DE102020213500A1

DE102020213500A1 - Testvorrichtung, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung eines Sensors zu erkennen

Info

Publication number: DE102020213500A1
Application number: DE102020213500.2A
Authority: DE
Inventors: Johannes Apell; Andrea Weuffen
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2022-04-28

Abstract

Es wird eine Testvorrichtung, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung eines Sensors (2) zu erkennen, vorgeschlagen, umfassend zumindest eine Leuchteinheit (3) zu einer Bestrahlung von zumindest einem Optikelement (4) des Sensors (2) und zumindest eine Erfassungseinheit (5), die dazu vorgesehen ist, an dem Optikelement (4) des Sensors (2) gestreute Strahlung der Leuchteinheit (3) zu erfassen, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements (4) zu bestimmen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Testvorrichtung, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung eines Sensors zu erkennen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen entsprechenden Sensor und auf ein Fahrzeug mit einem solchen Sensor. Zudem bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Erkennen einer Verschmutzung und/oder Beschädigung eines Sensors und auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Testvorrichtungen, um Verschmutzungen und/oder Beschädigungen eines Sensors zu erkennen, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Es wird eine Testvorrichtung, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung eines Sensors zu erkennen, vorgeschlagen. Die Testvorrichtung umfasst zumindest eine Leuchteinheit zu einer Bestrahlung von zumindest einem Optikelement des Sensors. Die Testvorrichtung umfasst zumindest eine Erfassungseinheit, die dazu vorgesehen ist, an dem Optikelement des Sensors gestreute Strahlung der Leuchteinheit zu erfassen, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements zu bestimmen.
Vorzugsweise ist die Testvorrichtung dazu vorgesehen, eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Sensors während eines Betriebs des Sensors zu erkennen. Bevorzugt ist die Testvorrichtung zumindest teilweise in den Sensor integriert. Der Sensor ist vorzugsweise als ein optischer Sensor, insbesondere als eine Kamera oder als ein Lidar-Sensor, ausgebildet. Alternativ kann der Sensor beispielsweise auch als ein Laserscanner, als ein Radar-Sensor, als ein Ultraschall-Sensor oder als ein anderer, einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Sensor ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst ein Fahrzeug, insbesondere ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, den Sensor, insbesondere die Testvorrichtung. Unter einem „automatisiert betreibbaren Fahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug mit einer der Automatisierungsstufen 1 bis 5 der Norm SAE J3016 verstanden werden. Insbesondere weist das automatisiert betreibbare Fahrzeug eine technische Ausrüstung auf, die für diese Automatisierungsstufen gefordert ist. Vorzugsweise bildet der Sensor einen Teil der technischen Ausrüstung. Insbesondere ist der Sensor zu einer Umfelderkennung des Fahrzeugs vorgesehen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt die Funktion in zumindest einem Betriebszustand ausführt.
Insbesondere kann in einem Betrieb des Fahrzeugs der Sensor, insbesondere das Optikelement des Sensors, verschmutzen und/oder beschädigt werden. Insbesondere umfasst eine Optikeinheit des Sensors das Optikelement. Vorzugsweise bildet das Optikelement zumindest in einem an dem Fahrzeug montierten Zustand ein äußerstes, insbesondere an einer Außenseite des Fahrzeugs angeordnetes, Element der Optikeinheit, insbesondere des Sensors. Bevorzugt ist das Optikelement als eine Frontscheibe oder als eine Frontlinse der Optikeinheit, insbesondere des Sensors, ausgebildet. Der Sensor, insbesondere das Optikelement, kann beispielsweise durch beim Fahren hochspritzenden Schmutz, Steine, einen Unfall des Fahrzeugs o. dgl. verschmutzt und/oder beschädigt werden. Alternativ ist denkbar, dass das Optikelement beispielsweise als eine innere Linse der Optikeinheit ausgebildet ist, die durch in die Optikeinheit eingedrungenen Staub verschmutzbar ist. Insbesondere ist es für einen bestimmungsgemäßen Betrieb des Sensors notwendig, dass Strahlung, insbesondere sichtbares Licht und/oder Infrarotstrahlung, durch das Optikelement tritt. Beispielsweise muss zu einem bestimmungsgemäßen Betrieb eines Lidar-Sensors zumindest ein Laserstrahl durch das Optikelement austreten und ein in dem Umfeld des Fahrzeugs reflektierter Laserstrahl durch das Optikelement eintreten können. Beispielsweise muss zu einem bestimmungsgemäßen Betrieb einer Kamera Umgebungslicht aus dem Umfeld des Fahrzeugs durch das Optikelement eintreten können, um einen Bildsensor der Kamera belichten zu können. Durch eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements kann insbesondere eine Transparenz des Optikelements für die Strahlung verändert, insbesondere zumindest stellenweise reduziert oder gelöscht, werden. Dadurch können insbesondere für einen automatisierten Betrieb des Fahrzeugs verwendete Sensordaten des Sensors verfälscht werden. Deshalb ist es wichtig, eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Sensors, insbesondere des Optikelements, zu erkennen.
Die Leuchteinheit umfasst vorzugsweise zumindest ein Leuchtelement, beispielsweise eine Leuchtdiode (LED), einen Laser o. dgl., das zur Bestrahlung des Optikelements vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Leuchteinheit dazu vorgesehen, eine einem Umfeld des Sensors, insbesondere des Fahrzeugs, abgewandte Innenseite des Optikelements zu bestrahlen, insbesondere mit sichtbarem Licht, Infrarotstrahlung o. dgl. Die Strahlung wird insbesondere an dem Optikelement gestreut. Vorzugsweise wird die Strahlung an einem verschmutzten und/oder beschädigten Optikelement anders, insbesondere stärker, gestreut als an einem sauberen und unbeschädigten Optikelement. Die Erfassungseinheit ist vorzugsweise als ein Bildsensor, als eine Photodiode, als ein Photomultiplier oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Erfassungseinheit ausgebildet. Insbesondere kann die Erfassungseinheit als eine für einen normalen Betrieb des Sensors genutzte Erfassungseinheit, beispielsweise als ein Bildsensor einer Kamera, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Testvorrichtung auch zumindest eine separat von einer Erfassungseinheit des Sensors ausgebildete Erfassungseinheit aufweisen. Insbesondere kann die Testvorrichtung eine Mehrzahl von Erfassungseinheiten aufweisen. Vorzugsweise ist die von der Erfassungseinheit erfasste gestreute Strahlung abhängig von einem Grad der Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements. Vorzugsweise ist die Erfassungseinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von unterschiedlicher erfasster gestreuter Strahlung, insbesondere in Abhängigkeit von unterschiedlichen Mengen von erfasster gestreuter Strahlung, unterschiedliche Sensorsignale auszugeben. Insbesondere kann in Abhängigkeit von den Signalen die Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements bestimmt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Testvorrichtung kann vorteilhaft eine Verschmutzung und/oder eine Beschädigung eines Sensors erkannt werden. Vorteilhaft kann eine Selbsttestfunktionalität für den Sensor bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann auf eine manuelle und/oder visuelle Überprüfung des Sensors verzichtet werden. Vorteilhaft kann eine besonders zuverlässige und komfortable Überprüfung des Sensors ermöglicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Testvorrichtung zumindest eine Recheneinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem von der Erfassungseinheit erfassten Streustrahlungsmuster zumindest einen Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter des Optikelements zu bestimmen. Die Recheneinheit kann zumindest teilweise insbesondere als ein Mikroprozessor, als ein integrierter Schaltkreis, insbesondere als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, o. dgl. ausgebildet sein. Die Recheneinheit kann vorzugsweise auch getrennt von der Testvorrichtung und/oder dem Sensor ausgebildet sein, beispielsweise als Teil eines Steuergeräts des Fahrzeugs. Vorzugsweise ist die Recheneinheit datenübertragungstechnisch mit der Erfassungseinheit verbunden. Insbesondere ist die Erfassungseinheit dazu vorgesehen, der Recheneinheit in Abhängigkeit von unterschiedlichen erfassten Streustrahlungsmustern unterschiedliche Sensorsignale bereitzustellen. Bevorzugt ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, die Sensorsignale auszuwerten, um den zumindest einen Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter zu bestimmen. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, die Sensorsignale mit Sensorsignalen entsprechend einem von einem sauberen und/oder unbeschädigten Optikelement erzeugten Streustrahlungsmuster zu vergleichen. Die Sensorsignale entsprechend dem von dem sauberen und/oder unbeschädigten Optikelement erzeugten Streustrahlungsmuster können insbesondere in einer Speichereinheit der Recheneinheit hinterlegt sein. Ein Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter kann insbesondere als ein Grad einer Verschmutzung und/oder Beschädigung, als eine Position einer Verschmutzung und/oder Beschädigung an dem Optikelement, als eine Art einer Verschmutzung und/oder Beschädigung oder als ein anderer, einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, die bestimmte Verschmutzung und/oder Beschädigung, insbesondere den bestimmten Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter, einer Insasseninformationseinheit des Fahrzeugs, insbesondere zu einer Mitteilung an einen Fahrzeuginsassen, und/oder einer Reinigungseinheit des Fahrzeugs, insbesondere zu einer Reinigung des Sensors, bereitzustellen. Vorteilhaft kann eine genaue Bestimmung der Verschmutzung und/oder Beschädigung des Sensors ermöglicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Leuchteinheit zumindest zwei voneinander beabstandet angeordnete Leuchtelemente aufweist. Insbesondere sind die Leuchtelemente zu einer vollständigen Bestrahlung des Optikelements vorgesehen. Insbesondere kann die Leuchteinheit auch mehr als zwei Leuchtelemente aufweisen. Vorteilhaft kann eine örtlich präzise Bestimmung der Verschmutzung und/oder Beschädigung des Sensors ermöglicht werden.
Weiterhin wird ein Sensor, insbesondere ein optischer Sensor, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Testvorrichtung und zumindest eine, insbesondere die vorgenannte, Optikeinheit vorgeschlagen. Vorteilhaft kann ein Sensor mit einer komfortablen und zuverlässigen Selbsttestfunktionalität im Hinblick auf eine Verschmutzung und/oder Beschädigung bereitgestellt werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Optikeinheit zumindest ein, insbesondere das vorgenannte, Optikelement umfasst, das als eine Frontscheibe oder als eine Fronlinse ausgebildet ist. Vorteilhaft kann eine Bestimmung einer Verschmutzung und/oder Beschädigung einer Frontscheibe oder einer Frontlinse ermöglicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Testvorrichtung zumindest teilweise innerhalb der Optikeinheit angeordnet ist. Insbesondere ist zumindest die Leuchteinheit innerhalb der Optikeinheit angeordnet. Vorzugsweise ist die Testvorrichtung, insbesondere die Leuchteinheit, der Innenseite des Optikelements zugewandt innerhalb der Optikeinheit angeordnet. Bevorzugt ist die Testvorrichtung außerhalb eines Strahlengangs durch die Optikeinheit angeordnet. Vorteilhaft kann ein kompakt integrierter Sensor bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Sensor zumindest eine Abschirmeinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, weitere Optikelemente der Optikeinheit von der Strahlung der Leuchteinheit der Testvorrichtung abzuschirmen. Die Abschirmeinheit umfasst vorzugsweise zumindest ein Abschirmelement, insbesondere zumindest ein Abschirmelement je Leuchtelement. Insbesondere ist jedem Leuchtelement zumindest ein Abschirmelement zugeordnet. Vorzugsweise ist das Abschirmelement aus einem strahlungsabsorbierenden Material ausgebildet. Insbesondere ist das Abschirmelement dazu vorgesehen, Strahlung in einem Frequenzbereich der von dem zumindest einen Leuchtelement abgegebenen Strahlung zu absorbieren. Vorzugsweise ist das zumindest eine Abschirmelement an dem zumindest einen Leuchtelement angeordnet. Insbesondere begrenzt das zumindest eine Abschirmelement ein Strahlungsfeld des zumindest einen Leuchtelements. Vorteilhaft kann ein von einer Funktion der Testvorrichtung ungestörter Betrieb des Sensors ermöglicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Leuchteinheit der Testvorrichtung zumindest zwei quer zu einer optischen Achse der Optikeinheit voneinander beabstandet angeordnete, insbesondere die vorgenannten, Leuchtelemente aufweist. Unter einer „optischen Achse“ soll insbesondere eine Symmetrieachse eines rotationssymmetrischen optischen Systems, insbesondere der Optikeinheit, verstanden werden. Vorzugsweise sind die Leuchtelemente senkrecht zur optischen Achse der Optikeinheit voneinander beabstandet angeordnet. Insbesondere sind die Leuchtelemente an voneinander abgewandten Randbereichen der Optikeinheit angeordnet. Insbesondere sind die Leuchtelemente, insbesondere durch die Abschirmeinheit, getrennt von den Optikelementen der Optikeinheit angeordnet. Vorteilhaft kann eine großflächige Bestrahlung des Optikelements ermöglicht werden.
Zudem wird ein Fahrzeug, insbesondere ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, umfassend zumindest einen erfindungsgemäßen Sensor vorgeschlagen. Vorzugsweise kann das Fahrzeug eine Mehrzahl von, insbesondere unterschiedlichen, Sensoren aufweisen, beispielsweise zumindest einen Lidar-Sensor und zumindest eine Kamera. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Landfahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug kann insbesondere als ein PKW, bevorzugt als ein Personentransportfahrzeug, als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug, als ein Agrarfahrzeug oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann alternativ auch als ein Luftfahrzeug, beispielsweise als eine Drohne, als ein Flugzeug, als ein Helikopter, als ein Senkrechtstart- und -landungsflugzeug o. dgl., ausgebildet sein. Es kann ein vorteilhaft verkehrssicheres Fahrzeug bereitgestellt werden.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Erkennen einer Verschmutzung und/oder einer Beschädigung eines Sensors, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:

- Bestrahlen von zumindest einem Optikelement des Sensors, und
- Erfassen von an dem Optikelement gestreuter Strahlung, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements zu bestimmen.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verfahren den Verfahrensschritt umfasst:

- Bestimmen von zumindest einem Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter des Optikelements in Abhängigkeit von einem erfassten Streustrahlungsmuster.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Verfahrensschritte während eines Betriebs des Sensors zeitäquidistant wiederholt während eines ganzzahligen Bruchteils von von dem Sensor erfassten Einzelbildern ausgeführt werden. Vorzugsweise wird der Sensor mit einer bestimmten Bildfrequenz betrieben, beispielsweise mit einer Bildfrequenz von 30 Einzelbildern pro Sekunde. Insbesondere erfasst der Sensor im Betrieb das Umfeld des Sensors, insbesondere des Fahrzeugs, mit einer bestimmten Anzahl von Einzelbildern pro Sekunde. Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte während eines Betriebs des Sensors in regelmäßigen Abständen wiederholt. Insbesondere werden die Verfahrensschritte während der Zeitdauer einer Aufnahme eines Einzelbilds ausgeführt und insbesondere während der Zeitdauer einer Aufnahme weiterer Einzelbilder wiederholt ausgeführt. Der ganzzahlige Bruchteil von von dem Sensor erfassten Einzelbilder kann insbesondere als eine Hälfte, als ein Drittel, als ein Viertel etc. ausgebildet sein. Beispielsweise werden bei einer Bildfrequenz von 30 Einzelbildern pro Sekunde und einem ganzzahligen Bruchteil von der Hälfte von von dem Sensor erfassten Einzelbildern die Verfahrensschritte jeweils während der Aufnahme von 15 Einzelbildern pro Sekunde ausgeführt werden. Das zumindest eine Leuchtelement blitzt zu einer Bestrahlung des Optikelements also kurz auf. Darunter dass die Verfahrensschritte „zeitäquidistant wiederholt“ ausgeführt werden, soll insbesondere verstanden werden, dass die Verfahrensschritte regelmäßig nach einer gleichbleibenden Zeitdauer und/oder einer gleichbleibenden Aufnahme von Einzelbildern ausgeführt werden. Beispielsweise werden bei einem ganzzahligen Bruchteil von der Hälfte von von dem Sensor erfassten Einzelbildern die Verfahrensschritte jeweils während der Aufnahme jedes zweiten Einzelbilds ausgeführt. Vorzugsweise werden die Einzelbilder, während denen die Verfahrensschritte ausgeführt werden, für eine Umfelderkennungsfunktion des Sensors nicht berücksichtigt. Vorteilhaft kann im laufenden Betrieb des Sensors eine Überprüfung auf Verschmutzung und/oder Beschädigung erfolgen.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Sensor gegenüber einer Normalbildfrequenz mit einer Bildfrequenz betrieben wird, die um den nächsthöheren ganzzahligen Bruchteil erhöht ist. Unter einer „Normalbildfrequenz“ soll insbesondere eine Bildfrequenz verstanden werden, mit der ein frei von der Testvorrichtung ausgebildeter Sensor betrieben wird, insbesondere eine Bildfrequenz, die für einen korrekten Betrieb des Sensors vorgeschrieben ist. Entspricht die Normalbildfrequenz beispielsweise 30 Einzelbilder pro Sekunde und werden die Verfahrensschritte während eines ganzzahligen Bruchteils von der Hälfte der erfassten Einzelbildern ausgeführt, wird der Sensor mit einer Bildfrequenz von 60 Einzelbildern pro Sekunde betrieben. Insbesondere ist der nächsthöhere ganzzahlige Bruchteil von der Hälfte ein Ganzes. Der Sensor wird in diesem Fall also insbesondere mit einer um 100 % gegenüber der Normalbildfrequenz erhöhten Bildfrequenz betrieben. Werden die Verfahrensschritte beispielsweise während eines ganzzahligen Bruchteils von einem Drittel der erfassten Einzelbilder ausgeführt, wird der Sensor mit einer um 50 % gegenüber der Normalbildfrequenz erhöhten Bildfrequenz betrieben. Werden die Verfahrensschritte beispielsweise während eines ganzzahligen Bruchteils von einem Viertel der erfassten Einzelbilder ausgeführt, wird der Sensor mit einer um 33 % gegenüber der Normalbildfrequenz erhöhten Bildfrequenz betrieben etc. Insbesondere wird der Sensor im Hinblick auf die Umfelderkennungsfunktion unabhängig von einem Testbetrieb hinsichtlich Verschmutzung und/oder Beschädigung mit einer gleichen Bildfrequenz betrieben. Vorteilhaft kann gleichzeitig ein verkehrssicherer Betrieb des Sensors und eine Überprüfung auf Verschmutzung und/oder Beschädigung ermöglicht werden.
Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung eines Sensors zu erkennen, vorgeschlagen, umfassend Ausführungsbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Rechenvorrichtung, insbesondere durch die Recheneinheit, diese veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Das Verfahren ist insbesondere als ein computerimplementiertes Verfahren ausgebildet. Vorteilhaft kann ein Computerprogrammprodukt zu einer besonders zuverlässigen und komfortablen Überprüfung des Sensors bereitgestellt werden.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in einer schematischen Darstellung,
2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Sensors des erfindungsgemäßen Fahrzeugs aus 1 in einer schematischen Darstellung und
3 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung.

1 zeigt ein Fahrzeug 15, insbesondere ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, in einer schematischen Darstellung. Das Fahrzeug 15 ist beispielhaft als ein Landfahrzeug, insbesondere als ein PKW, ausgebildet. Das Fahrzeug 15 umfasst einen Sensor 2. Der Sensor 2 ist als ein optischer Sensor, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft als eine Kamera, ausgebildet. Der Sensor 2 ist zu einer Umfelderkennung des Fahrzeugs 15 vorgesehen. Der Sensor 2 ist an einem Frontbereich des Fahrzeugs 15 angeordnet.
2 zeigt eine Schnittansicht des Sensors 2 des Fahrzeugs 15 aus 1 in einer schematischen Darstellung. Der Sensor 2 umfasst eine Testvorrichtung 1. Der Sensor 2 umfasst eine Optikeinheit 9. Die Optikeinheit 9 umfasst ein Optikelement 4, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft als eine Frontlinse ausgebildet ist. Die Testvorrichtung 1 ist dazu vorgesehen, eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Sensors 2 zu erkennen. Die Testvorrichtung 1 umfasst zumindest eine Leuchteinheit 3 zu einer Bestrahlung des Optikelements 4 des Sensors 2. Die Testvorrichtung 1 umfasst eine Erfassungseinheit 5, die dazu vorgesehen ist, an dem Optikelement 4 des Sensors 2 gestreute Strahlung der Leuchteinheit 3 zu erfassen, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements 4 zu bestimmen. Die Testvorrichtung 1 ist zumindest teilweise in den Sensor 2 integriert.
Die Leuchteinheit 3 weist zwei voneinander beabstandet angeordnete Leuchtelemente 7, 8 auf. Die Leuchtelemente 7, 8 sind quer, insbesondere senkrecht, zu einer optischen Achse 14 der Optikeinheit 9 voneinander beabstandet angeordnet. Die Leuchtelemente 7, 8 sind an voneinander abgewandten Randbereichen der Optikeinheit 9 angeordnet. Die Leuchtelemente 7, 8 sind beispielhaft als Leuchtdioden ausgebildet. Die Leuchteinheit 3, insbesondere die Leuchtelemente 7, 8, ist/sind dazu vorgesehen, eine einem Umfeld des Sensors 2, insbesondere des Fahrzeugs 15, abgewandte Innenseite 19 des Optikelements 4 zu bestrahlen. Die Strahlung wird an einem verschmutzten und/oder beschädigten Optikelement 3 anders, insbesondere stärker, gestreut als an einem sauberen und unbeschädigten Optikelement 4.
Die Erfassungseinheit 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft als ein Bildsensor ausgebildet. Die Erfassungseinheit 5 ist als eine für einen normalen Betrieb des Sensors 2, insbesondere zu einer Umfelderkennung, genutzte Erfassungseinheit, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft als der Bildsensor der Kamera, ausgebildet. Die Erfassungseinheit 5 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von unterschiedlicher erfasster gestreuter Strahlung, insbesondere in Abhängigkeit von unterschiedlichen Mengen von erfasster gestreuter Strahlung, unterschiedliche Sensorsignale auszugeben. In Abhängigkeit von den Signalen kann die Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements 4 bestimmt werden.
Die Testvorrichtung 1 umfasst eine Recheneinheit 6. Die Recheneinheit 6 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einem von der Erfassungseinheit 5 erfassten Streustrahlungsmuster zumindest einen Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter des Optikelements 4 zu bestimmen. Die Recheneinheit 6 ist datenübertragungstechnisch mit der Erfassungseinheit 5 verbunden. Die Erfassungseinheit 5 ist dazu vorgesehen, der Recheneinheit 6 in Abhängigkeit von unterschiedlichen erfassten Streustrahlungsmustern unterschiedliche Sensorsignale bereitzustellen. Die Recheneinheit 6 ist dazu vorgesehen, die Sensorsignale auszuwerten, um den zumindest einen Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter zu bestimmen. Die Recheneinheit 6 ist dazu vorgesehen, die Sensorsignale mit Sensorsignalen entsprechend einem von einem sauberen und/oder unbeschädigten Optikelement 4 erzeugten Streustrahlungsmuster zu vergleichen. Die Sensorsignale entsprechend dem von dem sauberen und/oder unbeschädigten Optikelement 4 erzeugten Streustrahlungsmuster können in einer Speichereinheit der Recheneinheit 6 hinterlegt sein.
Die Testvorrichtung 1 ist zumindest teilweise innerhalb der Optikeinheit 9 angeordnet. Die Leuchteinheit 3 ist innerhalb der Optikeinheit 9 angeordnet. Die Testvorrichtung 1, insbesondere die Leuchteinheit 3, ist der Innenseite 19 des Optikelements 4 zugewandt innerhalb der Optikeinheit 9 angeordnet. Die Testvorrichtung 1 ist außerhalb eines Strahlengangs durch die Optikeinheit 9 angeordnet.
Der Sensor 2 umfasst eine Abschirmeinheit 10, die dazu vorgesehen ist, weitere Optikelemente 11, 12, 13 der Optikeinheit 9 von der Strahlung der Leuchteinheit 3 abzuschirmen. Die Abschirmeinheit 10 umfasst zwei Abschirmelemente 20, 21, insbesondere ein Abschirmelement 20, 21 je Leuchtelement 7, 8. Jedem Leuchtelement 7, 8 ist ein Abschirmelement 20, 21 zugeordnet. Die Abschirmelemente 20, 21 sind aus einem strahlungsabsorbierenden Material ausgebildet. Die Abschirmelemente 20, 21 begrenzen Strahlungsfelder 22, 23 der Leuchtelemente 7, 8.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen einer Verschmutzung und/oder einer Beschädigung des Sensors 2, insbesondere mittels der Testvorrichtung 1, in einer schematischen Darstellung. In einem Verfahrensschritt 16 wird das Optikelement 4 des Sensors 2 bestrahlt. In einem weiteren Verfahrensschritt 17 wird an dem Optikelement 4 gestreute Strahlung erfasst, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements 4 zu bestimmen. In einem zusätzlichen Verfahrensschritt 18 wird zumindest ein Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter des Optikelements 4 in Abhängigkeit von einem erfassten Streustrahlungsmuster bestimmt.
Die Verfahrensschritte 16, 17, 18 werden während eines Betriebs des Sensors 2 zeitäquidistant wiederholt während eines ganzzahligen Bruchteils von von dem Sensor 2 erfassten Einzelbildern ausgeführt. Die Verfahrensschritte 16, 17, 18 werden während eines Betriebs des Sensors 2 in regelmäßigen Abständen wiederholt. Die Verfahrensschritte 16, 17, 18 werden während der Zeitdauer einer Aufnahme eines Einzelbilds ausgeführt und während der Zeitdauer einer Aufnahme weiterer Einzelbilder wiederholt ausgeführt. Die Einzelbilder, während denen die Verfahrensschritte 16, 17, 18 ausgeführt werden, werden für eine Umfelderkennungsfunktion des Sensors 2 nicht berücksichtigt. Der Sensor 2 wird mit einer gegenüber einer Normalbildfrequenz um den nächsthöheren ganzzahligen Bruchteil erhöhten Bildfrequenz betrieben.
Ein Computerprogrammprodukt, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Sensors 2 zu erkennen, umfasst Ausführungsbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Rechenvorrichtung, insbesondere durch die Recheneinheit 6, diese veranlassen, das Verfahren auszuführen.
Bezugszeichenliste

1: Testvorrichtung
2: Sensor
3: Leuchteinheit
4: Optikelement
5: Erfassungseinheit
6: Recheneinheit
7: Leuchtelement
8: Leuchtelement
9: Optikeinheit
10: Abschirmeinheit
11: Optikelement
12: Optikelement
13: Optikelement
14: optische Achse
15: Fahrzeug
16: Verfahrensschritt
17: Verfahrensschritt
18: Verfahrensschritt
19: Innenseite
20: Abschirmelement
21: Abschirmelement
22: Strahlungsfeld
23: Strahlungsfeld

Claims

Testvorrichtung, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung eines Sensors (2) zu erkennen, umfassend zumindest eine Leuchteinheit (3) zu einer Bestrahlung von zumindest einem Optikelement (4) des Sensors (2) und zumindest eine Erfassungseinheit (5), die dazu vorgesehen ist, an dem Optikelement (4) des Sensors (2) gestreute Strahlung der Leuchteinheit (3) zu erfassen, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements (4) zu bestimmen.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend zumindest eine Recheneinheit (6), die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem von der Erfassungseinheit (5) erfassten Streustrahlungsmuster zumindest einen Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter des Optikelements (4) zu bestimmen.
Testvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leuchteinheit (3) zumindest zwei voneinander beabstandet angeordnete Leuchtelemente (7, 8) aufweist.
Sensor, insbesondere optischer Sensor, umfassend zumindest eine Testvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest eine Optikeinheit (9).
Sensor nach Anspruch 4, wobei die Optikeinheit (9) zumindest ein Optikelement (4) umfasst, das als eine Frontscheibe oder als eine Fronlinse ausgebildet ist.
Sensor nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Testvorrichtung (1) zumindest teilweise innerhalb der Optikeinheit (9) angeordnet ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, umfassend zumindest eine Abschirmeinheit (10), die dazu vorgesehen ist, weitere Optikelemente (11, 12, 13) der Optikeinheit (9) von der Strahlung der Leuchteinheit (3) der Testvorrichtung (1) abzuschirmen.
Sensor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Leuchteinheit (3) der Testvorrichtung (1) zumindest zwei quer zu einer optischen Achse (14) der Optikeinheit (9) voneinander beabstandet angeordnete Leuchtelemente (7, 8) aufweist.
Fahrzeug, insbesondere automatisiert betreibbares Fahrzeug, umfassend zumindest einen Sensor (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 8.
Verfahren zum Erkennen einer Verschmutzung und/oder einer Beschädigung eines Sensors (2), insbesondere mittels einer Testvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend die Verfahrensschritte: - Bestrahlen (16) von zumindest einem Optikelement (4) des Sensors (2), und - Erfassen (17) von an dem Optikelement (4) gestreuter Strahlung, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung des Optikelements (4) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 10, umfassend den Verfahrensschritt: - Bestimmen (18) von zumindest einem Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsparameter des Optikelements (4) in Abhängigkeit von einem erfassten Streustrahlungsmuster.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Verfahrensschritte (16, 17, 18) während eines Betriebs des Sensors (2) zeitäquidistant wiederholt während eines ganzzahligen Bruchteils von von dem Sensor (2) erfassten Einzelbildern ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Sensor (2) gegenüber einer Normalbildfrequenz mit einer Bildfrequenz betrieben wird, die um den nächsthöheren ganzzahligen Bruchteil erhöht ist.
Computerprogrammprodukt, um eine Verschmutzung und/oder Beschädigung eines Sensors (2) zu erkennen, umfassend Ausführungsbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Rechenvorrichtung diese veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13 auszuführen.