 25 a single emitter element 22 presented the the Course of the pulse 24 should clarify. One from a sensor element 26 detected light pulse 24 becomes of a readout element 28 read out and sent to an evaluation unit 30 passed, which, inter alia, has a memory element. It is used to determine the distance of the object 20 from the motor vehicle, the time of flight principle, also called TOF applied. The emitted pulse is the elapsed time until the arrival at the receiving unit 12 linked, from which the running distance of the light pulse 24 can be determined. A corresponding coordination of the running processes is by the control unit 32 realized. The readout element in this embodiment variant is formed by a time-to-digital converter, TDC, which fills a memory element which maps a histogram. In particular, on this measuring system 10 the TCSPC method, time correlated single photon counting, used. However, these explanations are very basic and should only clarify the general principle. This embodiment is by no means limiting for the electronic construction of the measuring system. In order not to exceed the scope of this document, not all interactions between the respective electronic components and their concrete structure can be represented and explained. The LIDAR measuring system is connected to other components of the motor vehicle via a connection 34 connected via which the corresponding data can be transmitted.

Mit Hilfe der Optiken 16 und 18 und der Vielzahl an Emitterelementen 22 und Sensorelementen 26 tastet das Messsystem 10 ein Raum auf Objekte ab. Jedes Element 22, 26 betrachtet über die zugehörige Optik 16,18 einen bestimmten Raumwinkel. Das Emitterelement 26 sendet den Lichtpuls 24 über die Sendeoptik 18 in diesen Raumwinkel aus, wobei der Lichtpuls an einem Objekt 20 reflektiert werden kann, und aus dem Raumwinkel über die Empfangsoptik 16 auf die Sensorelemente 26 gelenkt werden. Dementsprechend weist das Messsystem 10 Emitterelemente 22 und Sensorelemente 26 auf, die über deren Optiken 16, 18 denselben Raumwinkel betrachten. Die Darstellung des Raumwinkels in der 1 ist beispielhaft und dient der Erläuterung der Gesamtfunktion, allerdings gibt diese die identischen Raumwinkel nicht korrekt wieder. Damit das Messsystem 10 korrekt arbeitet, müssen die Emitterelemente 22, die Sensorelemente 26, die Sendeoptik 18 und die Empfangsoptik genau zueinander ausgerichtet sein. Die Emitterelemente 22 und die Sensorelemente 26 sind jeweils auf einem Chip angeordnet, sodass die Ausrichtung der Chips und der Optiken zueinander sehr genau ausgeführt sein muss.With the help of the optics 16 and 18 and the plurality of emitter elements 22 and sensor elements 26 scans the measuring system 10 a room on objects. Every element 22 . 26 considered about the associated optics 16 . 18 a certain solid angle. The emitter element 26 sends the light pulse 24 via the transmission optics 18 in this solid angle, where the light pulse on an object 20 can be reflected, and from the solid angle on the receiving optics 16 on the sensor elements 26 be steered. Accordingly, the measuring system 10 emitting elements 22 and sensor elements 26 on, about their optics 16 . 18 consider the same solid angle. The representation of the solid angle in the 1 is an example and serves to explain the overall function, but does not correctly reflect the identical solid angles. So that the measuring system 10 works correctly, the emitter elements must 22 , the sensor elements 26 , the transmitting optics 18 and the receiving optics are aligned with each other exactly. The emitter elements 22 and the sensor elements 26 are each arranged on a chip, so that the alignment of the chips and the optics to each other must be carried out very accurately.

In der 2 sind ein Sendechip 36 und ein Empfangschip 38 jeweils teilweise dargestellt. Der Sendechip 36 weist eine Mehrzahl an Emitterelementen 22 auf, die beispielhaft in Zeilen und Spalten an dem Sendechip 36 angeordnet sind. Der Empfangschip 38 weist eine Mehrzahl an Sensorelementen 26 auf, die ebenfalls in Zeilen und Spalten an dem Empfangschip 38 angeordnet sind. Jedem der Emitterelemente 22 ist eine Mehrzahl an Sensorelementen 26 zugeordnet. Diese Mehrfachzuweisung ist durch strichlinierte Linien angedeutet. Das jeweilige Emitterelement 22 und die zugehörigen Sensorelemente 26 betrachten über die jeweilige Optik denselben Raumwinkel, sodass ein Lichtpuls, welcher von dem Emitterelement 22 ausgesendet wird bei einer Reflektion von den zugehörigen Sensorelementen 26 detektiert werden kann.In the 2 are a send chip 36 and a reception chip 38 each partially shown. The sending chip 36 has a plurality of emitter elements 22 on, for example, in rows and columns on the transmission chip 36 are arranged. The receiving chip 38 has a plurality of sensor elements 26 on, also in rows and columns on the receiving chip 38 are arranged. Each of the emitter elements 22 is a plurality of sensor elements 26 assigned. This multiple assignment is indicated by dashed lines. The respective emitter element 22 and the associated sensor elements 26 consider the same solid angle over the respective optics, so that a light pulse coming from the emitter element 22 is emitted in a reflection of the associated sensor elements 26 can be detected.

Um eine korrekte und genaue Detektion von Objekten zu ermöglichen müssen die Chips 36 und 38 sowie die Optiken ebenfalls genau zueinander ausgerichtet sein. In den 3 - 9 sind verschiedene Varianten dargestellt, mithilfe derer eine genaue Ausrichtung erreicht werden kann. Die 3 bis 7 stellen dabei verschiedene Grundkonzepte dar, welche den grundsätzlichen Aufbau verdeutlichen. Die Ausführungen der einzelnen Varianten sind sinngemäß auch für die anderen Konzepte anwendbar.In order to allow a correct and accurate detection of objects, the chips must 36 and 38 as well as the optics should also be exactly aligned with each other. In the 3 - 9 There are several variants that can be used to achieve precise alignment. The 3 to 7 represent different basic concepts, which clarify the basic structure. The versions of the individual variants are mutatis mutandis applicable to the other concepts.

Gemäß der 3b weist das Messsystem 10 eine Sendeplatine 40 und eine Empfangsplatine 42 auf. Der Sendechip 36 ist an der Sendeplatine 40 befestigt, wobei der Empfangschip 38 an der Empfangsplatine 42 befestigt ist. Des Weiteren weist das Messsystem 10 einen Optikträger 44 auf, an dem eine Sendeoptik 46 und eine Empfangsoptik 48 angeordnet sind. Die Optiken 46 und 48 sind beispielsweise in den Optikträger 44 eingeschraubt oder mit diesem verklebt. Es sind auch andere Arten der Befestigung möglich. Insbesondere weist jede Optik ein Gehäuse auf. Die Sendeplatine 40 und die Empfangsplatine 42 sind jeweils durch einen Klebstoff 50 an dem Optikträger 44 befestigt. Diesbezüglich sind auch andere Befestigungsmittel möglich.According to the 3b has the measuring system 10 a transmission board 40 and a receiving board 42 on. The sending chip 36 is on the transmitter board 40 attached, the receiving chip 38 on the receiving board 42 is attached. Furthermore, the measuring system 10 an optics carrier 44 on, on which a transmission optics 46 and a receiving optics 48 are arranged. The optics 46 and 48 are for example in the optics carrier 44 screwed in or glued to it. There are also other types of attachment possible. In particular, each optic has a housing. The transmission board 40 and the receiving board 42 are each by an adhesive 50 on the optics carrier 44 attached. In this regard, other fasteners are possible.

Die Chips 36 und 38 sind jeweils auf der Seite der Platine 40 oder 42 angeordnet, welche der jeweiligen Optik 46 oder 48 zuweist. Dadurch kann das Laserlicht durch die zugehörige Optik auf den zugehörigen Raumwinkel abbilden wie auch umgekehrt. Die Chips 36 und 38 sowie die Optiken 46 und 48 sind derart zueinander ausgerichtet, dass die Emitterelemente 22 auf die zugehörigen Sensorelemente 26 abbilden. Um diese präzise Ausrichtung zu ermöglichen wird das LIDAR Messsystem 10 gemäß den folgenden Schritten montiert.The chips 36 and 38 are each on the side of the board 40 or 42 arranged, which of the respective optics 46 or 48 assigns. As a result, the laser light can be imaged by the associated optics on the associated solid angle and vice versa. The chips 36 and 38 as well as the optics 46 and 48 are aligned with each other so that the emitter elements 22 on the associated sensor elements 26 depict. To make this precise alignment possible, the LIDAR measuring system is used 10 mounted according to the following steps.

Zunächst wird der Optikträger 44 gemäß der 3a bereitgestellt. In diesen Optikträger 44 werden die Sendeoptik 46 und die Empfangsoptik 48 eingesetzt. Dabei werden die Sendeoptik 46 und die Empfangsoptik 48 zueinander ausgerichtet. Der Optikträger hält einen Raum vor, der eine Ausrichtung der Optiken zueinander ermöglicht. Durch die Ausrichtung von Sendeoptik 46 und Empfangsoptik 48 wird eine Korrelation zwischen den Optiken erzeugt. Beispielsweise können die Optiken denselben Rotationswinkel um eine optische Achse aufweisen und / oder die optischen Achsen parallel sein. Bei einer fehlenden oder ungenügenden Ausrichtung der Optiken zueinander kann es für das weitere Montageverfahren schwierig bis unmöglich werden, die korrekte Ausrichtung der Chips bereitzustellen, sodass sich die Genauigkeit des Messsystems 10 wesentlich verschlechtert werden kann.First, the optics carrier 44 according to the 3a provided. In this optics carrier 44 become the transmission optics 46 and the receiving optics 48 used. The transmission optics are thereby 46 and the receiving optics 48 aligned with each other. Of the Optics carrier keeps a space, which allows an alignment of the optics to each other. By the alignment of transmission optics 46 and receiving optics 48 a correlation between the optics is generated. For example, the optics may have the same angle of rotation about an optical axis and / or the optical axes may be parallel. With missing or insufficient alignment of the optics to each other, it may be difficult, if not impossible, for the further assembly process to provide the correct alignment of the chips, thus increasing the accuracy of the measurement system 10 can be significantly worsened.

Zudem werden eine Sendeplatine 40 mit einem Sendechip 36 sowie eine Empfangsplatine 42 mit einem Empfangschip 38 bereitgestellt. Die Chips sind auf der zugehörigen Platine befestigt und gegebenenfalls innerhalb bestimmter Toleranzen gegenüber der Platine ausgerichtet, um eine reibungslose weitere Montage innerhalb des Messsystems zu gewährleisten.In addition, a transmission board 40 with a send chip 36 and a receiver board 42 with a reception chip 38 provided. The chips are mounted on the associated board and, if necessary, aligned within certain tolerances with respect to the board to ensure a smooth further assembly within the measuring system.

Eine dieser beiden Platinen, beispielsweise die Sendeplatine 40, wird an dem Optikträger 44 angeordnet und der zugehörige Chip, beispielsweise der Sendechip 36, wird gegenüber der zugehörigen Optik, dementsprechend der Sendeoptik 46, ausgerichtet. Die Ausrichtung stellt sicher, dass der Chip optimal angeordnet ist, um optimal auf den Sichtbereich des Messsystems abzubilden.One of these two boards, for example the transmission board 40 , is on the optics carrier 44 arranged and the associated chip, such as the transmission chip 36 , is compared with the associated optics, accordingly the transmitting optics 46 , aligned. The alignment ensures that the chip is optimally arranged to optimally map to the viewing area of the measuring system.

Der korrekt ausgerichtete Chip wird sodann über die Platine an dem Objektträger befestigt. Diese Befestigung kann beispielsweise durch ein Befestigungsmittel, hier einen Klebstoff 50, bereitgestellt werden. Der Klebstoff 50 kann bereits vor der Anordnung an dem Objektträger 44 auf die Platine aufgebracht werden oder auch nachträglich, wenn die Platine bereits korrekt ausgerichtet ist. Beispielsweise kann der Klebstoff 50 durch UV-Strahlung vorgehärtet werden, um eine erste Befestigung bereitzustellen, wobei das vollständige Aushärten in einem späteren Schritt erfolgen kann.The properly aligned chip is then attached to the slide via the board. This attachment can for example by a fastener, here an adhesive 50 , to be provided. The adhesive 50 Already before the placement on the slide 44 be applied to the board or even subsequently, if the board is already aligned correctly. For example, the adhesive 50 be pre-cured by UV radiation to provide a first attachment, wherein the complete curing can be done in a later step.

Anschließend daran wird die andere Platine, beispielsweise die Empfangsplatine 42, mit dem anderen Chip, beispielsweise dem Empfangschip 38, an dem Optikträger 44 befestigt. Der andere Chip wird sodann an der zugehörigen Optik, beispielsweise der Empfangsoptik 48, und zugleich an dem Chip ausgerichtet. Diese Ausrichtung kann beispielsweise durch ein optisches System bereitgestellt werden, welche den Montageprozess in Echtzeit überwachen und die korrekte Anordnung bestimmen. Die andere Platine wird sodann über ein Befestigungsmittel, beispielsweise den erläuterten Klebstoff 50, an dem Objektträger 44 befestigt.Subsequently, the other board, for example, the receiving board 42 , with the other chip, for example the receiving chip 38 , on the optics carrier 44 attached. The other chip is then attached to the associated optics, such as the receiving optics 48 , and at the same time aligned with the chip. This alignment can be provided, for example, by an optical system which monitors the assembly process in real time and determines the correct placement. The other board is then via a fastener, such as the illustrated adhesive 50 on the slide 44 attached.

Es kann der Sendechip 36 oder auch der Empfangschip 38 als erstes befestigt werden.It can be the sending chip 36 or the receiving chip 38 be attached first.

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 4 ist eine weitere Ausführungsvariante eines Messsystems 58 dargestellt. Das Messsystem 58 umfasst eine Hauptplatine 60 an der ein Sendechip 62 und ein Empfangschip 64 angeordnet sind. Die beiden Chips sind an der Platine zueinander ausgerichtet und befestigt.In the 4 is another embodiment of a measuring system 58 shown. The measuring system 58 includes a motherboard 60 at the one transmission chip 62 and a reception chip 64 are arranged. The two chips are aligned and fixed to each other on the board.

Des Weiteren weist das Messsystem 58 einen Sendeoptikträger 66 mit einer Sendeoptik 68 und einen Empfangsoptikträger 70 mit einer Empfangsoptik 72 auf. Die Optiken können beispielsweise in deren Optikträger eingeschraubt oder eingeklebt sein.Furthermore, the measuring system 58 a transmission optics carrier 66 with a transmission optics 68 and a receiving optical carrier 70 with a receiving optics 72 on. The optics can be screwed or glued, for example, in the optics carrier.

Der Sendeoptikträger 66 ist an der Hauptplatine 60 derart angeordnet, dass die Sendeoptik 68 das ausgesendete Laserlicht des Sendechips 62 korrekt auf den Beobachtungsbereich des Messsystems 58 lenkt. Selbiges gilt auch für den Empfangsoptikträger 70. Zudem sind die Sendeoptik 68 und die Empfangsoptik 72 sowie auch der Sendechip 62 und der Empfangschip 64 derart zueinander ausgerichtet, dass die VCSEL auf die zugehörige Gruppe von SPAD abbildet. Diese Ausrichtung wird bei dem Montageprozess bereitgestellt.The transmission optics carrier 66 is on the motherboard 60 arranged such that the transmitting optics 68 the emitted laser light of the transmission chip 62 correctly on the observation area of the measuring system 58 directs. The same applies to the receiving optics carrier 70 , In addition, the transmission optics 68 and the receiving optics 72 as well as the send chip 62 and the receiving chip 64 aligned such that the VCSEL maps to the associated group of SPAD. This alignment is provided during the assembly process.

Der Sendeoptikträger 66 und der Empfangsoptikträger 70 sind hierbei über einen Klebstoff 74 an der Hauptplatine befestigt. Diese Befestigung kann unmittelbar oder vorzugsweise auch mittelbar bereitgestellt sein. Insbesondere kann die Hauptplatine an oder innerhalb eines Gehäuses, auch Optikgehäuse genannt, angeordnet sein, wobei der jeweilige Optikträger sodann an dem Gehäuse befestigt ist. Eine solche mittelbare Verbindung ist grundsätzlich für jede Klebstoffverbindung, die bezüglich der verschiedenen Ausführungsvarianten für Messsysteme dieser Patentschrift erläutert sind, möglich. Das Gehäuse der Optik unterscheidet sich von dem Gehäuse des Messsystems.The transmission optics carrier 66 and the receiving optics carrier 70 are here via an adhesive 74 attached to the motherboard. This attachment can be provided directly or preferably indirectly. In particular, the motherboard can be arranged on or within a housing, also called optical housing, wherein the respective optics carrier is then fastened to the housing. Such an indirect connection is in principle possible for any adhesive connection which is explained with respect to the different design variants for measuring systems of this patent specification. The housing of the optics differs from the housing of the measuring system.

Bei der Montage wird gemäß 4a die Hauptplatine 60 bereitgestellt. Der Sendechip 62 und der Empfangschip 64 können bereits ausgerichtet an der Hauptplatine 10 befestigt sein oder an der Hauptplatine angeordnet, ausgerichtet und befestigt werden. Die Ausrichtung kann beispielsweise einen Relativabstand zwischen den beiden Chips aufweisen sowie eine bestimmte rotatorische Ausrichtung zueinander. Insbesondere ist eine definierte Anordnung an der Hauptplatine vorgegeben. Insbesondere sind die Chips so angeordnet, dass mit Abschluss der Montage eine Abbildung der einzelnen Emitterelemente und Sensorelemente auf den korrekten Raumwinkel erfolgt. During assembly is in accordance with 4a the motherboard 60 provided. The sending chip 62 and the receiving chip 64 can already be aligned on the motherboard 10 be attached or arranged on the motherboard, aligned and fixed. The orientation may, for example, have a relative distance between the two chips and a certain rotational orientation to one another. In particular, a defined arrangement is predetermined on the motherboard. In particular, the chips are arranged such that, upon completion of the assembly, an image of the individual emitter elements and sensor elements takes place on the correct solid angle.

Anschließend wird ein erster Optikträger aus Sendeoptikträger 66 und Empfangsoptikträger 72 mit dessen Optik an der Hauptplatine 60 angeordnet. Daraufhin wird die Optik gegenüber dem jeweiligen Chip ausgerichtet und der Optikträger an der Hauptplatine 60 befestigt. Die Befestigung kann gemäß der Ausführungen zu dem zuvor erläuterten Messsystem hergestellt werden. Die Ausrichtung erfolgt insbesondere durch geeignete Messsysteme.Subsequently, a first optical carrier of optical transmission carrier 66 and receiving optics carrier 72 with its optics on the motherboard 60 arranged. Then the optics is aligned with respect to the respective chip and the optics carrier on the motherboard 60 attached. The attachment can be made in accordance with the statements on the previously described measuring system. The alignment is carried out in particular by suitable measuring systems.

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 60 angeordnet, ausgerichtet und befestigt, sondern beide Optikträger 66, 70 werden zur gleichen Zeit an der Hauptplatine 60 angeordnet und sodann zueinander ausgerichtet. Dadurch bestehen durch die gleichzeitige Ausrichtung der Optiken 68 und 72 mehr Freiheitsgrade für eine optimalere Ausrichtung. Sodann werden die Optiken 68, 72 wie bereits zuvor erläutert befestigt.In an alternative assembly process, the optics carriers do not sequentially attach to the motherboard 60 arranged, aligned and fixed, but both optics carrier 66 . 70 be at the same time on the motherboard 60 arranged and then aligned with each other. This is due to the simultaneous alignment of the optics 68 and 72 more degrees of freedom for a better alignment. Then the optics 68 . 72 as previously explained fastened.

Die 5b zeigt einen weiteren Aufbau für ein derartiges Messsystem 78. Das Messsystem 78 umfasst eine Hauptplatine 80 an der eine Sendegruppe 82 sowie eine Empfangsgruppe 84 angeordnet und befestigt ist.The 5b shows a further structure for such a measuring system 78 , The measuring system 78 includes a motherboard 80 at the one broadcasting group 82 as well as a reception group 84 arranged and attached.

Die Sendegruppe 82 umfasst eine Sendeplatine 86 an der ein Sendechip 88 angeordnet ist. Zudem ist an der Sendeplatine 86 ein Sendeoptikträger 90 mit einer Sendeoptik 92 befestigt. Die Sendeoptik 92 ist gegenüber dem Sendechip 88 ausgerichtet, sodass eine optimale Abbildung des Sendechips 88 auf den betrachteten Raumbereichs bereitgestellt ist.The broadcasting group 82 includes a transmitter board 86 at the one transmission chip 88 is arranged. In addition, on the transmission board 86 a transmission optics carrier 90 with a transmission optics 92 attached. The transmission optics 92 is opposite the send chip 88 aligned, so that an optimal picture of the sending chip 88 is provided to the considered space area.

Die Empfangsgruppe 84 umfasst eine Empfangsplatine 94 an der ein Empfangschip 96 angeordnet ist. Zudem ist an der Empfangsplatine 94 ein Empfangsoptikträger 98 mit einer Empfangsoptik 100 befestigt. Die Empfangsoptik 100 ist gegenüber dem Sendechip 96 ausgerichtet, sodass eine optimale Abbildung des betrachteten Raumwinkels auf den Empfangschips 96 bereitgestellt ist.The reception group 84 includes a receiving board 94 at the a reception chip 96 is arranged. In addition, on the receiving board 94 a receiving optics carrier 98 with a receiving optics 100 attached. The receiving optics 100 is opposite the send chip 96 aligned so that an optimal mapping of the considered solid angle on the receiving chips 96 is provided.

Die Sendegruppe 82 und die Empfangsgruppe 84 sind wiederum an der Hauptplatine 80 befestigt. Die Hauptplatine 80 steht stellvertretend für jegliches Mittel, an dem die Sendegruppe 82 und die Empfangsgruppe 84 befestigt werden können. Die Komponenten des Messsystems sind auch in dieser Ausführungsvariante beispielhaft durch Klebstoff 102 aneinander befestigt. Die Befestigung kann auch durch andere geeignete Mittel erfolgen. Auch eine mittelbare oder unmittelbare Anordnung der Komponenten aneinander ist, wie bereits für andere Ausführungsvarianten erläutert, möglich.The broadcasting group 82 and the reception group 84 turn on the motherboard 80 attached. The motherboard 80 is representative of any means in which the broadcasting group 82 and the reception group 84 can be attached. The components of the measuring system are also exemplary in this embodiment by adhesive 102 attached to each other. The attachment can also be done by other suitable means. Also, an indirect or immediate arrangement of the components together, as already explained for other embodiments, possible.

Bei der Montage werden zunächst gemäß der 5a die Sendegruppe 82 und die Empfangsgruppe 84 bereitgestellt. Insbesondere wird der jeweilige Optikträger 90, 98 an der jeweiligen Platine 86, 94 angeordnet. Es folgt die Ausrichtung der Optik 92, 100 gegenüber dem jeweiligen Chip 88, 96, um eine optimale Abbildung auf den betrachteten Raumbereich bereitzustellen. Sodann wird der Optikträger 90, 98 an der jeweiligen Platine 86, 94 befestigt.During assembly, first according to the 5a the broadcasting group 82 and the reception group 84 provided. In particular, the respective optics carrier 90 . 98 on the respective board 86 . 94 arranged. It follows the alignment of the optics 92 . 100 opposite the respective chip 88 . 96 in order to provide an optimal image on the considered area of space. Then the optics carrier 90 . 98 on the respective board 86 . 94 attached.

Daran anschließend wird eine der Gruppen 82, 84 an der Hauptplatine angeordnet und befestigt. Insbesondere erfolgt eine Ausrichtung, sodass insbesondere eine rotatorische Ausrichtung des jeweiligen Chips 88, 96 gegeben ist. Zudem ist die Gruppe 82, 84 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs an der Hauptplatine 80 angeordnet, sodass der zuvor beschriebene Aufbau des Messsystems 78 bereitgestellt ist.Then one of the groups becomes 82 . 84 arranged and attached to the motherboard. In particular, an alignment, so in particular a rotational orientation of the respective chip 88 . 96 given is. In addition, the group 82 . 84 within a given range on the motherboard 80 arranged, so that the construction of the measuring system described above 78 is provided.

Hierauf anschließend wird die andere der Gruppen 82, 84 an der Hauptplatine 80 angeordnet, sodann gegenüber der anderen Gruppe 82, 84, insbesondere gegenüber dem Chip 88, 96 der anderen Gruppe 82, 84 ausgerichtet und sodann befestigt wird. Auch hierdurch wird eine optimale Ausrichtung der einzelnen Komponenten für das fertiggestellte Messsystem 78 bereitgestellt.Subsequently, the other of the groups becomes 82 . 84 on the motherboard 80 then placed opposite the other group 82 . 84 , especially with respect to the chip 88 . 96 of the other group 82 . 84 aligned and then fastened. This also ensures an optimal alignment of the individual components for the finished measuring system 78 provided.

In einer alternativen Variante können auch beide Gruppen 82 und 84 zur selben Zeit an der Hauptplatine 80 angeordnet, zueinander ausgerichtet und sodann an der Hauptplatine 80 befestigt werden.In an alternative variant, both groups can 82 and 84 at the same time on the motherboard 80 arranged, aligned with each other and then on the motherboard 80 be attached.

Die 6c und 7c zeigen ein weiteres Messsystem 108, welches auf verschiedene Arten montiert werden kann.The 6c and 7c show another measuring system 108 , which can be mounted in different ways.

Das Messsystem 108 weist eine Hauptplatine 110 auf, an der ein Sendechip 112 und ein Empfangschip 114 angeordnet sind. Des Weiteren ist an der Hauptplatine 110 eine Optikträger 116 angeordnet, der eine Sendeoptik 118 und eine Empfangsoptik 120 aufweist. Der Optikträger 116 ist mittels eines Klebstoffs 122 an der Hauptplatine 110 befestigt.The measuring system 108 has a motherboard 110 on, at the a transmission chip 112 and a reception chip 114 are arranged. Furthermore, on the motherboard 110 an optics carrier 116 arranged, which has a transmission optics 118 and a receiving optics 120 having. The optics carrier 116 is by means of an adhesive 122 on the motherboard 110 attached.

Das Messsystem 108 ist derart ausgebildet, dass der Sendechip 112 und der Empfangschip 114 über die Optiken 118 und 120 optimal aufeinander abbilden. Hierfür sind die Chips 112 und 114 und auch die Optiken 118 und 120 zueinander ausgerichtet.The measuring system 108 is formed such that the transmission chip 112 and the receiving chip 114 about the optics 118 and 120 optimally reproduce each other. For this are the chips 112 and 114 and also the optics 118 and 120 aligned with each other.

In einer ersten Montagevariante gemäß der 6 wird die Hauptplatine 110 bereitgestellt und auf dieser der Sendechip 112 und der Empfangschip 114 angeordnet, ausgerichtet und befestigt. Der Sendechip 112 und der Empfangschip 114 sind bereits hochpräzise zueinander ausgerichtet. Dadurch wird durch den Optikträger 116 und die spätere Anordnung der Optiken 118 und 120 noch ausreichend Spielraum für eine optimale Justage bereitgestellt, um eine optimale Ausrichtung der einzelnen Komponenten zueinander bereitzustellen.In a first assembly variant according to the 6 becomes the motherboard 110 provided and on this the send chip 112 and the receiving chip 114 arranged, aligned and fastened. The sending chip 112 and the receiving chip 114 are already aligned with high precision to each other. This is done by the optics carrier 116 and the later arrangement of the optics 118 and 120 still provided sufficient leeway for optimal adjustment to provide optimal alignment of the individual components to each other.

Zudem wird der Optikträger 116 an der Hauptplatine 110 angeordnet, gegenüber dieser ausgerichtet und sodann befestigt.In addition, the optics carrier 116 on the motherboard 110 arranged, aligned with respect to this and then fastened.

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 112 und 114 und dann den Optikträger 116 oder zuerst den Optikträger 116 und sodann die Chips 112 und 114 an der Hauptplatine 110 zu befestigen.It is possible first the chips 112 and 114 and then the optics carrier 116 or first the optics carrier 116 and then the chips 112 and 114 on the motherboard 110 to fix.

Anschließend daran werden die Optiken 118 und 120 in den Optikträger 116 eingesetzt, ausgerichtet und sodann befestigt. Es kann zunächst eine der Optiken 118, 120 gegenüber dem zugehörigen Chip 112, 114 ausgerichtet und befestigt werden und daraufhin die andere der Optiken 118, 120 gegenüber beiden Chips 112 und 114 ausgerichtet und befestigt werden. Alternativ können beide Optiken zur gleichen Zeit angeordnet, optimal ausgerichtet werden und sodann befestigt werden.After that, the optics become 118 and 120 in the optics carrier 116 inserted, aligned and then fastened. It can be one of the optics 118 . 120 opposite the associated chip 112 . 114 aligned and fixed and then the other of the optics 118 . 120 opposite to both chips 112 and 114 aligned and fastened. Alternatively, both optics may be placed at the same time, optimally aligned, and then secured.

In der anderen Montagevariante, welche in den 7 dargestellt ist, wird einerseits die Hauptplatine 110 mit den präzise ausgerichteten Chips 112 und 114 bereitgestellt. Andererseits wird der Optikträger 116 mit den bereits am Optikträger 116 befestigten Optiken 118 und 120 bereitgestellt. Die Optiken 118 und 120 sind an dem Optikträger 116 ebenfalls präzise zueinander ausgerichtet.In the other installation variant, which in the 7 is shown, on the one hand, the motherboard 110 with the precisely aligned chips 112 and 114 provided. On the other hand, the optics carrier 116 with the already on the optics carrier 116 attached optics 118 and 120 provided. The optics 118 and 120 are on the optics carrier 116 also precisely aligned with each other.

Daraufhin wird der Optikträger 116 an der Hauptplatine 110 angeordnet, die Optiken 118 und 120 und die Chips 112 und 114 optimal zueinander ausgerichtet und sodann Optikträger 116 an der Hauptplatine 110 befestigt. Hierbei ist die korrekte und präzise Ausrichtung der Optiken 118, 120 an dem Optikträger 116 und der Chips 112, 114 an der Hauptplatine 110 von entscheidender Bedeutung, um eine hohe Qualität für das Messsystem 108 zu ermöglichen.Then the optics carrier 116 on the motherboard 110 arranged the optics 118 and 120 and the chips 112 and 114 optimally aligned with each other and then optics carrier 116 on the motherboard 110 attached. Here is the correct and precise alignment of the optics 118 . 120 on the optics carrier 116 and the chips 112 . 114 on the motherboard 110 crucial to high quality for the measuring system 108 to enable.

Die 8 zeigt das beispielhafte Konzept des Messsystems der 4 in einer konkreteren Ausgestaltungsvariante.The 8th shows the exemplary concept of the measuring system of 4 in a more concrete embodiment variant.

Das Messsystem 58 weist eine Rückwand 76 eines Gehäuses auf. Die Hauptplatine 60 mit dem Sendechip 62 und dem Empfangschip 64 ist zwischen der Rückwand des Gehäuses und einem Mittelteil 77 angeordnet. Das Mittelteil 77 ist über eine Schraubverbindung an der Rückwand 76 des Gehäuses befestigt. Die Hauptplatine 60 ist über eine Klebeverbindung an der Rückwand 76 des Gehäuses befestigt und auch mittelbar über das an der Rückwand 76 befestigte Mittelteil. Dadurch sind eine sichere Befestigung der Hauptplatine und auch eine optimale Abfuhr der erzeugten Wärme an die Rückwand 76 gegeben.The measuring system 58 has a back wall 76 of a housing. The motherboard 60 with the sending chip 62 and the receiving chip 64 is between the rear wall of the housing and a middle part 77 arranged. The middle part 77 is via a screw on the back wall 76 attached to the housing. The motherboard 60 is via an adhesive connection on the back wall 76 attached to the housing and also indirectly via the on the rear wall 76 fastened middle part. As a result, a secure attachment of the motherboard and also an optimal dissipation of the heat generated to the rear wall 76 given.

Die Rückwand 76 kann in einer alternativen Ausgestaltungsvariante ein gesondertes Bauteil sein, welches der Wärmeabfuhr dient. Dies kann auch ein Bauteil innerhalb des Gehäuses sein.The back wall 76 may be a separate component in an alternative embodiment variant, which is used for heat dissipation. This can also be a component within the housing.

Das Mittelteil 77 weist zwei Öffnungen 77a auf, die den Chips 62 und 64 zugeordnet sind und eine Aufnahme für die Optikträger 66 und 70 bereitstellen. Die Optikträger 66, 70 greifen zu einem Teil in diese Öffnungen des Mittelteils 77 ein und sind mit einem Klebstoff 74 an dem Mittelteil 77 befestigt. Der Klebstoff 74 schottet die Chips 62 und 64 von der Umgebung ab, insbesondere vor eindringendem Licht und Verunreinigungen. Zudem wird durch den Klebstoff das zuvor erläuterte Montageverfahren ermöglicht. Insbesondere stellt das Mittelteil 77 eine mittelbare Befestigung der Optikträger 66, 70 an der Hauptplatine 60 bereit. Die Optikträger 66, 70 weisen die Optiken auf, welche eine Optimale Abbildung der Chips 62, 64 auf den betrachteten Raumbereich ermöglichen.The middle part 77 has two openings 77a on that the chips 62 and 64 are assigned and a receptacle for the optics carrier 66 and 70 provide. The optics carrier 66 . 70 grab part of these openings in the middle part 77 one and are with an adhesive 74 at the middle part 77 attached. The adhesive 74 seals the chips 62 and 64 from the environment, in particular from penetrating light and impurities. In addition, the previously described assembly method is made possible by the adhesive. In particular, the middle section represents 77 an indirect attachment of the optics carrier 66 . 70 on the motherboard 60 ready. The optics carrier 66 . 70 have the optics, which is an optimal illustration of the crisps 62 . 64 allow for the considered area of space.

Zudem ist ein Flexband ausgebildet, um die Hauptplatine 60 und die Chips 62, 64 mit der weiteren Elektronik zu verbinden.In addition, a flex band is formed around the motherboard 60 and the chips 62 . 64 to connect with the other electronics.

Bei dem zuvor für 4 erläuterten Verfahren zur Montage ist es bei der konkreten Ausgestaltungsvariante gemäß 8 von Vorteil, wenn die Hauptplatine 60 vor der Anordnung der Optikträger 66, 70, durch das Mittelteil 77 an der Rückwand 76 befestigt wird. Dadurch wird eine sichere Befestigung zwischen Hauptplatine 60 und Mittelteil 77 hergestellt.At the previously for 4 explained method of assembly, it is in the specific embodiment variant according to 8th beneficial if the motherboard 60 before the arrangement of the optics carrier 66 . 70 , through the middle part 77 on the back wall 76 is attached. This will ensure a secure attachment between the motherboard 60 and middle part 77 produced.

In den 9a und 9b ist eine weitere konkrete Konstruktion für ein Messsystem 58 gemäß dem Konzept nach 4 dargestellt. Die 9a zeigt eine dreidimensionale Explosionsdarstellung, die 9b stellt das Messsystem 58 im Querschnitt dar.In the 9a and 9b is another concrete design for a measuring system 58 according to the concept 4 shown. The 9a shows a three-dimensional exploded view, the 9b represents the measuring system 58 in cross section.

Das Messsystem 58 offenbart eine Hauptplatine 60, an der ein Sendechip 62 und ein Empfangschip 64 angeordnet sind. Die Chips 62 und 64 sind elektronisch mit der Hauptplatine 60 verbunden. Des Weiteren weist das Messsystem 58 einen Sendeoptikträger 66 mit einer Sendeoptik 68 sowie einen Empfangsoptikträger 70 mit einer Empfangsoptik 72 auf.The measuring system 58 discloses a motherboard 60 , where a transmission chip 62 and a reception chip 64 are arranged. The chips 62 and 64 are electronic with the motherboard 60 connected. Furthermore, the measuring system 58 a transmission optics carrier 66 with a transmission optics 68 and a receiving optical carrier 70 with a receiving optics 72 on.

Ein Optikträger nimmt eine Mehrzahl an optischen Bauteilen auf. Gemäß der 9a sind die Optikträger zylindrisch ausgebildet.An optical carrier accommodates a plurality of optical components. According to the 9a the optics carrier are cylindrical.

Das Messsystem 58 weist im Weiteren ein Gehäuse auf, welches unter anderem eine Rückwand 76 und ein Mittelteil 77 umfasst. Das Mittelteil 76 ist über zwei Klebstoffstreifen 74b an der Rückwand 76 befestigt. Zudem sind zwei Öffnungen 77a für Schrauben vorgesehen, um eine Befestigung des Mittelteils 77 an dem Gehäuse zu ermöglichen. Dadurch wird die Befestigung des Mittelteils 77 an der Rückwand 76 nochmals gesichert.The measuring system 58 has in addition to a housing which, among other things, a rear wall 76 and a middle part 77 includes. The middle part 76 is over two adhesive strips 74b on the back wall 76 attached. There are also two openings 77a provided for screws to attach the middle section 77 to allow on the housing. This will fix the middle part 77 on the back wall 76 secured again.

Das Mittelteil 77 und die Rückplatte 76 sind über komplementäre Ausrichtmittel zueinander ausgerichtet. Die Rückplatte 76 weist hierfür zwei Aussparungen 76a auf und das Mittelteil zwei komplementäre Erhebungen 77b. Die Öffnungen77a für die Schrauben durchgreifen die Ausrichtmittel.The middle part 77 and the back plate 76 are aligned with each other via complementary alignment means. The back plate 76 has two recesses for this purpose 76a on and the middle part two complementary surveys 77b , The openings 77a for the screws to reach through the alignment.

Die Hauptplatine 60 und die Chips 62, 64 sind über einen Klebstoff 74a an der Rückplatte 76 befestigt. Die Hauptplatine 60 weist hierfür zwei Aussparungen 60a, 60b auf, die komplementär zu den Abmessungen der Chips 62 ausgestaltet sind. Dadurch ist eine direkte Anordnung der Chips 62, 64 an der Rückwand möglich, wodurch eine gute Wärmeableitung gewährleistet wird. Zudem können die Chips 62, 64 elektrisch mit der Hauptplatine 60 verbunden werden.The motherboard 60 and the chips 62 . 64 are about an adhesive 74a on the back plate 76 attached. The motherboard 60 has two recesses for this purpose 60a . 60b on, which is complementary to the dimensions of the chips 62 are designed. This is a direct arrangement of the chips 62 . 64 possible on the rear wall, whereby a good heat dissipation is ensured. In addition, the chips can 62 . 64 electrically with the motherboard 60 get connected.

Das Mittelteil 77 weist zudem zwei Aufnahmebereiche 77c auf, welche im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind. Die komplementär ausgebildeten Optikträger 66 und 70 sind innerhalb der Aufnahmebereiche 77c angeordnet und mithilfe eines Klebstoffs 74c befestigt.The middle part 77 also has two recording areas 77c on, which are formed substantially cylindrical. The complementarily formed optics carrier 66 and 70 are within the reception areas 77c arranged and with the help of an adhesive 74c attached.

Um Spannungen gegenüber den Bauteilen des Gehäuses zu vermeiden sind alle Gehäuseteile, also insbesondere Rückplatte 76 und Mittelteil 77 durch dasselbe Material ausgebildet, beispielweise Aluminium.In order to avoid stresses on the components of the housing are all housing parts, ie in particular back plate 76 and middle part 77 formed by the same material, for example aluminum.

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 (9)

LIDAR Messsystem (78), umfassend - ein Befestigungselement (80), insbesondere eine Hauptplatine (80), - eine Sendeplatine (86) an der ein Sendechip (88) angeordnet ist, - eine Empfangsplatine (94) an der der ein Empfangschip (96) angeordnet ist, - ein Sendeoptikträger (90), der eine Sendeoptik (92) aufweist, und - ein Empfangsoptikträger (98), der eine Empfangsoptik (100) aufweist, wobei - der Sendeoptikträger (90) an der Sendeplatine (86) angeordnet ist und der Empfangsoptikträger (98) an der Empfangsplatine (94) angeordnet ist und wobei - die Sendeplatine (86) und die Empfangsplatine (94) jeweils an dem Befestigungselement angeordnet sind.LIDAR measuring system (78), comprising a fastening element (80), in particular a motherboard (80), a transmission board (86) on which a transmission chip (88) is arranged, a receiving board (94) on which a receiving chip (96) is arranged, - A transmission optical carrier (90) having a transmitting optics (92), and - A receiving optical carrier (98) having a receiving optical system (100), wherein - The transmission optical carrier (90) on the transmission board (86) is arranged and the receiving optical carrier (98) on the receiving board (94) is arranged and wherein - The transmission board (86) and the receiving board (94) are each arranged on the fastening element. LIDAR Messsystem (78) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Befestigungsmittel (102) zwischen zwei Komponenten des Messsystems (78) durch Klebstoff (102) ausgebildet.LIDAR measuring system (78) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one fastening means (102) between two components of the measuring system (78) formed by adhesive (102). LIDAR Messsystem (78) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines von mehreren Befestigungsmitteln (102), die funktional zwischen einem Chip (88, 96) und der zugehörigen Optik (92, 100), beispielsweise dem Sendechip (88) und der Sendeoptik (92), angeordnet ist, durch einen Klebstoff (102) ausgebildet.LIDAR measuring system (78) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of a plurality of fastening means (102), the functionally between a chip (88, 96) and the associated optics (92, 100), for example, the transmission chip (88) and the transmitting optics (92) is arranged, formed by an adhesive (102). LIDAR Messsystem (78) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Chips (88, 96) in einer Aussparung der zugehörigen Platine (86,94) angeordnet sind.LIDAR measuring system (78) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the chips (88, 96) in a recess of the associated board (86,94) are arranged. LIDAR Messsystem (78) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeplatine (86) und / oder die Empfangsplatine (94) unmittelbar oder mittelbar an dem jeweiligen Optikträger (90, 98) angeordnet ist.LIDAR measuring system (78) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting board (86) and / or the receiving board (94) is arranged directly or indirectly on the respective optics carrier (90, 98). LIDAR Messsystem (78) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeplatine (86) und / oder die Empfangsplatine (94) unmittelbar oder mittelbar an dem Befestigungselement (80) angeordnet ist.LIDAR measuring system (78) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting board (86) and / or the receiving board (94) is arranged directly or indirectly on the fastening element (80). Verfahren zur Montage eines LIDAR Messsystems (78), - wobei ein Empfangsoptikträger (98) an einer Empfangsplatine (94) mit einem Empfangschip (96) angeordnet, ausgerichtet und sodann befestigt wird, und - wobei ein Sendeoptikträger (90) an einer Sendeplatine (86) mit einem Sendechip (88) angeordnet, ausgerichtet und sodann befestigt wird, - wobei anschließend eine der Platinen aus Sendeplatine (86) und Empfangsplatine (94) an dem Befestigungselement (80) ausgerichtet und sodann befestigt wird, - wobei daran anschließend die andere der Platinen (86; 94) an dem Befestigungselement (80) angeordnet und gegenüber dem Chip (88; 96) der anderen Platine (86;94) ausgerichtet und sodann befestigt wird.Method for assembling a LIDAR measuring system (78), - wherein a receiving optical carrier (98) is disposed on a receiving board (94) with a receiving chip (96), aligned and then attached, and - wherein a transmission optical carrier (90) on a transmission board (86) with a transmission chip (88) arranged, aligned and then one of the boards of the transmitter board (86) and receiver board (94) is aligned with the fastener (80) and then fastened, and then the other of the boards (86; 94) is attached to the fastener (80) ) and aligned with the chip (88; 96) of the other board (86; 94) and then fastened. Verfahren zur Montage eines LIDAR Messsystems (78), - wobei ein Empfangsoptikträger (98) an einer Empfangsplatine (94) mit einem Empfangschip (96) angeordnet, ausgerichtet und sodann befestigt wird, und - wobei ein Sendeoptikträger (90) an einer Sendeplatine (86) mit einem Sendechip (88) angeordnet, ausgerichtet und sodann befestigt wird, - wobei anschließend die Sendeplatine (86) und die Empfangsplatine (94) zur gleichen Zeit an dem Befestigungselement (80) angeordnet, ausgerichtet und sodann befestigt werden.Method for mounting a LIDAR measuring system (78), - Wherein a receiving optical carrier (98) on a receiving board (94) with a receiving chip (96) is arranged, aligned and then secured, and - wherein a transmission optical carrier (90) is arranged on a transmission board (86) with a transmission chip (88), aligned and then fixed, - Subsequently, the transmission board (86) and the receiving board (94) at the same time on the fastener (80) are arranged, aligned and then secured. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Bauteile des Messsystems (78) durch vorhärten oder ausharten eines Klebstoffs (102) aneinander befestigt werden.Method according to one of the preceding Claims 7 or 8th , characterized in that two of the components of the measuring system (78) are secured together by pre-curing or curing an adhesive (102).
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