DE102022109692A1

DE102022109692A1 - Objektsteuer- und/oder- regelsystem

Info

Publication number: DE102022109692A1
Application number: DE102022109692.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmidt; Dirk Horst
Original assignee: Kuester Holding Ges mbH; Kuester Holding GmbH
Current assignee: Kuester Holding Ges mbH; Kuester Holding GmbH
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2023-10-26
Also published as: WO2023203049A1

Abstract

Objektsteuer- und/oder -regelsystem (40), umfassendein Objekt (44),eine Zielrichtungserfassungseinrichtung (32) zur Erfassung wenigstens einer Zielbewegungsgröße,eine Auswertungseinheit (41),eine Ausrichtungseinheit (42) für das Objekt (44),eine Referenzerfassungseinrichtung (34) zur Erfassung wenigstens einer Referenzbewegungsgröße,wobei die Auswertungseinheit (41) derart konfiguriert ist, dass sie aufgrund der wenigstens einen erfassten Zielbewegungsgröße und der wenigstens einen erfassten Referenzbewegungsgröße wenigstens ein Signal zum Steuern und/oder Regeln des Objektes (44) erzeugt und an die Ausrichtungseinheit (42) übermittelt, wobei die Ausrichtungseinheit (42) konfiguriert ist, das Objekt (44) aufgrund dieses wenigstens eines Signals auszurichten wobei eine mit der Ausrichtungseinheit (42) verbundene Fehlerbehandlungsvorrichtung (45) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Objektsteuer- und/oder -regelsystem, umfassend ein Objekt, eine Zielrichtungserfassungseinrichtung zur Erfassung wenigstens einer Zielbewegungsgröße, eine Auswertungseinheit und eine Ausrichtungseinheit für das Objekt. Sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ausleuchtung des Fahrweges, sowie ein Zweirad oder Dreirad und ein Verfahren zur Objektsteuerung und/oder Objektregelung.
Fahrsituationsabhängiges Kurvenlicht ist in Kraftfahrzeugen zum Standard geworden und sorgt für einen Zugewinn an Sicherheit. Das Kurvenlicht kann in Abhängigkeit von einem gefahrenen Kurvenradius, einer Gierrate oder einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs gesteuert werden oder mit einem Navigationssystem gekoppelt sein, welches Vorhersagen über die Art des befahrenen Fahrwegs erlaubt.
Bei Fahrrädern sind überwiegend fest montierte Scheinwerfer montiert. Die Nachteile rahmenfester Frontscheinwerfer sind insbesondere, dass das angestellte Licht des Scheinwerfers beim Einleiten einer Kurvenfahrt noch weiter geradeaus ausgestrahlt wird, sodass die Zielrichtung nicht ausgeleuchtet wird.
Nachteilig bei gabelfesten bzw. lenkerfesten Frontscheinwerfern bei Fahrzeugen, wie Fahrrädern oder E-Bikes, ist, dass der Scheinwerfer tangential zum Kurvenbogen leuchtet. Die Zielrichtung wird nicht ausgeleuchtet. Bei kleinen Lenkbewegungen ist die Bewegung des Scheinwerferlichts sehr unruhig und störend und führt zu einem starken Blenden anderer Verkehrsteilnehmer.
Ein auf dem Helm des Fahrers montierter Scheinwerfer kann zwar die Zielrichtung gut ausleuchten, allerdings stört bei kleinen Kopfbewegungen, die sich ständig schnell ändernde Scheinwerferrichtung und es kommt zu einem starken Blenden anderer Verkehrsteilnehmer. Zusätzlich ist es nachteilig, dass das Gewicht des Scheinwerfers und des den Scheinwerfer mit elektrischer Energie versorgenden Akkus am Kopf des Fahrers mitgetragen werden muss.
Aus der DE 10 2005 036 002 A1 ist ein Scheinwerfersystem für ein durch eine Bedienperson geführtes Fahrzeug mit zumindest einem steuerbaren und einstellbaren Scheinwerfer zum Ausstrahlen eines blickrichtungsabhängigen Lichtstrahls bekannt, mit zumindest einer, mit dem einstellbaren Scheinwerfer verbundenen Verstelleinrichtung, mittels der der einstellbare Scheinwerfer verstellbar ist und mit einer Erfassungseinrichtung, die die Blickrichtung der Bedienperson erfasst.
Es existieren neben der Steuerung eines Scheinwerfers auch in anderen Bereichen Anwendungsfälle, in denen eine robuste, zuverlässige und präzise Steuerung eines Objektes benötigt wird.
Bei der Steuerung Scheinwerfers können diverse Fehlerfälle auftreten, die zu unerwünschten Ergebnissen führen. So kann beispielsweise der Scheinwerfer in einer Stellung stehenbleiben, in der er den Gegenverkehr blendet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein robustes, zuverlässiges und präzises System zur Steuerung und/oder Regelung, insbesondere Ausrichtung, eines Objektes anzugeben, welches eine Rückfallebene aufweist. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Ausleuchtung des Fahrweges, ein Zweirad oder Dreirad und ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt werden.
In Bezug auf das Objektsteuer- und/oder -regelsystem wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale von Anspruch 1. Hiernach ist eine Referenzerfassungseinrichtung zur Erfassung wenigstens einer Referenzbewegungsgröße vorgesehen, wobei die Auswertungseinheit derart konfiguriert ist, dass sie aufgrund der wenigstens einen erfassten Zielbewegungsgröße und der wenigstens einen erfassten Referenzbewegungsgröße wenigstens ein Signal zum Steuern und/oder Regeln des Objektes erzeugt und an die Ausrichtungseinheit übermittelt, wobei die Ausrichtungseinheit konfiguriert ist, das Objekt aufgrund dieses wenigstens eines Signals auszurichten, wobei eine mit der Ausrichtungseinheit verbundene Fehlerbehandlungsvorrichtung vorgesehen ist.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass während des Betriebs eines oben beschriebenen Systems verschiedenartige Fehler auftreten können. Diese umfassen eine fehlerhafte oder ungewünschte Stellung des Scheinwerfers und somit eine fehlerhafte oder ungewünschte Richtung des Lichtkegels. Auch Fehler in der Signalübertragung zwischen Sender und Empfänger oder eine zu niedrige Spannung des Helmsensors oder die Schwergängigkeit des Verstellmechanismus sind möglich. Weiterhin können Fehler in der Mechanik des Verstellmechanismus (Motor defekt, Zahnrad klemmt, etc.) auftreten. Diese Fehler sind insbesondere sicherheitsrelevant. Eine falsche Einstellung des Scheinwerfers kann dazu führen, dass der Fahrer nicht mehr gut genug den Weg vor ihm erkennen kann. Auch ein Blenden des Gegenverkehrs kann damit einhergehen.
Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich die Sicherheit des Systems bzw. des Anwenders erhöhen, indem im Fehlerfall eine Rückfallebene vorgesehen wird, in welcher das Objekt bzw. der Scheinwerfer in eine Nominalstellung bzw. Neutralstellung gebracht wird. Dadurch kann das System noch zuverlässig ohne Nachführung arbeiten und Standardfunktionen erfüllen. Bei einem nachführbaren Fahrradscheinwerfer bedeutet dies insbesondere, dass der Scheinwerfer den Weg gerade aus ausleuchten kann und in einer Mittelstellung ausgerichtet ist. Die Mittelstellung liegt dabei in der Mitte zwischen der äußerst linken und der äußerst rechten Stellung. Zwar kann die Drehung mit der Blickrichtung des Fahrers nicht mehr erfolgen, aber der Scheinwerfer leuchtet nicht konstant zur Seite bzw. blendet nicht den Gegenverkehr.
Vorteilhafterweise ist die Fehlerbehandlungsvorrichtung derart konfiguriert, beim Vorliegen einer Fehlerbedingung der Ausrichtungseinheit ein Fehlersignal zu senden, wobei die Ausrichtungseinheit konfiguriert ist, bei Empfang dieses Fehlersignals das Objekt in einer Nominalstellung bzw. Neutralstellung auszurichten. Als Fehlersignal wird hier insbesondere jegliche Art von Wirkverbindung zwischen der Fehlerbehandlungsvorrichtung und der Ausrichtungseinheit verstanden, die zielgerichtet geeignet ist, der Ausrichtungseinheit zu signalisieren, den Scheinwerfer bzw. das Objekt in die Nominalstellung zu stellen.
Als Nominalstellung bzw. Neutralstellung wird hierbei insbesondere eine Stellung bezeichnet, die zwischen extremen Stellungen liegt, insbesondere mittig, in die das Objekt ausgerichtet werden kann. Bei einem Scheinwerfer eines Fahrrades entspricht diese Stellung der Längsausrichtung des Fahrrades bzw. der Richtung, in der das Fahrrad mit gerade ausgerichtetem Lenker fährt und somit der Mittelstellung. Der Scheinwerfer verhält sich dann wie eine bekannte Fahrradlampe.
Die Ausrichtungseinheit und die Fehlerbehandlungsvorrichtung sind vorzugsweise mit gleichen elektronischen Komponenten bzw. in einem gemeinsamen Gehäuse gebildet.
Die Fehlerbehandlungsvorrichtung umfasst bevorzugt ein Betätigungselement und ist derart konfiguriert, dass sie bei einer vorgegebenen Betätigung das Fehlersignal an die Ausrichtungseinheit sendet. Wenn insbesondere der Fahrer eine Fehlfunktion erkennt, kann er durch Betätigen des Betätigungselementes die Ausrichtung des Objektes in Nominalstellung veranlassen.
Die vorgegebene Betätigung ist bevorzugt eine Betätigung, die länger als ein vorgegebener zeitlicher Schwellenwert dauert. D.h., nur wenn das Betätigungselement länger betätigt wir als eine vorgegebene Zeitspanne, wird das Fehlersignal erzeugt. Beispielhaft liegt diese vorgegebene Zeitspanne zwischen einer und mehreren Sekunden, bevorzugt zwei oder drei Sekunden.
Das Betätigungselement ist bevorzugt als Taster oder Schalter ausgebildet. Bei der Ausbildung als Taster wird die Umsetzung der Software vereinfacht.
Das Betätigungselement ist vorteilhafterweise am Objekt angebracht bzw. montiert oder weist eine Montagehalterung auf. In dem Fall, dass das Objekt eine Beleuchtungseinheit bzw. ein Scheinwerfer eines Fahrrads ist, ist die Montagehalterung bevorzugt ausgebildet als Lenkermontierung, mit deren Hilfe das Betätigungselement am Lenker montiert werden kann.
Das Betätigungselement bzw. der Taster kann in der Nähe des Handgriffs am Lenker angebracht sein oder direkt an der Lampe. Am Lenker ist die Bedienung griffgünstiger, im anderen Fall entfällt die Verlegung eines Kabels. Die Montagehalterung ist somit in einer bevorzugten Ausführung als Montagehalterung für einen Fahrradlenker ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Aktivierungselement vorgesehen bzw. das System umfasst ein Aktivierungselement, welches bei Betätigung die Ausrichtungseinheit aktiviert oder deaktiviert. Das heißt, die Nachführung des Scheinwerfers an die Blickrichtung kann an- oder ausgeschaltet werden.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind das Betätigungselement und das Aktivierungselement als gleiches Element und/oder integriert ausgeführt. Dadurch wird die Anzahl der Bedienelemente reduziert. Wenn das gemeinsame Element als Taster ausgebildet ist, wird beispielsweise die Nachführfunktion durch ein kurzes Drücken an- bzw. ausgeschaltet, während ein längeres Drücken die Rückfallebene bzw. den Fallback-Modus aktiviert, sodass der Scheinwerfer in die Nominalstellung gefahren wird.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform sind separate Bedienelemente ausgebildet, sodass jedem der Bedienelemente nur eine Funktion zugeordnet ist.
Das System umfasst vorteilhafterweise ein optisches und/oder akustisches Benachrichtigungselement. Das Benachrichtigungselement ändert seinen Zustand, wenn die Rückfallebene aktiviert wird, d.h., wenn das Fehlersignal gesendet wird. Das Benachrichtigungselement ist bevorzugt als wenigstens eine LED ausgebildet bzw. umfasst bevorzugt wenigstens eine LED. Das Benachrichtigungselement kann ausgebildet sein, in mehreren Farben zu leuchten, wobei eine Farbe (z.B. grün) auch den normalen Betriebszustand anzeigen kann. Der Fahrer wird beispielsweise mit einer gelben LED darüber informiert, dass der Scheinwerfer automatisch in die Mittelstellung gefahren wurde. Der Scheinwerfer wird ausgeschaltet, (ggf. rote Fehler LED) und eine Weiterfahrt ist dann nicht mehr möglich bzw. nicht mehr erlaubt.
Vorteilhafterweise weisen die Zielrichtungserfassungseinrichtung und die Referenzerfassungseinrichtung jeweils eine Sende- und/oder Empfangseinheit zur drahtlosen Kommunikation, insbesondere mittels BLE (Bluetooth Low Energy), auf. In weiteren vorteilhaften Ausbildungen kann statt BLE beispielsweise auch ANT (+), ZigBee/RF4CE, RFM, WiFi verwendet werden oder ein vergleichbarer drahtloser Übertragungsstandard. Diese Kommunikationsformen weisen die notwendige Reichweite auf und verbrauchen gleichzeitig wenig Energie, sodass ein Batterie- bzw. Akkuwechsel nur selten erfolgen muss. Denkbar ist auch ein Übertragungsstandard für höhere Reichweiten auf Kosten des Energiebedarfs.
Die Fehlerbehandlungsvorrichtung ist bevorzugt konfiguriert, die drahtlose Kommunikation zu überwachen und bei einem detektierten Ausfall oder einer Fehlfunktion der drahtlosen Kommunikation das Fehlersignal an die Ausrichtungseinheit zu senden.
Als Zielbewegungsgröße wird bevorzugt eine Objektrichtung und/oder Objektbeschleunigung und/oder Objektgeschwindigkeit erfasst, wobei als Referenzbewegungsgröße vorteilhafterweise eine Referenzrichtung und/oder eine Referenzbeschleunigung und/oder eine Referenzgeschwindigkeit erfasst wird bzw. werden. Werden neben den Richtungen auch die Beschleunigungen, insbesondere auch die Erdbeschleunigung, erfasst, kann beispielsweise beim Einsatz des Systems zur Ausrichtung eines Scheinwerfers auch die Neigung des Objektes und/oder des Referenzrahmens berücksichtigt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden eine Objektrichtung und eine Referenzrichtung erfasst, wobei die Auswertungseinheit aus der Differenz der beiden erfassten Richtungen ein Signal zum Steuern und/oder Regeln des Objektes erzeugt. Auf diese Weise können Fehler, welche durch die Bewegungsbeschleunigung der Zielrichtungserfassungseinrichtung entstehen, ausgeglichen werden.
Zur Erfassung der Objektrichtung weist die Zielrichtungserfassungseinrichtung vorteilhafterweise einen Sensor für das Erdmagnetfeld auf, wobei zur Erfassung der Referenzrichtung die Referenzerfassungseinrichtung vorteilhafterweise einen Sensor für das Erdmagnetfeld umfasst. Prinzipiell geeignet ist jeder Sensor, der translatorische und rotatorische Bewegungssignale erfassen und verarbeiten kann. Die Berücksichtigung des Erdmagnetfeldes dient insbesondere zur Korrektur der möglichen Abweichungen bei der Bewegungsbeschleunigung.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das System als Scheinwerfersystem für ein durch eine Bedienperson geführtes Fahrzeug ausgebildet, mit einem Objekt, das als steuerbarer und einstellbarer Scheinwerfer zum Ausstrahlen eines blickrichtungsabhängigen Lichtstrahls ausgebildet ist, mit einer Ausrichteeinheit, die als eine mit dem einstellbaren Scheinwerfer verbundene Verstelleinrichtung ausgebildet ist, mittels der der einstellbare Scheinwerfer verstellbar ist, mit einer als Blickerfassungseinrichtung ausgebildeten Zielrichtungserfassungseinrichtung, welche die Blickrichtung der Bedienperson erfasst, und mit einer als Lageerfassungseinrichtung ausgebildeten Referenzerfassungseinrichtung, welche die Lage des Fahrzeuges und/oder der Zielrichtungserfassungseinrichtung und/oder des Scheinwerfers erfasst, wobei die Nominalstellung eine Geradeausstellung oder Mittelstellung des Scheinwerfers ist. Damit wird das Abbiegen und das Durchfahren enger Kurvenradien auf Radwegen wesentlich sicherer. Wegweisern auf Radwegen sind oft in einer Höhe von 2 m oder höher angebracht. Um sie lesen zu können soll der Frontscheinwerfer im Rahmen des Erlaubten auch nach oben leuchten können.
Die Blickerfassungseinrichtung erfasst hierbei bevorzugt eine Richtung, beispielsweise eine Richtung, in der der Kopf einer Person gedreht ist. Die Blickerfassung ist hierbei die Erfassung der Kopfrichtung, wobei zusätzliche Bewegungen der Augen nach links oder rechts nicht erfasst werden.
Die Verstelleinrichtung ist vorteilhafterweise konfiguriert, den Scheinwerfer und/oder wenigstens ein Leuchtmittel des Scheinwerfers und/oder wenigstens einen Reflektor des Scheinwerfers zu verstellen. Auf diese Weise kann der Fahrweg bedarfsgemäß ausgeleuchtet werden.
Vorteilhafterweise weist die Blickerfassungseinrichtung eine Halterung für einen Helm, insbesondere Fahrradhelm auf, und/oder die Lageerfassungseinrichtung weist vorzugsweise eine Halterung für einen Fahrradrahmen auf. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Blickerfassungseinrichtung eine Halterung für eine Mütze oder Kappe, eine Brille oder einen Kopfhörer auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Blickerfassungseinrichtung eine Halterung auf, welche als Ohrbügel ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist am Helm ein vorzugsweise leichtes Sensor- und Sendemodul angebracht, welches die absolute Lage und Richtung des Kopfes ermittelt und sendet. An einem Fahrrad ist, ggf. als Bestandteil der Lampe, ein weiteres Modul angebracht. Es beinhaltet einen Empfänger, der die Helmrichtung und Lage empfängt und einen weiteren Sensor, der Richtung und Lage des Scheinwerfers ermittelt. Aus diesen Lage- und Richtungsdaten wird die Richtung errechnet, in die der Scheinwerfer nachgeregelt werden muss. Die Nachregelung erfolgt beispielsweise durch einen Stellaktuator im oder am Scheinwerfer.
Zu Bewegung des Scheinwerfers in einer Ebene wird bevorzugt eine Schwenkaktuatorik von Leuchtmittel und Reflektor realisiert. Alternativ zur Bewegung des gesamten Scheinwerfers kann auch die Bewegung nur des Reflektors oder die Ansteuerung verschiedener Lichtquellen, wie LEDs, möglich bzw. realisiert sein. Optional kann eine vertikale Bewegung in einer weiteren Bewegungsachse bedarfsgesteuert ausgeführt werden, um weit entfernte Ziele oder Verkehrsschilder besser auszuleuchten, vergleichbar mit dem Fernlicht bei Kraftfahrzeugen. Die Kopfrichtung (Blickrichtung) des Fahrers wird bevorzugt von einem Sensor erfasst bzw. erkannt. Eine Elektronik wertet diese Richtung aus und verändert die Leuchtrichtung des Scheinwerfers entsprechend.
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Ausleuchtung des Fahrweges gemäß Anspruch 19, umfassend einen Helm und umfassend ein oben beschriebenes Scheinwerfersystem, wobei die Blickerfassungseinrichtung am Helm befestigt ist.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Zweirad oder Dreirad gemäß Anspruch 20, umfassend eine oben beschriebene Vorrichtung, wobei die Lageerfassungseinrichtung am Fahrzeugrahmen montiert ist zur Erfassung der Lage des Fahrzeugs und /oder der Lage des Scheinwerfersystems.
In vorteilhafter Ausbildung des Systems ist das Objekt eine Drohne, insbesondere Flugdrohne. In weiteren bevorzugten Ausbildungen der Erfindung ist das Objekt als Suchscheinwerfer oder als Löschschlauch oder Wasserwerfer ausgebildet.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe durch Anspruch 21 gelöst, wobei wenigstens eine Zielbewegungsgröße und wenigstens eine Referenzbewegungsgröße erfasst werden, und wobei das Objekt aufgrund der erfassten Bewegungsgrößen ausgerichtet wird.
In einer bevorzugten Variante ist das Objekt eine Beleuchtungseinrichtung eines durch eine Bedienperson geführten Fahrzeuges, wobei die als Zielbewegungsgröße die Blickrichtung der Bedienperson erfasst wird, und wobei als Referenzbewegungsgröße die Lage des Fahrzeuges erfasst wird, und wobei basierend auf der Differenz der Blickrichtung und Lage des Fahrzeuges zumindest ein Parameter zumindest eines einstellbaren und verstellbaren Scheinwerfers der Beleuchtungseinrichtung eingestellt wird. Vorteilhafterweise wird wenigstens eine Beschleunigung erfasst, wobei diese Beschleunigung zur Einstellung zumindest eines Parameters eines einstellbaren und verstellbaren Scheinwerfers der Beleuchtungseinrichtung verwendet wird.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch das oben beschriebene System eine präzise und robuste Steuerung bzw. Regelung eines Objektes erzielt wird, wobei in einem Fehlerfall in einer Rückfallebene durch das Verfahren des Objektes in eine bzw. Ausrichten des Objektes in einer Nominalstellung eine Grundfunktion des Systems aufrechterhalten werden kann.
Das System umfasst sicherheitsrelevante Leistungsmerkmale für blickrichtungsabhängige Frontscheinwerfer für Fahrräder, Pedelecs und E-Bikes. Reaktion des Systems bei möglichen auftretenden Fehlfunktionen.
Das System ist so umgesetzt bzw. konzipiert, dass nach Erkennung einer Fehlfunktion des Folgemodus der Scheinwerfer durch Betätigen eines Tasters in eine Nominalstellung gebracht wird und der Folgemodus damit beendet ist. Die Erkennung der Fehlfunktion erfolgt dabei durch Wahrnehmung des Fahrers. Automatisch überwacht werden kann die Datenverbindung zwischen Sensor am Helm und Sensor am Scheinwerfer. Liegt hier ein Fehler vor, d.h. es besteht keine Datenverbindung, verfährt der Scheinwerfer automatisch in die Nominalposition, sodass schnellstmöglich eine Normalfunktion des Scheinwerfers hergestellt werden kann.
Durch das oben beschriebene Scheinwerfersystem wird ein blickrichtungsabhängiges Kurvenlicht realisiert. Es ist unabhängig von Fahrsituationsparametern wie Lenkwinkel oder Fahrzeugneigung. Das Licht ist immer dort, wo der Fahrer hinschaut, auch bei einem stehenden Fahrzeug.
Die Fahrradlampe leuchtet den Bereich aus, in den der Fahrer schaut. Der Leuchtkegel wird nicht abhängig von der Lenkerstellung, sondern abhängig von der Blickrichtung gesteuert, wodurch ein Gewinn an Sicherheit erzielt wird. Eine Stirnlampe zum Abbiegen oder zum Lesen der Wegweiser / Beschilderung wird überflüssig. Sender mehrerer Helme können mit demselben Empfänger „gepaart“ werden und umgekehrt. Durch einen Tiefpass-Filter können kleine Bewegungen gezielt ausgefiltert werden. Die Scheinwerferrichtung (z.B. nach links) kann begrenzt werden, um ein Blenden des Gegenverkehrs zu vermeiden. Das Gewicht vom Scheinwerfer bleibt am Fahrrad (anders als beim Helmlicht).
Durch die Ausrichtung des Scheinwerfers in eine Nominalstellung wird verhindert, dass Gegenverkehr geblendet wird. Der Scheinwerfer kann in diesem Fall in seiner Mittelstellung noch die Funktion eines fest montierten Scheinwerfers erfüllen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Dabei zeigen zum Teil schematisch:

1 eine Ausrichtungseinheit, eine Fehlerbehandlungsvorrichtung, ein Betätigungselement, ein Benachrichtigungselement und einen einstellbaren Scheinwerfer eines Systems in einer bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung,
2 die Ausrichtungseinheit, die Fehlerbehandlungsvorrichtung, das Betätigungselement, das Benachrichtigungselement und den einstellbaren Scheinwerfer gemäß 1 in einer ersten Konfiguration in einer Draufsicht,
3 die Ausrichtungseinheit und den einstellbaren Scheinwerfer gemäß 1 in einer zweiten Konfiguration in einer Draufsicht,
4 die Ausrichtungseinheit und den einstellbaren Scheinwerfer gemäß 1 in einer explosiven Darstellung,
5 einen Lampenträger in einer perspektivischen Darstellung,
6 eine Zielrichtungserfassungseinrichtung in einer explosiven Darstellung,
7 die an einem Helm montierte Zielrichtungserfassungseinrichtung gemäß 6, und
8 ein Objektsteuer- und/oder -regelsystem mit einer Blickerfassungseinrichtung gemäß 1 und einer Lageerfassungseinrichtung gemäß 6.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In den 1-4 ist ausschnittsweise ein Fahrradrahmen 1 dargestellt, an welchem ein Lampenträger 2 mit einem Gehäuse 3 befestigt ist. Die Figuren zeigen eine Referenzfassungseinrichtung 34, welche vorliegend als Lageerfassungseinrichtung 35 ausgebildet ist. Diese umfasst ein Lampengehäuse 4, welches einen Ring 5 und eine Linse 6 aufnimmt. Das Gehäuse 3 nimmt an einer Vorderseite ein Glas 31 auf, welches als transparente Schutzblende dient.
Der Ring 5, die Linse 6 und eine LED-Platine 14 bilden einen Scheinwerfer 44 und sind in einem Träger 20 angeordnet, welcher mit einem Deckel 19 verschlossen wird. Zur Befestigung des Deckels 19 an dem Träger 20 dienen zwei Schrauben 9. In dem Träger 20 sind jeweils seitlich eine L-förmige Platine 12 sowie eine weitere Platine 10 angeordnet. Senkrecht dazu ist eine Platine 13 angeordnet. Auf der weiteren Platine 11 befinden sich ein Bluetoothmodul und ein Mikrocontroller. Die Platine 12 gehört zur Lampe und dient zur Ansteuerung einer optionalen Fernlichtfunktion. Auf der Platine 13 befinden sich die Komponenten für die Spannungsversorgung und ein Steckerkragen 18 zum Anschluss der Spannungsversorgung und als Serviceschnittstelle. Je nach Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass Komponenten und Funktionen zusammengefasst werden und sich dadurch die Anzahl der Platinen reduziert. Mittels eines Kugellagers 15 und eines Zylinderstiftes 16 ist der Träger 20 auf dem Deckel 19 drehbar befestigt.
Die Lageerfassungseinrichtung 35 umfasst einen Servoantrieb 17, welcher ein Zahnrad 21 rotiert, welches mit einem Zahnradsegment 22 in Eingriff steht. Sie umfasst weiterhin einen Sensor 39 zur Erfassung einer Richtung und eine Empfangseinheit 38 zur Kommunikation mit einer in den 6 und 7 dargestellten Blickerfassungseinrichtung 32. Der Sensor 39 nutzt vorliegend das Erdmagnetfeld zur Bestimmung einer azimutalen Richtung.Mit Hilfe von Schrauben 7 wird der Servoantrieb 17 auf der Platine 11 verschraubt. Mit Hilfe von Schrauben 8 wird der Träger 20 am Gehäuse 3 verschraubt.
Mit Hilfe der Empfangseinheit 38 empfängt die Lageerfassungseinrichtung 35 ein Signal der Blickerfassungseinrichtung 32, welches eine Blickrichtung repräsentiert. Dieses Signal übermittelt die Empfangseinheit 38 an eine Auswertungseinheit 41, welche dieses Signal mit einem Signal des Sensors 38 vergleicht. Aus den beiden erfassten Richtungen bildet sie die Differenz und erzeugt daraus ein Signal für eine Ausrichtungseinheit 42 bzw. Verstelleinheit 43, welche den Servoantrieb 17 und das Zahnrad 21 umfasst.
Integriert mit der Ausrichtungseinheit 41 ist eine Fehlerbehandlungsvorrichtung 45 ausgebildet, welche signaleingangsseitig mit der Ausrichtungseinheit 41 verbunden ist. Die Fehlerbehandlungsvorrichtung 45 umfasst ein Bedienelement bzw. Betätigungselement 46, welches in dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel als Taster 47 ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Benachrichtigungselement 48 vorgesehen, welches vorliegend als Leuchtelement ausgebildet ist, welches bedarfsgerecht in zwei Farben leuchten kann. In der 2 ist dargestellt, wie der Scheinwerfer 44 in eine Richtung geradeaus leuchtet. Die 3 zeigt den Scheinwerfer 44 in einer dazu gedrehten Stellung, die ausgehend von der Geradeausstellung gemäß 2 durch Aktivierung des Servoantriebs 17 erreicht wird.
In 5 ist der Lampenträger 2 dargestellt. Das Zahnradsegment 22 ist am Lampenträger 2 befestigt, sodass bei einer Betätigung des Servoantriebs 17 und Rotation des Zahnrads 21 durch den Eingriff des Zahnrads 21 mit dem Zahnradsegment 22 eine Rotation von Ring 5, Linse 6 und LED-Platine 14 erfolgt. Auf diese Weise kann die Richtung der Beleuchtung in einer Ebene, in der diese Komponenten rotieren, eingestellt werden.
In 6 ist eine Zielrichtungserfassungseinrichtung 32 dargestellt, welche als Blickerfassungseinrichtung 33 ausgebildet ist. Sie umfasst ein Gehäuse 23 mit einem Deckel 24. Unter dem Deckel 24 ist ein Ein/AusSchalter 26 angeordnet. Der Deckel 24 umfasst eine Öffnung, durch die ein Teil des Ein/Aus-Schalters 26 geführt ist, sodass er im montierten Zustand von außen betätigbar ist. Der Deckel 24 wird am Gehäuse mit zwei Schrauben 27 befestigt. Weitere Schrauben 28 dienen der der Befestigung der Blickerfassungseinrichtung 32 an einem Helm 29, siehe 7.
Unter dem Deckel 24 ist ein Sensor 37 zur Lageerfassung bzw. Blickrichtung angeordnet, welcher das Erdmagnetfeld sensiert. Die Blickerfassungseinrichtung 32 umfasst weiterhin eine Batterie 25, die bevorzugt als Akku ausgebildet ist, und eine Sendeeinheit 36 zum drahtlosen Senden eines die Lage der Blickerfassungseinrichtung 32 bzw. des Helms 29 repräsentierenden Signals an die Lageerfassungseinrichtung. Die Blickerfassungseinrichtung 32 umfasst eine erste Platine 10 und eine zweite Platine 11. Die Platine 10 beinhaltet die Bewegungs- und Lagesensoren für die translatorische und/oder rotatorische Bewegungserfassung und die Erfassung des Erdmagnetfeldes.
In der 7 ist ein Kopf 30 einer Person schematisch dargestellt, auf dem ein Helm 29 aufgesetzt ist. An der Hinterseite des Helms 29 ist die Zielrichtungserfassungseinrichtung 32 bzw. Blickerfassungseinrichtung 33 angebracht. Wenn die Person den Kopf 30 in eine Richtung dreht, dreht sich in diese Richtung auch der Helm 29, sodass diese Richtung von der Blickerfassungseinrichtung 33 erfasst wird. Die Blickerfassung ist hierbei die Erfassung der Kopfrichtung, wobei zusätzliche Bewegungen der Augen nach links oder rechts vorliegend nicht erfasst werden.
Die 8 zeigt ein Objektsteuer- und/oder -regelsystem 40 mit der Blickerfassungseinrichtung 32 gemäß 1 und der Lageerfassungseinrichtung 35 gemäß 6.
Der Fahrer kann während der Fahrt einen Fehler in der Nachführung des Scheinwerfers 44 nach der Blickrichtung bzw. Ausrichtung des Helms entdecken. So kann eine fehlerhafte oder ungewünschte Stellung des Scheinwerfers und somit fehlerhafte oder ungewünschte Richtung des Lichtkegels vorliegend. Dabei kann beispielsweise ein Problem in der Blickerfassungseinrichtung und/oder der Ausrichtungseinheit 42 vorliegen. Es kann auch ein Fehler in der Signalübertragung zwischen Sender und Empfänger oder zu niedrige Spannung des Helmsensors oder Schwergängigkeit des Verstellmechanismus in der Ausrichtungseinheit 42 vorliegen, insbesondere kann der Servoantrieb 17 defekt sein oder das Zahnrad 21 klemmen.
In diesem Fall kann der Fahrer den Taster 47 betätigen, vorliegend beispielhaft länger als 3 Sekunden. In diesem Fall sendet die Fehlerbehandlungsvorrichtung 45 ein Fehlersignal an die Ausrichtungseinheit 42, die b ei Empfang des Fehlersignals den Schweinwerfer 44 in eine Nominalstellung bzw. Neutralstellung, die einer Ausrichtung des Scheinwerfers 44 in einer Geradeausrichtung entspricht, die der Fahrtrichtung des Fahrrads bei gerade ausgerichtetem Lenker entspricht. Die Fehlerbehandlungsvorrichtung 45 aktiviert dabei das Benachrichtigungselement 48 zur optischen Anzeige für den Fahrer, dass die Rückfallebene aktiviert wurde. Vorliegend zeigt das Benachrichtigungselement 48 ein gelbes Licht an. Dem Fahrer wird somit angezeigt, dass sich der Scheinwerfer im Fallback-Modus wie ein gewöhnlicher, starr nach vorne ausgerichteter Scheinwerfer verhält.
Das System 40 ist derart konfiguriert, dass der Taster 47 bzw. das Betätigungselement 46 eine Doppelfunktion erfüllt. Wenn der Taster 47 nur kurz gedrückt wird, wird die Nachführfunktion ausgeschaltet, was vom Benachrichtigungselement 48 mit Hilfe eines roten Lichts angezeigt wird.
Die Fehlerbehandlungsvorrichtung 45 überwacht die Sendeeinheit 36 zum drahtlosen Senden des die Lage der Blickerfassungseinrichtung 32 bzw. des Helms 29 repräsentierenden Signals an die Lageerfassungseinrichtung. Wenn die drahtlose Übertragung ausfällt, d.h., es besteht keine Datenverbindung mehr, und/oder gestört ist, wird die Rückfallebene aktiviert und das Fehlersignal an die Ausrichtungseinheit gesendet.
Bezugszeichenliste

1: Fahrradrahmen
2: Lampenträger
3: Gehäuse
4: Lampengehäuse
5: Ring
6: Linse
7: Schraube
8: Schraube
9: Schraube
10: Platine
11: Platine
12: Platine
13: Platine
14: LED-Platine
15: Kugellager
16: Zylinderstift
17: Servoantrieb
18: Steckerkragen
19: Deckel
20: Träger
21: Zahnrad
22: Zahnradsegment
23: Gehäuse
24: Deckel
25: Batterie
26: Ein/Aus-Schalter
27: Schraube
28: Schraube
29: Helm
30: Kopf
31: Glas
32: Zielrichtungserfassungseinrichtung
33: Blickerfassungseinrichtung
34: Referenzerfassungseinrichtung
35: Lageerfassungseinrichtung
36: Sendeeinheit
37: Sensor
38: Empfangseinheit
39: Sensor
40: Objektsteuer- und -regelsystem
41: Auswertungseinheit
42: Ausrichtungseinheit
43: Verstelleinheit
44: Scheinwerfer (Objekt)
45: Fehlerbehandlungsvorrichtung
46: Betätigungselement
47: Taster
48: Benachrichtigungselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005036002 A1 [0006]

Claims

Objektsteuer- und/oder -regelsystem (40), umfassend ein Objekt (44), eine Zielrichtungserfassungseinrichtung (32) zur Erfassung wenigstens einer Zielbewegungsgröße, eine Auswertungseinheit (41), eine Ausrichtungseinheit (42) für das Objekt (44), eine Referenzerfassungseinrichtung (34) zur Erfassung wenigstens einer Referenzbewegungsgröße, wobei die Auswertungseinheit (41) derart konfiguriert ist, dass sie aufgrund der wenigstens einen erfassten Zielbewegungsgröße und der wenigstens einen erfassten Referenzbewegungsgröße wenigstens ein Signal zum Steuern und/oder Regeln des Objektes (44) erzeugt und an die Ausrichtungseinheit (42) übermittelt, wobei die Ausrichtungseinheit (42) konfiguriert ist, das Objekt (44) aufgrund dieses wenigstens eines Signals auszurichten, wobei eine mit der Ausrichtungseinheit (42) verbundene Fehlerbehandlungsvorrichtung (45) vorgesehen ist.
System (40) nach Anspruch 1, wobei die Fehlerbehandlungsvorrichtung (45) konfiguriert ist, beim Vorliegen einer Fehlerbedingung der Ausrichtungseinheit (42) ein Fehlersignal zu senden, wobei die Ausrichtungseinheit (42) konfiguriert ist, bei Empfang dieses Fehlersignals das Objekt (44) in einer Nominalstellung auszurichten.
System (40) nach Anspruch 2, wobei die Fehlerbehandlungsvorrichtung (45) ein Betätigungselement (46) umfasst und derart konfiguriert ist, dass bei einer vorgegebenen Betätigung das Fehlersignal an die Ausrichtungseinheit (42) gesendet wird.
System (40) nach Anspruch 3, wobei die vorgegebene Betätigung eine Betätigung ist, die länger als ein vorgegebener zeitlicher Schwellenwert dauert.
System (40) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Betätigungselement (46) als Taster (47) oder Schalter ausgebildet ist.
System (40) nach Anspruch 5, wobei das Betätigungselement (46) am Objekt (44) montiert ist oder eine Montagehalterung aufweist.
System (40) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei ein Aktivierungselement vorgesehen ist, welches bei Betätigung die Ausrichtungseinheit (42) aktiviert oder deaktiviert.
System (40) nach Anspruch 7, wobei das Betätigungselement (46) und das Aktivierungselement als gleiches Element und/oder integriert ausgeführt sind.
System (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem optischen und/oder akustischem Benachrichtigungselement (48).
System (40) nach Anspruch 9, wobei das Benachrichtigungselement (48) als wenigstens eine LED ausgebildet ist.
System (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Zielrichtungserfassungseinrichtung (32) und die Referenzerfassungseinrichtung (34) jeweils eine Sende- und/oder Empfangseinheit (36, 38) zur drahtlosen Kommunikation, insbesondere mittels BLE, miteinander umfasst.
System (40) nach Anspruch 11, wobei die Fehlerbehandlungsvorrichtung (45) konfiguriert ist, die drahtlose Kommunikation zu überwachen und bei einem detektierten Ausfall oder einer Fehlfunktion der drahtlosen Kommunikation das Fehlersignal an die Ausrichtungseinheit (41) zu senden.
System (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei als Zielbewegungsgröße eine Zielrichtung und/oder Zielbeschleunigung und/oder Zielgeschwindigkeit erfasst wird, und wobei als Referenzbewegungsgröße eine Referenzrichtung und/oder eine Referenzbeschleunigung und/oder eine Referenzgeschwindigkeit erfasst wird.
System (40) nach Anspruch 13, wobei eine Zielrichtung und eine Referenzrichtung erfasst wird, und wobei die Auswertungseinheit (41) aus der Differenz der beiden erfassten Richtungen ein Signal zum Steuern und/oder Regeln des Objektes (44) erzeugt.
System (40) nach Anspruch 14, wobei zur Erfassung der Zielrichtung die Zielrichtungserfassungseinrichtung (32) einen Sensor (37) für das Erdmagnetfeld umfasst, und wobei zur Erfassung der Referenzrichtung die Referenzerfassungseinrichtung (34) einen Sensor (39) für das Erdmagnetfeld umfasst.
System (40) nach Anspruch 14 oder 15, welches als Scheinwerfersystem für ein durch eine Bedienperson geführtes Fahrzeug ausgebildet ist, mit einem Objekt, das als steuerbarer und einstellbarer Scheinwerfer (44) zum Ausstrahlen eines blickrichtungsabhängigen Lichtstrahls ausgebildet ist, mit einer Ausrichtungseinheit (42), welche als mit dem einstellbaren Scheinwerfer (44) verbundene Verstelleinrichtung (43), mittels der der einstellbare Scheinwerfer (44) verstellbar ist, ausgebildet ist, mit einer Zielrichtungserfassungseinrichtung (32), die als Blickerfassungseinrichtung (33) ausgebildet ist, welche die Blickrichtung der Bedienperson erfasst, und mit einer Referenzerfassungseinrichtung (34), die als Lageerfassungseinrichtung (35) ausgebildet ist, welche die Lage des Fahrzeuges und/oder des Scheinwerfers (44) erfasst, wobei die Nominalstellung eine Geradeausstellung des Scheinwerfers ist.
System (40) nach Anspruch 16, wobei die Verstelleinrichtung (43) konfiguriert ist, den Scheinwerfer (44) und/oder wenigstens ein Leuchtmittel des Scheinwerfers (44) und/oder wenigstens einen Reflektor des Scheinwerfers (44) zu verstellen.
System (40) nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Blickerfassungseinrichtung (33) eine Halterung für einen Helm (29) aufweist, und/oder wobei die Lageerfassungseinrichtung (35) eine Halterung für einen Fahrradrahmen (1) aufweist.
Vorrichtung zur Ausleuchtung des Fahrweges, umfassend einen Helm (29) und umfassend ein Scheinwerfersystem nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Blickerfassungseinrichtung (22) am Helm (29) befestigt ist.
Zweirad oder Dreirad, umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Lageerfassungseinrichtung (35) am Fahrzeugrahmen (1) montiert ist.
Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Objektes, wobei wenigstens eine Zielbewegungsgröße und wenigstens eine Referenzbewegungsgröße erfasst werden, und wobei das Objekt aufgrund der erfassten Bewegungsgrößen ausgerichtet wird, und wobei in einem Fehlerfall das Objekt in eine Nominalstellung ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Objekt eine Beleuchtungseinrichtung eines durch eine Bedienperson geführten Fahrzeuges ist, und wobei als Zielbewegungsgröße die Blickrichtung der Bedienperson erfasst wird, und wobei als Referenzbewegungsgröße die Lage des Fahrzeuges erfasst wird, und wobei basierend auf der Differenz der Blickrichtung und Lage des Fahrzeuges zumindest ein Parameter zumindest eines einstellbaren und verstellbaren Scheinwerfers (44) der Beleuchtungseinrichtung eingestellt wird, und wobei im Fehlerfall der Schweinwerfe (44) in die Nominalstellung ausgerichtet wird, die der geraden Fahrtrichtung des Fahrzeuges entspricht.