DE10210472A1 - Verfahren zur Justierung der Ausrichtung einer Sensoreinheit und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Justierung der Ausrichtung einer Sensoreinheit und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Abstract

Eine in einem Kraftfahrzeug zur Abstandsermittlung und/oder Objekterfassung eingesetzte Sensoreinheit muß zur Vermeidung von Fehlfunktionen bezüglich dem Kraftfahrzeug korrekt ausgerichtet sein. Zur Ausrichtung wird üblicherweise eine Reflektorplatte parallel zur Hinterradachse des Kraftfahrzeugs aufgestellt und ein Strahl von der Sensoreinheit zur Reflektorplatte ausgesendet. Die Ausrichtung der Sensoreinheit erfolgt dann in Abhängigkeit des zur Sensoreinheit zurückreflektierten Anteils des ausgesendeten Strahls. Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung sollen mit geringem Arbeitsaufwand eine genaue Ausrichtung der Sensoreinheit ermöglichen. DOLLAR A Beim neuen Verfahren wird das Kraftfahrzeug mit seinen Hinterrädern auf zwei drehbare parallele Rollen gefahren, beispielsweise auf die Rollen eines Bremsenprüfstands. Die Reflektorplatte ist parallel zu den Drehachsen der Rollen ausgerichtet. Durch Drehung der Rollen und der Hinterräder wird die Hinterradachse des Kraftfahrzeugs parallel zu den Drehachsen der Rollen und damit parallel zu der Reflektorplatte ausgerichtet. Die Ausrichtung der Sensoreinheit erfolgt dann in Abhängigkeit des reflektierten Anteils des ausgesendeten Strahls. DOLLAR A Verwendung eines Bremsenprüfstands zur Justierung der Ausrichtung von ACC-Sensoren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein. Verfahren zur Justierung der Ausrichtung einer in einem Kraftfahrzeug zur Abstandsermittlung und/oder Objekterfassung eingesetzten Sensoreinheit und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Derartige Sensoreinheiten senden üblicherweise Strahlen in eine durch ihre Ausrichtung bestimmte Strahlungsrichtung aus und empfangen die an Objekten zurückreflektierten Anteile der ausgesendeten Strahlen. Sie werden in Kraftfahrzeugen üblicherweise zur Regelung des Abstands zu vorausfahrenden Fahrzeugen oder zur Durchführung bestimmter Aktionen beim plötzlichen Auftauchen von Hindernissen, beispielsweise zur Abstandswarnung, eingesetzt. Die Abstandsermittlung basiert dabei auf der Messung der Signallaufzeit der ausgesendeten und reflektierten Strahlen. Zur Vermeidung von Fehlfunktionen muß eine solche Sensoreinheit bezüglich dem Kraftfahrzeug, in dem sie zum Einsatz kommt, korrekt ausgerichtet sein.
  • Aus der DE 100 01 783 C1 ist ein Verfahren zur Justierung der Ausrichtung einer Sensoreinheit der eingangs genannten Art bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Reflektorpatte vor dem Kraftfahrzeug aufgestellt und bezüglich dem Kraftfahrzeug in einer bestimmte Position ausgerichtet. Anschließend wird die Sensoreinheit in Betrieb genommen. Dabei sendet sie Strahlen in Richtung der Reflektorplatte aus und detektiert den an der Reflektorplatte zurückreflektierten Anteil der ausgesendeten Strahlen. Die Sensoreinheit wird dann derart ausgerichtet, daß ein bestimmter oder maximaler Anteil der ausgesendeten und reflektierten Strahlung auf die Sensoreinheit auftrifft.
  • Ein Hauptproblem ist hierbei die korrekte Ausrichtung der Reflektorplatte bezüglich dem Kraftfahrzeug. Diese Ausrichtung erfolgt manuell unter Zuhilfenahme eines Laserpointers und ist damit mit erheblichem Arbeitsaufwand verbunden.
  • Ein weiteres Verfahren zur Justierung der Ausrichtung einer Sensoreinheit der oben genannten Art ist aus der DE 199 11 017 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Kraftfahrzeug auf einem Fahrwerkmeßstand so ausgerichtet, daß die geometrische Fahrachse der Längsachse des Fahrwerkmeßstands entspricht. Die Justierung der Sensoreinheit wird dann bezogen auf die Längsachse der Fahrwerkmeßstands vorgenommen. Auch in diesem Fall ist die korrekte Ausrichtung des Kraftfahrzeugs mit erheblichem Arbeitsaufwand verbunden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Justierung der Ausrichtung einer Sensoreinheit der eingangs genannten Art anzugeben, das mit geringem Arbeitsaufwand eine genaue Justierung ermöglicht. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und durch die Merkmale des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird das Kraftfahrzeug, dessen Sensoreinheit justiert werden soll, vor der Verstellung der Ausrichtung der Sensoreinheit mittels einer zwei parallele drehbare Rollen aufweisenden Vorrichtung in eine bestimmte Position gebracht. Bei den Rollen handelt es sich vorzugsweise um die Rollen eines Bremsenprüfstands. Sie sind in einem befahrbaren Bodenbereich derart angebracht, daß das Kraftfahrzeug mit seinen Hinterrädern auf die Rollen gefahren werden kann und daß die Hinterräder, wenn sie auf den Rollen aufliegen, zusammen mit den Rollen gedreht werden können. Die Vorrichtung umfaßt des weiteren eine Reflektorplatte, die in einem bestimmten Abstand zu den Rollen dauerhaft oder vorübergehend derart positioniert wird, daß sie in einer zu den Drehachsen der Rollen parallelen Position steht.
  • Zur Justierung der Ausrichtung der Sensoreinheit wird das Kraftfahrzeug mit seinen Hinterrädern auf die Rollen gefahren. Durch gleichzeitiges Drehen der Rollen und der Hinterräder wird dann die Hinterradachse des Kraftfahrzeugs parallel zu den Drehachsen der Rollen und damit auch parallel zu der Reflektorplatte ausgerichtet.
  • Anschließend wird von der Sensoreinheit eine bestimmte Strahlung, insbesondere ein Strahl in Form eines Lichtstrahls oder einer Radarkeule, in Richtung der Reflektorplatte ausgesendet und die Ausrichtung der Sensoreinheit in bezüglich dem Kraftfahrzeug horizontaler Richtung, d. h. quer zu der der Fahrrichtung entsprechenden Längsachse des Kraftfahrzeugs, derart verstellt, daß ein maximaler Anteil der ausgesendeten Strahlung an der Reflektorplatte zur Sensoreinheit zurückreflektiert wird.
  • Vorzugsweise wird Sensoreinheit zusätzlich auch in vertikaler Richtung ausgerichtet. Hierzu wird das Kraftfahrzeug so auf einen ebenen Bodenbereich gefahren, daß die Sensoreinheit auf die Reflektorplatte oder auf eine weitere Reflektorplatte ausgerichtet ist. Die Reflektorplatte bzw. die weitere Reflektorplatte steht dabei senkrecht zum Bodenbereich, auf dem das Kraftfahrzeug steht. Anschließen wird von der Sensoreinheit Strahlung in Richtung der Reflektorplatte bzw. der weiteren Reflektorplatte emittiert und die Ausrichtung der Sensoreinheit in bezüglich dem Kraftfahrzeug vertikaler Richtung, d. h. vertikal zur Längsachse des Kraftfahrzeugs, derart verstellt, daß ein maximaler Anteil der ausgesendeten Strahlung an der Reflektorplatte bzw. der weiteren Reflektorplatte zur Sensoreinheit zurückreflektiert wird.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß es mit einem in vielen Werkstätten bereits vorhandenen Bremsenprüfstand durchführbar ist. Das Kraftfahrzeug läßt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung schnell, mit geringem Arbeitstaufwand und ohne Einsatz von teueren optischen Komponenten in die gewünschte Position bringen, welche zudem mit hoher Genauigkeit erreicht wird.
  • Die Sensoreinheit kann manuell, oder wenn entsprechende Stellmittel zur Verstellung ihrer Ausrichtung vorgesehen sind, automatisch in die gewünschte Position gebracht, d. h. ausgerichtet werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich alle Arten von Sensoreinheiten justieren, die in Fahrzeugen zur Objekterkennung, Kollisionsvermeidung, Abstandsregelung, adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung oder Pre-Crash-Erkennung zum Einsatz kommen und die eine ortsabhängige Richtcharakteristik aufweisen.
  • Derartige Sensoreinheiten können Kamerasysteme sein, die einen Beobachtungsbereich durch Bildaufnahme erfassen, sie können aber auch Abstandssensoren sein, die Objekte in einem Beobachtungsbereich durch Aussenden von Strahlen und Empfangen der an den Objekten reflektierten Strahlen erfassen. Die Abstandsermittlung basiert hierbei auf der Ermittlung der Signallaufzeit der ausgesendeten und reflektierten Strahlen. Solche oftmals auch als ACC-Sensoren (ACC = Adaptive Cruise Control) bezeichnete Abstandssensoren funktionieren beispielsweise auf Laser-, Mikrowellen- oder Ultraschallbasis.
  • Weist die Sensoreinheit eine Kamera als Detektor auf, so ist an die Kamera eine Strahlungsquelle dauerhaft oder zumindest für die Dauer des Justiervorgangs anzubringen. Diese Strahlungsquelle gibt dann die während des Justiervorgangs benötigte Strahlung ab.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Justierung der horizontalen Ausrichtung der Sensoreinheit eines Kraftfahrzeugs,
  • Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung aus Fig. 1,
  • Fig. 3 den Verlauf der Amplitude der reflektierten Strahlung in Abhängigkeit der Ausrichtung der Sensoreinheit.
  • Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, in dessen Front eine Sensoreinheit 10 eingebaut ist. Die Sensoreinheit 10 wird beispielsweise als Abstandssensor zur adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung eingesetzt. Sie umfaßt einen Strahlungsteil zum Aussenden einer bestimmten Strahlung und einen Empfangsteil, der geeignet ist, diese Strahlung zu detektieren.
  • Der Strahlungsteil kann als Lichtquelle zum Aussenden von sichtbarem oder nicht sichtbarem Licht, insbesondere Infrarotlicht, ausgeführt sein. Er ist beispielsweise als Infrarotlaserquelle ausgeführt, kann aber auch als Radarquelle zum Aussenden von Radarwellen oder, beispielsweise beim Einsatz in Einparkhilfesystemen, als Ultraschallquelle ausgeführt sein. Die Strahlung kann dabei als kontinuierlicher oder gepulster Strahl ausgesendet werden. Der Strahl kann ein gebündelter Strahl sein, beispielsweise ein Laserstrahl, er kann aber auch ein sich aufweitender Strahl sein, beispielsweise ein Lichtkegel oder eine Radarkeule.
  • Der Empfangsteil der Sensoreinheit 10 kann ein einzelnes Sensorelement oder eine Reihe von Sensorelementen, insbesondere ein CCD-Array, als Mittel zur Detektion der von dem Strahlungsteil emittierten Strahlung aufweisen.
  • Die Sensoreinheit 10 kann auch als Kamerasystem mit einer Kamera als Empfangsteil ausgeführt sein, an die dauerhaft oder nur für die Dauer der Justierung eine in Sichtrichtung der Kamera strahlende Lichtquelle als Strahlungsteil angebracht wird.
  • Gemäß Fig. 1 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Rollen 30, 31 mit parallelen Drehachsen sowie eine ebene und glatte Reflektorplatte 20, beispielsweise eine Metallplatte, die parallel zu den Drehachsen der Rollen 30, 31 ausgerichtet ist und die geeignet ist, die von der Sensoreinheit 10 des Kraftfahrzeugs 1 ausgesendete Strahlung zu reflektieren. Bei den Rollen 30, 31 handelt es sich beispielsweise um die Rollen eines Bremsenprüfstands. Sie sind in einem befahrbaren Bodenbereich derart angebracht, daß das Kraftfahrzeug 1 mit seinen Hinterrädern auf die Rollen 30, 31 gefahren werden kann und daß die Hinterräder dann ohne Bodenberührung auf beiden Rollen 30, 31 aufliegen, so daß die Rollen 30, 31 und die auf ihnen aufliegenden Hinterräder gleichzeitig gedreht werden können. Der Abstand zwischen den Rollen 30, 31 und der Reflektorplatte 2 ist derart gewählt, daß der Abstand zwischen der Reflektorplatte 2 und der Sensoreinheit 10 des Kraftfahrzeugs 1 etwa 3 bis 4 Meter beträgt, wenn das Kraftfahrzeug 1, wie in der Fig. 1 gezeigt, mit seinen Hinterrädern auf den Rollen 30, 31 liegt.
  • Zur horizontalen Ausrichtung der Sensoreinheit 10 wird das Kraftfahrzeug 1 in die in Fig. 1 gezeigte Position gefahren. Das heißt, es wird mit seinen Hinterrädern so auf die Rollen 30, 31 gefahren, daß die Fahrzeugfront und damit auch die Sensoreinheit 10 in Richtung der Reflektorplatte 2 ausgerichtet ist. Anschließend werden die Rollen 30, 31 und die auf diesen aufliegenden Hinterräder des Kraftfahrzeugs 1 gedreht, indem entweder die Hinterräder durch das Kraftfahrzeug 1 oder die Rollen 30, 31 durch eine entsprechende Vorrichtung angetrieben werden. Durch die Drehung justiert sich die Hinterradachse 1 l der Kraftfahrzeugs 1 parallel zu den Drehachsen der Rollen 30, 31 und damit auch parallel zu der Reflektorplatte 2. Das Kraftfahrzeug 1 wird somit bezüglich seiner Fahrrichtung rechtwinklig zur Reflektorplatte 2 ausgerichtet, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich wird. Fig. 2 zeigt die Draufsicht der Anordnung gemäß Fig. 1 bei ausgerichtetem Kraftfahrzeug 1.
  • Nach dem Ausrichten des Kraftfahrzeugs 1 wird die Sensoreinheit 10 in Betrieb genommen. Die Sensoreinheit 10 sendet dabei ihre Strahlung in Zielrichtung 4 zur Reflektorplatte 2 aus und detektiert den an der Reflektorplatte 2 zur ihr zurückreflektierten Anteil der ausgesendeten Strahlung. Während dieses Vorgangs wird die Sensoreinheit 10 manuell oder mittels eines Schraubensteller um einen bestimmten Winkelbereich in horizontaler Richtung geschwenkt und für verschiedene Winkelwerte α die Amplitude der reflektierten Strahlung ermittelt. Die Sensoreinheit 10 wird dann auf den Winkelwert α zurückgeschwenkt, der dem Maximum der ermittelten Amplitude entspricht.
  • In Fig. 3 ist der Verlauf der ermittelten Amplitude A der reflektierten Strahlung in Abhängigkeit der verschiedenen Winkelwerte α gezeigt. Beim Maximum steht die Radarkeule bzw. der Lichtstrahl der ausgesendeten Strahlung rechtwinklig zur Horizontalachse der Reflektorplatte 2 und damit rechtwinklig zur Hinterradachse 11 des Kraftfahrzeugs 1. Durch die beschriebene Art der Justierung der Ausrichtung der Sensoreinheit 10 auf den der maximalen Amplitude A entsprechenden Winkelwert α wird somit auch die Zielrichtung 4 der Sensoreinheit 10 rechtwinklig zur Hinterradachse 11 ausgerichtet.
  • In Fällen, in denen der Empfangsteil der Sensoreinheit 10 mehrere auf einer Sensorfläche angeordnete Sensorelemente aufweist, beispielsweise ein CCD-Array, wird die Sensoreinheit 10 derart ausgerichtet, daß der maximale Anteil der an der Reflektorplatte 2 zurückreflektierten Strahlung auf einen definierten Flächenbereich der Sensorfläche auftrifft.
  • So wird bei einer Sensoreinheit 10, die wie bereits erwähnt als Kamerasystem mit einer Kamera und einer an der Kamera angebrachten Lichtquelle ausgeführt ist, während des Justiervorgangs Licht von der die Lichtquelle zur Reflektorplatte 2 ausgesendet und das Kamerasystems in horizontaler Richtung soweit geschwenkt, bis ein maximaler Anteil des ausgesendeten Lichts zu einem definierten Flächenbereich des Kamerasensors zurückreflektiert wird, d. h. bis die sich in der Reflektorplatte 2 spiegelnde Lichtquelle in der Kamera auf diesen definierten Flächenbereich abgebildet wird und somit in einem definierten Bildbereich des von der Kamera aufgenommenen Bildes zu sehen ist.
  • Neben der Justierung der Ausrichtung der Sensoreinheit 10 in horizontaler Richtung wird noch eine Justierung in vertikaler Richtung vorgenommen. Es ist dabei unerheblich, welche der Justierungen zuerst vorgenommen wird.
  • Zur vertikalen Justierung der Sensoreinheit 10 wird das Kraftfahrzeug 1 so auf einen ebenen Bodenbereich gefahren, daß die Sensoreinheit 10 annähernd senkrecht auf die Reflektorplatte 2 oder auf eine in den Figuren nicht gezeigte weitere Reflektorplatte ausgerichtet ist und dabei ca. 3 bis 4 Meter von der Reflektorplatte 2 bzw. der weiteren Reflektorplatte beabstandet ist. Eine genaue Ausrichtung des Kraftfahrzeugs 1 bezüglich der Reflektorplatte 2 bzw. bezüglich der weiteren Reflektorplatte ist dabei nicht erforderlicht. Wesentlich ist lediglich, daß die Reflektorplatte 2 bzw. die weitere Reflektorplatte senkrecht zu dem Bodenbereich ausgerichtet ist, auf dem das Kraftfahrzeug 1 steht.
  • Anschließend wird die Sensoreinheit 10 in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen horizontalen Justierung ausgerichtet, wobei die Sensoreinheit 10 nunmehr statt in horizontaler Richtung in vertikaler Richtung geschwenkt wird. Das heißt, die Sensoreinheit 10 wird in vertikaler Richtung soweit geschwenkt, bis der maximale Anteil der von ihrem Sendeteil ausgesendeten Strahlung an der Reflektorplatte 2 bzw. der weiteren Reflektorplatte zur Sensoreinheit 10 zurückreflektiert wird.
  • Ist die Sensoreinheit 10 in der bereits erwähnten Art als Kamerasystem mit einer Kamera als Empfangsteil und einer an der Kamera angebrachten Lichtquelle als Strahlungsteil ausgeführt, wird ihre vertikale Ausrichtung bei leuchtender Lichtquelle soweit verstellt, bis die sich in der Reflektorplatte 2 bzw. der weiteren Reflektorplatte spiegelnde Lichtquelle im aufgenommenen Bild in einem definierten Bildbereich liegt.
  • Insgesamt ermöglicht das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung eine schnelle und genaue Ausrichtung des Kraftfahrzeugs bezüglich der Reflektorplatte 2 und ggf. bezüglich der weiteren Reflektorplatte.

Claims (5)

1. Verfahren zur Justierung der Ausrichtung einer Sensoreinheit (10) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei die Sensoreinheit (10) zur Abstandsermittlung und/oder Objekterfassung vorgesehen ist, bei dem folgende Schritte durchgeführt werden:
- das Kraftfahrzeug (1) wird mit seinen Hinterrädern auf zwei drehbare parallele Rollen (30, 31) gefahren,
- die Hinterradachse (11) des Kraftfahrzeugs (1) wird durch Drehen der Rollen (30, 31) und der Hinterräder parallel zu den Drehachsen der Rollen (30, 31) ausgerichtet,
- von der Sensoreinheit (10) wird eine bestimmte Strahlung zu einer zu den Drehachsen der Rollen (30, 31) parallelen Reflektorplatte (2) ausgesendet,
- die Ausrichtung der Sensoreinheit (10) wird in bezüglich dem Kraftfahrzeug (1) horizontaler Richtung derart verstellt, daß ein maximaler Anteil der ausgesendeten Strahlung an der Reflektorplatte (2) zur Sensoreinheit (10) zurückreflektiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfahrzeug (1) derart auf einem zur Reflektorplatte (2) oder zu einer weiteren Reflektorplatte senkrechten ebenen Bodenbereich positioniert wird, daß die Sensoreinheit (10) auf die Reflektorplatte (2) bzw. die weitere Reflektorplatte ausgerichtet ist, und daß die Ausrichtung der Sensoreinheit (10) in bezüglich dem Kraftfahrzeug vertikaler Richtung derart verstellt wird, daß ein maximaler Anteil der von der Sensoreinheit (10) ausgesendeten Strahlung an der Reflektorplatte (2) bzw. der weiteren Reflektorplatte zur Sensoreinheit (10) zurückreflektiert wird.
3. Verwendung eines Bremsenprüfstands zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.
4. Vorrichtung mit zwei drehbaren parallelen Rollen (30, 31) und einer zu den Drehachsen der Rollen (30, 31) parallelen Reflektorplatte (2) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollen (30, 31) Bestandteil eines Bremsenprüfstands sind.
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