DE102019210602A1

DE102019210602A1 - Fremdlicht-Prüfanordnung, Fremdlicht-Prüfstand und Prüflabor

Info

Publication number: DE102019210602A1
Application number: DE102019210602.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Aichele; Ralf Beuschel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Microvision Inc Redmond Us; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2021-01-21

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Fremdlicht-Prüfanordnung, aufweisend einen optischen Sensor mit einem Senderteil, das dazu eingerichtet ist, Laserstrahlen auszusenden, und einem Empfängerteil, das dazu eingerichtet ist, von einem Objekt reflektierte Rückstrahlen zu empfangen, eine Sensor-Halterung mit einer Aufnahme für den Sensor sowie einer Mehrachsenmotorisierung zur Bewegung des Sensors, eine Fremdlichteinkopplungsanordnung. Die Fremdlichteinkopplungsanordnung weist auf: eine benachbart zum optischen Sensor angeordnete Fremdlichtquellenhalterung und eine daran angeordnete Fremdlichtquelle, die dazu eingerichtet ist, Fremdlicht zu erzeugen, einen benachbart zur Fremdlichtquelle angeordneten Strahlteiler, der in einem vorgegebenen Winkel derart vor dem Empfängerteil oder dem Empfängerteil und dem Senderteil des Sensors angeordnet ist, dass sich das von der Fremdlichtquelle erzeugte und auf den Strahlteiler ausgesendete Fremdlicht in zumindest einem Teil des Strahlengangs der Rückstrahlen zum Empfängerteil oder der ausgesendeten Laserstrahlen vom Senderteil und der Rückstrahlen zum Empfängerteil befindet, eine Lichtmanipulationsvorrichtung, die derart angeordnet und dazu eingerichtet ist, das von der Fremdlichtquelle ausgesendete Fremdlicht derart zu manipulieren, dass eine Ausleuchtung des Strahlteilers erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fremdlicht-Prüfanordnung, einen Fremdlicht-Prüfstand und ein Prüflabor.
Optische Sensoren wie LIDAR-Sensoren für den Automotive-Bereich müssen in einem geeigneten Prüfstand auf ihr Verhalten bei Fremdlicht getestet werden. Der Prüfstand muss dabei mehrere Anforderungen erfüllen, unter anderem muss er diverse bewegte und nicht-bewegte Testobjekte darstellen, er muss unterschiedliche Distanzen zwischen Testobjekt und Prüfling, also LIDAR-Sensor, testen können, und er muss Fremdlicht nachbilden können. Allerdings lässt sich die direkte Beleuchtung der Test-Objekte hierbei technisch nur umständlich und mit Einschränkungen umsetzen. Diese Einschränkungen sind unter anderem, dass immer wieder eine Einstellung bzw. Veränderung der Position der Beleuchtung vorgenommen werden muss, was aber aufgrund der Größe und des Gewichts der Beleuchtungselemente problematisch ist. Insbesondere ist eine Feinkorrektur der Beleuchtung sehr schwierig.
Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Fremdlicht-Prüfanordnung, einen Fremdlicht-Prüfstand und ein Prüflabor bereitzustellen, bei dem Fremdlicht in einfacherer Weise eingekoppelt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Vorgeschlagen wird eine Fremdlicht-Prüfanordnung, aufweisend einen optischen Sensor mit einem Senderteil, das dazu eingerichtet ist, Laserstrahlen auszusenden, und einem Empfängerteil, das dazu eingerichtet ist, von einem Objekt reflektierte Rückstrahlen zu empfangen, eine Sensor-Halterung mit einer Aufnahme für den Sensor sowie einer Mehrachsenmotorisierung zur Bewegung des Sensors, eine Fremdlichteinkopplungsanordnung. Die Fremdlichteinkopplungsanordnung weist auf: eine benachbart zum optischen Sensor angeordnete Fremdlichtquellenhalterung und eine daran angeordnete Fremdlichtquelle, die dazu eingerichtet ist, Fremdlicht zu erzeugen, einen benachbart zur Fremdlichtquelle angeordneten Strahlteiler, der in einem vorgegebenen Winkel derart vor dem Empfängerteil oder dem Empfängerteil und dem Senderteil des Sensors angeordnet ist, dass sich das von der Fremdlichtquelle erzeugte und auf den Strahlteiler ausgesendete Fremdlicht in zumindest einem Teil des Strahlengangs der Rückstrahlen zum Empfängerteil oder der ausgesendeten Laserstrahlen vom Senderteil und der Rückstrahlen zum Empfängerteil befindet, eine Lichtmanipulationsvorrichtung, die derart angeordnet und dazu eingerichtet ist, das von der Fremdlichtquelle ausgesendete Fremdlicht derart zu manipulieren, dass eine Ausleuchtung des Strahlteilers erfolgt.
Durch die vorgeschlagene Fremdlichteinkopplungsanordnung kann eine kompakte und einfach bewegliche Prüfanordnung bereitgestellt werden, bei der Fremdlicht in einfacherer Weise eingekoppelt werden kann. Dabei sind optischer Sensor, Fremdlichtquelle, Lichtmanipulationsvorrichtung und Strahlteiler benachbart zueinander angeordnet. Durch die Anordnung von Fremdlichtquelle, Lichtmanipulationsvorrichtung und Strahlteiler nahe aneinander kann ein Bereitstellen großer, schwerer und teurer Fremdlichtquellen sowie ein aufwändiges Verfahren der Fremdlichtquelle zusammen mit dem Target vermieden werden und somit eine kompakte Anordnung bereitgestellt werden, die sogar auf einer gemeinsamen Plattform angeordnet und bewegt werden kann.
In einer Ausführung ist der Sensor ein LIDAR-Sensor oder eine Time-of-Flight-Kamera. Sensoren, die mittels Laufzeitmessung funktionieren, sind besonders geeignet für diese Prüfanordnung.
In einer Ausführung ist mindestens ein Detektor vorgesehen, der derart angeordnet ist, dass er die Fremdlichtleistung der vom Strahlteiler transmittierten und/oder der von der Lichtmanipulationsvorrichtung reflektierten Strahlen misst.
Vorteilhaft sind zwei Detektoren vorgesehen, von denen einer der Fremdlichtquelle gegenüberliegend derart angeordnet ist, dass er durch den Strahlteiler transmittiertes Fremdlicht misst, und von denen der andere benachbart zur Fremdlichtquelle derart angeordnet ist, dass er von der Lichtmanipulationsvorrichtung reflektiertes Licht misst. Durch die Möglichkeit der Anordnung der Detektoren zur Messung der Fremdlichtleistung kann die Anordnung kompakt sein und es wird kein separater Sensor am Target benötigt.
In einer Ausführung ist der Strahlteiler als teildurchlässiger Spiegel gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Lichtmanipulationsvorrichtung als ein Diffusor gebildet. Die Verwendung bekannter, erprobter und kostengünstiger Hardware ermöglicht eine zuverlässige Reproduzierbarkeit.
In einer Ausführung ist die Fremdlichtquelle dazu eingerichtet, Licht auf den Strahlteiler derart abzustrahlen, dass an dem Empfängerteil eine vorgegebene Bestrahlungsstärke simuliert wird. Vorteilhaft kann Tageslicht bzw. Sonnenlicht simuliert werden, wobei aufgrund der Nähe der Fremdlichtquelle zu Strahlteiler eine geringere Leistung der Fremdlichtquelle benötigt wird, um die gewünschte Bestrahlungsstärke zu simulieren, welche im realen Umfeld an der Stelle des Objekts auftritt und von diesem reflektiert oder gestreut wird. Die Bestrahlungsstärke wird dabei in Watt/m² festgelegt, da die Prüfungen der Sensoren einen für das menschliche Auge nicht sichtbaren Bereich bzw. Infrarotbereich abdecken sollen. Tageslicht ist die größte und die technisch am schwierigsten zu simulierende Störquelle, da sie sehr große und schwere Lichtquellen benötigt. Die Anordnung des Strahlteilers und der Fremdlichtquelle nahe am Empfängerteil bewirkt, dass auch Tageslicht mit deutlich weniger Aufwand als bisher simuliert werden kann, da hier nur die verhältnismäßig kleine Fläche des Strahlteilers beleuchtet werden muss, und nicht das gesamte Target. Somit kann eine kompakte Prüfanordnung bereitgestellt werden. Da die Fremdlichtquelle nahe am Sensor platziert ist, ist kein großer Verlust an Lichtleistung zu erwarten, so dass Energie gespart werden kann.
In einer Ausführung ist die Mehrachsenmotorisierung der Sensor-Halterung dazu eingerichtet, den Sensor mindestens in horizontaler und vertikaler Ebene zu drehen. Somit kann der Sensor in jegliche Richtung zur Prüfung bewegt werden.
In einer Ausführung weist die Fremdlicht-Prüfanordnung eine Halterung mit Mehrachsenmotorisierung zur Aufnahme der Fremdlicht-Prüfanordnung auf. Somit kann die gesamte Fremdlicht-Prüfanordnung, aber mindestens die Fremdlichteinkopplungsanordnung gesamtheitlich bewegt werden. Somit wird ein aufwändiges Nachjustieren aufgrund einer neuen Position vermieden.
Ferner wird ein Fremdlicht-Prüfstand bereitgestellt, aufweisend die beschriebene Fremdlicht-Prüfanordnung, und eine der Fremdlicht-Prüfanordnung in einem Abstand gegenüberliegende Testobjekthalterung, die eine Mehrachsenmotorisierung zur Bewegung der Testobjekthalterung mindestens derart aufweist, dass der Abstand zwischen Testobjekthalterung und Fremdlicht-Prüfanordnung veränderlich ist, und ein an der Testobjekthalterung befestigtes Testobjekt.
In einer Ausführung ist zwischen Fremdlicht-Prüfanordnung und Testobjekthalterung ein Filterwechsler in einem vorgegebenen Abstand zum Sensor angeordnet. Damit kann der Lichtanteil, der nicht von der äußeren Fremdlichtquelle stammt, kontrolliert und manipuliert werden. Zusätzlich oder alternativ ist zwischen Fremdlicht-Prüfanordnung und Testobjekthalterung eine vorgeschaltete Optik in einem vorgegebenen Abstand zum Testobjekt angeordnet. Somit können ferne Distanzen auch in einem begrenzten Prüfstandsraum simuliert werden.
Außerdem wird ein Prüflabor mit einem beschriebenen Fremdlicht-Prüfstand bereitgestellt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

1 zeigt eine Draufsicht auf erste Ausführung eines Fremdlicht-Prüfstands der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Ausführung eines Fremdlicht-Prüfstands der vorliegenden Erfindung.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Sensoren zur Pulslaufzeitmessung nutzen das Verfahren der Laufzeitmessung, bei dem eine indirekte Entfernungs- oder Geschwindigkeitsmessung erfolgt, indem die Zeit, die ein Signal für das Durchlaufen einer Messstrecke benötigt, erfasst wird. Typische Sensoren, die mit Pulslaufzeitmessung arbeiten, sind LIDAR (englisch: light detection and ranging) und TOF (englisch: time of flight) Sensoren, da diese gepulste Lichtimpulse aussenden. Gemessen wird die Laufzeit des Lichts zum Objekt hin und wieder zurück. Da die Funktionsweise von LIDAR und TOF hinreichend bekannt ist, wird hier nicht näher darauf eingegangen. Alle nachher erwähnten Sensoren zur Pulslaufzeitmessung weisen einen Sender und einen Empfänger, sowie eine Verarbeitungseinheit, z.B. in Form eines Mikroprozessors, zur Auswertung der von einem Objekt reflektierten Strahlen S_T auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Fremdlicht-Prüfstands für LIDAR-Sensoren im Automotive-Bereich beschrieben. Hier müssen LIDAR-Sensoren in einem geeigneten Prüfstand auf ihr Verhalten bei Fremdlicht getestet werden. Der Prüfstand muss dabei mehrere Anforderungen erfüllen:

Er muss diverse Testobjekte 5 darstellen. Das sind unter anderem: flache Streuplatten (Auflichttargets) oder typische Objekte aus dem Straßenverkehr, wie Fahrzeugteile, Verkehrsschilder oder menschenähnliche Puppen. Er muss außerdem bewegte Testobjekte 5 darstellen. Dies geschieht, indem diese Objekte auf einem fahrbaren Untersatz (z.B. Schiene, Roboter, Portalkran) vor dem Prüfling verfahren werden. Außerdem muss der Prüfstand nahe Distanzen (bis ca. 10 Meter), aber auch ferne Distanzen (bis einige hundert Meter) zwischen Testobjekt 5 und Prüfling 1, also Sensor, testen können. Ferne Distanzen können auch in einem begrenzten Prüfstandsraum durch Vorschalten geeigneter Optiken 7, oder mittels Umlenkspiegel simuliert werden. Der Abnahme der Lichtintensität über die Entfernung (sog. 1/r²-Gesetz) wird dabei über Neutraldichtefilter 6 simuliert. Außerdem muss der Prüfstand Fremdlicht nachbilden. Das ist unter anderem: Sonnenlicht, Fahrzeugscheinwerferlicht, oder Laserlicht anderer LIDAR-Sensoren. Im Prüfstand werden diese Lichtquellen üblicherweise durch Fremdlichtquellen 2 wie Halogen-Strahler oder LED-Leuchten mit passender Wellenlänge simuliert, mit welchem die oben genannten Testobjekte 5, welche auch als Targets bezeichnet werden, beleuchtet werden.

Der letzte Punkt, die direkte Beleuchtung der Testobjekte 5, lässt sich hierbei technisch nur umständlich und mit Einschränkungen umsetzen. Diese Einschränkungen sind:

• Für eine reproduzierbare Messung, muss die relative Position von Testobjekt bzw. Target 5 und Fremdlichtquelle 2 unverändert bleiben. Dies erfordert beim Wechsel zwischen Testobjekten 5 mit verschiedenen geometrischen Ausmaßen eine sensible und oftmals schwer zu bestimmende Feinkorrektur der Beleuchtung.
• Dasselbe Problem tritt auf, wenn diese Testobjekte 5 an verschiedenen Positionen vor dem Prüfling 1 angefahren werden müssen. Hier müssen die Beleuchtungen aufwändig nachpositioniert werden.
• Wenn sich diese Testobjekte 5 auf einem fahrbaren Untersatz wie einer Testobjekthalterung 50 bewegen, muss das Bewegen zusammen mit der Beleuchtung geschehen. Diese ist aber sperrig und schwer. Eine geeignete, stabile Halterung auf dem fahrbaren Untersatz ist nur schwierig und aufwändig umzusetzen.
• Für eine Simulation ferner Distanzen mit einer dem Testobjekt 5 vorgeschalteten Optik 7 muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass diese Optik 7 die Fremdlichtquelle nicht beeinflusst und dadurch Messartefakte entstehen. Dasselbe gilt für die Simulation ferner Distanzen mithilfe von Umlenkspiegeln.
• Es gibt Testsituationen, in denen verschiedene Lichtquellen nacheinander durchgetestet werden müssen. Dies erfordert eine sensible und oftmals schwer zu bestimmende Feinkorrektur der Beleuchtung. Durch die ggf. unterschiedlichen Bauformen (unterschiedliche Gehäuse, unterschiedliche Optik innerhalb der Beleuchtung, unterschiedlich Ansteuerung) kommt es zudem zu unterschiedlicher räumlicher Beleuchtungsverteilung. Dies erschwert einen direkten Vergleich der Ergebnisse zweier Beleuchtungstypen.
• Referenzmessungen der Lichtquellenleistung erfordern einen permanenten Sensor am Ort des Testobjekts 5. Dieser beschränkt in manchen Testsituationen die Sicht des Sensors 1 auf das Testobjekt 5. Zudem muss dieser samt Treiberelektronik mit dem Testobjekt 5 mitbewegt werden, was den mechanischen Aufbau komplexer werden lässt.
• Es muss eine helle Flächenausleuchtung bereitgestellt werden: Ausleuchtung eines großen Testobjektes 5 mit Sonnenlicht bzw. Tageslicht erfordert aufgrund der benötigten Helligkeit große und schwer bewegliche Lichtquellen.

Die Erfindung erlaubt es, in einem Prüfstand für Sensoren zur Pulslaufzeitmessung, also insbesondere für LIDAR-Sensoren und TOF-Kameras, Fremdlicht ohne die oben genannten Nachteile einzukoppeln. Das heißt insbesondere:

• Der Fremdlichtanteil und dessen räumliche Lichtverteilung wird unabhängig von
- ◯ der Natur des Testobjekts 5.
- ◯ der Position des Testobjekts 5.
- oder Anbringung und Bewegung des Testobjekts 5 auf einem fahrbaren Untersatz.
- ◯ einer dem Testobjekt 5 vorgeschalteten Optiken 7 (wie z.B. zur Simulation großer Distanzen).
• Referenzmessungen der Lichtleistung der Fremdlichtquelle 2 können direkt an dem Einkopplungsbereich der Fremdlichtquelle 2 vorgenommen werden. Es entfällt der am Testobjekt 5 angebrachter Sensor.

Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele anhand eines LIDAR-Sensors als Sensor zur Pulslaufzeitmessung beschrieben, wobei auch andere Sensoren zur Pulslaufzeitmessung verwendet werden können.
Die erfindungsgemäße Fremdlicht-Prüfanordnung besteht im Wesentlichen aus der Kombination folgender Komponenten:

• Einem Prüfling bzw. Sensor 1, z.B. einem Automotive-LIDAR-System. Alternativ zu einem Automotive-LIDAR-System können auch andere Sensoren zur Pulslaufzeitmessung getestet werden wie
- ◯ Flugzeitkameras, auch als Time-of-Flight-Kamera bzw. Sensor oder ToF/TOF bezeichnet, wobei hier am Gerät räumlich getrennten Sendeteile 11 und Empfangsteile 12 vorhanden sein sollten, wie bisher üblich.
- ◯ 2D-Kameras, die mit einem eigenen Ausleuchtungsmodul ausgestattet sind.
- ◯ Im Weitesten Sinne sämtliche optischen Sensoren, bei denen in einem Prüfstand äußerlich eingestrahltes Fremdlicht von einer dem Sensor eigenen Lichtquelle messtechnisch getrennt werden soll.
• Einer Prüflingshalterung 10. Diese weist eine Aufnahme für den Prüfling bzw. Sensor 1 und eine Mehr-Achsen-Motorisierung auf, mit der der Prüfling bzw. Sensor 1 unter verschiedenen Orientierungen auf das Testobjekt 5 blicken kann. Die Prüflingshalterung 10 kann zusätzlich kombiniert werden mit einer Klimakammer, in welcher der Prüfling bzw. Sensor 1 bei verschiedenen Arbeitstemperaturen getestet wird.
• Einer Fremdlichteinkopplung.

Die erfindungsgemäße Fremdlichteinkopplung weist folgende, jeweils benachbart zueinander angeordnete Komponenten auf, wie in den Figuren dargestellt:

• Mindestens eine Fremdlichtquelle 2 mit einer zugehörigen Halterung 20. Die Halterung der Fremdlichtquelle 20 kann so gebaut sein, dass die Fremdlichtquelle 2 einfach ausgewechselt werden kann und somit verschiedene Lichtquellentypen genutzt werden können. Außerdem kann die Halterung der Fremdlichtquelle 20 beweglich sein, also z.B. mit Rädern ausgestattet sein, um ihre Position und Ausrichtung anpassen zu können.
• Mindestens einer Lichtmanipulationsvorrichtung 4, welche als Diffusor gebildet sein kann, und welche für eine möglichst homogene Ausleuchtung des Bereichs vor dem Sensor 1 mit Fremdlicht sorgt, also eine für den Empfänger 12 möglichst homogene Ausleuchtung bereitstellt. Die Lichtmanipulationsvorrichtung 4 kann auch so gestaltet sein, dass sie weitere - auch nicht homogene - Lichtverteilungen anstelle der oben beschriebenen möglichst homogenen Leuchtfläche erlaubt, sollte dies ein spezieller Test erfordern, z.B. bei einer Simulation einer Beleuchtung mit einem nicht direkt frontal angeordneten Scheinwerfer. Außerdem kann sie auch ein Teil des nachfolgend beschriebenen Strahlteilers 3 sein, um die Einkopplung des Fremdlichts L einfacher und kostengünstiger zu halten. Außerdem können zusätzliche Filter neben der Lichtmanipulationsvorrichtung 4 bzw. dem Diffusor eingebaut werden, um weitere Eigenschaften der Fremdlichtquelle 2 manipulieren zu können, wie z.B. Polarisatoren.
• Einen Strahlteiler 3, der als teildurchlässiger Spiegel gebildet sein kann.
- ◯ Der Strahlteiler 3 ist in einer Ausführung vor dem Empfängerteil 12 des Sensors 1 angeordnet, so dass das vom Testobjekt 5 kommende Licht S_T bzw. S_E und das eingekoppelte Fremdlicht L gemischt und auf den Empfängerteil 12 des Sensors 1 gerichtet wird.
- ◯ Alternativ ist der Strahlteiler 3 so vor dem Senderteil 11 und dem Empfängerteil 12 des Sensors 1 angeordnet, dass bereits die von dem Senderteil 11 ausgesendeten Laserstrahlen Ss durch den Strahlteiler 3 durchtreten. Der Strahlteiler 3 mischt dann das vom Testobjekt 5 kommende Licht S_T bzw. S_E und das eingekoppelte Fremdlicht L und richtet dieses auf den Empfängerteil 12 des Sensors 1.
- ◯ Der Strahlteiler 3 kann in einer Ausführung in gleichem Maße, also zu je 50%, das vom Testobjekt 5 kommende Licht S_T bzw. S_E und das eingekoppelte Fremdlicht L mischen. Dann richtet es dieses auf den Empfängerteil 12.
- ◯ Grundsätzlich können auch Strahlteiler mit anderen Teilungsverhältnis als 50%-50% verwendet werden. Das wäre z.B. dann sinnvoll, wenn die Fremdlichtquelle 2 die gewünschte Lichtleistung nicht oder nur knapp erreicht, und Verluste am Strahlteiler 3 vermieden werden sollen.
- ◯ Die Ausrichtung des Strahlteilers zu dem Senderteil 11 und dem Empfängerteil 12 des Sensors 1, also der Winkel des Strahlteilers 3 zu dem Sensor 1, wird entsprechend der verwendeten Fremdlichtquelle 2 und dem verwendeten Strahlteiler 3 so angepasst, dass die vom Empfängerteil 12 empfangenen Rückstrahlen S_E dem Fremdlicht L ausgesetzt sind. Wenn der Strahlteiler 3 auch vor dem Sendeteil 11 platziert ist, ist die Ausrichtung des Strahlteilers 3 so zu wählen, dass auch die vom Sendeteil 11 ausgesendeten Strahlen Ss dem Fremdlicht L ausgesetzt sind.
- ◯ Wenn der Strahlteiler 3, wie in 1 gezeigt, nur im Bereich des Empfängerteils 12 angeordnet ist, entsteht nur ein Amplitudenverlust von 50% auf der Empfängerseite. Wenn der Strahlteiler 3 zusätzlich im Bereich des Senderteils 11 angeordnet ist, wie in 2 gezeigt, entsteht ein Amplitudenverlust von 75% wegen dem doppelten Lichtdurchtritt.
• Optional: Detektoren 40, 41, die die Fremdlichtleistung messen und/oder diese regeln können. Die Detektoren 40, 41 können alternativ das vom Strahlteiler 3 transmittierte Licht L_T (Detektor 40) und/oder das von der Lichtmanipulationsvorrichtung 4 wie einem Diffusor reflektierte Licht L_R (Detektor 41) beobachten.
• In einer weiteren Ausführung wird zusätzlich mindestens ein Absorber vor den Detektoren 40, 41 angeordnet, welcher z.B. eine Öffnung aufweist, durch welche die transmittierten Strahlen S_T gezielt auf den Detektor treffen können, ohne dass dabei anderes, unerwünschtes Fremdlicht ebenfalls detektiert wird. Solch ein unerwünschtes Fremdlicht kann Streulicht von einer Beleuchtung in der Umgebung sein.

Vorteilhaft ist die gesamte Fremdlichteinkopplung auf einer gemeinsamen Halterung angeordnet, so dass alle Komponenten gleichzeitig verschoben bzw. bewegt werden können und dabei ihre Position bzw. Ausrichtung zueinander nicht verändert wird.
Der erfindungsgemäße Fremdlicht-Prüfstand, wie in 1 und 2 in unterschiedlichen Ausführungen gezeigt, besteht im Wesentlichen aus der Kombination folgender Komponenten:

• Der beschriebenen Fremdlicht-Prüfanordnung.
• Einem Filterwechsler 6, der motorisch oder manuell betrieben sein kann. Dieser wird mit abschwächenden Neutraldichtefiltern (ND-Filter) verschiedener Stärke bestückt. Damit kann der Lichtanteil, der nicht von der äußeren Fremdlichtquelle 2 stammt, kontrolliert und manipuliert werden. Die grundsätzliche Verwendung von Filterwechslern 6 bei Prüfständen ist hinreichend bekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen wird.
- ◯ Der Filter wird in der Regel sowohl von dem Sendestrahl Ss auch von dem auf den Empfänger auftreffenden Rückstrahl S_T bzw. S_E durchtreten und wirkt daher doppelt.
- ◯ Vorteilhaft bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung ist es, den Filterwechsler 6 näher an dem Sensor 1 als an dem Testobjekt 5 anzuordnen. Somit kann ein kleinerer Filterwechsler 6 verwendet werden, durch den dennoch Strahlen S_S und S_E in einem großen Ausstrahlwinkel durchtreten. Der Filterwechsler 6 kann so nahe an dem Sensor 1 platziert werden, dass er nicht mit dem Strahlteiler 3 kollidiert.
- ◯ Zusätzlich zu dem abschwächenden Neutraldichtefilter 6 kann ein Bandpass- oder ein Kantenfilter benutzt werden, um unerwünschtes weiteres Raumlicht von der Messung zu trennen bzw. abzuschwächen.
• Dem Testobjekt 5, wie z.B. ein planes Target mit diversen Beschichtungen, verkehrstypische Objekte, menschenähnliche Puppen etc.
• Der Targethalterung 50 bzw. Halterung 50 des Testobjekts 5. Diese weist eine Aufnahme für das Testobjekt 5 und eine Mehr-Achsen-Motorisierung auf, die das Testobjekt 5 in y-Richtung bewegen, in x-Richtung drehen und in z-Richtung kippen kann, so dass der Prüfling 1 unter verschiedenen Orientierungen auf das Testobjekt 5 blicken kann. Eine der Achsen kann, muss also nicht unbedingt, die gesamte nutzbare Prüflaborlänge in y-Richtung abfahren. Um anzudeuten, dass zwischen Sensor 1 bzw. Filterwechsler 6 eine größere Distanz als gezeigt vorhanden sein kann, wurde der Bereich mit „...“ in den Figuren bezeichnet. Die mögliche Distanz hängt von der Größe des Prüflabors ab, in dem sich der Fremdlicht-Prüfstand befindet. Die Motorisierung der Targethalterung 50 bzw. Halterung 50 des Testobjekts 5 dient auch für Testsituationen, in denen das Testobjekt 5 in Fahrt betrachtet wird.
• In einer weiteren Ausführung können vorgeschaltete Optiken 7 vorgesehen sein wie z.B. eine Linse (Plankonvexlinse, oder Asphäre), die im Abstand der Brennweite zum Testobjekt 5 angebracht wird, und damit aus Sicht des Prüflings bzw. Sensors 1 die begrenzte Prüflaborlänge künstlich auf große Distanzen verlängert.

Um kontrollierbare und reproduzierbare Bedingungen zu schaffen, wird der Fremdlicht-Prüfstand vorteilhaft in einem Prüflabor aufgebaut. Die nutzbaren Ausmaße des Prüflabors definieren die Messstrecke, also die Distanz zwischen Sensor 1 und Testobjekt 5.
Für eine Simulation des Detektionsverhaltens eines z.B. 10% Referenztargets 5 bei einer Beleuchtung mit Tageslicht in einer Distanz von z.B. 100 m bis 200 m werden beim Filterwechsler 6 entsprechende ND-Filter vorgeschaltet und die Distanz des Testobjekts 5 im Nahbereich variiert. Fremdlicht L wird mit entsprechender Gewichtung der Reflektivität des Testobjekts 5 über die beschriebene Einkopplung, also den Strahlteiler 3 und die Lichtmanipulationsvorrichtung 4 eingeblendet und in der Intensität angepasst.
Der Sensor wird über sein gesamtes Sichtfeld, seine maximale Distanz, real oder simuliert, und möglichst auch über den gesamten möglichen Temperaturbereich geprüft.
Bezugszeichenliste

1: Sensor zur Pulslaufzeitmessung
10: Sensor-Halterung
11: Senderteil
12: Empfängerteil
2: Fremdlichtquelle
20: Fremdlichtquellenhalterung
3: Strahlteiler, teildurchlässiger Spiegel
4: Lichtmanipulationsvorrichtung, Diffusor
40,41: Detektor
5: Testobjekt
50: Testobjekthalterung
6: Filterwechsler
7: vorgeschaltete Optik
L_R: reflektiertes Licht von 3
L_T: transmittiertes Licht von 3
S_S: von 11 ausgesendetes Licht
S_E: von 12 empfangenes Licht (reflektiert von 5 und von 6/7 verändert)
S_T: von 5 reflektiertes Licht

Claims

Fremdlicht-Prüfanordnung, aufweisend - einen optischen Sensor (1) mit einem Senderteil (11), das dazu eingerichtet ist, Laserstrahlen (Ss) auszusenden, und einem Empfängerteil (12), das dazu eingerichtet ist, von einem Objekt reflektierte Rückstrahlen (S_E) zu empfangen, - eine Sensor-Halterung (10) mit einer Aufnahme für den Sensor (1) sowie einer Mehrachsenmotorisierung zur Bewegung des Sensors (1), - eine Fremdlichteinkopplungsanordnung, welche aufweist: - eine benachbart zum optischen Sensor (1) angeordnete Fremdlichtquellenhalterung (20) und eine daran angeordnete Fremdlichtquelle (2), die dazu eingerichtet ist, Fremdlicht zu erzeugen, - einen benachbart zur Fremdlichtquelle (2) angeordneten Strahlteiler (3), der in einem vorgegebenen Winkel derart vor dem Empfängerteil (12) oder dem Empfängerteil (12) und dem Senderteil (11) des Sensors (1) angeordnet ist, dass sich das von der Fremdlichtquelle (2) erzeugte und auf den Strahlteiler (3) ausgesendete Fremdlicht in zumindest einem Teil des Strahlengangs der Rückstrahlen (S_E) zum Empfängerteil (12) oder der ausgesendeten Laserstrahlen (S_S) vom Senderteil (11) und der Rückstrahlen (S_E) zum Empfängerteil (12) befindet, - eine Lichtmanipulationsvorrichtung (4), die derart angeordnet und dazu eingerichtet ist, das von der Fremdlichtquelle (2) ausgesendete Fremdlicht derart zu manipulieren, dass eine Ausleuchtung des Strahlteilers (3) erfolgt.
Fremdlicht-Prüfanordnung nach Anspruch 1, wobei mindestens einen Detektor (40, 41), der derart angeordnet ist, dass er die Fremdlichtleistung der vom Strahlteiler (3) transmittierten (L_T) und/oder der von der Lichtmanipulationsvorrichtung (4) reflektierten (L_R) Strahlen misst.
Fremdlicht-Prüfanordnung nach Anspruch 2, wobei zwei Detektoren (40, 41) vorgesehen sind, von denen einer der Fremdlichtquelle (2) gegenüberliegend derart angeordnet ist, dass er durch den Strahlteiler (3) transmittiertes Fremdlicht (L_T) misst, und von denen der andere benachbart zur Fremdlichtquelle (2) derart angeordnet ist, dass er von der Lichtmanipulationsvorrichtung (4) reflektiertes Licht (L_R) misst.
Fremdlicht-Prüfanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (1) ein LIDAR-Sensor oder eine Time-of-Flight-Kamera ist.
Fremdlicht-Prüfanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strahlteiler (3) als teildurchlässiger Spiegel und/oder die Lichtmanipulationsvorrichtung (4) als ein Diffusor gebildet ist.
Fremdlicht-Prüfanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fremdlichtquelle (2) dazu eingerichtet ist, Licht auf den Strahlteiler (3) derart abzustrahlen, dass an dem Empfängerteil (12) eine vorgegebene Bestrahlungsstärke simuliert wird.
Fremdlicht-Prüfanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrachsenmotorisierung der Sensor-Halterung (10) dazu eingerichtet ist, den Sensor (1) mindestens in horizontaler und vertikaler Ebene zu drehen.
Fremdlicht-Prüfanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Halterung mit Mehrachsenmotorisierung zur Aufnahme der Fremdlicht-Prüfanordnung.
Fremdlicht-Prüfstand, aufweisend - die Fremdlicht-Prüfanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und - eine der Fremdlicht-Prüfanordnung in einem Abstand gegenüberliegende Testobjekthalterung (50), die eine Mehrachsenmotorisierung zur Bewegung der Testobjekthalterung (50) mindestens derart aufweist, dass der Abstand zwischen Testobjekthalterung (50) und Fremdlicht-Prüfanordnung veränderlich ist, und - ein an der Testobjekthalterung (50) befestigtes Testobjekt (5).
Fremdlicht-Prüfstand nach Anspruch 9, wobei zwischen Fremdlicht-Prüfanordnung und Testobjekthalterung (50) ein Filterwechsler (6) in einem vorgegebenen Abstand zum Sensor (1) angeordnet ist, und/oder wobei zwischen Fremdlicht-Prüfanordnung und Testobjekthalterung (50) eine vorgeschaltete Optik (7) in einem vorgegebenen Abstand zum Testobjekt (5) angeordnet ist.
Prüflabor mit einem Fremdlicht-Prüfstand nach Anspruch 9 oder 10.