DE102018216032A1

DE102018216032A1 - Qualitätsprüfung für ein Radom

Info

Publication number: DE102018216032A1
Application number: DE102018216032.5A
Authority: DE
Inventors: Simon Wehler; Teresa Bonfig; Jörg Hain; Sven Hubrig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Ein Verfahren, ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Radoms. In einem ersten Schritt (10) wird ein Prüfbereich für das Radom ausgewählt. Anschließend werden ortsaufgelöste Messwerte des HF-Reflexionsvermögens des Radoms für den Prüfbereich eingelesen (11). Aus den Messwerten wird dann eine HF-Reflexionsverteilung ermittelt (12). Diese HF-Reflexionsverteilung wird mit einer optimalen HF-Reflexionsverteilung verglichen (13). Wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung und der optimalen HF-Reflexionsverteilung einen Grenzwert überschreitet, wird das Radom ausgesondert (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Radoms. Die Erfindung betrifft insbesondere die Qualitätsprüfung für ein Radom für einen Radarsensor in einem Kraftfahrzeug.
In heutigen Kraftfahrzeugen kommen in zunehmendem Maße Radarsensoren zum Einsatz, beispielsweise für Einrichtungen zur Abstandsregelung. Dabei wird unterschieden zwischen Radarsensoren, die im Frequenzbereich zwischen 21,65 GHz und 26,65 GHz arbeiten, und Radarsensoren, die den Frequenzbereich zwischen 76 GHz und 81 GHz nutzen.
Radome für solche Radarsensoren werden üblicherweise so ausgelegt, dass die Dicke des Radoms in Verbindung mit der dielektrischen Stoffkonstante auf die verwendete Wellenlänge abgestimmt ist. So kann erreicht werden, dass die Reflexions- und Absorptionsverluste an den Grenzflächen sowie die Absorptionsverluste im Material des Radoms möglichst gering sind.
In diesem Zusammenhang beschreibt DE 10 2011 010 861 A1 ein Verfahren zur Optimierung von Radomen für einen Kraftfahrzeug-Radarsensor. Zunächst wird ein Analyseverfahren ausgeführt zur qualitativen und quantitativen Analyse hinsichtlich eines radarfrequenzabhängigen Transmissionsverhaltens einer Vielzahl von Lackbestandteilen und Kunststoffbestandteilen aus einer Gruppe von Lackbestandteilen und Kunststoffbestandteilen zur Herstellung Radom bildender Kraftfahrzeug-Bauteile, die aus Lack- und Kunststoffschichten bestehen, mit dem Modell eines Radoms als Ergebnis. Im Anschluss wird ein Simulationsverfahren ausgeführt zur Berechnung dieses Modells für ein Radom unter Verwendung der Analyseergebnisse der Lack- und Kunststoffbestandteile. Schließlich wird ein hinsichtlich des radarfrequenzabhängigen Transmissionsverhaltens und/oder Reflexionsverhaltens optimiertes Radommodell ausgewählt.
Aufgrund ihrer Funktion müssen Radarsensoren in Kraftfahrzeugen für die Erfassung des Fahrzeugumfelds an Positionen angeordnet werden, die hohen Anforderungen an die Gestaltung genügen müssen, insbesondere innerhalb der Fahrzeugfront oder des Fahrzeughecks.
Radarsensoren im Frequenzbereich zwischen 21,65 GHz und 26,65 GHz sind aufgrund der verwendeten Wellenlängen ausreichend unempfindlich gegenüber störenden Einflüssen durch Lackfarben bzw. durch Reflexionen, die von Metallpartikeln in den Lackfarben verursacht werden. Derartige Radarsensoren können daher unauffällig hinter lackierten Kunststoffflächen verbaut werden.
Bei Radarsensoren im Frequenzbereich zwischen 76 GHz und 81 GHz tritt hingegen das Problem auf, dass insbesondere bei Verwendung von Metallic-Farben, die eine hohe Konzentration an Metallpartikeln aufweisen, eine Anordnung der Radarsensoren hinter lackierten Kunststoffflächen mit hohen Reflexionen verbunden ist. Daher wird eine derartige Anordnung weitgehend vermieden.
Bei der Integration von Radarsensoren im Frequenzbereich zwischen 76 GHz und 81 GHz werden derzeit zwei verschiedene Strategien verfolgt. Ein erster Ansatz besteht darin, die Radarsensoren sichtbar zu verbauen, beispielsweise indem sie in einer Öffnung im unteren Teil des Stoßfängers angeordnet werden. Gemäß einem zweiten Ansatz wird versucht, einen weitgehend unauffälligen Einbau zu realisieren, bei dem der Radarsensor beispielsweise in den Kühlergrill integriert wird. Der unauffällige Einbau erfordert dabei eine passend gestaltete Abdeckung des Radarsensors. Diese Abdeckung bzw. das Radom kann z.B. als Markenemblem ausgebildet sein.
Beispielsweise beschreibt DE 198 19 709 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Radoms für Radarfrequenzen eines Abstandswarnradars. Bei dem Verfahren werden Embleme integriert in ihrer Erscheinung bei gleichzeitig voller Radartransparenz dargestellt. In einer radar- und visuell transparenten Deckplatte wird das Emblem in seiner Negativform eingelassen. Diese Form wird mit einer metallischen oder metallisch glänzenden Schicht versehen, die in ihrer Stärke so gehalten ist, dass im sichtbaren Wellenlängenbereich die elektromagnetische Strahlung vollständig reflektiert wird und die langwelligeren Radarwellen nahezu ungeschwächt hindurchtreten. Die Rückseite der Deckplatte ist mit einer dunklen Schicht oder Maske versehen, die beim metallischen Beschichtungsprozess die Restflächen abdeckt.
Für die Absicherung der Qualität eines Radoms in der Serienfertigung ist eine Qualitätsprüfung der Radome vor dem Einbau erforderlich. Ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Radoms ist z.B. in US 2017/0356941 A1 beschrieben. Bei dem Verfahren werden die Transmissions- und Reflexionseigenschaften des Radoms getestet. Ein Radom wird an einem Installationsort angeordnet. Ein erstes Signal wird über mindestens eine Sendeantenne eines einer ersten Seite des Radoms zugewandten Antennensystems gesendet. Der reflektierte Teil des ersten Signals wird von mehreren der ersten Seite zugewandten Empfangsantennen des Antennensystems empfangen um die Reflexionseigenschaften des Radoms zu bestimmen. Ein zweites Signal wird über eine entfernt angeordnete Übertragungsantenne gesendet, die einer zweiten Seite des Radoms gegenüberliegt, die der ersten Seite gegenüberliegt. Der übertragene Teil des zweiten Signals wird von den mehreren Empfangsantennen des Antennensystems empfangen, um die Übertragungseigenschaften des Radoms zu bestimmen.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass die derzeit genutzten Kennwerte aus den Messungen und die zugehörigen Auswerteverfahren noch nicht optimal sind. Die auf den bisherigen Prüfständen als verwendbar gemessenen Radome fallen im Serieneinsatz teilweise aus.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Konzept für die Qualitätsprüfung für ein Radom bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen gemäß Anspruch 11 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Radoms die Schritte:

- Auswählen eines Prüfbereichs für das Radom;
- Einlesen von ortsaufgelösten Messwerten des HF-Reflexionsvermögens des Radoms für den Prüfbereich;
- Ermitteln einer HF-Reflexionsverteilung aus den Messwerten;
- Vergleichen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung mit einer optimalen HF-Reflexionsverteilung; und
- Aussondern des Radoms, wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung und der optimalen HF-Reflexionsverteilung einen Grenzwert überschreitet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgenden Schritte zum Prüfen der Qualität eines Radoms veranlassen:

Der Begriff Computer ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere umfasst er auch Workstations und andere prozessorbasierte Datenverarbeitungsvorrichtungen.
Das Computerprogramm kann beispielsweise für einen elektronischen Abruf bereitgestellt werden oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Radoms auf:

- eine Schnittstelle zum Einlesen von ortsaufgelösten Messwerten des HF-Reflexionsvermögens des Radoms für einen ausgewählten Prüfbereich für das Radom; und
- eine Recheneinheit zum Ermitteln einer HF-Reflexionsverteilung aus den Messwerten, zum Vergleichen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung mit einer optimalen HF-Reflexionsverteilung, und zum Aussondern des Radoms, wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung und der optimalen HF-Reflexionsverteilung einen Grenzwert überschreitet.

Die erfindungsgemäße Lösung nutzt eine ortsaufgelöste Abbildung des HF-Reflexionsvermögens eines Radoms als Basis für die Prüfung der Qualität. Durch den Vergleich der HF-Reflexionsverteilung des zu prüfenden Radoms mit der optimalen HF-Reflexionsverteilung kann auf einfache Weise ermittelt werden, ob das Radom eine ausreichende Qualität aufweist und verwendet werden kann. Die Prüfung wird dabei auf einen ausgewählten Prüfbereich beschränkt. Dieser kann z.B. aus den Sensordaten des Radarsensors berechnet werden, der später hinter dem Radom verbaut werden soll. Auf diese Weise können Bereiche aus der Qualitätsprüfung ausgeschlossen werden, die keinen wesentlichen Einfluss auf die Funktion des Radarsensors haben. Die ortsaufgelöste Messung des HF-Reflexionsvermögens kann von vorneherein auf den ausgewählten Prüfbereich beschränkt sein. Alternativ kann der Prüfbereich softwareseitig aus einem größeren verfügbaren Messbereich ausgewählt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird beim Ermitteln der HF-Reflexionsverteilung eine Messkurve generiert, indem ein Histogramm der Messwerte erstellt und eine Kurve über das Histogramm gelegt wird. Das Zusammenfassen der ortsaufgelösten Messwerte in einem Histogramm erlaubt es, einen schnellen Überblick über die Verteilung der Messwerte zu vermitteln. Indem eine Kurve über das Histogramm gelegt wird, kann im Anschluss auf einfache Weise eine rechnerische Bestimmung von relevanten Größen zur Charakterisierung des Radoms erfolgen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Mittelwert der ermittelten HF-Reflexionsverteilung mit einem Mittelwert der optimalen HF-Reflexionsverteilung verglichen. Das Radom wird ausgesondert, wenn eine Abweichung zwischen den Mittelwerten einen Grenzwert überschreitet. Zusätzlich kann auch die Standardabweichung berücksichtigt werden. Eine zu große Abweichung des gemessenen Mittelwertes vom Mittelwert der optimalen HF-Reflexionsverteilung ist ein klarer Hinweis darauf, dass das Radom ungeeignet ist. Eine weitere Analyse kann dann entfallen, wodurch sich die durchschnittliche Dauer der Analysen reduziert. Als ein gut geeigneter Grenzwert wurde experimentell ein Wert von -15dB ermittelt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird beim Vergleichen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung mit der optimalen HF-Reflexionsverteilung der Anteil der Fläche unter der Messkurve bestimmt, der mit der Fläche unter einer für die optimale HF-Reflexionsverteilung erstellten Idealkurve überlappt. Durch den Vergleich der Fläche in Verbindung mit einer maximalen zulässigen Abweichung können zuverlässig Radome ermittelt werden, deren HF-Reflexionsverteilung zu stark von der optimalen HF-Reflexionsverteilung abweicht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die optimale HF-Reflexionsverteilung experimentell aus Messungen an einer Vielzahl von Radomen mit hinlänglicher Qualität bestimmt. Anhand von Messreihen an Radomen, deren hinreichende Qualität bekannt ist, kann auf einfache Weise eine optimale Reflexionsverteilung generiert werden, die als Grundlage für die Qualitätsprüfung geeignet ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren zusätzlich die Schritte:

- Durchführen einer Winkelfehlermessung am Radom;
- Festlegen eines Grenzwertes der HF-Reflektivität, ab dem ein resultierender Winkelfehler nicht mehr tolerierbar ist;
- Ermitteln von Punkten im Prüfbereich, bei denen der Grenzwert überschritten ist;
- Bilden von Clustern der ermittelten Punkte im Prüfbereich; und
- Aussondern des Radoms, wenn im Prüfbereich zumindest ein Cluster vorhanden ist. Zur Absicherung der Homogenität der HF-Reflektivität wird eine nicht zu tolerierende Reflektivitätsabweichung gesucht. Dazu wird eine separate Winkelfehlermessung am Radom durchgeführt. Um punktuelle Einzelmessfehler auszuschließen, welche keinen Einfluss auf die Qualität haben, wird ein Cluster aus Punkten definiert, ab dem ein Einfluss auf die Qualität zu erkennen ist. Sofern sich zumindest ein Cluster im Prüfbereich befindet, wird das Radom als Ausschuss erkannt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der Grenzwert der HF-Reflektivität bereichsweise festgelegt. Auf diese Weise kann berücksichtigt werden, dass sich die HF-Reflektivität in unterschiedlichen Bereichen des Radoms unterschiedlich stark auf den Winkelfehler auswirken kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden Positionen der Punkte, bei denen der Grenzwert überschritten ist, für eine Prozessanalyse ausgegeben. Die auftretenden Punkte lassen einen Rückschluss auf mögliche ortsabhängige Fehler im Fertigungsprozess zu. Die Positionen ermöglichen es somit, gezielt Fehler im Fertigungsprozess ausfindig zu machen und zu beseitigen. Dadurch kann die Ausschussquote bei der Produktion verringert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren zusätzlich die Schritte:

- Einlesen einer frequenzaufgelösten Messkurve des HF-Transmissionsvermögens des Radoms;
- Auswählen eines relevanten Frequenzbereichs;
- Ermitteln eines Mittelwertes und einer Standardabweichung der Dämpfung im ausgewählten Frequenzbereich; und
- Bewerten des HF-Transmissionsvermögens im ausgewählten Frequenzbereich durch Vergleich des HF-Transmissionsvermögens mit einem idealen HF-Transmissionsvermögen. Auf Basis des Mittelwertes und der Standardabweichung der Dämpfung im ausgewählten Frequenzbereich, beispielsweise im Bereich zwischen 76 GHz und 77 GHz, ist eine schnelle und zuverlässige Bewertung der Dämpfungseigenschaften des Radoms möglich. Im Falle von unzureichenden Dämpfungseigenschaften kann das Radom ausgesondert werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird beim Bewerten des HF-Transmissionsvermögens eine Distanz zwischen einer geglätteten Messkurve des HF-Transmissionsvermögens und dem idealen Transmissionsvermögen bestimmt. Durch das Bestimmen der Distanz kann auf einfache Weise ein Rückschluss auf das Erreichen des optimalen Dickenbereichs des Radoms gezogen werden. Die Messkurve wird dabei geglättet, um beispielsweise das Rauschen im Datensatz durch Mehrfachreflexionen zu entfernen und den in diesem Fall interessanten Kurvenverlauf analysieren zu können. Für die Glättung wird vorzugsweise ein Polynom genutzt.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.

1 zeigt schematisch ein Radom für einen Radarsensor für ein Kraftfahrzeug;
2 zeigt schematisch einen Messaufbau für die ortsaufgelöste Messung des HF-Reflexionsvermögens und des HF-Transmissionsvermögens eines Radoms;
3 zeigt beispielhaft ein Ergebnis einer ortsaufgelösten Messung des HF-Reflexionsvermögens;
4 zeigt schematisch ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Radoms;
5 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Radoms;
6 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Radoms;
7 zeigt schematisch einen Ablauf eines mehrstufigen Prüfverfahrens;
8 veranschaulicht die Auswahl eines Prüfbereichs;
9 zeigt Messdaten der ortsaufgelösten Messung des HF-Reflexionsvermögens für den Prüfbereich;
10 zeigt eine aus den Messwerten ermittelte HF-Reflexionsverteilung;
11 veranschaulicht einen Vergleich des Mittelwertes der ermittelten HF-Reflexionsverteilung mit einem Mittelwert einer optimalen HF-Reflexionsverteilung;
12 illustriert einen Vergleich der ermittelten HF-Reflexionsverteilung mit einer optimalen HF-Reflexionsverteilung;
13 zeigt schematisch den Ablauf einer Prüfung auf eine nicht zu tolerierende Reflektivitätsabweich ung;
14 zeigt Punkte in den Messdaten, bei denen die Reflektivität einen Grenzwert überschreitet;
15 veranschaulicht eine in Form von Graustufen abgestufte Darstellung der zu Clustern zusammengefassten Punkte aus 14;
16 zeigt schematisch den Ablauf einer Prüfung des HF-Transmissionsvermögens;
17 illustriert die Auswahl eines Frequenzbereichs; und
18 zeigt eine Glättung der Messwerte im ausgewählten Frequenzbereich.

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
1 zeigt schematisch ein Radom 1 für einen Radarsensor für ein Kraftfahrzeug. Das Radom 1 besteht aus einer radartransparenten sowie visuell transparenten Deckplatte 2, z.B. aus Polykarbonat oder aus einem Kunststoff mit ähnlichen dielektrischen Eigenschaften. In die Deckplatte 2 ist rückseitig das Muster eines Markenemblems 3 in seiner Negativform eingelassen. Um eine Chromoptik zu imitieren bzw. um das Markenemblem 3 hervorzuheben, ist in den Vertiefungen der Negativform eine metallische Beschichtung aufgebracht, z.B. durch Bedampfung. Die Deckplatte 2 ist auf ihrer Rückseite mit einer visuell undurchsichtigen Basisplatte 4 versehen, die ebenfalls radartransparent ausgestaltet ist. Beispielsweise kann die Deckplatte 2 dazu mit einem Kunststoff hinterspritzt werden.
2 zeigt schematisch einen Messaufbau 70 für die ortsaufgelöste Messung des HF-Reflexionsvermögens und des HF-Transmissionsvermögens eines Radoms 1, wie er in US 2017/0356941 A1 beschrieben ist. Der Messaufbau 70 umfasst ein Antennensystem 71, das eine Reihe von Sendeantennen 72 sowie Empfangsantennen 73 aufweist. Dabei steht jedes der dargestellten Quadrate für eine Vielzahl von Antennen. Der Messaufbau 70 umfasst zudem eine entfernt angeordnete Empfangsantenne 74 sowie eine entfernt angeordnete Sendeantenne 75, die beispielsweise nebeneinander angeordnet sein können. Ein zu vermessendes Radom 1 wird an einer Prüfposition 76 des Messaufbaus 70 angeordnet. Eine Kontrolleinheit 77 ist mit dem Antennensystem 71 sowie mit der entfernt angeordneten Empfangsantenne 74 sowie der entfernt angeordneten Sendeantenne 75 verbunden und steuert diese individuell.
Das Radom 1 wird so im Messaufbau 70 platziert, dass die Empfangsseite des Radoms 1 dem Antennensystem 71 zugewandt ist, während die Sendeseite des Radoms 1 der entfernt angeordneten Empfangsantenne 74 und der entfernt angeordneten Sendeantenne 75 zugewandt ist. Anhand der von den Antennen empfangenen Signale werden das HF-Reflexionsvermögen und des HF-Transmissionsvermögen des Radoms 1 ortsaufgelöst ermittelt.
3 zeigt beispielhaft ein Ergebnis einer ortsaufgelösten Messung des HF-Reflexionsvermögens. Die Messwerte 50 umfassen in diesem Beispiel eine Fläche von 300 mm x 300 mm. Der Reflexionskoeffizient ist in Form von Graustufen angegeben. Dabei steht weiß für einen Reflexionskoeffizienten von 100%, schwarz für einen Reflexionskoeffizienten von 10%. Der Mittelwert des HF-Reflexionsvermögens sowie die Standardabweichung werden auf Basis der Messwerte 50 in einem zentralen Bereich bestimmt, der durch das weiße Quadrat eingeschlossen ist. Wie man 3 gut entnehmen kann, wirkt sich das Markenemblem des Radoms auf das HF-Reflexionsvermögen aus.
4 zeigt schematisch ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Radoms. In einem ersten Schritt 10 wird ein Prüfbereich für das Radom ausgewählt. Anschließend werden ortsaufgelöste Messwerte des HF-Reflexionsvermögens des Radoms für den Prüfbereich eingelesen 11. Aus den Messwerten wird dann eine HF-Reflexionsverteilung ermittelt 12. Diese HF-Reflexionsverteilung wird mit einer optimalen HF-Reflexionsverteilung verglichen 13. Wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung und der optimalen HF-Reflexionsverteilung einen Grenzwert überschreitet, wird das Radom ausgesondert 14.
5 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 20 zum Prüfen der Qualität eines Radoms. Die Vorrichtung 20 hat eine Schnittstelle 21, über die ortsaufgelöste Messwerte des HF-Reflexionsvermögens des Radoms für einen ausgewählten Prüfbereich für das Radom eingelesen werden können. Eine Recheneinheit 22 ermittelt eine HF-Reflexionsverteilung aus den Messwerten. Zudem vergleicht die Recheneinheit 22 die ermittelte HF-Reflexionsverteilung mit einer optimalen HF-Reflexionsverteilung. Wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung und der optimalen HF-Reflexionsverteilung einen Grenzwert überschreitet, veranlasst die Recheneinheit 22 ein Aussondern des Radoms.
Die Recheneinheit 22 kann von einer Kontrolleinheit 23 gesteuert werden. Über eine Benutzerschnittstelle 26 können gegebenenfalls Einstellungen der Recheneinheit 22 oder der Kontrolleinheit 23 geändert werden. Die in der Vorrichtung 20 anfallenden Daten können bei Bedarf im Speicher 24 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung oder für eine Nutzung durch die Komponenten der Vorrichtung 20. Die Recheneinheit 22 sowie die Kontrolleinheit 23 können als dedizierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen. Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem geeigneten Prozessor läuft, beispielsweise auf einer GPU oder einer CPU.
6 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zum Prüfen der Qualität eines Radoms. Die Vorrichtung 30 weist einen Prozessor 32 und einen Speicher 31 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Vorrichtung 30 um einen Computer oder eine Workstation. Im Speicher 31 sind Instruktionen abgelegt, die die Vorrichtung 30 bei Ausführung durch den Prozessor 32 veranlassen, die Schritte gemäß einem der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die im Speicher 31 abgelegten Instruktionen verkörpern somit ein durch den Prozessor 32 ausführbares Programm, welches das erfindungsgemäße Verfahren realisiert. Die Vorrichtung 30 hat einen Eingang 33 zum Empfangen von Informationen, insbesondere von Messdaten eines Messaufbaus. Vom Prozessor 32 generierte Daten werden über einen Ausgang 34 bereitgestellt. Darüber hinaus können sie im Speicher 31 abgelegt werden. Der Eingang 33 und der Ausgang 34 können zu einer bidirektionalen Schnittstelle zusammengefasst sein.
Der Prozessor 32 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus.
Die Speicher 24, 31 der beschriebenen Ausführungsformen können sowohl volatile als auch nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.
Nachfolgend sollen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von 7 bis 18 beschrieben werden. Dabei werden Daten für einen Frequenzbereich zwischen 76 GHz und 81 GHz betrachtet. Die erfindungsgemäße Lösung ist natürlich auch in anderen Frequenzbereichen anwendbar, z.B. im Frequenzbereich zwischen 21,65 GHz und 26,65 GHz.
7 zeigt schematisch einen Ablauf eines mehrstufigen Prüfverfahrens. Zunächst wird ein Prüfbereich für das Radom ausgewählt 10. Dies kann manuell durch einen Nutzer erfolgen, bevorzugt wird der Prüfbereich aber auf Basis des zu verbauenden Sensors und des konkreten Verbaus berechnet. 8 veranschaulicht die Auswahl eines Prüfbereichs 51 aus dem verfügbaren Messbereich. Beispielhafte Messdaten der ortsaufgelösten Messung des HF-Reflexionsvermögens für den Prüfbereich 51 sind in 9 dargestellt. Die ortsaufgelösten Messwerte des HF-Reflexionsvermögens im ausgewählten Prüfbereich 51 dienen als Eingangsgröße für die Qualitätsprüfung. Weitere Eingangsgrößen sind eine optimale HF-Reflexionsverteilung 53, die experimentell aus Messungen an einer Vielzahl von Radomen mit hinlänglicher Qualität bestimmt wird, sowie eine festgelegte zulässige Abweichung 58. Die ermittelte HF-Reflexionsverteilung wird mit der optimalen HF-Reflexionsverteilung 53 verglichen 13. Falls die Abweichung zwischen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung und der optimalen HF-Reflexionsverteilung 53 zu groß ist, wird das Radom ausgesondert 14. Zur Absicherung der Homogenität der HF-Reflektivität erfolgt anschließend eine Prüfung 59 auf eine nicht zu tolerierende Reflektivitätsabweichung. Sofern eine solche Reflektivitätsabweichung im Prüfbereich vorliegt, wird das Radom als Ausschuss erkannt 44. Entsprechende Positionen von Reflektivitätsabweichungen können für eine Prozessanalyse ausgegeben werden 45. Falls die Prüfung 59 positiv ausfällt, wird das Radom als tauglich für den Einbau eingestuft 60. Optional können vor einer solchen Einstufung noch weitere Analysen erfolgen.
10 bis 12 verdeutlichen den Vergleich zwischen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung und einer optimalen HF-Reflexionsverteilung. Dabei zeigt 10 eine aus den Messwerten ermittelte HF-Reflexionsverteilung 52. Beim Ermitteln der HF-Reflexionsverteilung 52 wird eine Messkurve generiert, indem ein Histogramm der Messwerte erstellt und eine Kurve über das Histogramm gelegt wird. Zusätzlich zum Histogramm und zur Messkurve wird der Mittelwert 54 der HF-Reflexionsverteilung angegeben. Die schraffierte Fläche verdeutlicht zudem die ermittelte Standardabweichung. 11 veranschaulicht zunächst einen Vergleich des Mittelwertes 54 der ermittelten HF-Reflexionsverteilung 52 mit einem Mittelwert 55 einer optimalen HF-Reflexionsverteilung 53. In gezeigten Beispiel übersteigt die Abweichung den Grenzwert von -15 dB, so dass das Radom ausgesondert wird. 12 illustriert schließlich einen Vergleich der ermittelten HF-Reflexionsverteilung 52 mit der optimalen HF-Reflexionsverteilung 53. Bei diesem Vergleich kann der Anteil der Fläche unter der Messkurve bestimmt werden, der mit der Fläche unter der Idealkurve überlappt.
13 bis 15 verdeutlichen die Prüfung 59 auf eine nicht zu tolerierende Reflektivitätsabweichung. Dabei zeigt 13 schematisch den Ablauf der Prüfung. In einem ersten Schritt 40 wird eine Winkelfehlermessung am Radom durchgeführt. Es wird dann ein Grenzwert der HF-Reflektivität festgelegt 41, ab dem ein resultierender Winkelfehler nicht mehr tolerierbar ist. Dieser Grenzwerte kann dabei bereichsweise festgelegt werden. Nachfolgend werden Punkte im Prüfbereich ermittelt 42, bei denen der Grenzwert überschritten ist. 14 zeigt ein Beispiel derartiger Punkte in den Messdaten, wobei die Darstellung nicht auf den Prüfbereich beschränkt ist. Um Punkte auszuschließen, die noch zu keinen Problemen in der Winkelmessung führen, werden Cluster der ermittelten Punkte im Prüfbereich gebildet 43. 15 veranschaulicht beispielhaft eine in Form von Graustufen abgestufte Darstellung der zu Clustern zusammengefassten Punkte. Bereiche ohne Grenzwertüberschreitung sind dabei hellgrau, Bereiche mit unproblematischen Grenzwertüberschreitungen mittelgrau und Bereiche mit problematischen Grenzwertüberschreitungen dunkelgrau dargestellt. Das Radom wird schließlich ausgesondert 44, wenn im Prüfbereich ein Cluster vorhanden ist. In 15 ist dies z.B. im mittigen unteren Bereich des Prüfbereichs 51 der Fall.
Zusätzlich zur Auswertung des HF-Reflexionsvermögens kann auch das HF-Transmissionsvermögen ausgewertet werden. Dies wird durch 16 bis 17 veranschaulicht. Dabei zeigt 16 schematisch den Ablauf der Prüfung. In einem ersten Schritt 46 wird eine frequenzaufgelöste Messkurve 56 des HF-Transmissionsvermögens des Radoms eingelesen. Es wird dann ein relevanter Frequenzbereich 57 ausgewählt 47. Ein Beispiel einer frequenzaufgelösten Messkurve 56 und eines ausgewählten relevanten Frequenzbereich 57 zeigt 17. Im Anschluss werden ein Mittelwert und eine Standardabweichung der Dämpfung im ausgewählten Frequenzbereich 57 ermittelt 48. Schließlich wird durch einen Vergleich des HF-Transmissionsvermögens mit einem idealen HF-Transmissionsvermögen das HF-Transmissionsvermögens im ausgewählten Frequenzbereich 57 bewertet 49. Dazu kann eine Distanz zwischen einer geglätteten Messkurve des HF-Transmissionsvermögens und dem idealen Transmissionsvermögen bestimmt werden. Eine beispielhafte Glättung der Messwerte im ausgewählten Frequenzbereich durch eine Annäherung eines Polynoms zeigt 18.
Bezugszeichenliste

1: Radom
2: Deckplatte
3: Markenemblem
4: Basisplatte
10: Auswählen eines Prüfbereichs
11: Einlesen von ortsaufgelösten Messwerten des HF-Reflexionsvermögens
12: Ermitteln einer HF-Reflexionsverteilung
13: Vergleichen mit optimaler HF-Reflexionsverteilung
14: Aussondern des Radoms, wenn Abweichung einen Grenzwert überschreitet
20: Vorrichtung
21: Schnittstelle
22: Recheneinheit
23: Kontrolleinheit
24: Speicher
25: Benutzerschnittstelle
30: Vorrichtung
31: Speicher
32: Prozessor
33: Eingang
34: Ausgang
40: Durchführen einer Winkelfehlermessung
41: Festlegen eines Grenzwertes der HF-Reflektivität
42: Ermitteln von Punkten im Prüfbereich mit Überschreitung des Grenzwertes
43: Bilden von Clustern der ermittelten Punkte
44: Aussondern des Radoms falls Cluster im Prüfbereich
45: Ausgeben von Positionen für Prozessanalyse
46: Einlesen einer frequenzaufgelösten Messkurve des HF-Transmissionsvermögens
47: Auswählen eines relevanten Frequenzbereichs
48: Ermitteln eines Mittelwertes und einer Standardabweichung der Dämpfung
49: Bewerten des HF-Transmissionsvermögens
50: Messwerte des HF-Reflexionsvermögens
51: Prüfbereich
52: HF-Reflexionsverteilung
53: Optimale HF-Reflexionsverteilung
54: Mittelwert der HF-Reflexionsverteilung
55: Mittelwert der optimalen HF-Reflexionsverteilung
56: Messkurve
57: Frequenzbereich
58: Zulässige Abweichung
59: Prüfung auf nicht zu tolerierende Reflektivitätsabweichung
60: Einstufung als tauglich für den Verbau
70: Messaufbau
71: Antennensystem
72: Sendeantennen
73: Empfangsantennen
74: Entfernt angeordnete Empfangsantenne
75: Entfernt angeordnete Sendeantenne
76: Prüfposition
77: Kontrolleinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011010861 A1 [0004]
DE 19819709 A1 [0009]
US 2017/0356941 A1 [0010, 0032]

Claims

Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Radoms (1), mit den Schritten: - Auswählen (10) eines Prüfbereichs (51) für das Radom (1); - Einlesen (11) von ortsaufgelösten Messwerten (50) des HF-Reflexionsvermögens des Radoms (1) für den Prüfbereich (51); - Ermitteln (12) einer HF-Reflexionsverteilung (52) aus den Messwerten (50); - Vergleichen (13) der ermittelten HF-Reflexionsverteilung (52) mit einer optimalen HF-Reflexionsverteilung (53); und - Aussondern (14) des Radoms (1) wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung (52) und der optimalen HF-Reflexionsverteilung (53) einen Grenzwert überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei beim Ermitteln (12) der HF-Reflexionsverteilung (52) eine Messkurve generiert wird, indem ein Histogramm der Messwerte (50) erstellt und eine Kurve über das Histogramm gelegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei ein Mittelwert (54) der ermittelten HF-Reflexionsverteilung (52) mit einem Mittelwert (55) der optimalen HF-Reflexionsverteilung (53) verglichen wird und das Radom (1) ausgesondert wird, wenn eine Abweichung zwischen den Mittelwerten (54, 55) einen Grenzwert überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei beim Vergleichen (13) der ermittelten HF-Reflexionsverteilung (52) mit der optimalen HF-Reflexionsverteilung (53) der Anteil der Fläche unter der Messkurve bestimmt wird, der mit der Fläche unter einer für die optimale HF-Reflexionsverteilung erstellten Idealkurve überlappt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die optimale HF-Reflexionsverteilung (53) experimentell aus Messungen an einer Vielzahl von Radomen mit hinlänglicher Qualität bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, mit den Schritten: - Durchführen (40) einer Winkelfehlermessung am Radom (1); - Festlegen (41) eines Grenzwertes der HF-Reflektivität, ab dem ein resultierender Winkelfehler nicht mehr tolerierbar ist; - Ermitteln (42) von Punkten im Prüfbereich (51), bei denen der Grenzwert überschritten ist; - Bilden (43) von Clustern der ermittelten Punkte im Prüfbereich (51); und - Aussondern (44) des Radoms (1), wenn im Prüfbereich (51) ein Cluster vorhanden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Grenzwert der HF-Reflektivität bereichsweise festgelegt wird (41).
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei Positionen der Punkte, bei denen der Grenzwert überschritten ist, für eine Prozessanalyse ausgegeben werden (45).
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, mit den Schritten: - Einlesen (46) einer frequenzaufgelösten Messkurve (56) des HF-Transmissionsvermögens des Radoms (1); - Auswählen (47) eines relevanten Frequenzbereichs (57); - Ermitteln (48) eines Mittelwertes und einer Standardabweichung der Dämpfung im ausgewählten Frequenzbereich (57); und - Bewerten (49) des HF-Transmissionsvermögens im ausgewählten Frequenzbereich (57) durch Vergleich des HF-Transmissionsvermögens mit einem idealen HF-T ransm issionsvermögen .
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei beim Bewerten (49) des HF-Transmissionsvermögens eine Distanz zwischen einer geglätteten Messkurve des HF-Transmissionsvermögens und dem idealen Transmissionsvermögen bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Prüfbereich (51) für das Radom (1) auf Basis des zu verbauenden Sensors und des Verbaus des Sensors berechnet wird.
Computerprogramm mit Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Prüfen der Qualität eines Radoms (1) veranlassen.
Vorrichtung (20) zum Prüfen der Qualität eines Radoms (1), mit: - einer Schnittstelle (21) zum Einlesen (11) von ortsaufgelösten Messwerten (50) des HF-Reflexionsvermögens des Radoms (1) für einen ausgewählten Prüfbereich (51) für das Radom (1); und - einer Recheneinheit (22) zum Ermitteln (12) einer HF-Reflexionsverteilung (52) aus den Messwerten (50), zum Vergleichen (13) der ermittelten HF-Reflexionsverteilung (52) mit einer optimalen HF-Reflexionsverteilung (53), und zum Aussondern (14) des Radoms (1) wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten HF-Reflexionsverteilung (52) und der optimalen HF-Reflexionsverteilung (53) einen Grenzwert überschreitet.