DE102018210323A1

DE102018210323A1 - Sensorbaugruppe mit einem berührungslosen Abstandssensor, Fahrzeug und Verfahren zur Kalibrierung

Info

Publication number: DE102018210323A1
Application number: DE102018210323.2A
Authority: DE
Inventors: Tobias Haas; Hans-Joachim LIEBSCHER; Oleksandr Nuriyev; Markus Plaschke; Lucas Voigt; Rolf Wagemann; Susanne Weigand
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH; Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH; Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2038-06-26
Also published as: DE102018210323B4

Abstract

Es wird ein Sensorbaugruppe (2) angegeben, welche einen berührungslosen Abstandssensor (4) aufweist und welche einen Referenzsensor (6) aufweist, zur Kalibrierung des Abstandssensors (4), und welche derart ausgebildet ist, dass der Abstandssensor (4) einen Abstand (A) eines Objekts (8) von einer Komponente (10) misst, indem ein Messwert (M) erzeugt wird, welcher abhängig von einer Position des Objekts (8) relativ zu der Komponente (10) ist, und indem dem Messwert (M) über eine Zuordnungsvorschrift (Z) ein Abstand (A) zugeordnet wird, dass der Referenzsensor (6) ausgelöst wird, wenn das Objekt (8) sich an einer Referenzposition (P) befindet, für welche der Abstand (A) vorbekannt ist und für welche der Abstand (A) einem Referenzabstand entspricht, dass beim Auslösen des Referenzsensors (6) mittels des Abstandssensors (4) ein Messwert (M) als ein Referenzmesswert erzeugt wird, dass der Referenzmesswert und der Referenzabstand ein Wertepaar bilden, von welchem abhängig die Zuordnungsvorschrift (Z) angepasst wird. Weiter werden ein Fahrzeug (16) mit einer solchen Sensorbaugruppe (2) sowie ein Verfahren zur Kalibrierung eines berührungslosen Abstandssensors (4) einer solchen Sensorbaugruppe (2) angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorbaugruppe mit einem berührungslosen Abstandssensor sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Sensorbaugruppe. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kalibrierung eines berührungslosen Abstandssensors einer solchen Sensorbaugruppe.
Ein berührungsloser Abstandssensor wird beispielsweise zur Abstandsmessung verwendet, d.h. zur Messung eines Abstands zwischen zwei Objekten. Beispielsweise wird in der DE 10 2015 224 794 A1 eine Überwachung einer Umgebung eines Pedals mittels eines berührungslosen Sensors beschrieben, um eine bevorstehende Betätigung des Pedals vorausschauend zu erkennen. In einer Weiterbildung wird auch der Druckaufbau auf der Komponente des Pedals gemessen, um dessen Betätigung zu bestätigen.
Allgemein wird bei einer Abstandsmessung der Abstand typischerweise nicht direkt gemessen, sondern lediglich mittelbar, indem der Abstandssensor zunächst einen Messwert ausgibt, z.B. einen Spannungswert, welcher von den physikalischen Eigenschaften der Umgebung abhängig ist und welcher dann mittels einer geeigneten Zuordnungsvorschrift einem Abstand zugeordnet wird. Die Zuordnungsvorschrift muss hierfür vorgegeben sein. Problematisch ist dabei, dass sich der Zusammenhang zwischen dem Messwert und dem tatsächlichen Abstand aufgrund veränderlicher Umgebungsbedingungen verändern kann, sodass eine einmal festgelegte Zuordnungsvorschrift zu einem späteren Zeitpunkt möglicherweise nicht mehr korrekt ist und der Abstandssensor dann einen falschen Abstand angibt.
Das genannte Problem besteht besonders bei berührungslosen Abstandssensoren, bei welchen eine Abstandsmessung typischerweise über eine Luftstrecke erfolgt. Die physikalischen Eigenschaften der Luftstrecke sind abhängig von z.B. Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt der Luft und entsprechend veränderlich. Dadurch wird aber auch die Abstandsmessung des Abstandssensors regelmäßig beeinflusst und mitunter verfälscht.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Abstandsmessung durch einen berührungslosen Abstandssensor zu verbessern. Insbesondere soll speziell die Überwachung eines Pedals im Fußraum eines Fahrzeugs verbessert werden. Hierzu soll eine verbesserte Sensorbaugruppe mit einem berührungslosen Abstandssensor angegeben werden. Weiterhin sollen ein Fahrzeug mit einer solchen Sensorbaugruppe sowie ein Verfahren zur Kalibrierung eines berührungslosen Abstandssensors angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Sensorbaugruppe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 15. Die Aufgabe wird speziell insbesondere auch durch eine Sensorbaugruppe gelöst, welche als eine Pedaleinheit ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausführungen im Zusammenhang mit der Sensorbaugruppe gelten sinngemäß auch für das Fahrzeug sowie das Verfahren und umgekehrt.
Die Sensorbaugruppe wird auch als Sensoreinheit oder als Sensoranordnung bezeichnet. Die Sensorbaugruppe ist vorzugsweise zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgebildet. Die Sensorbaugruppe weist einen berührungslosen Abstandssensor auf und einen Referenzsensor, zur Kalibrierung des Abstandssensors. Die Sensorbaugruppe ist derart ausgebildet, dass der Abstandssensor einen Abstand eines Objekts von einer Komponente misst, indem ein Messwert erzeugt wird, welcher abhängig von einer Position des Objekts relativ zu der Komponente ist, und indem dem Messwert über eine Zuordnungsvorschrift ein Abstand zugeordnet wird. Die Messwerte sind beispielsweise Spannungswerte, der Abstandssensor gibt dann also eine Spannung aus. Die Sensorbaugruppe ist weiter derart ausgebildet, dass der Referenzsensor ausgelöst wird, wenn das Objekt sich an einer Referenzposition befindet, für welche der Abstand vorbekannt ist und für welche der Abstand einem Referenzabstand entspricht. Die Sensorbaugruppe ist weiter derart ausgebildet, dass beim Auslösen des Referenzsensors mittels des Abstandssensors ein Messwert als ein Referenzmesswert erzeugt wird, und dass der Referenzmesswert und der Referenzabstand ein Wertepaar bilden, von welchem abhängig die Zuordnungsvorschrift angepasst wird.
Der Zusammenhang von Messwert und Abstand ist grundsätzlich wie eingangs beschrieben veränderlich und daher zunächst unbekannt. Der Abstandssensor gibt also insbesondere im bestimmungsgemäßen Betrieb Messwerte aus, welche aufgrund wechselnder Umgebungsbedingungen nicht sicher einem bestimmten Abstand zugeordnet werden können. Allgemein wird eine Zuordnungsvorschrift verwendet, welche jedoch je nach Umgebungsbedingungen mehr oder weniger korrekt sein kann. Eine Sensorbaugruppe mit einer festgelegten und unveränderlichen Zuordnungsvorschrift führt dann unter Umständen zu fehlerhaften Abstandsmessungen.
Ein Kerngedanke der Erfindung besteht nun insbesondere darin, die Sensorbaugruppe lernfähig auszubilden, indem diese eine einstellbare Zuordnungsvorschrift aufweist, welche insbesondere im bestimmungsgemäßen Betrieb angepasst wird, also je nach Umgebungsbedingungen neu einstellbar ist und auch neu eingestellt wird. Dabei ist zunächst unerheblich, in welcher Weise die Zuordnungsvorschrift konkret angepasst wird. Wesentlich ist vielmehr, dass die Sensorbaugruppe kalibriert wird, indem die Zuordnungsvorschrift überhaupt angepasst, also verändert wird. Genauer gesagt wird der Abstandssensor mit Hilfe des Referenzsensors kalibriert, sodass selbst bei einer Veränderung der Umgebungsbedingungen eine besonders korrekte Abstandsmessung durchführbar ist und auch durchgeführt wird.
Die Kalibrierung des Abstandssensors ist dadurch charakterisiert, dass die Zuordnungsvorschrift angepasst wird. Hierzu wird zumindest ein korrektes Wertepaar aus Messwert und Abstand vorgegeben, nämlich der Referenzabstand und der Messwert für diesen. Für dieses Wertepaar wird der Abstand also nicht über die möglicherweise falsche Zuordnungsvorschrift bestimmt, sondern auf andere und deutlich zuverlässigere Weise durch den Referenzsensor, welcher angibt, ob das Objekt an einer vorgegebenen Referenzposition angeordnet ist oder nicht. Befindet sich das Objekt an der Referenzposition, dann entspricht der Abstand prinzipbedingt dem Referenzabstand. Damit ist dann prinzipbedingt bekannt, dass der in dieser Situation von dem Abstandssensor gemessene Messwert dem Referenzabstand zuzuordnen ist und daher diesem auch zugeordnet wird, wodurch die Zuordnungsvorschrift angepasst wird. Es wird also ausgenutzt, dass der Abstand zumindest dann bekannt ist, wenn das Objekt sich in der Referenzposition befindet. Die übrige Zuordnungsvorschrift wird zweckmäßigerweise entsprechend angepasst, beispielsweise indem der Messwert an der Referenzposition als Offset für die gesamte Zuordnungsvorschrift berücksichtigt und verwendet wird.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht also insbesondere darin, dass der Abstandssensor mittels des zusätzlichen Referenzsensors kalibriert wird, wobei der Referenzsensor verwendet wird, um festzustellen, ob sich das Objekt in einer Referenzposition mit einem bekannten Abstand befindet. Der Referenzsensor dient an sich nicht notwendigerweise selbst zur konkreten Abstandsmessung, es genügt vielmehr bereits eine binäre Information derart, dass der Referenzsensor anzeigt, ob sich das Objekt in der Referenzposition befindet oder nicht, da in der Referenzposition der Abstand automatisch bekannt ist.
Das Objekt wird auch als erstes Objekt bezeichnet und die Komponente ist dann ein zweites Objekt. Das Objekt, also das erste Objekt, ist kein Bestandteil der Sensorbaugruppe. Die Komponente, also das zweite Objekt, ist nicht notwendigerweise ein Bestandteil der Sensorbaugruppe, eine solche Ausgestaltung ist jedoch zweckmäßig. Die Komponente ist allgemein ein Bauteil. In einer geeigneten Ausgestaltung ist die Komponente eine aktive Komponente, d.h. durch einen Anwender betätigbar und daher allgemein als ein Eingabeelement, ein Schaltelement oder ein Steuerelement ausgebildet. In einer ebenfalls geeigneten Alternative ist die Komponente dagegen passiv und erfüllt für sich genommen keine Schalt- oder Steuerfunktion. Beispiele für eine passive Komponente sind eine Auflagefläche, eine Trittfläche, eine Wandung, eine Gehäusewand, eine Abdeckung oder eine Verdeckung und allgemein eine Oberfläche.
Das Objekt ist allgemein beweglich relativ zu der Komponente, sodass sich ein potentiell variierender Abstand ergibt, welcher insbesondere wiederkehrend mit dem Abstandssensor gemessen werden soll. Der Referenzsensor ist ein zusätzlicher Sensor, d.h. die Sensorbaugruppe weist zumindest zwei Sensoren auf, nämlich den Abstandssensor und den Referenzsensor. Der Referenzsensor dient vorrangig und insbesondere ausschließlich der Kalibrierung des Abstandssensors, welcher aus sich heraus insbesondere nicht kalibriert werden kann. Der Referenzsensor dient jedoch andersherum insofern insbesondere als ein zweiter Abstandssensor, als dass mittels des Referenzsensors zumindest mittelbar ein einzelner Abstand messbar ist, nämlich der Referenzabstand. Dieser wird mittels des Referenzsensors vorzugsweise gerade nicht direkt gemessen, sondern vielmehr indirekt, indem der Referenzsensor insbesondere lediglich die Präsenz des Objekts an der Referenzposition erkennt. Unabhängig davon, welchen Abstand der Abstandssensor für die Referenzposition angibt, ist konstruktionsbedingt bekannt, welcher Abstand tatsächlich vorliegt. Der Referenzsensor ist also derart ausgebildet und positioniert, dass dieser das Objekt an einer Referenzposition erkennt, deren Abstand zur Komponente festgelegt und somit bekannt ist, sodass für diesen Fall auch der Abstand des Objekts zur Komponente festgelegt und bekannt ist.
Durch einen Vergleich des Referenzabstands mit dem Abstand, welcher vom Abstandssensor gemessen wird, wird in einer zweckmäßigen Ausgestaltung ermittelt, ob der Referenzabstand vom Abstand abweicht und ob also eine Kalibrierung notwendig ist. Falls eine Abweichung vorliegt, wird vorzugsweise eine Kalibrierung durchgeführt, falls nicht, wird vorzugsweise auf eine Kalibrierung verzichtet.
Die Zuordnungsvorschrift ist insbesondere durch eine Funktion oder eine Zuordnungstabelle definiert. In einer geeigneten Ausgestaltung weist die Zuordnungsvorschrift einen Startpunkt auf, d.h. ein Wertepaar aus einem Abstand und einem Messwert, von welchem ausgehend alle übrigen Wertepaare mittels einer Funktion bestimmt werden. Zweckmäßigerweise wird bei der Kalibrierung der Startpunkt festgelegt, indem das Wertepaar aus Referenzabstand und Messwert für den Referenzabstand als Startpunkt verwendet wird. Insgesamt dient der Referenzsensor vorzugsweise zur Erzeugung eines Datenpunkts, nämlich dem genannten Wertepaar, und somit zur Korrektur der Zuordnungsvorschrift mittels dieses Datenpunkts. Grundsätzlich geeignet ist auch eine Ausgestaltung mit mehreren Referenzsensoren, welche nicht zwingend gleichartig ausgebildet sein müssen. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Ausgestaltung mit mehreren Referenzpositionen geeignet, welche zweckmäßigerweise in unterschiedlichen Referenzabständen angeordnet sind und welche entweder gemeinsam von einem einzelnen Referenzsensor überwacht werden oder von mehreren Referenzsensoren, insbesondere von je einem Referenzsensor.
Prinzipbedingt wird die Kalibrierung vorliegend insbesondere nicht kontinuierlich durchgeführt, sondern nur dann, wenn auch der Referenzsensor ausgelöst wird, denn nur dann ist der dann vorliegende Abstand konkret bekannt und kann sicher zur Kalibrierung verwendet werden. Mit dem Auslösen des Referenzsensor wird also auch die Kalibrierung des Abstandssensors ausgelöst. Die Kalibrierung des Abstandssensors ist also eine zeitlich betrachtet punktweise Kalibrierung, sodass sich gegebenenfalls Fehler bei der Abstandsmessung ergeben können, falls der Referenzsensor über einen längeren Zeitraum nicht ausgelöst wird.
Vorzugsweise weist die Sensorbaugruppe eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit dient zweckmäßigerweise zur Durchführung einzelner, mehrerer oder aller der beschriebenen Schritte. Insbesondere dient die Steuereinheit zur Ansteuerung des Abstandssensors, zur Ansteuerung des Referenzsensors, zur Auswertung des Abstandssensors, zur Auswertung des Referenzsensors, zur Ermittlung des Messwerts, zur Feststellung, ob das Objekt sich an der Referenzposition befindet, zur Durchführung der Kalibrierung, zur Speicherung der Zuordnungsvorschrift, zur Anpassung der Zuordnungsvorschrift oder einer Kombination hiervon. Vorzugsweise weist die Steuereinheit eine Auswerteschaltung auf, welche mit dem Referenzsensor oder mit dem Abstandssensor oder mit beiden verbunden ist, um von diesen Messwerte zu empfangen. Insbesondere ist die Steuereinheit allgemein zur Durchführung des Verfahrens zur Kalibrierung des berührungslosen Abstandssensors ausgebildet.
Die Abstandsmessung wird vorteilhafterweise dazu verwendet, ein Fahrzeug zu steuern, indem dessen Fahrbetrieb gesteuert wird, z.B. durch Bremsen oder Beschleunigen. Alternativ oder zusätzlich wird die Abstandsmessung dazu verwendet das Fahrzeug abhängig vom Abstand in einen Rekuperationsbetrieb oder Segelbetrieb zu schalten. Alternativ oder zusätzlich wird die Abstandsmessung dazu verwendet eine Notbremsung eines Fahrzeugs vorzubereiten, insbesondere indem eine Annäherungsgeschwindigkeit des Objekts an die Komponente bestimmt wird und indem dann bei Überschreiten einer Mindestgeschwindigkeit eine Notbremsung vorbereite oder sogar durchgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich wird die Abstandsmessung beispielsweise verwendet, um in einem Fahrzeug eine bestimmte Steuerungsaktion für Zusatzfunktionen durchzuführen, z.B. ein Medienwiedergabegerät oder Infotainmentgerät zu steuern oder diverse Komfortfunktionen wie Sitzverstellung, Fensterheber oder Klimaanlage zu steuern.
Vorzugsweise ist die Sensorbaugruppe derart ausgebildet, dass der Abstandssensor im bestimmungsgemäßen Betrieb wiederkehrend kalibriert wird, indem die Zuordnungsvorschrift wiederkehrend angepasst wird, insbesondere immer dann, wenn der Referenzsensor ausgelöst wird. Dadurch wird vorteilhaft eine wiederkehrend angepasste Abstandsmessung gewährleistet. Der Abstandssensor ist im bestimmungsgemäßen Betrieb also deutlich zuverlässiger. Fehler bei der Abstandsmessung werden deutlich reduziert. Der Abstandssensor wird also insbesondere regelmäßig nachkalibriert, jedoch wie oben beschrieben nicht kontinuierlich, sondern lediglich zu bestimmten Zeitpunkten, nämlich vorzugsweise genau dann, wenn der Referenzsensor ausgelöst wird. Unter einem „bestimmungsgemäßen Betrieb“ wird insbesondere ein Betrieb verstanden, in welchem der Abstandssensor zur Abstandsmessung verwendet wird. Der Abstandssensor wird also nicht oder nicht ausschließlich in einem speziellen Wartungs- oder Kalibrierungsbetrieb wiederkehrend kalibriert, sondern im normalen Betrieb und während einer normalen Verwendung, bei einem Fahrzeug vorzugsweise während eines Fahrbetriebs.
Grundsätzlich ist das beschriebene Kalibrierungskonzept im Zusammenhang mit einem beliebigen berührungslosen Abstandssensor bei einer beliebigen Anwendung vorteilhaft anwendbar und wird zweckmäßigerweise auch angewendet. Besonders vorteilhaft wird die beschriebene Kalibrierung aber im Zusammenhang mit einem Pedal oder einer Fußstütze in einem Fahrzeug verwendet. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Sensorbaugruppe daher eine Fußstütze, insbesondere im Fußraum eines Fahrzeugs, oder eine Pedaleinheit, welche ein Pedal aufweist, insbesondere ein Gaspedal oder ein Bremspedal für ein Fahrzeug. Die Komponente ist dann die Fußstütze oder das Pedal, speziell eine Trittfläche der Fußstütze oder des Pedals, und die Komponente ist durch einen Fuß als das Objekt betätigbar. Die Fußstütze und die Pedaleinheit mit einem Pedal werden jeweils auch als Fußeinheit bezeichnet. Eine Pedaleinheit unterscheidet sich von einer Fußstütze insbesondere dadurch, dass das Pedal der Pedaleinheit ein beweglicher Hebel ist, wohingegen die Fußstütze insgesamt feststehend ist, d.h. keine zumindest durch Fußbetätigung beweglichen Teile aufweist. Nachfolgend wird der Einfachheit halber lediglich die Verwendung einer Pedaleinheit mit einem Pedal beschrieben. Die Ausführungen im Zusammenhang mit einer Pedaleinheit mit Pedal gelten jedoch sinngemäß auch für Ausgestaltungen mit einer Fußstütze anstelle oder zusätzlich zu einer Pedaleinheit, sodass sich vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben, indem die Pedaleinheit durch eine Fußstütze ersetzt wird oder mit einer solchen kombiniert wird.
Die oben genannte Trittfläche bezeichnet allgemein die Vorderseite des Pedals und dient zum Aufsetzen eines Fußes. Mit anderen Worten: die Sensorbaugruppe ist derart ausgebildet, dass der Abstandssensor einen Abstand eines Fußes von dem Pedal und speziell von der Trittfläche des Pedals misst, indem ein Messwert erzeugt wird, welcher abhängig von einer Position des Fußes relativ zu dem Pedal, speziell der Trittfläche ist, und indem dem Messwert über eine Zuordnungsvorschrift ein Abstand zugeordnet wird, dass der Referenzsensor ausgelöst wird, wenn der Fuß sich an einer Referenzposition befindet, für welche der Abstand zum Pedal, speziell zur Trittfläche vorbekannt ist und für welche der Abstand einem Referenzabstand entspricht. In dieser speziellen Ausgestaltung wird dann also der Abstand zwischen dem Fuß eines Anwenders und dem Pedal besonders zuverlässig gemessen. Mittels einer solchen Abstandsmessung wird in einer geeigneten Ausgestaltung ein Betätigungswunsch des Anwenders vorzeitig erkannt, d.h. durch die Abstandsmessung wird noch vor einer tatsächlichen Betätigung des Pedals erkannt, wie sich der Fuß relativ zu dem Pedal bewegt. Im Falle z.B. eines Bremspedals in einem Fahrzeug wird dann zweckmäßigerweise ein Bremswunsch des Anwenders vorausschauend, also noch vor Betätigung oder Berührung des Bremspedals erkannt. Aufgrund des speziell kalibrierten Abstandssensors ist diese Erkennung dann deutlich zuverlässiger.
Abseits von der beschriebenen und bevorzugten Anwendung der Kalibrierung einer Sensorbaugruppe im Zusammenhang mit einem Pedal sind auch andere Anwendungen vorteilhaft. Die Sensorbaugruppe ist in einer ersten Ausgestaltung im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet, in einer Variante außerhalb an einem Fahrzeug, um Bewegungen eines oder mehrerer Objekte außerhalb des Fahrzeugs zu erkennen. Das beschriebene Konzept der Kalibrierung der Sensorbaugruppe ist auch nicht auf die Anwendung bei einem Fahrzeug beschränkt, sondern wird generell immer dann gewinnbringend angewendet, wenn eine Abstandsmessung zweier zueinander beweglicher Objekte möglichst fehlerfrei durchgeführt werden soll, insbesondere unter wechselnden Umgebungsbedingungen.
Ganz allgemein und speziell bei einem Fahrzeug ist die Verwendung eines Pedals nicht zwingend. Vielmehr ist in einer Variante durch die Abstandsmessung ein virtuelles Pedal realisiert. Die Position des Fußes wird also mit dem Abstandssensor bestimmt und abhängig davon wird dann ein Fahrzeug gesteuert, insbesondere beschleunigt oder abgebremst. Auf ein zusätzliches Pedal wird dabei vorzugsweise verzichtet. Durch die genauere Abstandsmessung gewährleistet die Kalibrierung dann einen besonders korrekten Betrieb des virtuellen Pedals.
Zweckmäßigerweise ist die Sensorbaugruppe zur Gestenerkennung ausgebildet, nämlich zur Erkennung und Unterscheidung unterschiedlicher Bewegungen des Objekts. Besonders geeignet ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Sensorbaugruppe zur Erkennung von Fußgesten ausgebildet, d.h. die Sensorbaugruppe erkennt eine Bewegung eines Fußes und kann zumindest zwei verschiedene Bewegungen voneinander unterscheiden. Abhängig von der erkannten Fußgeste wird dann eine Steuerungsaktion ausgeführt. Eine Steuerung per Fußgeste weist den Vorteil auf, dass ein Anwender seine Hände für andere Aufgaben einsetzen kann und somit insgesamt weniger abgelenkt ist. Entsprechend vorteilhaft ist die Erkennung von Fußgesten mittels der Sensorbaugruppe bei einem Fahrzeug.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher der Abstandssensor ein kapazitiver Sensor ist. Die Kalibrierung ist dann insbesondere eine automatische Kalibrierung einer kapazitiven Sensorik, nämlich des Abstandssensors. Ein kapazitiver Sensor weist insbesondere gegenüber einem optischen Sensor den Vorteil auf, dass der kapazitive Sensor ohne eine möglicherweise störende Lichtquelle auskommt und auch eine geringere Direktionalität aufweist, also nicht in spezieller Weise ausgerichtet werden muss. Ein kapazitiver Sensor basiert auf einer Kapazitätsmessung und wird zur Abstandsmessung verwendet, indem eine Veränderung der Kapazität in einer Umgebung des Sensors gemessen wird und daraus ein Abstand abgeleitet wird. Konkret wird bei der Abstandsmessung zwischen der Komponente und dem Objekt dann die Kapazität zwischen ebenjener Komponente und ebenjenem Objekt gemessen. Die Komponente und das Objekt bilden also jeweils eine Elektrode eines Kondensators, dessen Kapazität dann vom Abstand zwischen der Komponente und dem Objekt abhängig ist. Bei einer Sensorbaugruppe mit einem Pedal wird also der Abstand zwischen dem Fuß des Anwenders und dem Pedal gemessen. Der Kondensator wird also durch den Fuß des Anwenders und das Pedal gebildet. Üblicherweise ist insbesondere in einem Fahrzeug der Fuß über den Anwender mit einem Massepotential des Fahrzeugs verbunden. Wie eingangs beschrieben, ist der Abstand beispielsweise eine Luftstrecke, sodass die Kapazität auch von Umgebungsbedingungen wie z.B. Luftfeuchtigkeit und Temperatur abhängig ist, sodass die Abstandsmessung fehlerhaft sein kann. Speziell bei einem Pedal ist die Kapazität zudem auch logischerweise vom Fuß des Anwenders abhängig und speziell auch von einem Schuh, welcher vom Anwender am Fuß getragen wird. Bei einem Wechsel des Anwenders oder auch nur des Schuhs besteht dann direkt die Gefahr einer fehlerhaften Abstandsmessung. Diese Gefahr wird vorliegend durch die spezielle Kalibrierung des Abstandssensors reduziert.
Der Abstandssensor ist insbesondere ausgebildet, Abstände im Bereich von 0 bis 20 cm zu messen, bevorzugt im Bereich von 0 bis 5 cm. Für solche Abstandsmessungen eignet sich besonders ein kapazitiver Sensor.
Vorteilhafterweise ist der Abstandssensor in die Komponente integriert. Unter „in die Komponente integriert“ wird insbesondere verstanden, dass der Abstandssensor auf, in, unter oder hinter der Komponente angeordnet und an dieser angebracht ist. Hierbei ist der Abstandssensor insbesondere an oder in der Komponente befestigt. Zum Einen ergibt sich daraus eine besonders kompakte Anordnung, zum Anderen lässt sich in dieser Ausgestaltung auf einfache Weise der Abstand zwischen der Komponente und dem relativ zu dieser insbesondere frei beweglichen Objekt messen. Die Komponente ist entweder feststehend oder lediglich entlang eines beschränkten Pfads beweglich, wohingegen das Objekt insbesondere frei beweglich ist. Deutlich wird dies bei einem Pedal, welches lediglich entlang eines beschränkten Pedalwegs beweglich ist, nämlich durch Betätigung mit dem Fuß, welcher entsprechend frei beweglich ist und aus verschiedensten Richtungen auf das Pedal treffen kann. Durch die Integration des Abstandssensors in die Komponente ist dann gewährleistet, dass das Objekt zuverlässig und insbesondere unabhängig von einer Betätigungsrichtung erkannt wird und der Abstand gemessen wird.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung liegt die Referenzposition auf der Komponente, sodass der Referenzabstand ein minimaler Abstand des Objekts zur Komponente ist. Die Komponente bildet demnach einen Anschlag für das Objekt und definiert auf diese Weise die Referenzposition als eine Nullstellung, also eine Stellung, über welche hinaus das Objekt relativ zu der Komponente nicht weiter bewegt werden kann, da das Objekt dann an der Komponente anliegt. Diese Referenzposition ist besonders eindeutig und somit sicher definiert, da die Komponente für das Objekt eine physische Barriere darstellt und daher nicht falsch interpretiert werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich speziell in Kombination mit einem kapazitiven Sensor als Abstandssensor, da ein solcher für geringere Abstände üblicherweise größere Messwerte erzeugt, welche mit entsprechend geringem relativem Fehler, z.B. aufgrund von Rauschen, messbar sind. Die Kalibrierung ist also genauer, je geringer der Referenzabstand ist und je größer somit der Messwert ist. In einer geeigneten Ausgestaltung ist die Referenzposition auf einer Vorderseite der Komponente angeordnet, d.h. insbesondere im bestimmungsgemäßen Betrieb dem Objekt zugewandt, und der Abstandssensor ist auf einer Rückseite der Komponente angeordnet, sodass der minimale Abstand dann einer Stärke, d.h. Dicke, der Komponente entspricht.
Vorzugsweise ist der Referenzsensor in die Komponente integriert und der Referenzsensor ist derart ausgebildet, dass dieser misst, ob das Objekt die Komponente berührt. Der Referenzsensor ist somit ein Berührungssensor, welcher derart ausgebildet ist, dass dieser eine Berührung der Komponente durch das Objekt erkennt. Eine Berührung der Komponente ist als Ereignis besonders zuverlässig und sicher erkennbar und daher ganz besonders für die Kalibrierung geeignet. Im Falle eines Pedals ist also der Referenzsensor in das Pedal und speziell in die Trittfläche integriert und erkennt, ob ein Fuß darauf aufgesetzt ist oder nicht. Falls erkannt wird, dass ein Fuß aufgesetzt ist, wird der Referenzsensor ausgelöst und ein Wertepaar erzeugt, mittels welchem dann nachfolgend zweckmäßigerweise der Abstandssensor kalibriert wird. Allgemein löst also das Objekt selbst den Referenzsensor unmittelbar aus.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Kombination der vorgenannten Ausgestaltungen derart, dass die Referenzposition auf der Komponente liegt und dass sowohl der Referenzsensor als auch der Abstandssensor in die Komponente integriert sind. Die gesamte Sensorbaugruppe ist dann derart ausgebildet, dass bei einer Betätigung der Komponente, der Referenzsensor ausgelöst wird und der Abstandssensor kalibriert wird. Unter „Betätigung der Komponente“ wird insbesondere ein Aufsetzten des Objekts auf die Komponente oder ein Niederdrücken der Komponente durch das Objekt verstanden oder beides.
Für den Referenzsensor sind diverse Ausgestaltungen geeignet, von welchen einige nachfolgend beschrieben werden. Diese sind grundsätzlich auch miteinander kombinierbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Referenzsensor ein Berührungssensor oder ein Drucksensor. Geeignet ist beispielsweise ein Taster, welcher durch das Objekt betätigbar ist und in der Referenzposition betätigt wird. Ein Berührungs- oder Drucksensor eignet sich besonders deshalb, da durch die notwendige mechanische Betätigung des Referenzsensors durch das Objekt die Referenzposition besonders genau festgelegt ist. Die Referenzposition entspricht nämlich einer Position des Referenzsensors selbst.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Referenzsensor ein Erschütterungssensor oder ein Vibrationssensor. Auch hier wird ähnlich wie bei einem Berührungssensor ausgenutzt, dass eine Erschütterung oder Vibration genau dann erzeugt wird, wenn das Objekt aufgesetzt wird, speziell auf die Komponente, allgemein aber auf irgendein Bauteil, mit welchem der Referenzsensor dann verbunden ist, um die Erschütterung oder die Vibration zu messen, welche beim Aufsetzen des Objekts erzeugt wird. Zweckmäßigerweise weist der Referenzsensor ein Piezoelement auf, zur Erkennung eines Aufsetzens des Objekts an der Referenzposition. Das Piezoelement wandelt eine Erschütterung oder Vibration in ein elektrisches Signal um, welches dann dazu dient zu erkennen, ob das Objekt sich an der Referenzposition befindet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Referenzsensor ein Beschleunigungssensor. Auch ein Beschleunigungssensor ist zur Erkennung einer Erschütterung oder einer Vibration wie oben beschrieben geeignet. Alternativ oder zusätzlich erkennt der Beschleunigungssensor eine Bewegung der Komponente durch Andrücken des Objekts. Im konkreten Fall eines Pedals misst der Referenzsensor dann eine Erschütterung oder Vibration des Pedals, welche sich durch ein Aufsetzen eines Fußes ergibt, oder der Referenzsensor misst die Beschleunigung des Pedals, welche sich aufgrund eines Niederdrückens durch einen Fuß ergibt, oder beides.
Vorzugsweise ist die Komponente durch ein Andrücken des Objekts beweglich und der Referenzsensor ist ausgebildet, eine Position oder eine Beschleunigung der Komponente zu messen. Das Objekt wird also an die Komponente angedrückt und die Komponente dadurch dann in Bewegung versetzt. Durch das Objekt wird die Komponente entlang eines Bewegungspfads bewegt und weist insofern eine veränderliche Position auf. Diese Position oder auch die Beschleunigung der Komponente bei der Bewegung oder beides werden dann mit dem Referenzsensor gemessen. Dabei wird ausgenutzt, dass eine Positionsänderung das Aufliegen des Objekts auf der Komponente bedingt und insofern eine Nullstellung des Objekts als eine Referenzstellung erkannt werden kann und zweckmäßigerweise auch erkannt wird. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Ausgestaltung der Sensorbaugruppe mit einem Pedal. Der Bewegungspfad ist dann ein Pedalweg, entlang dessen das Pedal beim Betätigen durch einen Fuß verfahren wird. Der Referenzsensor misst dann zweckmäßigerweise eine Position des Pedals entlang des Pedalwegs, also ob oder auch wie weit das Pedal betätigt wird, oder eine Beschleunigung des Pedals beim Betätigen oder beides. Speziell bei einem Pedal aber auch allgemein ist der Referenzsensor zweckmäßigerweise ein Positionssensor oder ein Beschleunigungssensor. Als Positionssensor eignet sich insbesondere ein Potentiometer.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist eine Sensorbaugruppe wie oben beschrieben auf. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Sensorbaugruppe im Fußraum eines Fahrerbereichs des Fahrzeugs angeordnet ist und bei welcher die Sensorbaugruppe wenigstens ein Pedal zur Steuerung des Fahrzeugs aufweist. Das Pedal ist insbesondere ein Gaspedal, ein Bremspedal oder ein Kupplungspedal. Der Fahrerbereich ist derjenige Bereich des Fahrzeugs, in welchem sich ein Fahrer aufhält, um das Fahrzeug zu steuern. Der Fußraum ist typischerweise unterhalb eines Steuers und vor einem Fahrersitz angeordnet und dadurch einfach für den Fahrer zugänglich. Im Fußraum sind insbesondere zwei oder drei Pedale angeordnet, nämlich wenigstens ein Gaspedal und ein Bremspedal sowie optional ein Kupplungspedal. Der Abstandssensor dient dann zur Messung des Abstands zwischen einem Fuß des Fahrers und einem oder mehreren der Pedale. Insgesamt wird also mittels des Abstandssensors die Bewegung eines Fußes im Fußraum überwacht. Daraus werden dann zweckmäßigerweise Informationen über die Betätigungsintentionen des Anwenders, hier speziell des Fahrers, abgeleitet, d.h. ob oder wie der Anwender das Pedal betätigen will. Beispielsweise wird aus der Bewegung des Fußes und allgemein aus der Abstandsmessung auf eine Bremsintention, eine Schaltintention oder eine Beschleunigungsintention geschlossen. Alternativ oder zusätzlich wird aus der Bewegung darauf geschlossen, ob es sich bei dem Objekt tatsächlich um einen Fuß handelt oder gegebenenfalls um ein anderes Objekt, sodass dann eine versehentliche Bedienung des Pedals unterbunden werden kann, z.B. indem die damit verknüpfte Ansteuerung trotz einer Betätigung nicht durchgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Kalibrierung eines berührungslosen Abstandssensors einer Sensorbaugruppe wie vorstehend beschrieben, wobei der Abstandssensor einen Abstand eines Objekts von einer Komponente misst, indem ein Messwert erzeugt wird, welcher abhängig von einer Position des Objekts relativ zu der Komponente ist, und indem dem Messwert über eine Zuordnungsvorschrift ein Abstand zugeordnet wird, wobei der Referenzsensor ausgelöst wird, wenn das Objekt sich an einer Referenzposition befindet, für welche der Abstand vorbekannt ist und für welche der Abstand einem Referenzabstand entspricht, wobei beim Auslösen des Referenzsensors mittels des Abstandssensors ein Messwert als ein Referenzmesswert erzeugt wird, wobei der Referenzmesswert und der Referenzabstand ein Wertepaar bilden, von welchem abhängig die Zuordnungsvorschrift angepasst wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

1 eine Sensorbaugruppe mit einem Abstandssensor,
2 ein Ersatzschaltbild des Abstandssensors aus 1,
3 eine Zuordnungsvorschrift,
4 ein Fahrzeug mit einer Sensorbaugruppe gemäß 1.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sensorbaugruppe 2 gezeigt. Die Sensorbaugruppe 2 weist einen berührungslosen Abstandssensor 4 auf, welcher hier ein kapazitiver Sensor ist. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Teils der Sensorbaugruppe 2 zur Verdeutlichung der Funktionsweise des Abstandssensors 4. Weiter weist die Sensorbaugruppe 2 zusätzlich einen Referenzsensor 6 auf, zur Kalibrierung des Abstandssensors 4. Die Sensorbaugruppe 2 ist insgesamt derart ausgebildet, dass der Abstandssensor 4 einen Abstand A eines Objekts 8 von einer Komponente 10 misst, indem ein Messwert M erzeugt wird, welcher abhängig von einer Position des Objekts 8 relativ zu der Komponente 10 ist, und indem dem Messwert M über eine Zuordnungsvorschrift Z ein Abstand A zugeordnet wird. Eine beispielhafte Zuordnungsvorschrift Z ist in 3 dargestellt. Die Sensorbaugruppe 2 ist nun derart ausgebildet, dass der Referenzsensor 6 ausgelöst wird, wenn das Objekt 8 sich an einer Referenzposition P befindet, für welche der Abstand A vorbekannt ist und für welche der Abstand A einem Referenzabstand entspricht. Beim Auslösen des Referenzsensors 6 wird dann mittels des Abstandssensors 4 ein Messwert M als ein Referenzmesswert erzeugt, welcher mit dem Referenzabstand zu einem Wertepaar zusammengefasst wird, von welchem abhängig die Zuordnungsvorschrift Z angepasst wird. Für die diversen Auswerte- und Steueraufgaben im Zusammenhang mit der Kalibrierung weist die Sensorbaugruppe 2 zudem eine Steuereinheit 12 auf, an welche der Abstandssensor 4 und der Referenzsensor 6 angeschlossen sind.
Der Abstandssensor 4 gibt im bestimmungsgemäßen Betrieb Messwerte Maus, z.B. eine Spannung, welche aufgrund wechselnder Umgebungsbedingungen nicht sicher einem bestimmten Abstand A zugeordnet werden können. Die Zuordnungsvorschrift Z ist unter Umständen fehlerhaft. Daher ist die Sensorbaugruppe 2 lernfähig ausgebildet und weist eine einstellbare Zuordnungsvorschrift Z auf, welche je nach Umgebungsbedingungen angepasst wird, also kalibriert wird. Zur Kalibrierung des Abstandssensors 4 wird zumindest ein korrektes Wertepaar aus Messwert M und Abstand A vorgegeben, nämlich der Referenzabstand und der Messwert M für diesen. Für dieses Wertepaar wird der Abstand A also nicht über die möglicherweise falsche Zuordnungsvorschrift Z bestimmt, sondern durch den Referenzsensor 6, welcher angibt, ob das Objekt 8 an der Referenzposition P befindet oder nicht. Befindet sich das Objekt 8 an der Referenzposition P, dann entspricht der Abstand A prinzipbedingt dem Referenzabstand. In dieser Situation wird dann der von dem Abstandssensor 4 gemessene Messwert M dem Referenzabstand zugeordnet und dadurch die Zuordnungsvorschrift Z angepasst. Der Abstandssensor 4 wird also mittels des zusätzlichen Referenzsensors 6 kalibriert, wobei der Referenzsensor 6 verwendet wird, um festzustellen, ob sich das Objekt 8 in einer Referenzposition P mit einem bekannten Abstand A befindet.
Grundsätzlich ist das beschriebene Kalibrierungskonzept im Zusammenhang mit einem beliebigen berührungslosen Abstandssensor 4 und bei einer beliebigen Anwendung anwendbar. In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Kalibrierung ohne Beschränkung der Allgemeinheit im Zusammenhang mit einem Pedal 14 in einem Fahrzeug 16 verwendet, wie auch in 4 gezeigt. Die Sensorbaugruppe 2 weist also ein Pedal 14 auf, z.B. ein Gaspedal oder ein Bremspedal für das Fahrzeug 16, und die Komponente 10 ist das Pedal 14. Die in 1 gezeigte Sensorbaugruppe 2 mit dem Pedal 14 ist insgesamt eine Pedaleinheit. Das Pedal 14 ist durch einen Fuß 18 eines Anwenders, hier speziell eines Fahrers des Fahrzeugs 16, betätigbar, d.h. die Komponente 10 ist durch den Fuß 18 als das Objekt 8 betätigbar. In 1 ist der Fuß 18 lediglich mit einer gestrichen Linie dargestellt, da der Fuß 18 nicht Bestandteil der Sensoreinheit 2 ist.
Die prinzipielle Funktionsweise des Pedals 14 ist in 1 durch zwei Pfeile angedeutet, wobei ein Pfeil eine Bewegung des Fußes 18, also allgemein des Objekts 8 illustriert und ein anderer Pfeil eine Bewegung des Pedals 18, also allgemein der Komponente 10, entlang eines nicht näher gezeigten Pedalwegs. Der Fuß 18 wird wie in 1 gezeigt auf eine Trittfläche an der dem Fuß 18 zugewandten Vorderseite des Pedals 14 aufgesetzt und drückt dieses gegebenenfalls nieder.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind der Abstandssensor 4 und der Referenzsensor 6 jeweils in die Komponente 10 integriert. Weiter liegt die Referenzposition P vorliegend auf der Komponente 10, sodass der Referenzabstand ein minimaler Abstand A des Objekts 8 zur Komponente 10 ist. Vorliegend beträgt der Referenzabstand Null. Die Komponente 10 bildet demnach einen Anschlag für das Objekt 8 und definiert auf diese Weise die Referenzposition P als eine Nullstellung, da das Objekt 8 dann an der Komponente 10 anliegt. Bei einer Betätigung der Komponente 10, also bei einem Aufsetzen des Fußes 18 auf das Pedal 14 oder bei einem Niederdrücken des Pedals 14, wird dann der Referenzsensor 6 durch das Objekt 8 ausgelöst.
Prinzipbedingt wird die Kalibrierung vorliegend nicht kontinuierlich durchgeführt, sondern nur dann, wenn auch der Referenzsensor 6 ausgelöst wird. Mit dem Auslösen des Referenzsensor 6 wird auch die Kalibrierung des Abstandssensors 4 ausgelöst und durchgeführt. Dabei ist die Sensorbaugruppe 2 derart ausgebildet, dass der Abstandssensor 4 wiederkehrend kalibriert wird, indem die Zuordnungsvorschrift Z entsprechend wiederkehrend angepasst wird, nämlich immer dann, wenn der Referenzsensor 6 ausgelöst wird. Dadurch wird eine wiederkehrend angepasste Abstandsmessung realisiert.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist der Abstandssensor 4 ein kapazitiver Sensor. Dieser basiert auf einer Kapazitätsmessung, im Rahmen derer eine Veränderung der Kapazität in einer Umgebung des Sensors gemessen wird und daraus ein Abstand A abgeleitet wird. Dies ist in 2 verdeutlicht. Der Abstandssensor 4 misst die Kapazität zwischen der Komponente 10 und dem Objekt 8, also der Trittfläche des Pedals 14 und dem Fuß 18, welche jeweils eine Elektrode eines Kondensators 20 bilden. Die Kapazität des Kondensators 20 ist vom Abstand A zwischen der Komponente 10 und dem Objekt 8 abhängig. Der Abstand A des Fußes 18 von der Trittfläche des Pedals 14 wird dann ermittelt, indem der Abstandssensor 4 einen Messwert M erzeugt, welcher abhängig von einer Position des Fußes 18 relativ zu der Trittfläche ist. Der Messwert M wird dann über eine Zuordnungsvorschrift Z einem Abstand A zugeordnet.
Eine beispielhafte Zuordnungsvorschrift Z ist in 3 gezeigt. Die gezeigte Zuordnungsvorschrift Z ist eine Funktion, welche einen Startpunkt S aufweist, d.h. ein Wertepaar aus einem Abstand A und einem Messwert M, von welchem ausgehend alle übrigen Wertepaare wie gezeigt bestimmt werden. Im vorliegenden Ausführungsbespiel wird nun bei der Kalibrierung der Startpunkt S festgelegt, indem das Wertepaar aus Referenzabstand und Messwert M für ebendiesen Referenzabstand als Startpunkt S verwendet wird. Die gesamte Funktion wird dann entsprechend verschoben und somit allgemein die Zuordnungsvorschrift Z angepasst. Auf diese Weise wird der Abstandssensor 4 kalibriert.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Referenzsensor 6 ein Berührungssensor oder ein Drucksensor und hierzu als ein Taster ausgebildet, welcher durch das Objekt 8 betätigbar ist. Vorliegend wird beim Erreichen der Referenzposition P durch den Fuß 18 der Taster betätigt, also allgemein der Referenzsensor 6 ausgelöst. Zu diesem Zeitpunkt ist der Abstand A minimal und vor Allem bekannt, sodass dann durch Messung eines zugehörigen Messwerts M ein Wertepaar zur Anpassung der Zuordnungsvorschrift Z wie oben beschrieben erzeugt wird.
In einer nicht gezeigten Variante ist der Referenzsensor 6 ein Erschütterungssensor oder ein Vibrationssensor, bei welchem ausgenutzt wird, dass eine Erschütterung oder Vibration genau dann erzeugt wird, wenn das Objekt 8 auf die Komponente 10 aufgesetzt wird. Hierzu weist der Referenzsensor 6 in einer nicht gezeigten Variante ein Piezoelement auf, welches die Erschütterung oder Vibration in ein elektrisches Signal umwandelt, welches dann dazu dient zu erkennen, ob das Objekt 8 sich an der Referenzposition P befindet.
In einer weiteren nicht gezeigten Variante ist der Referenzsensor 6 ein Beschleunigungssensor.
Aufgrund der Ausgestaltung mit einem Pedal 14 ist vorliegend die Komponente 10 durch ein Andrücken des Objekts 8 beweglich. In einer nicht gezeigten Variante ist der Referenzsensor 6 dann ausgebildet, eine Position oder eine Beschleunigung der Komponente 10 zu messen. Der Fuß 18 wird also an das Pedal 14 angedrückt und dieses dadurch in Bewegung versetzt und entlang eines Bewegungspfads bewegt.
In 4 ist nun eine spezielle Anwendung der Sensorbaugruppe 2 aus 1 in einem Fahrzeug 16 gezeigt. Dabei ist die Sensorbaugruppe 2 im Fußraum 24 eines Fahrerbereichs des Fahrzeugs 16 angeordnet. Der Fußraum 24 ist unterhalb eines Steuers 26 und vor einem Fahrersitz 28 angeordnet. Das Pedal 14 ist ein Gaspedal, ein Bremspedal oder ein Kupplungspedal und dient zur Steuerung des Fahrzeugs 16. Der Abstandssensor 4 dient nun zur Messung des Abstands A zwischen einem nicht dargestellten Fuß 18 eines ebenfalls nicht dargestellten Fahrers und dem Pedal 14. Allgemein erfolgt mittels des Abstandssensors 4 eine Überwachung der Bewegung des Fußes 18 im Fußraum 24. Daraus werden dann Informationen über die Betätigungsintentionen des Fahrers abgeleitet, d.h. ob oder wie dieser das Pedal 14 betätigen will. Alternativ oder zusätzlich werden mittels der Abstandsmessung 4 Fußgesten des Fahrers zur Steuerung des Fahrzeugs 16 oder zur Steuerung von Zusatzfunktionen des Fahrzeugs 16 erkannt.
Bezugszeichenliste

2: Sensorbaugruppe
4: Abstandssensor
6: Referenzsensor
8: Objekt
10: Komponente
12: Steuereinheit
14: Pedal
16: Fahrzeug
18: Fuß
20: Kondensator
24: Fußraum
26: Steuer
28: Fahrersitz
A: Abstand
M: Messwert
P: Referenzposition
S: Startpunkt
Z: Zuordnungsvorschrift

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015224794 A1 [0002]

Claims

Sensorbaugruppe (2), welche einen berührungslosen Abstandssensor (4) aufweist und welche einen Referenzsensor (6) aufweist, zur Kalibrierung des Abstandssensors (4), und welche derart ausgebildet ist, - dass der Abstandssensor (4) einen Abstand (A) eines Objekts (8) von einer Komponente (10) misst, indem ein Messwert (M) erzeugt wird, welcher abhängig von einer Position des Objekts (8) relativ zu der Komponente (10) ist, und indem dem Messwert (M) über eine Zuordnungsvorschrift (Z) ein Abstand (A) zugeordnet wird, - dass der Referenzsensor (6) ausgelöst wird, wenn das Objekt (8) sich an einer Referenzposition (P) befindet, für welche der Abstand (A) vorbekannt ist und für welche der Abstand (A) einem Referenzabstand entspricht, - dass beim Auslösen des Referenzsensors (6) mittels des Abstandssensors (4) ein Messwert (M) als ein Referenzmesswert erzeugt wird, - dass der Referenzmesswert und der Referenzabstand ein Wertepaar bilden, von welchem abhängig die Zuordnungsvorschrift (Z) angepasst wird.
Sensorbaugruppe (2) nach Anspruch 1, welche derart ausgebildet ist, dass der Abstandssensor (4) im bestimmungsgemäßen Betrieb wiederkehrend kalibriert wird, indem die Zuordnungsvorschrift (Z) wiederkehrend angepasst wird.
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, welche als eine Fußstütze ausgebildet ist oder als eine Pedaleinheit, welche ein Pedal (14) aufweist, insbesondere ein Gaspedal oder ein Bremspedal für ein Fahrzeug (16), wobei die Komponente (10) die Fußstütze oder das Pedal (14) ist und durch einen Fuß (18) als das Objekt (8) betätigbar ist.
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche zur Gestenerkennung ausgebildet ist, nämlich zur Erkennung und Unterscheidung unterschiedlicher Bewegungen des Objekts (8).
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Abstandssensor (4) ein kapazitiver Sensor ist.
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abstandssensor (4) in die Komponente (10) integriert ist.
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Referenzposition (P) auf der Komponente (10) liegt, sodass der Referenzabstand ein minimaler Abstand (A) des Objekts (8) zur Komponente (10) ist.
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Referenzsensor (6) in die Komponente (10) integriert ist und derart ausgebildet ist, dass dieser misst, ob das Objekt (8) die Komponente (10) berührt.
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Referenzsensor (6) ein Berührungssensor oder ein Drucksensor ist.
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Referenzsensor (6) ein Piezoelement aufweist, zur Erkennung eines Aufsetzens des Objekts (8) an der Referenzposition (P).
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Referenzsensor (6) ein Beschleunigungssensor ist.
Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Komponente (10) durch ein Andrücken des Objekts (8) beweglich ist und wobei der Referenzsensor (6) ausgebildet ist, eine Position oder eine Beschleunigung der Komponente (10) zu messen.
Fahrzeug (16), mit einer Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Fahrzeug (16) nach Anspruch 13, wobei die Sensorbaugruppe (2) im Fußraum (24) eines Fahrerbereichs angeordnet ist und wenigstens ein Pedal (14) oder eine Fußstütze zur Steuerung des Fahrzeugs (16) aufweist.
Verfahren zur Kalibrierung eines berührungslosen Abstandssensors (4) einer Sensorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, - wobei der Abstandssensor (4) einen Abstand (A) eines Objekts (8) von einer Komponente (10) misst, indem ein Messwert (M) erzeugt wird, welcher abhängig von einer Position des Objekts (8) relativ zu der Komponente (10) ist, und indem dem Messwert (M) über eine Zuordnungsvorschrift (Z) ein Abstand (A) zugeordnet wird, - wobei der Referenzsensor (6) ausgelöst wird, wenn das Objekt (8) sich an einer Referenzposition (6) befindet, für welche der Abstand (A) vorbekannt ist und für welche der Abstand (A) einem Referenzabstand entspricht, - wobei beim Auslösen des Referenzsensors (6) mittels des Abstandssensors (4) ein Messwert (M) als ein Referenzmesswert erzeugt wird, - wobei der Referenzmesswert und der Referenzabstand ein Wertepaar bilden, von welchem abhängig die Zuordnungsvorschrift (Z) angepasst wird.