EP4182724A1 - Apparatus for testing lidar modules and test method - Google Patents

Apparatus for testing lidar modules and test method

Info

Publication number
EP4182724A1
EP4182724A1 EP21745988.2A EP21745988A EP4182724A1 EP 4182724 A1 EP4182724 A1 EP 4182724A1 EP 21745988 A EP21745988 A EP 21745988A EP 4182724 A1 EP4182724 A1 EP 4182724A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lidar sensor
laser
sensor module
testing
lidar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21745988.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas WIERICH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magna Electronics Europe GmbH and Co OHG
Original Assignee
Magna Electronics Europe GmbH and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magna Electronics Europe GmbH and Co OHG filed Critical Magna Electronics Europe GmbH and Co OHG
Publication of EP4182724A1 publication Critical patent/EP4182724A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/8943D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497Means for monitoring or calibrating
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4972Alignment of sensor

Definitions

  • the invention relates to a device for testing lidar modules and a method for testing lidar modules.
  • Lidar sensors play an important role in autonomous driving.
  • Lidar i.e. Light Detection and Ranging
  • the position of the object to be detected can be determined via the propagation time of the light signals by the reflection of the emitted light on the object to be detected until the scattered light arrives at the receiver.
  • Lidar sensors are currently being used to develop systems for autonomous vehicles that can also drive on public roads. Lidar sensors complement the sensors of conventional assistance systems, such as ultrasonic or radar sensors in the vehicle.
  • the surroundings are illuminated line by line with a point of light from a pulsed laser light source.
  • a contour of the environment is determined from the amplitude or intensity of the re flected and backscattered light.
  • the distance to objects is determined from the propagation time of the light pulses, so that overall a three-dimensional image of the environment can be created, which can be evaluated in image processing software.
  • the line-by-line scanning must take place so quickly that a response time suitable for ferry operations can be achieved.
  • Either LEDs or laser diodes are used as the transmitter unit. They have the advantage of being quickly modulated. This allows fast pulses to be generated, which are important for the transit time measurement.
  • a light pulse lasting a few nanoseconds in the near-infrared wavelength range is sent.
  • this wavelength is between 840 and 950 nm.
  • the receiver consists of several segments and each segment receives a separate transmission pulse. Due to the complex structure of the receiver, each pixel from the incident light measures the propagation time of the transmission pulse intended for it. The transmitted pulse is reflected by the objects to be measured and recognized by the receiver.
  • DE 102008055 159 A1 discloses a lidar sensor in which the detection field can be specified in the vertical and in the horizontal direction by adjusting the oscillation amplitude of the micromechanical mirror.
  • the surroundings are illuminated line by line with a point of light from a pulsed laser light source.
  • the laser beam is deflected by a micromirror, which oscillates horizontally at 24 kHz and vertically at 60 Hz, so that 60 images of the surroundings are generated per second.
  • the mirror oscillates in both directions, each with a constant amplitude, so that fixed angular ranges are covered.
  • a device for testing lidar sensor modules comprising a camera, laser for generating at least one return pulse based on test signals from the laser, an optical beam splitter in the beam path between the lidar sensor module and an absorber, the camera perpendicular to the beam path between the lidar sensor module and the absorber is arranged and the camera has an optical distance to an object to be detected which is greater than the optical distance between the lidar sensor module and the object to be detected.
  • the device has the advantage of being very compact and still having a significant test area in order to be able to measure the desired parameters for the lidar sensor module.
  • optical distance from an object to be detected is twice the optical distance between the lidar sensor module and the object to be detected.
  • test signals from the lasers produce uniformly diffuse illumination and/or illumination structured with a pattern.
  • the beam splitter splits the output signals of the lidar sensor module, the test signals of the laser and the return signals from the object to be detected.
  • one side of the beam splitter is 1% and the other 0.25% is reflective for the incident light.
  • the device has a climate-controlled chamber for accommodating the Lidas sensor module to be tested, which chamber is separate from a test chamber.
  • Figure 1 shows the optical signal path of a lidar module
  • FIG. 2 shows a structure of a test device.
  • FIG. 1 shows the optical signal path of an exemplary lidar module 1, which is constructed from a number of lidar sensor segments 2A, 2B, 2C, 2D.
  • Each of the lidar sensor segments 2A, 2B, 2C, 2D comprises a laser, a short-range detector 3, implemented for example with an avalanche photodiode, and a long-range detector 4, for example a photomultiplier 5.
  • Each photomultiplier 5 is included in this example made up of eight individual detector segments in order to pick up scattered signals that are spatially separated from one another and pass them on for processing.
  • the electrical and electronic control of the lasers and the connection of the receiver components, consisting of avalanche photodiodes and photomultipliers, to the evaluating controller are not shown in detail.
  • a transmission path 6A light goes from the laser of the lidar sensor segment 2A through optics (not shown in detail), onto a mirror 8A and with the light away 6B onto a deflection unit 7A consisting of MEMS.
  • MEMS Micro-Electro-Mechanical Systems
  • a zone A is then illuminated pulse by pulse with the laser light from one of the mirrors of the deflection unit 7A.
  • the other lidar sensor segments 2B, 2C, 2D send laser light onto the associated mirrors 8B, 8C, 8D and the associated deflection units 7A, 7B.
  • the receive path of the lidar sensor module corresponds to the inverse transmit path.
  • the light of a specific laser pulse scattered on the detected object hits the associated deflection unit 7A, 7B, the MEMS, and enters through the optics (not shown) of the lidar sensor segment 2A, 2B, 2C, 2D and hits the respective short plugs -Detector 3 and the respective long-range detectors 4.
  • the nominal optical resolution is 0.1° by 0.1°.
  • the lidar sensor module 1 is defined for normal operation with a measuring range M to be covered of approximately 120° horizontally x 16° vertically. With the resolution, this results in a measurement in 1200 x 160 channels.
  • the lidar sensor modules 1 In order to test the quality of individual lidar sensor modules 1, the lidar sensor modules 1 must be subjected to a final functional test.
  • the structural configuration of the lidar sensor module 1 leads to five different groups of parameters for the lidar sensor module 1, which must be recorded by a test. These parameters fully characterize an individual lidar sensor module 1 relative to other individuals of the same basic lidar sensor module design.
  • test module only deals with the fact that the light emitted by the lidar module is recorded and then a return is generated on a path that simulates a reflected signal on the receive path of the lidar module.
  • a first parameter P(t) 0 ut relates to the transmitted laser signal with its externally observable properties.
  • the angular distribution of the emitted laser pulses is measured over a specified measuring range M in a frame and spatially the defined scanning area (deflection of the mirror) plus a peripheral area of the scanning with a scan pattern.
  • the scanning area is dimensioned somewhat more generously.
  • Lidar sensors deflect the laser beam in different directions across the scene to capture their surroundings. This creates unique patterns in the point cloud, which are referred to as scan patterns. The pattern is controlled by the MEMS, which steer the laser beam through the mirror movements.
  • the total energy P(t) 0 ut of the laser signal is determined by measuring the integral of the intensity for all individual laser pulses within a time frame, with the measurement taking place over the measuring range M.
  • the light power is integrated over the time of a frame for all laser pulses.
  • the spatial form of each individual laser pulse in the measurement area M is determined for the distribution of the energy. In other words, the shape of the pulse is measured.
  • the response of the lidar sensor module to incident light P(t)in from an external source is determined as the second parameter P2, and the absolute sensitivity over the measuring range M is determined for both the close range and the far range.
  • the angular coupling of the transmission and reception path must be measured over the measuring range M.
  • Each point on the camera is mapped to a point.
  • the laser 15 is pulsed and sends light through a shadow mask, this creates an image in the camera and from there the angular relationship can be evaluated. You can use it to measure the optical path and determine a misalignment of the lidar module if a software test has taken place.
  • the fourth parameter P4 is the angular resolution in the camera 10 over the measuring range M.
  • the fifth parameter P5 determines the influence of the backlight, the main source of which is the sun in the application.
  • An interference variable is generated that largely determines the signal-to-noise ratio on the lidar module. This Signal to noise ratio defines a false alarm rate. The higher the threshold of the signal-to-noise ratio, the later the alarm, but the range sensitivity is reduced.
  • a test device 50 is used for testing, which accommodates the test object, the lidar module 1, in a climatically controlled chamber 51.
  • the chamber 51 has a window 53 via which the lidar sensor module 1 is optically connected to the actual test chamber 52 .
  • the test chamber 52 is filled with a dry gas in order to maintain defined test conditions.
  • the transmission power P(t) 0 ut of the lidar sensor module 1 is recorded by a camera 10 in the test chamber 52 .
  • the laser signal is split into three directions at a beam splitter 11 .
  • the beam passing through in a straight line is caught in an absorber 12a.
  • a part of the laser power P(t)out_1 is imaged on the camera 10, another part P(t) 0 ut_2 falls on the object 20 to be detected.
  • the horizontal resolution of the camera 10 is 4k, for example.
  • the distance L1 to the object 20 to be detected must be greater than the distance L2 of the lidar sensor module 1 to the object 20 to be detected, which runs with a change of direction at the beam splitter 11 .
  • the distance L2 is a combination of the distance from the lidar sensor module to the beam splitter 11 and the distance from the beam splitter 11 to the object 20. If twice the distance L1 to L2 is selected, the measuring range of the camera 10 is limited to around 60°.
  • the received signal P(t)in is simulated by using a laser pulse triggered by the transmit pulse P(t) 0 ut.
  • the testing device must measure all the required parameters at different temperatures and supply voltages. To do this, it is essential to minimize the volume and mass that must be thermally controlled, which is achieved by keeping the lidar module 1 separate and the test chamber 52 not having to be opened.
  • the camera 10 has a 4k resolution, for example.
  • the region of particular interest, ROI is limited to a partial image of 4096 ⁇ 546 pixels.
  • the camera 10 must have a global shutter so that sharp images of fast-moving objects are possible because all pixels can be exposed at the same time.
  • the global shutter is synchronized with the start of a data frame, ie with the activation of the lidar sensor module 1 . Only one image from the camera 10 is recorded per data frame.
  • the camera image must be deconvoluted, that is to say processed by computation, in order to remove the double image produced by the optical beam splitter 11 in the beam path.
  • the camera 10 captures the scanning pattern, the pulse energy and the pulse shape.
  • the laser 14 works with a variable delay between the transmitted pulse P(t) ou t_i of the lidar module 1 detected by the camera and the return signal R x from the object 20 to be detected.
  • the laser 14 must have the ability to regulate the energy of the return signal R x .
  • This arrangement tests the sensitivity to return signals R x .
  • a diffuser plate is used, which, when arranged in front of the laser 14, generates diffused light.
  • a second laser 15 for the pattern return signal has to have the object 20 to be detected spatially illuminate structured lighting pulses.
  • the pattern consists, for example, of randomly oriented short bars, a line pattern or Fischmus ter, which is designed as a screen to be transilluminated.
  • a single laser can also be used, with the diffuser disk and grid disk being mounted pivotably in the beam direction in front of the laser in an upstream filter changer and being alternatively illuminated.
  • the entire object 20 to be detected is uniformly illuminated with the pattern.
  • the second laser 15 creates a point cloud that is captured by the camera.
  • the laser 15 also requires a variable delay between the transmission signal P(t) 0 ut detected on the camera 10 and the return signal R xP att.
  • the laser 15 for the return signal R x-patt must have the ability to generate the energy of the return signal by regulating the test signal.
  • the arrangement tests the transmit signal to return signal alignment and the resolution.
  • the optical splitter 11 consists of a glass plate coated on both sides. Coatings are readily available for the infrared at 905nm range. The two sides must have different reflectivities with a ratio greater than 2:1. An exemplary embodiment is selected in such a way that one side reflects 1% and the other 0.25% of the incident light.
  • the absorbers 12a and 12b are used to absorb unnecessary light.
  • the absorber 12a absorbs the transmission pulse of the lidar module and the absorber 12b absorbs the return pulse from the object 20 to be detected.
  • Infrared LEDs are used for the background lighting 13 . You can work with different light intensities and threshold sizes measurable do. The light intensity is varied in order to be able to recognize thresholds.
  • the background lighting 13 simulates solar radiation and assumes the function of a disturbance variable.
  • the camera 10 records a greatly reduced light signal from the lidar module 1, which is branched off by the optical splitter 11.
  • the camera captures the scan pattern frame by frame.
  • the lidar module and the test module work with an image frequency of 15 Hz.
  • the camera 10 provides a trigger signal to trigger the signals from the lasers 14 and 15 and to generate a simulated response signal.
  • the raster disk generates a corresponding input signal in the camera 10.
  • the point cloud generated by the raster disk and the laser 15 is recorded on the lidar module 1, and the camera image is transferred to a test controller outside of the tester.
  • the tester is just an optoelectronic head that generates light and records light in a camera.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to an apparatus for testing lidar sensor modules (1), comprising a camera (10), at least one laser (14, 15) for generating at least one return pulse on account of test signals from the at least one laser (14, 15), an optical beam splitter (11) in the beam path between the lidar sensor module (1) and an absorber (12a), wherein the camera (10) is arranged perpendicular to the beam path between lidar sensor module (1) and absorber (12a) and the camera (10) has an optical distance (L1) from an object (20) to be captured that is greater than the optical distance (L2) between lidar sensor module and the object (20) to be captured.

Description

Vorrichtung zum Testen von Lidar-Modulen und Verfahren zum Testen Device for testing lidar modules and method for testing
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen von Lidar-Modulen und ein Ver fahren zum Testen von Lidar-Modulen. The invention relates to a device for testing lidar modules and a method for testing lidar modules.
Stand der Technik State of the art
Sensoren spielen in der Automobilindustrie eine zunehmend wichtige Rolle. Ver stärktwird der Trend durch das Ziel, ein Fahrzeug autonom zu bewegen, was Sensoren mit hoher Verlässlichkeit und guter Auflösung voraussetzt. Sensors play an increasingly important role in the automotive industry. The trend is reinforced by the goal of moving a vehicle autonomously, which requires sensors with high reliability and good resolution.
Für das autonome Fahren werden Lidar-Sensoren ein wichtiger Stellenwert einge räumt. Lidar, also Light Detection and Ranging ist ein optisches Messsystem, um Objekte zu detektieren. Durch die Reflexion des ausgesandten Lichts am zu de- tektierenden Objekt bis zum Eintreffen des gestreuten Lichts am Empfänger lässt sich über die Laufzeit der Lichtsignale die Position des zu detektierenden Objektes bestimmen. Lidar sensors play an important role in autonomous driving. Lidar, i.e. Light Detection and Ranging, is an optical measuring system for detecting objects. The position of the object to be detected can be determined via the propagation time of the light signals by the reflection of the emitted light on the object to be detected until the scattered light arrives at the receiver.
Aktuell werden Lidar-Sensoren dazu verwendet, Systeme für autonome Fahr zeuge zu entwickeln, die auch im öffentlichen Straßenverkehr fahren können. Li dar-Sensoren ergänzen die Sensoren herkömmlicher Assistenzsysteme, wie Ultra schall- oder Radarsensoren im Fahrzeug. Lidar sensors are currently being used to develop systems for autonomous vehicles that can also drive on public roads. Lidar sensors complement the sensors of conventional assistance systems, such as ultrasonic or radar sensors in the vehicle.
Bei einem LIDAR wird die Umgebung zeilenweise mit einem Lichtpunkt aus einer gepulsten Laserlichtquelle beleuchtet. Aus der Amplitude oder Intensität des re flektierten und rückgestreuten Lichts wird eine Kontur der Umgebung bestimmt. Weiterhin wird aus der Laufzeit der Lichtpulse die Entfernung zu Objekten be stimmt, so dass insgesamt ein dreidimensionales Abbild der Umgebung erstellt werden kann, das in einer Bildverarbeitungs-Software bewertet werden kann. Die zeilenweise Abtastung muss so schnell erfolgen, dass eine für einen Fährbetrieb geeignete Reaktionszeit verwirklichbar ist. Als Sendeeinheit werden entweder LEDs oder Laserdioden verwendet. Sie haben den Vorteil, schnell modulierbarzu sein. Dadurch lassen sich zeitlich schnelle Pulse erzeugen, die für die Laufzeitmessung wichtig sind. Dazu wird ein Lichtim puls mit wenigen Nanosekunden im Wellenlängenbereich des nahen Infrarots ge sendet. Je nach Lidar-Sensortyp liegt diese Wellenlänge zwischen 840 bis 950 nm. Der Empfänger besteht aus mehreren Segmenten und jedes Segment erhält einen separaten Sendeimpuls. Durch den komplexen Aufbau des Empfängers misst jeder Bildpunkt aus dem einfallenden Licht die Laufzeit des für ihn bestimm ten Sendepulses. Der Sendepuls wird von den zu messenden Objekten reflektiert und vom Empfänger erkannt. With a LIDAR, the surroundings are illuminated line by line with a point of light from a pulsed laser light source. A contour of the environment is determined from the amplitude or intensity of the re flected and backscattered light. Furthermore, the distance to objects is determined from the propagation time of the light pulses, so that overall a three-dimensional image of the environment can be created, which can be evaluated in image processing software. The line-by-line scanning must take place so quickly that a response time suitable for ferry operations can be achieved. Either LEDs or laser diodes are used as the transmitter unit. They have the advantage of being quickly modulated. This allows fast pulses to be generated, which are important for the transit time measurement. To do this, a light pulse lasting a few nanoseconds in the near-infrared wavelength range is sent. Depending on the lidar sensor type, this wavelength is between 840 and 950 nm. The receiver consists of several segments and each segment receives a separate transmission pulse. Due to the complex structure of the receiver, each pixel from the incident light measures the propagation time of the transmission pulse intended for it. The transmitted pulse is reflected by the objects to be measured and recognized by the receiver.
Aus der DE 102008055 159 A1 ist ein Lidar-Sensor bekannt, bei dem das Detek tionsfeld in vertikaler und in horizontaler Richtung durch eine Anpassung der Schwingungsamplitude des mikromechanischen Spiegels vorgebbar ist. Bei dem LIDAR wird die Umgebung zeilenweise mit einem Lichtpunkt aus einer gepulsten Laserlichtquelle beleuchtet. Der Laserstrahl wird dabei von einem Mikrospiegel ab gelenkt, der beispielhaft in horizontaler Richtung mit 24 kHz und in vertikaler Rich tung mit 60 Hz schwingt, so dass 60 Bilder der Umgebung pro Sekunde erzeugt werden. Der Spiegel schwingt nach dem Stand der Technik in beiden Richtungen mit jeweils konstanter Amplitude, so dass feste Winkelbereiche überstrichen wer den. DE 102008055 159 A1 discloses a lidar sensor in which the detection field can be specified in the vertical and in the horizontal direction by adjusting the oscillation amplitude of the micromechanical mirror. With the LIDAR, the surroundings are illuminated line by line with a point of light from a pulsed laser light source. The laser beam is deflected by a micromirror, which oscillates horizontally at 24 kHz and vertically at 60 Hz, so that 60 images of the surroundings are generated per second. According to the prior art, the mirror oscillates in both directions, each with a constant amplitude, so that fixed angular ranges are covered.
Bei der Herstellung der Lidar-Sensoren ist der finale Qualitätstest von großer Be deutung. Dabei muss jeder einzelne Lidar-Sensor getestet werden, was natürlich in der Serienproduktion schnell und mit möglichst geringem Aufwand erfolgen muss The final quality test is of great importance in the manufacture of the lidar sensors. Each individual lidar sensor has to be tested, which of course has to be done quickly and with as little effort as possible in series production
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Testen von Lidar-Modulen vorzustellen, die wichtigen Kennzahlen der Lidar-Sensoren gleich zeitig unkompliziert misst. Beschreibung der Erfindung It is the object of the invention to present a device and a method for testing lidar modules, which at the same time measures important key figures of the lidar sensors in an uncomplicated manner. Description of the invention
Die Aufgabe wird gelöst mit Vorrichtung zum Testen von Lidar-Sensor-Modulen umfassend eine Kamera, Laser zum Erzeugen mindestens eines Rücklaufpulses aufgrund von Testsignalen der Laser, einem optischen Strahlteiler im Strahlen gang zwischen dem Lidar-Sensor-Modul und einem Absorber, wobei die Kamera senkrecht zum Strahlengang zwischen Lidar-Sensor-Modul und Absorber ange ordnet ist und die Kamera einen optischen Abstand zu einem zu erfassenden Ob jekt aufweist, der größer ist als der optische Abstand zwischen Lidar-Sensor-Mo dul und zu erfassendes Objekt. The object is achieved with a device for testing lidar sensor modules comprising a camera, laser for generating at least one return pulse based on test signals from the laser, an optical beam splitter in the beam path between the lidar sensor module and an absorber, the camera perpendicular to the beam path between the lidar sensor module and the absorber is arranged and the camera has an optical distance to an object to be detected which is greater than the optical distance between the lidar sensor module and the object to be detected.
Die Vorrichtung hat den Vorteil sehr kompakt zu sein und trotzdem einen signifi kanten Testbereich aufzuweisen, um die gewünschten Parameter für das Lidar- Sensor-Modul messen zu können. The device has the advantage of being very compact and still having a significant test area in order to be able to measure the desired parameters for the lidar sensor module.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der optische Abstand zu einem zu erfassenden Objekt zweimal der optische Abstand zwischen Lidar-Sensor-Modul und zu erfas sendes Objekt ist. It is particularly advantageous if the optical distance from an object to be detected is twice the optical distance between the lidar sensor module and the object to be detected.
Die Testsignale der Laser erzeugen eine gleichmäßig diffuse Ausleuchtung und/oder eine mit einem Muster strukturierte Ausleuchtung. The test signals from the lasers produce uniformly diffuse illumination and/or illumination structured with a pattern.
Es ist dabei von Vorteil, dass der Strahlteiler sowohl die Ausgangssignale des Li- dar-Sensor-Moduls, die Testsignale der Laser und die Rücksignale vom zu erfas senden Objekt aufteilt. It is advantageous that the beam splitter splits the output signals of the lidar sensor module, the test signals of the laser and the return signals from the object to be detected.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Seite des Strahlteilers 1%, die an dere 0,25% für das einfallende Lichts reflektiv. In an advantageous embodiment, one side of the beam splitter is 1% and the other 0.25% is reflective for the incident light.
Es ist von Vorteil, dass die Vorrichtung eine klimatisch kontrollierte Kammer für die Aufnahme des zu testenden Lidas-Sensor-Moduls aufweist, die von einer Test kammer getrennt ist. Beschreibung der Figuren It is advantageous that the device has a climate-controlled chamber for accommodating the Lidas sensor module to be tested, which chamber is separate from a test chamber. Description of the figures
Figur 1 zeigt den optischen Signalweg eines Lidar-Moduls, Figure 1 shows the optical signal path of a lidar module,
Figur 2 zeigt einen Aufbau einer Testvorrichtung. FIG. 2 shows a structure of a test device.
Figur 1 zeigt den optischen Signalweg eines beispielhaften Lidar-Moduls 1, das aus mehreren Lidar-Sensor-Segmenten 2A, 2B, 2C, 2D aufgebaut ist. FIG. 1 shows the optical signal path of an exemplary lidar module 1, which is constructed from a number of lidar sensor segments 2A, 2B, 2C, 2D.
Jedes der Lidar-Sensor-Segmenten 2A, 2B, 2C, 2D umfasst einen Laser, einen Kurzstrecken-Detektor 3, beispielsweise mit einer Avalanchefotodiode umgesetzt, und einen Langstrecken-Detektor 4, beispielsweise einen Fotomultiplier 5. Jeder Fotomultiplier 5 ist dabei in diesem Beispiel aus acht einzelnen Detektorsegmen ten aufgebaut, um räumlich getrennt voneinander eingehende Streusignale aufzu fangen und zur Verarbeitung weiterzugeben. Die elektrische und elektronische An steuerung der Laser sowie die Anbindung der Empfängerbauteile, bestehend aus Avalanchefotodioden und Fotomultiplier, an die auswertenden Kontroller sind nicht weiter dargestellt. Each of the lidar sensor segments 2A, 2B, 2C, 2D comprises a laser, a short-range detector 3, implemented for example with an avalanche photodiode, and a long-range detector 4, for example a photomultiplier 5. Each photomultiplier 5 is included in this example made up of eight individual detector segments in order to pick up scattered signals that are spatially separated from one another and pass them on for processing. The electrical and electronic control of the lasers and the connection of the receiver components, consisting of avalanche photodiodes and photomultipliers, to the evaluating controller are not shown in detail.
Auf einem Übertragungsweg 6A geht Licht vom Laser des Lidar-Sensor-Segments 2A durch eine nicht näher gezeigte Optik, auf einen Spiegel 8A und mit dem Licht weg 6B auf eine Ablenkeinheit 7A bestehend aus MEMS. MEMS, Micro-Electro- Mechanical Systems, sind winzige Bauelemente, die Logikelemente und mikrome chanische Strukturen in einem Chip vereinen. Sie können mechanische und elekt rische Informationen verarbeiten und weisen für die Ablenkung des Laserlichts kleine Spiegel auf. Von einem der Spiegel der Ablenkeinheit 7A wird dann eine Zone A mit dem Laserlicht Puls für Puls ausgeleuchtet. On a transmission path 6A, light goes from the laser of the lidar sensor segment 2A through optics (not shown in detail), onto a mirror 8A and with the light away 6B onto a deflection unit 7A consisting of MEMS. MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems, are tiny components that combine logic elements and micromechanical structures in one chip. They can process mechanical and electrical information and have small mirrors to deflect the laser light. A zone A is then illuminated pulse by pulse with the laser light from one of the mirrors of the deflection unit 7A.
Analog dazu senden die weiteren Lidar-Sensor-Segmente 2B, 2C, 2D Laserlicht auf die zugeordneten Spiegel 8B, 8C, 8D und die zugeordneten Ablenkeinheiten 7A, 7B. Der Empfangspfad des Lidar-Sensor-Moduls entspricht dem inversen Sendepfad. Das am erfassten Objekt gestreute Licht eines bestimmten Laserpulses trifft auf die zugehörige Ablenkeinheit 7A, 7B, die MEMS, und tritt durch die nicht darge stellte Optik des Lidar-Sensor-Segments 2A, 2B, 2C, 2D ein und trifft auf jeweili gen den Kurzstecken-Detektor 3 und den jeweiligen Langstrecken-Detektoren 4.Similarly, the other lidar sensor segments 2B, 2C, 2D send laser light onto the associated mirrors 8B, 8C, 8D and the associated deflection units 7A, 7B. The receive path of the lidar sensor module corresponds to the inverse transmit path. The light of a specific laser pulse scattered on the detected object hits the associated deflection unit 7A, 7B, the MEMS, and enters through the optics (not shown) of the lidar sensor segment 2A, 2B, 2C, 2D and hits the respective short plugs -Detector 3 and the respective long-range detectors 4.
In der beispielhaft gewählten Ausführung des Lidar-Sensor-Moduls 1 beträgt die nominelle optische Auflösung 0,1° mal 0,1°. Das Lidar-Sensor-Modul 1 ist für den Normalbetrieb mit einem zu überstreichenden Messbereich M von in etwa 120° horizontal x 16° vertikal definiert. Daraus ergibt sich mit der Auflösung eine Mes sung in 1200 x 160 Kanälen. In the embodiment of the lidar sensor module 1 selected as an example, the nominal optical resolution is 0.1° by 0.1°. The lidar sensor module 1 is defined for normal operation with a measuring range M to be covered of approximately 120° horizontally x 16° vertically. With the resolution, this results in a measurement in 1200 x 160 channels.
Um einzelne Lidar-Sensor-Module 1 auf ihre Qualität zu testen, müssen die Lidar- Sensor-Module 1 einem finalen Funktionstest unterzogen werden. In order to test the quality of individual lidar sensor modules 1, the lidar sensor modules 1 must be subjected to a final functional test.
Die bauliche Ausgestaltung des Lidar-Sensor-Moduls 1 führt zu fünf verschiede nen Gruppen von Parametern für das Lidar-Sensor-Modul 1 , die von einem Test erfasst werden müssen. Diese Parameter charakterisieren ein individuelles Lidar- Sensor-Modul 1 relativ zu anderen Individuen desselben Lidar-Sensor-Modul-Ba- sisdesigns vollständig. The structural configuration of the lidar sensor module 1 leads to five different groups of parameters for the lidar sensor module 1, which must be recorded by a test. These parameters fully characterize an individual lidar sensor module 1 relative to other individuals of the same basic lidar sensor module design.
Alle Parameter werden dabei in einem Black-Box-Test gemessen, da nur der Ein- und Ausgang des Lidar-Sensor-Moduls 1 vorliegen muss. Das Testmodul beschäf tigt sich nur damit, dass das ausgesendete Licht des Lidas-Module aufgezeichnet wird und dann ein Rücklauf auf einem Pfad erzeugt wird, das dem Empfangspfad des Lidar-Moduls ein reflektiertes Signal simuliert. All parameters are measured in a black box test since only the input and output of the lidar sensor module 1 needs to be present. The test module only deals with the fact that the light emitted by the lidar module is recorded and then a return is generated on a path that simulates a reflected signal on the receive path of the lidar module.
Parameter 1: Ein erster Parameter P(t)0ut betrifft das gesendete Laser-Signal mit seiner von außen beobachtbaren Eigenschaften. Für das gesendete Laser-Signal jedes der vorhandenen Laser wird die Winkelverteilung der ausgestrahlten Laser pulse über einen vorgegeben Messbereich M in einem Rahmen und räumlich der definierte Abtastbereich (Ablenkung des Spiegels) plus ein Randbereich der Ab tastung mit einem Scan-Muster gemessen. Um nicht kalibrieren zu müssen, wird der Abtastbereich etwas großzügiger bemessen. Lidar-Sensoren lenken den La serstrahl in verschiedene Richtungen über die Szene ab, um ihre Umgebung zu erfassen. Dadurch entstehen einzigartige Muster in der Punktwolke, die als Scan muster bezeichnet werden. Das Muster wird von den MEMS angesteuert, die durch die Spiegelbewegungen den Laserstrahl lenken. Durch die Messung des In tegrals der Intensität für alle einzelnen Laserpuls innerhalb eine Zeitrahmens wird die Gesamtenergie P(t)0ut des Lasersignals bestimmt, wobei die Messung über den Messbereich M erfolgt. Die Lichtleistung wird über der Zeit eines Rahmens für alle Laserpulse integriert. Parameter 1: A first parameter P(t) 0 ut relates to the transmitted laser signal with its externally observable properties. For the transmitted laser signal of each of the existing lasers, the angular distribution of the emitted laser pulses is measured over a specified measuring range M in a frame and spatially the defined scanning area (deflection of the mirror) plus a peripheral area of the scanning with a scan pattern. In order not to have to calibrate, the scanning area is dimensioned somewhat more generously. Lidar sensors deflect the laser beam in different directions across the scene to capture their surroundings. This creates unique patterns in the point cloud, which are referred to as scan patterns. The pattern is controlled by the MEMS, which steer the laser beam through the mirror movements. The total energy P(t) 0 ut of the laser signal is determined by measuring the integral of the intensity for all individual laser pulses within a time frame, with the measurement taking place over the measuring range M. The light power is integrated over the time of a frame for all laser pulses.
Zudem wird die räumliche Form jedes einzelnen Laserpulses im Messbereich M zur Verteilung der Energie bestimmt. Mit anderen Worten, es wird die Form des Pulses gemessen. In addition, the spatial form of each individual laser pulse in the measurement area M is determined for the distribution of the energy. In other words, the shape of the pulse is measured.
Als zweiter Parameter P2 wird das Ansprechverhalten des Lidar-Sensor-Moduls gegenüber Lichteinfall P(t)in aus einer externen Quelle bestimmt und die absolute Empfindlichkeit über den Messbereich M sowohl für den Nahbereich als auch für den Fernbereich bestimmt. The response of the lidar sensor module to incident light P(t)in from an external source is determined as the second parameter P2, and the absolute sensitivity over the measuring range M is determined for both the close range and the far range.
Weiterhin muss als dritter Parameter P3 die Winkelkopplung von Sende- und Empfangs-Pfad über den Messbereich M gemessen werden. Jeder Punkt an der Kamera ist einem Punkt zugeordnet. Der Laser 15 wird gepulst und versendet Licht durch eine Lochmaske, dadurch wird ein Bild in der Kamera erzeugt und dort kann man die Winkelbeziehung bewertet. Man kann damit den optischen Pfad ausmessen und eine Fehlstellung des Lidar-Moduls feststellen, wenn ein Softwa retest stattgefunden hat. Furthermore, as the third parameter P3, the angular coupling of the transmission and reception path must be measured over the measuring range M. Each point on the camera is mapped to a point. The laser 15 is pulsed and sends light through a shadow mask, this creates an image in the camera and from there the angular relationship can be evaluated. You can use it to measure the optical path and determine a misalignment of the lidar module if a software test has taken place.
Der vierte Parameter P4 ist die Winkelauflösung in der Kamera 10 über den Mess bereich M. The fourth parameter P4 is the angular resolution in the camera 10 over the measuring range M.
Der fünfte Parameter P5 bestimmt den Einfluss der Hintergrundbeleuchtung, des sen Hauptquelle im Anwendungsfall die Sonne ist. Es wir einen Störgröße erzeugt, die maßgeblich das Signal-Rausch Verhältnis am Lidar-modul bestimmt. Dieses Signal-Rausch-Verhältnis definiert eine Falschalarmrate. Je höher die Schwelle des Signal-Rausch-Verhältnisses liegt, desto später wird alarmiert, wobei aber die Entfernungsempfindlichkeit reduziert wird. The fifth parameter P5 determines the influence of the backlight, the main source of which is the sun in the application. An interference variable is generated that largely determines the signal-to-noise ratio on the lidar module. This Signal to noise ratio defines a false alarm rate. The higher the threshold of the signal-to-noise ratio, the later the alarm, but the range sensitivity is reduced.
Zum Testen wird eine Testvorrichtung 50 verwendet, die das Testobjekt, das Li- dar-Modul 1, in einer klimatisch kontrollierten Kammer 51 aufnimmt. Die Kammer 51 verfügt über ein Fenster 53, über das das Lidar-Sensor-Modul 1 mit der eigent lichen Testkammer 52 optisch verbunden ist. Die Testkammer 52 ist mit einem tro ckenen Gas gefüllt, um definierte Testbedingungen einzuhalten. A test device 50 is used for testing, which accommodates the test object, the lidar module 1, in a climatically controlled chamber 51. The chamber 51 has a window 53 via which the lidar sensor module 1 is optically connected to the actual test chamber 52 . The test chamber 52 is filled with a dry gas in order to maintain defined test conditions.
Zur Durchführung der Messungen wird die Sendeleistung P(t)0ut des Lidar-Sensor- Moduls 1 von einer Kamera 10 in der Testkammer 52 erfasst. Dazu wird das La ser-Signal an einem Strahlteiler 11 in drei Richtungen aufgeteilt. Der geradlinig durchgehende Strahl wird in einem Absorber 12a aufgefangen. Ein Teil der Laser leistung P(t)out_1 wird auf die Kamera 10 abgebildet, ein weitere Teil P(t)0ut_2 fällt auf das zu erfassende Objekt 20. To carry out the measurements, the transmission power P(t) 0 ut of the lidar sensor module 1 is recorded by a camera 10 in the test chamber 52 . For this purpose, the laser signal is split into three directions at a beam splitter 11 . The beam passing through in a straight line is caught in an absorber 12a. A part of the laser power P(t)out_1 is imaged on the camera 10, another part P(t) 0 ut_2 falls on the object 20 to be detected.
Die horizontale Auflösung der Kamera 10 beträgt beispielsweise 4k. The horizontal resolution of the camera 10 is 4k, for example.
Um einen sinnvollen Messbereich für die Kamera 10 zu ermöglichen, muss der Abstand L1 zum zu erfassenden Objekt 20 größer sein als der Abstand L2 des Li- dar-Sensor-Moduls 1 zum zu erfassende Objekt 20, der mit einem Richtungs wechsel am Strahlteiler 11 verläuft. Der Abstand L2 ist eine Kombination des Ab stands des Lidar-Sensor-Moduls zum Strahlteiler 11 und des Abstands vom Strahlteiler 11 zum Objekt 20. Wählt man den doppelten Abstand L1 zu L2 ist der Messbereich der Kamera 10 auf etwa 60° begrenzt. In order to enable a meaningful measuring range for the camera 10, the distance L1 to the object 20 to be detected must be greater than the distance L2 of the lidar sensor module 1 to the object 20 to be detected, which runs with a change of direction at the beam splitter 11 . The distance L2 is a combination of the distance from the lidar sensor module to the beam splitter 11 and the distance from the beam splitter 11 to the object 20. If twice the distance L1 to L2 is selected, the measuring range of the camera 10 is limited to around 60°.
Das empfangene Signal P(t)in wird simuliert, indem man einen Laserpuls verwen det, der durch den Sende-Puls P(t)0ut ausgelöst wird. The received signal P(t)in is simulated by using a laser pulse triggered by the transmit pulse P(t) 0 ut.
Das Vorrichtung zum Testen muss alle erforderlichen Parameter bei verschiede nen Temperaturen und Versorgungsspannungen messen. Dazu ist es unerlässlich, das Volumen und die Masse, die thermisch kontrolliert werden müssen, minimal zu halten, was gelingt, indem das Lidar-Modul 1 separat gehalten ist und die Testkammer 52 nicht geöffnet werden muss. The testing device must measure all the required parameters at different temperatures and supply voltages. To do this, it is essential to minimize the volume and mass that must be thermally controlled, which is achieved by keeping the lidar module 1 separate and the test chamber 52 not having to be opened.
Die Kamera 10 hat beispielsweise eine 4k Auflösung. Dabei ist die Region von be sonderem Interesse, ROI, auf ein Teilbild von 4096 x 546 Pixeln begrenzt. The camera 10 has a 4k resolution, for example. The region of particular interest, ROI, is limited to a partial image of 4096×546 pixels.
Die Kamera 10 muss über einen Global Shutter verfügen, so dass scharfe Bilder von sich schnell bewegenden Objekten möglich werden, da alle Pixel gleich zeitig belichtet werden können. Der Global Shutter wird mit dem Beginn eines Datenrahmens, also mit der Ansteuerung des Lidar-Sensor-Moduls 1 synchroni siert. Pro Datenrahmen wird nur ein Bild der Kamera 10 aufgezeichnet. The camera 10 must have a global shutter so that sharp images of fast-moving objects are possible because all pixels can be exposed at the same time. The global shutter is synchronized with the start of a data frame, ie with the activation of the lidar sensor module 1 . Only one image from the camera 10 is recorded per data frame.
Das Kamerabild muss dekonvolutiert, also rechnerisch verarbeitet werden, um das durch den optischen Strahlteiler 11 im Strahlengang entstehende Doppelbild zu entfernen. Die Kamera 10 erfasst das Abtastmuster, die Impulsenergie und die Im pulsform. The camera image must be deconvoluted, that is to say processed by computation, in order to remove the double image produced by the optical beam splitter 11 in the beam path. The camera 10 captures the scanning pattern, the pulse energy and the pulse shape.
Ein Laser 14, der eines der Rücklaufsignale simuliert, beleuchtet das zu erfas sende Objekt 20 diffus gleichmäßig mit Licht, um eine konstanten Antwortimpuls des zu erfassenden Objekts zu erzeugen. Gemessen wird dann die Ausleuchtung des Messbereiches, die möglichst homogen sein sollte. A laser 14, simulating one of the return signals, diffusely uniformly illuminates the object to be detected 20 with light to produce a constant response pulse of the object to be detected. The illumination of the measuring area, which should be as homogeneous as possible, is then measured.
Der Laser 14 arbeitet mit einer variablen Verzögerung zwischen dem von der Ka mera erfassten Sende-Impuls P(t)out_i des Lidar-Moduls 1 und dem Rücklaufsignal Rx vom zu erfassenden Objekt 20. The laser 14 works with a variable delay between the transmitted pulse P(t) ou t_i of the lidar module 1 detected by the camera and the return signal R x from the object 20 to be detected.
Zudem muss der Laser 14 für das Rücklaufsignal die Fähigkeit haben, die Energie des Rücklaufsignals Rx zu regulieren. Diese Anordnung testet die Empfindlichkeit auf Rücklaufsignale Rx. Es wird eine Diffusorplatte verwendet, die, vor dem Laser 14 angeordnet, eben diffuses Licht erzeugt. In addition, for the return signal, the laser 14 must have the ability to regulate the energy of the return signal R x . This arrangement tests the sensitivity to return signals R x . A diffuser plate is used, which, when arranged in front of the laser 14, generates diffused light.
Für eine Messung mit einem Muster im Rücklaufsignal Rx-Patt muss ein zweiter La ser 15 für das Muster-Rücklaufsignal das zu erfassende Objekt 20 mit räumlich strukturierten Beleuchtungspulsen ausleuchten. Das Muster besteht beispiels weise aus zufällig orientierten kurzen Balken, einem Strichmuster oder Fischmus ter, das als zu durchleuchtende Rasterscheibe ausgebildet ist. For a measurement with a pattern in the return signal R xP att, a second laser 15 for the pattern return signal has to have the object 20 to be detected spatially illuminate structured lighting pulses. The pattern consists, for example, of randomly oriented short bars, a line pattern or Fischmus ter, which is designed as a screen to be transilluminated.
Alternativ zur zwei Lasern 14, 15 kann auch ein einziger Laser verwendet werden, wobei Diffusorscheibe und Rasterscheibe schwenkbar in Strahlrichtung vor dem Laser in einem vorgeschaltem Filterwechsler angebracht sind und alternativ durch leuchtet werden. As an alternative to the two lasers 14, 15, a single laser can also be used, with the diffuser disk and grid disk being mounted pivotably in the beam direction in front of the laser in an upstream filter changer and being alternatively illuminated.
Es ist dabei vorgesehen, dass das gesamte zu erfassende Objekt 20 gleichmäßig mit dem Muster ausgeleuchtet wird. Der zweite Laser 15 erzeugt eine Point Cloud, die von der Kamera erfasst wird. It is provided that the entire object 20 to be detected is uniformly illuminated with the pattern. The second laser 15 creates a point cloud that is captured by the camera.
Der Laser 15 benötigt ebenfalls eine variable Verzögerung zwischen dem an der Kamera 10 erfassten Sendesignal P(t)0ut und dem Rücklaufsignal Rx-Patt. The laser 15 also requires a variable delay between the transmission signal P(t) 0 ut detected on the camera 10 and the return signal R xP att.
Zudem muss der Laser 15 für das Rücklaufsignal Rx-patt die Fähigkeit haben, die Energie des Rücklaufsignales durch Regulierung des Testsignals zu generieren.In addition, the laser 15 for the return signal R x-patt must have the ability to generate the energy of the return signal by regulating the test signal.
Die Anordnung testet die Ausrichtung von Sendesignal zu Rücklaufsignal und die Auflösung. The arrangement tests the transmit signal to return signal alignment and the resolution.
Der optische Teiler 11 besteht aus einer Glasplatte mit beidseitiger Beschichtung. Für den Infrarotbereich mit 905nm-Bereich sind Beschichtungen leicht erhältlich. Die beiden Seiten müssen ein unterschiedliches Reflexionsvermögen mit einem Verhältnis von mehr als 2:1 aufweisen. Ein Ausführungsbeispiel ist so gewählt, dass eine Seite 1%, die andere 0,25% des einfallenden Lichts reflektiert. The optical splitter 11 consists of a glass plate coated on both sides. Coatings are readily available for the infrared at 905nm range. The two sides must have different reflectivities with a ratio greater than 2:1. An exemplary embodiment is selected in such a way that one side reflects 1% and the other 0.25% of the incident light.
Die Absorber 12a und 12 b werden zur Absorption von nicht benötigtem Licht ver wendet. Der Absorber 12a absorbiert den Sendeimpuls des Lidar-Moduls und der Absorber 12 b den Rücklauf-Impuls vom zu erfassenden Objekt 20. The absorbers 12a and 12b are used to absorb unnecessary light. The absorber 12a absorbs the transmission pulse of the lidar module and the absorber 12b absorbs the return pulse from the object 20 to be detected.
Für die Hintergrund-Beleuchtung 13 werden Infrarot-LEDs eingesetzt. Sie können mit unterschiedlichen Lichtstärken arbeiten und Schwellengrößen messbar machen. Die Lichtstärke wird variiert um Schwellen erkennen zu können. Die Hin tergrund-Beleuchtung 13 simuliert Sonneneinstrahlung und übernimmt die Funk tion einer Störgröße. Infrared LEDs are used for the background lighting 13 . You can work with different light intensities and threshold sizes measurable do. The light intensity is varied in order to be able to recognize thresholds. The background lighting 13 simulates solar radiation and assumes the function of a disturbance variable.
Die Kamera 10 zeichnet ein stark reduziertes Lichtsignal aus dem Lidar-Modul 1 auf, das vom optischen Teiler 11 abgezweigt wird. Die Kamera nimmt das Scan- Muster Bildrahmen für Bildrahmen auf. Das Lidar Modul sowie das Testmodule arbeitet mit einer Bildfrequenz von 15 Hz. The camera 10 records a greatly reduced light signal from the lidar module 1, which is branched off by the optical splitter 11. The camera captures the scan pattern frame by frame. The lidar module and the test module work with an image frequency of 15 Hz.
Die Kamera 10 stellt ein Triggersignal zur Verfügung, um die Signale der Laser 14 und 15 auszulösen und ein simuliertes Antwortsignal zu generieren. The camera 10 provides a trigger signal to trigger the signals from the lasers 14 and 15 and to generate a simulated response signal.
Die Rasterscheibe generiert ein entsprechendes Eingangssignal in der Kamera 10. Die durch die Rasterscheibe und den Laser 15 erzeugte Point Cloud wird am Lidar-Modul 1 aufgezeichnet, das Kamerabild wird an einen Teststeuerung außer halb des Testers übergeben. The raster disk generates a corresponding input signal in the camera 10. The point cloud generated by the raster disk and the laser 15 is recorded on the lidar module 1, and the camera image is transferred to a test controller outside of the tester.
Der Tester ist nur ein optoelektronischer Kopf, der Licht generiert und Licht in ei ner Kamera aufzeichnet. The tester is just an optoelectronic head that generates light and records light in a camera.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung zum Testen von Lidar-Sensor-Modulen (1) umfassend eine Ka mera (10), mindestens einen Laser (14, 15) zum Erzeugen mindestens eines Rücklaufpulses aufgrund von Testsignalen des mindestens einen Lasers (14,15), einem optischen Strahlteiler (11) im Strahlengang zwischen dem Li- dar-Sensor-Modul (1) und einem Absorber (12a), wobei die Kamera (10) senk recht zum Strahlengang zwischen Lidar-Sensor-Modul (1) und Absorber (12a) angeordnet ist und die Kamera (10) einen optischen Abstand (L1) zu einem zu erfassenden Objekt (20) aufweist, der größer ist als der optische Abstand (L2) zwischen Lidar-Sensor-Modul und dem zu erfassendes Objekt (20). 1. A device for testing lidar sensor modules (1) comprising a Ka mera (10), at least one laser (14, 15) for generating at least one return pulse based on test signals of the at least one laser (14,15), an optical Beam splitter (11) in the beam path between the lidar sensor module (1) and an absorber (12a), the camera (10) being arranged perpendicularly to the beam path between the lidar sensor module (1) and absorber (12a). and the camera (10) has an optical distance (L1) to an object (20) to be recorded which is greater than the optical distance (L2) between the lidar sensor module and the object (20) to be recorded.
2. Verfahren zum Testen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der optische Abstand (L1) zu einem zu erfassenden Objekt (20) zweimal der opti sche Abstand (L2) zwischen Lidar-Sensor-Modul und zu erfassendes Objekt (20) ist. 2. Method for testing according to claim 1, characterized in that the optical distance (L1) to an object (20) to be detected is twice the optical distance (L2) between the lidar sensor module and the object (20) to be detected.
3. Verfahren zum Testen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Testsignale des mindestens einen Lasers (14,15) eine gleichmäßig diffuse Ausleuchtung erzeugen. 3. Method for testing according to claim 1 or 2, characterized in that the test signals of the at least one laser (14,15) generate a uniformly diffuse illumination.
4. Verfahren zum Testen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Testsignale des mindestens einen Lasers (14,15) eine mit einem Muster strukturierte Ausleuchtung erzeugen. 4. Method for testing according to claim 1 or 2, characterized in that the test signals of the at least one laser (14, 15) generate an illumination structured with a pattern.
5. Verfahren zum Testen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler (1 1 ) sowohl die Ausgangssignale (Pout) des Lidar-Sensor-Moduls, die Testsignale der Laser (14, 15) und die Rücksig nale (Rx) vom zu erfassenden Objekt aufteilt. 5. Method for testing according to one of the preceding claims, characterized in that the beam splitter (1 1) both the output signals (Pout) of the lidar sensor module, the test signals of the lasers (14, 15) and the return signals (R x ) from the object to be detected.
6. Verfahren zum Testen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite des Strahlteilers 1%, die andere 0,25% des einfallenden Lichts reflektiert. 6. Method of testing according to any one of the preceding claims, characterized in that one side of the beam splitter reflects 1% and the other 0.25% of the incident light.
7. Verfahren zum Testen nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger Laser mit vorgeschaltem Filterwechsler sowohl diffuses Licht als auch eine mit Muster strukturierte Ausleuchtung erzeugt. 7. Method for testing according to claims 3 and 4, characterized in that a single laser with an upstream filter changer generates both diffuse light and illumination structured with a pattern.
8. Verfahren zum Testen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hintergrund-Beleuchtung (13) mit LEDs eingesetzt wird, die mit unterschiedlichen Lichtstärken arbeiten und als Störgröße der Messung eingesetzt wird. 8. Method for testing according to one of the preceding claims, characterized in that background lighting (13) with LEDs is used, which work with different light intensities and is used as a disturbance variable of the measurement.
9. Vorrichtung zum Testen mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testkammer (50) eine klima tisch kontrollierte Kammer (51) für die Aufnahme des zu testenden Lidar-Sen- sor-Moduls (1) aufweist, die von einer Testkammer (52) getrennt ist. 9. Device for testing with the method according to any one of the preceding claims, characterized in that the test chamber (50) has a climatically controlled chamber (51) for receiving the lidar sensor module (1) to be tested is separated from a test chamber (52).
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Testkammer (52) mit einem trockenen Gas gefüllt ist. 10. The device according to claim 7, characterized in that the test chamber (52) is filled with a dry gas.
EP21745988.2A 2020-07-20 2021-07-15 Apparatus for testing lidar modules and test method Pending EP4182724A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020209029 2020-07-20
PCT/EP2021/069876 WO2022017941A1 (en) 2020-07-20 2021-07-15 Apparatus for testing lidar modules and test method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4182724A1 true EP4182724A1 (en) 2023-05-24

Family

ID=77051017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21745988.2A Pending EP4182724A1 (en) 2020-07-20 2021-07-15 Apparatus for testing lidar modules and test method

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230305159A1 (en)
EP (1) EP4182724A1 (en)
CN (1) CN116113851A (en)
WO (1) WO2022017941A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5282014A (en) * 1992-12-11 1994-01-25 Hughes Aircraft Company Laser rangefinder testing system incorporationg range simulation
DE102008055159A1 (en) 2008-12-29 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Adaptive angle and power adjustment for 3D micromirror lidar
ES2512965B2 (en) * 2013-02-13 2015-11-24 Universitat Politècnica De Catalunya System and method to scan a surface and computer program that implements the method
US11019326B2 (en) * 2018-02-09 2021-05-25 Jenoptik Optical Systems, Llc Light-source characterizer and associated methods
CN109031250B (en) * 2018-06-12 2021-09-10 南京理工大学 Indoor quantitative detection system for performance of laser radar capable of emitting follow-up laser

Also Published As

Publication number Publication date
US20230305159A1 (en) 2023-09-28
WO2022017941A1 (en) 2022-01-27
CN116113851A (en) 2023-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007008806C5 (en) Optoelectronic monitoring with dynamization test
EP3279685B2 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting an object
DE102005049471B4 (en) Distance sensor with single surface scan
EP3557284A2 (en) Optoelectronic sensor and distance measurement method
EP0785883B1 (en) Sensor for determining visual range and rain cover
EP0892929B1 (en) Device for measuring the co-ordinates of several retroreflectors applied on an object
WO2000055642A1 (en) Resoluting range finding device
DE602005003530T2 (en) Method and device for determining the linearity of an optical detector
EP2486370A1 (en) Optical distance measuring device with calibration device
EP3029494A1 (en) Optoelectronic sensor
DE102018108340A1 (en) Opto-electronic sensor and method for detection and distance determination of objects
DE10242373A1 (en) Confocal distance sensor
DE112016000842T5 (en) Cross-beam imaging using multiple beam and convergent-light illumination
EP3500872A1 (en) Optical device
DE102005010657A1 (en) Object detecting device
DE202006014939U1 (en) 3 D scene imaging super wide angle optical system has super wide angle optics feeding light travel time recording camera chip
EP0467127A2 (en) Method and device for optically detecting and evaluating scattered light signals
DE102018211913A1 (en) Device and method for detecting an object surface using electromagnetic radiation
WO2022017941A1 (en) Apparatus for testing lidar modules and test method
DE602004003912T2 (en) Device and method for measuring the visibility
DE102008030611B4 (en) Optical sensor for visibility measurement according to the transit time method
EP2955543A1 (en) Testing device, test assembly and method for testing an optical distance and speed measuring device
WO2018086786A1 (en) Particle sensor having at least two laser doppler sensors
DE10156282A1 (en) Distance measurement image sensor has laser matrix, aperture with slot openings via which reflected laser light pulses are focused onto one or more receivers via intermediate optics
DE202016104285U1 (en) Optoelectronic sensor for detecting an object

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230202

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)