-
Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von Fahrer-Assistenzsystemen in Kraftfahrzeugen.
-
Stand der Technik
-
Zum Kalibrieren von Fahrer-Assistenzsystemen, die in Kraftfahrzeugen verbaut sind, werden insbesondere im Werkstattbereich Kalibriervorrichtungen eingesetzt, die eine Messtafel mit wenigstens einem vorgegebenen optischen Muster aufweisen, das von einer Bildaufnahmevorrichtung eines zu kalibrierenden Fahrer-Assistenzsystems erfasst wird, um das Fahrer-Assistenzsystem zu kalibrieren.
-
Zum Kalibrieren des Fahrer-Assistenzsystems müssen die Position und/oder die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs in Bezug auf die Kalibriervorrichtung mit hoher Genauigkeit bekannt sein. Kalibriervorrichtungen weisen daher häufig optisch aktive Elemente, z.B. Kameras, auf, die dazu ausgebildet sind, ein vor der Kalibriervorrichtung angeordnetes Kraftfahrzeug optisch zu erfassen, um die Position und/oder die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs gegenüber der Kalibriervorrichtung bestimmen zu können.
-
Bei derartigen Kalibriervorrichtungen haben Abweichungen der Ausrichtung der optisch aktiven Elemente von einer vorgegebenen Ausrichtung Fehler bei der Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung des Kraftfahrzeugs zur Folge, welche die Qualität der Kalibrierung des Fahrer-Assistenzsystems beeinträchtigen können.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von Fahrer-Assistenzsystemen, die in Kraftfahrzeugen verbaut sind, bereitzustellen, um die Qualität der Kalibrierung zu verbessern.
-
Eine erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren eines Fahrer-Assistenzsystems umfasst eine Kalibriertafel mit wenigstens einem optischen Muster, das von einer Bildaufnahmevorrichtung des Fahrer-Assistenzsystems optisch erfassbar ist, um das Fahrer-Assistenzsystem zu kalibrieren. Die Kalibriervorrichtung umfasst darüber hinaus zwei optisch aktive Elemente, beispielsweise Kameras, die es ermöglichen, die Position und/oder die Ausrichtung eines Kraftfahrzeugs, das sich vor der Kalibriervorrichtung befindet, in Bezug auf die Kalibriervorrichtung zu bestimmen.
-
Die Kalibriervorrichtung hat auch ein Haltevorrichtung. Die Haltevorrichtung hat eine Längsachse, die sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung parallel zur Ebene der Kalibriertafel erstreckt. Die beiden optisch aktiven Elemente sind in einem vorgegebenen Abstand voneinander, insbesondere an zwei einander gegenüberliegenden Endbereichen, der Haltevorrichtung angebracht.
-
An zwei einander gegenüberliegenden Enden der Haltevorrichtung ist jeweils ein Beschleunigungssensor angebracht, der es ermöglicht, eine Orientierung, insbesondere eine Neigung, des jeweiligen Endes der Haltevorrichtung in Bezug auf die Schwerkraft zu bestimmen.
-
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Bestimmen der Position und/oder der Orientierung eines Kraftfahrzeugs, das vor einer Kalibriervorrichtung positioniert ist, die zum Kalibrieren von Fahrer-Assistenzsystemen vorgesehen ist. Dabei umfasst das Verfahren, das Kraftfahrzeug vor der Kalibriervorrichtung zu positionieren; mit den wenigstens zwei optisch aktiven Elementen, die an der Haltevorrichtung der Kalibriervorrichtung angebracht sind, Bilder des Kraftfahrzeugs aufzunehmen; aus von den beiden Beschleunigungssensoren gelieferten Messwerten die Neigung und/oder die Torsion der Haltevorrichtung um ihre Längsachse zu bestimmen; und die von den beiden optisch aktiven Elementen aufgenommenen Bilder des Kraftfahrzeugs auszuwerten, um unter Berücksichtigung der mit Hilfe der Beschleunigungssensoren bestimmten Torsion der Haltevorrichtung, die Position und/oder die Orientierung des Kraftfahrzeugs vor der Kalibriervorrichtung zu bestimmen.
-
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Kalibrieren eines Fahrer-Assistenzsystems mit einer erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst, die Position und/oder die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Kalibriervorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es zuvor beschrieben worden ist, zu bestimmen. Das Verfahren umfasst darüber hinaus, mit einer Bildaufnahmevorrichtung des Fahrer-Assistenzsystems wenigstens ein Bild der Kalibriertafel aufzunehmen und das wenigstens eine aufgenommene Bild der Kalibriertafel unter Berücksichtigung der zuvor bestimmten Position und/oder Ausrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Kalibriervorrichtung auszuwerten, um das Fahrer-Assistenzsystem zu kalibrieren.
-
Durch Bestimmen der Orientierungen der beiden Enden der Haltevorrichtung und damit auch der an den beiden Ende der Haltevorrichtung angebrachten optisch aktiven Elemente gegenüber der Schwerkraft können Fehler, die sich bei der Bestimmung der Position und der Orientierung eines vor der Kalibriervorrichtung angeordneten Kraftfahrzeugs aus einer unterschiedlichen Orientierung der beiden optisch aktiven Elemente ergeben können, zuverlässig erkannt und korrigiert werden. Eine unterschiedliche Orientierung der beiden optisch aktiven Elemente kann insbesondere die Folge einer Torsion der Haltevorrichtung um ihre Längsachse sein.
-
Die Position und die Orientierung des Kraftfahrzeugs vor der Kalibriervorrichtung können auf diese Weise mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
-
Da Fehler bei der Kalibrierung des Fahrer-Assistenzsystems, die sich aus einer fehlerhaften Bestimmung der Position und/oder der Orientierung des vor der Kalibriervorrichtung angeordneten Kraftfahrzeugs ergeben können, so erheblich reduziert werden können, kann die Qualität der Kalibrierung des Fahrer-Assistenzsystems deutlich verbessert werden.
-
Da eine Torsion der Haltevorrichtung erfindungsgemäß mit Hilfe von Beschleunigungssensoren erfasst und korrigiert wird, können die Anforderungen an die Torsionssteifigkeit der Haltevorrichtung reduziert werden, ohne die Qualität der Kalibrierung zu beeinträchtigen. Die Haltevorrichtung kann daher kostengünstiger, insbesondere aus einem kostengünstigeren, weniger torsionssteifen Material, hergestellt werden.
-
In einer Ausführungsform sind die beiden optisch aktiven Elemente Kameras, insbesondere 2D-Kameras oder 3D-Kameras, die dazu ausgebildet sind, Bilder eines vor der Kalibriervorrichtung positionierten Kraftfahrzeugs aufzunehmen. Aus den Bildern, die von solchen optisch aktiven Elementen bzw. Kameras aufgenommen worden sind, können die Position und die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Kalibriervorrichtung mit bekannten Methoden der Bildauswertung gut und mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
-
In einer Ausführungsform weist die Kalibriervorrichtung eine Auswertevorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die von den Beschleunigungssensoren gelieferte Messwerte auszuwerten, um eine Torsion und/oder einer Neigung der Haltevorrichtung um ihre Längsachse zu bestimmen.
-
Die Auswertevorrichtung kann darüber hinaus dazu ausgebildet sein, die von den optisch aktiven Elementen bzw. Kameras aufgenommenen Bilder unter Berücksichtigung der zuvor bestimmten Torsion und/oder Neigung der Haltevorrichtung auszuwerten, um die Position und die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Kalibriervorrichtung zu bestimmen.
-
In einer Ausführungsform ist die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet, Daten, welche die Position und/oder die Orientierung des Kraftfahrzeugs vor der Kalibriervorrichtung betreffen und die aus den von den optisch aktiven Elementen bzw. Kameras aufgenommenen Bildern bestimmt worden sind, auf Grundlage der von den Beschleunigungssensoren gelieferten Messwerte zu korrigieren.
-
Die Auswertevorrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, eine Torsion der Haltevorrichtung um ihre Längsachse zu bestimmen, und Fehler, die sich bei der Auswertung der von den optisch aktiven Elementen gelieferten Bilder aus einer Torsion der Haltevorrichtung ergeben, zu korrigieren.
-
Fehler bei der Bestimmung der Position und Ausrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Kalibriervorrichtung, die sich aus der Torsion der Haltevorrichtung ergeben, können die Qualität der Kalibrierung des Fahrer-Assistenzsystems negativ beeinflussen. Die Qualität der Kalibrierung kann daher durch die Korrektur dieser Fehler deutlich verbessert werden.
-
In einer Ausführungsform ist die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet, aus dem arithmetischen Mittelwert der von den beiden Beschleunigungssensoren gelieferten Messwerte eine Neigung der Haltevorrichtung um ihre Längsachse zu bestimmen.
-
In einer Ausführungsform sind Beschleunigungssensoren und die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet, die von den Beschleunigungssensoren gelieferten Messwerte drahtgebunden von den Beschleunigungssensoren an die Auswertevorrichtung zu übertragen. Eine drahtgebundene Datenübertragung ist besonders kostengünstig und zuverlässig.
-
In einer Ausführungsform sind Beschleunigungssensoren und die Auswertevorrichtung, dazu ausgebildet, die von den Beschleunigungssensoren gelieferten Messwerte drahtlos von den Beschleunigungssensoren an die Auswertevorrichtung zu übertragen. Eine drahtlose Datenübertragung vereinfacht die Montage, Handhabung und Wartung der Kalibriervorrichtung, da auf Kabelverbindungen verzichtet werden kann.
-
Die drahtlose Datenübertragung kann per WLAN, Bluetooth® oder unter Nutzung einer ähnlichen Technologie erfolgen.
-
Die Beschleunigungssensoren und ggf. vorhandene Sender zur drahtlosen Datenübertragung könne über Kabelverbindungen, oder durch Batterien, Akkus oder Solarzellen mit elektrischer Energie versorgt werden.
-
Auch die von den optisch aktiven Elementen aufgenommenen Bilder können drahtgebunden oder drahtlos an die Auswertevorrichtung übertragen werden.
-
Kurze Beschreibung der Figuren
-
- 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf einen Messplatz mit einem Kraftfahrzeug und einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kalibriervorrichtung.
- 2 zeigt eine perspektivische Frontansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kalibriervorrichtung.
- 3 zeigt einen äußeren Bereich einer Haltevorrichtung der Kalibriervorrichtung in einer vergrößerten Darstellung.
- 4 veranschaulicht schematisch die Bestimmung der Orientierung, insbesondere der Rotation, der beiden Enden der Haltevorrichtung.
-
Figurenbeschreibung
-
1 zeigt in einer schematischen Draufsicht einen Messplatz 1 mit einem Kraftfahrzeug 18, das mit einem Fahrer-Assistenzsystem 20 und einer Bildaufnahmevorrichtung 22 ausgestattet ist.
-
Vor dem Kraftfahrzeug 18 ist eine erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung 2 positioniert. Die Kalibriervorrichtung 2 umfasst eine Kalibriertafel 8 mit einem optischen Muster (siehe 2), das von der Bildaufnahmevorrichtung 22 optisch erfassbar ist, um das Fahrer-Assistenzsystem 20 zu kalibrieren.
-
2 zeigt eine perspektivische Frontansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kalibriervorrichtung 2 zum Kalibrieren eines Fahrer-Assistenzsystems 20 (siehe 1), das in einem Kraftfahrzeug 18 verbaut ist.
-
Die Kalibriervorrichtung 2 umfasst ein auf Rollen 4 abgestütztes Gestell 6, an dem eine Kalibriertafel 8 angebracht ist. An den Rollen 4 können, in der 2 nicht gezeigte, Bremsen vorgesehen sein. Die Bremsen können aktiviert werden, um ein unbeabsichtigtes Wegrollen der Kalibriervorrichtung 2 zu verhindern, nachdem die Kalibriervorrichtung 2 vor dem Kraftfahrzeug 18 positioniert worden ist.
-
Auf der Kalibriertafel 8 ist ein optisches Muster ausgebildet, das dazu vorgesehen ist, von der Bildaufnahmevorrichtung 22 des Fahrer-Assistenzsystems 20 optisch erfasst zu werden, um es zu ermöglichen, das Fahrer-Assistenzsystem 20 zu kalibrieren.
-
Die in der 2 gezeigte konkrete Ausgestaltung des optischen Musters ist nur beispielhaft. In Abhängigkeit von den Anforderungen des zu kalibrierenden Fahrer-Assistenzsystems 20 können auf der Kalibriertafel 8 auch andere Muster ausgebildet sein.
-
Unterhalb der Kalibriertafel 8 ist an dem Gestell 6 eine Haltevorrichtung 10 angebracht. In anderen Ausführungsbeispielen, die nicht explizit in den Figuren gezeigt sind, kann die Haltevorrichtung 10 auch oberhalb der Kalibriertafel 8 oder hinter der Kalibriertafel 8 angeordnet sein.
-
Die Haltevorrichtung 10 kann aus Metall oder aus Kunststoff ausgebildet sein. Die Haltevorrichtung 10 kann insbesondere ein Profil umfassen, das aus Metall oder Kunststoff ausgebildet ist.
-
Die Haltevorrichtung 10 erstreckt sich stabförmig entlang einer Längsachse A in horizontaler Richtung parallel zur Ebene der Kalibriertafel 8 von links nach rechts. Die Haltevorrichtung 10 erstreckt sich, wie in den 1 und 2 gezeigt, insbesondere über die seitlichen Ränder der Kalibriertafel 8 hinaus. In oder an äußeren Endbereichen 10a, 10b der Haltevorrichtung 10 ist jeweils ein optisch aktives Element 12a, 12b vorgesehen. Die optisch aktiven Elemente 12a, 12b sind dazu ausgebildet, Bilder eines Kraftfahrzeugs 18, das sich vor der Kalibriervorrichtung 2 befindet, aufzunehmen. Die optisch aktiven Elemente 12a, 12b können beispielsweise als Mono- oder als Stereo-Kameras ausgebildet sein.
-
Die optisch aktiven Elemente 12a, 12b können zur Aufnahme von Licht im sichtbaren Bereich und/oder zur Aufnahme von Licht im Infrarotbereich ausgebildet sein. Die optisch aktiven Elemente 12a, 12b können als schwarzweiß Kameras oder als Farbkameras ausgebildet sein.
-
Der Abstand L zwischen den beiden optisch aktiven Elementen 12a, 12b in horizontaler Richtung ist größer als die maximale Breite B der Fahrzeuge 18, deren Fahrer-Assistenzsysteme 20 mit Hilfe der Kalibriervorrichtung 2 kalibriert werden können.
-
Der Abstand L zwischen den beiden optisch aktiven Elementen 12a, 12b ist typischerweise im Bereich von 180 cm bis 300 cm.
-
Die von den optisch aktiven Elementen 12a, 12b aufgenommenen Bilder werden drahtlos oder drahtgebunden an eine Auswertevorrichtung 14 (siehe 1) übertragen, die dazu ausgebildet ist, die von den optisch aktiven Elementen 12a, 12b übertragenen Bilder auszuwerten, um die Position und/oder die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs 18 in Bezug auf die Kalibriervorrichtung 2 zu bestimmen.
-
In oder an den äußeren Endbereichen 10a, 10b der Haltevorrichtung 10 ist erfindungsgemäß zusätzlich jeweils ein Beschleunigungssensor 16a, 16b vorgesehen.
-
3 zeigt einen äußeren Bereich einer erfindungsgemäß ausgebildeten Haltevorrichtung 10 in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung.
-
Die an der Haltevorrichtung 10 angebrachten optisch aktiven Elemente 12a, 12b sind in der 3 nicht gezeigt.
-
In dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Beschleunigungssensor 16a auf eine äußere Stirnfläche an einem ersten äußeren Endbereich 10a der stabförmig ausgebildeten Haltevorrichtung 10 angebracht. Ein zweiter, in der 3 nicht gezeigter, Beschleunigungssensor 16b ist auf der gegenüberliegenden Stirnseite an einem zweiten äußeren Endbereich 10b der Haltevorrichtung 10 angebracht.
-
Die beiden Beschleunigungssensoren 16a, 16b sind dazu ausgebildet, Beschleunigungskräfte entlang der Achsen x, y der Beschleunigungssensoren 16a, 16b zu detektieren. Bei den von den Beschleunigungssensoren 16a, 16b detektierten Beschleunigungskräften kann es sich insbesondere um von der Gravitation verursachte Beschleunigungskräfte (Gravitationskräfte FG) handeln.
-
Durch Auswerten der von den Beschleunigungssensoren 16a, 16b gelieferten Signale kann die Richtung der Beschleunigungs- bzw. Gravitationskraft FG in Bezug auf die Achsen x, y der Beschleunigungssensoren 16a, 16b bestimmt werden. Da bekannt ist, dass die Gravitationskraft FG vertikal ausgerichtet ist, können aus den von den Beschleunigungssensoren 16a, 16b gelieferten Signalen die räumliche Orientierungen der beiden Beschleunigungssensoren 16a, 16b in Bezug auf die Gravitationskraft FG und damit die Rotationswinkel α ,β der beiden Beschleunigungssensoren 16a, 16b um die Längsachse Ader Haltevorrichtung 10 bestimmt werden. Dies ist schematisch in der 4 veranschaulicht:
- Mit einem ersten Beschleunigungssensor 16a, der am ersten Endbereich 10a der Haltevorrichtung 10 angebracht ist, wird ein erster Torsionswinkel α bestimmt, der die Rotation bzw. Neigung des ersten Endbereichs 10a der Haltevorrichtung 10 um ihre Längsachse A angibt.
-
Mit einem zweiten Beschleunigungssensor 16b, der an einem zweiten Endbereich 10b der Haltevorrichtung 10 angebracht ist, wird ein zweiter Torsionswinkel β bestimmt, der die Rotation bzw. Neigung des zweiten Endbereichs 10b der Haltevorrichtung 10 um ihre Längsachse A angibt.
-
Der arithmetische Mittelwert γ = 1/2 (α + (3) der beiden Torsionswinkel α, β gibt die Neigung („pitch“) der Haltevorrichtung 10 um ihre Längsachse A an.
-
Die Differenz Δ = α - β zwischen den beiden Torsionswinkeln α, β gibt die Torsion der Haltevorrichtung 10 um ihre Längsachse A an.
-
Eine Torsion der Haltevorrichtung 10, die bei der Auswertung der von den optisch aktiven Elementen 12a, 12b aufgenommenen Bilder nicht berücksichtigt und korrigiert wird, hat negative Auswirkungen auf die Ergebnisse der Bestimmung der Position und der Ausrichtung des Kraftfahrzeugs 18 vor der Kalibriervorrichtung 2 und damit auch auf die Qualität einer folgenden Kalibrierung des Fahrer-Assistenzsystems 20.
-
Die von den beiden Beschleunigungssensoren 16a, 16b gelieferten Daten, welche die Bestimmung der beiden Torsionswinkel α, β ermöglichen, werden daher an die Auswertevorrichtung 14 übertragen und von der Auswertevorrichtung 14 bei der Auswertung der von den optisch aktiven Elementen 12a, 12b gelieferten Bilder berücksichtigt, um Fehler, die sich bei der Auswertung der Bilder aus der Neigung γ und insbesondere der Torsion Δ der Haltevorrichtung 10 ergeben, zu korrigieren.
-
Auf diese Weise können Abstände d und Höhen h, die durch die Auswertung der von den optisch aktiven Elementen 12a, 12b gelieferten Bilder bestimmt werden, korrigiert werden.
-
So können die Position und die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs 18 in Bezug auf die Kalibriervorrichtung 2 mit einer hoher Genauigkeit bestimmt werden. Dadurch kann die Qualität der unter Verwendung der Kalibriervorrichtung 2 durchgeführten Kalibrierung des Fahrer-Assistenzsystems 20 erheblich verbessert werden.
-
Da die erfindungsgemäße Bestimmung der Neigung γ und der Torsion Δ der Haltevorrichtung 10 auf der stets in vertikaler Richtung wirkenden Gravitationskraft FG beruht, können die Neigung γ und die Torsion Δ der Haltevorrichtung 10 nur dann vollständig erfasst und kompensiert werden, wenn sich die Längsachse Ader Haltevorrichtung 10 in horizontaler Richtung, d.h. orthogonal zur Gravitationskraft FG, erstreckt. Insbesondere kann mit den an den Stirnflächen der Haltevorrichtung 10 angebrachten Beschleunigungssensoren 16a, 16b eine Torsion Δ um eine vertikale Achse nicht bestimmt werden.
-
Erstreckt sich die Längsachse Ader Haltevorrichtung 10 schräg, d.h. weder vollständig in horizontaler Richtung, noch vollständig in vertikaler Richtung, kann eine Torsion Δ der Haltevorrichtung 10 um ihre Längsachse L nur teilweise mit Hilfe der Beschleunigungssensoren 16a, 16b bestimmt werden. Es ist daher vorteilhaft, die Haltevorrichtung 10 vor der Kalibrierung, z.B. mit Hilfe einer Wasserwaage, zu nivellieren, so dass sie möglichst exakt in horizontaler Richtung ausgerichtet ist.
-
Die von den optisch aktiven Elementen 12a, 12b und den Beschleunigungssensoren 16a, 16b gelieferten Daten können über Kabelverbindungen 24 oder drahtlos an die Auswertevorrichtung 14 übertragen werden. Eine drahtlose Datenübertragung kann über eine WLAN-Verbindung, eine Bluetooth®-Verbindung oder unter Verwendung einer ähnlichen Technologie zur drahtlosen Datenübertragung erfolgen.
-
Kabelverbindungen 24, die zur drahtgebundenen Datenübertragung eingesetzt werden, können auch verwendet werden, um die optisch aktiven Elemente 12a, 12b und die Beschleunigungssensoren 16a, 16b mit elektrischer Energie zu versorgen.
-
Im Falle einer drahtlosen Datenübertragung können die optisch aktiven Elemente 12a, 12b und die Beschleunigungssensoren 16a, 16b durch elektrische Batterien, elektrische Akkus, oder Solarzellen mit elektrischer Energie versorgt werden, um eine Kabelverbindung 24 zur Energieversorgung zu vermeiden.
