JP7130059B2

JP7130059B2 - 光電センサの角度位置を測定するための方法、および試験台

Info

Publication number: JP7130059B2
Application number: JP2020561668A
Authority: JP
Inventors: ニコライ、サーゲーブ; ルーカス、ニーストラク; アンドレアス、ストレドニッキ
Original assignee: ヴァレオ・シャルター・ウント・ゼンゾーレン・ゲーエムベーハー
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2039-04-29
Also published as: EP3788405A1; WO2019211209A1; DE102018110776A1; US20210239813A1; EP3788405B1; KR102435313B1; KR20210003879A; JP2021522507A

Description

本発明は、自動車両の光電センサの少なくとも１つの角度位置を測定するための方法に関する。光電センサにより光ビームが自動車両の周囲環境に発光され、物体から反射した光ビームは光電センサの受光ユニットで受光される。受光した光ビームは、評価ユニットによりセンサ画像において表示される。更に、本発明は試験台に関する。

従来技術により、ライダーセンサのずれ（ミスアライメント）を検出するための方法が既に開示されている。ライダーセンサまたはレーザースキャナは、例えば自動車両に最終的に組み付けられた後、または修理後に工場で較正される。例えば、ＤＥ１０２００４０３３１４Ａ１号に開示されるように、いわゆる較正ターゲットが従来技術による較正に使用されている。このような較正ターゲットは、所定の形状および黒色および白色の領域からなる所定のパターンを有し、較正処理を目的として車両の前方に配置される。

本発明の目的は、光電センサの較正を確実かつ迅速に実施できる方法および試験台を開発することである。

この目的は、独立請求項に記載の方法および試験台により達成される。

本発明の一態様は、自動車両の光電センサの少なくとも１つの角度位置を決定するための方法に関する。光電センサは、自動車両の周囲環境に光ビームを発光するように使用される。発光された光ビームは、物体で反射して、少なくとも２つの受光要素を有する受光ユニットにより受光される。受光された光ビームは、光電センサが生成したセンサ画像において走査点として、評価ユニットにより表示される。ここで、各走査点は、受光要素に割り当てられている。

少なくとも２つのライン状計測構造体が、センサ画像において認識される。少なくとも２つのライン状計測構造体は、互いに対して平行に、且つ、互いから距離をおいて配置されている。前記第１および第２計測構造体を表示する前記走査点に基づいて、前記光電センサの前記少なくとも１つの角度位置を測定するように、目標角度位置からの少なくとも１つの角度偏差が測定される。前記少なくとも１つの角度偏差に基づいて、前記光電センサが較正される。

本発明による方法により、特別な較正ターゲットを必要とすることなく、光電センサを較正することが可能となる。このため、光電センサの単純で迅速な較正が容易化される。特に、自動車両の周囲環境における所定位置に配置すべき較正ターゲットを使用する必要がなくなる。その代わりとして、センサ画像においてライン状の平行で離間した計測構造体として表示されるオブジェクトが使用され得る。

走査点を少なくとも２つの受光要素に割り当てた結果、少なくとも２つの平面がセンサ画像に規定される。センサ画像内のオブジェクトが本発明の意味の範囲内でライン状計測構造体として見なされるように、センサ画像においてオブジェクトに割り当てられる走査点は、平面を横切る単一の連続したラインに接続可能でなければならない。特に、連続したラインは、直線であり得る。あるいは、ラインは湾曲していてもよい。光電センサの角度位置を測定するように、これらの要件をそれぞれ満たす少なくとも２つの計測構造体であって、更には互いに対して平行に距離を置いて配置された計測構造体が、センサ画像において認識される。

この結果、本発明による方法により、特に自動車両に対する光電センサの少なくとも１つの角度位置を測定することが可能になる。特に、これにより、光電センサのずれ（ミスアライメント）を認識し、評価ユニットによって光電センサのずれを補正することが可能となるため、光電センサの良好な動作が促進される。

一構成によれば、前記第１受光要素の少なくとも２つの受光走査点を使用して、センサ座標系が前記生成されたセンサ画像に形成される。また、前記第１受光要素の少なくとも１つの走査点、および前記第２受光要素の少なくとも１つの走査点を使用して、基準座標系が決定される。ここで、センサ座標系を決定する走査点、および基準座標系を形成する走査点は、前記センサ画像において前記少なくとも２つの計測構造体の同じものに割り当てられる。前記光電センサの前記少なくとも１つの角度位置を測定するように、前記センサ座標系を前記基準座標系と比較することにより、前記目標角度位置からの前記光電センサの前記少なくとも１つの角度偏差が測定される。結果として、光電センサの角度位置を確実に測定することができる。

更なる実施形態において、ヨー角度が、前記光電センサの角度偏差として測定される。特に、「ヨー」とも称されるヨー角度は、自動車両の鉛直方向軸を中心とした光電センサの回転であり得る。角度偏差をヨー角度として測定することにより、特に、光電センサの鉛直方向軸を中心とした回転を測定することができるとともに、特に、光電センサのこの角度偏差を較正ないし補正することができるため、このヨー角度について補正された光電センサのセンサ画像を提供することができる。

更なる実施形態において、ピッチ角度が、前記光電センサの角度偏差として測定される。特に、「ピッチ」とも称されるピッチ角度は、自動車両の横手方向軸を中心とした光電センサの回転であり得る。角度偏差をピッチ角度として測定することにより、特に、光電センサの横手方向軸を中心とした回転を測定することができるとともに、特に、光電センサのこの角度偏差を較正ないし補正することができるため、このピッチ角度について補正された光電センサのセンサ画像を提供することができる。

更なる実施形態によれば、ヨー角度およびピッチ角度は、各角度偏差として測定される。ヨー角度は、光電センサの第１プロセッサコアで測定され、ピッチ角度は光電センサの第２プロセッサコアで測定される。この結果、ヨー角度およびピッチ角度は、異なるプロセッサコアにおいて並行して測定され得る。特に、次いで、プロセッサコアにより測定されたヨー角度およびピッチ角度それぞれに基づいて、評価ユニットが光電センサの補正ないし較正を実施することができる。したがって、ヨー角度およびピッチ角度を確実且つ迅速な態様で同時に測定することができるため、光電センサの較正を確実且つ安全に実施することができる。

一実施形態において、前記少なくとも１つの角度位置を測定するように、前記光電センサの少なくとも１つの走査軸と基準軸との間の、目標角度位置からの前記光電センサの前記角度偏差が測定される。前記走査軸は、前記第１計測構造体の少なくとも１つの走査点と、前記第２計測構造体の少なくとも１つの走査点とにより形成される。この実施形態の使用により、ロール角度が、有利には光電センサの角度偏差として測定され得る。特に、「ロール」とも称されるロール角度は、自動車両の長手方向軸を中心とした光電センサの回転であり得る。ロール角度、特に光電センサのこの長手方向軸を中心として測定される回転を測定することにより、光電センサのこの角度位置を較正ないし補正することができるため、このロール角度について補正された光電センサのセンサ画像を提供することができる。

更なる有利な実施形態によれば、ヨー角度が第１角度偏差として測定される、および、ピッチ角度が第２角度偏差として測定される、および、前記ヨー角度および／または前記ピッチ角度の測定後に、ロール角度が第３角度偏差として測定される。特に、ロール角度は、ヨー角度および／またはピッチ角度に依存するため、ロール角度を測定する前にピッチ角度およびヨー角度を測定することにより、ロール角度を非常に確実に測定することができる。特に、これにより、光電センサのずれを迅速且つ確実に測定することができ、光電センサを較正することができる。

更なる実施形態において、前記角度位置の測定時に、前記自動車両は停止している。一例として、最終組立後、または修理工場にある間に、自動車両を、少なくとも２つのライン状計測構造体が存在する周囲環境に運転して停止させることができる。その後、計測構造体を使用して光電センサを較正することができる。本例において、計測構造体に対して自動車両を正確に位置合わせする必要はない。停止時の光電センサの角度位置を測定することにより、モータにより生じる振動等の周囲環境の影響とは無関係に、角度位置を決定することができる。このため、角度位置を確実に測定することができる。

更なる実施形態において、前記角度位置の測定中に、前記自動車両は移動している。換言すれば、測定中に、車両は少なくとも２つのライン状計測構造体に対して移動している。このプロセスにおいて、車両は、ドライバーによるマニュアル制御下にあってもよいし、自律制御下にあってもよい。代替的に、自動車両を、コンベヤベルト上で計測構造体に対して移動させてもよい。自動車両を計測構造体に対して移動させることにより、光電センサの少なくとも１つの角度位置を、特に異なる視野角からの複数回の測定に亘る平均値として決定することができる。

更なる実施形態において、互いに対して平行に距離を置いて配置された前記少なくとも２つのライン状計測構造体は、前記自動車両が配置された地面に付された少なくとも２つのマークである。一例として、道路標示に使用されている材料や色をマークとして使用することができる。特に、このような色や材料は、マークが特に良好に捕捉され得るように、反射率の高い粒子を含んでもよい。また、このようなマークは、修理工場および組立工場のいずれにおいても、ほとんど費用をかけずに地面に付すことができる。

更なる実施形態において、少なくとも２つの平行な壁が、前記周囲環境におけるライン状で平行で離間した計測構造体として捕捉される。２つの平行な壁は、互いに対して平行に距離を置いて配置された修理工場や組立現場の外壁、または他の壁状の構造体であり得る。一例として、木製ボードまたは金属板が、壁状の構造体として想定され得る。また、平行な壁は、さらに反射層で被覆され得る。平行な壁を使用するため、簡易な状況でも、本方法を安全且つ確実に実施することができる。

本発明の更なる態様は、自動車両の光電センサの少なくとも１つの角度位置を測定するための試験台に関する。前記試験台は、互いに対して距離を置いて平行に配置された、少なくとも１つの第１ライン状計測構造体と、少なくとも１つの第２ライン状計測構造体と、を備える。一実施形態において、前記第１および第２ライン状計測構造体は、前記自動車両の前記周囲環境における地面上のマークである。

更なる実施形態において、前記第１ライン状計測構造体、および前記第２ライン状計測構造体は、前記車両の前記周囲環境における平行で離間した壁である。特に、これらは、組立工場や修理工場の壁であり得る。代替的に、これらの壁は、互いに対して平行に配置された木製、金属製等の板であり得る。更に、これらの壁は、反射性材料で被覆され得る。

本発明の更なる特徴は、特許請求の範囲、図面、および図面の説明から明らかになる。上記の説明で言及した特徴および特徴の組み合わせ、下記の図面の説明で言及される、および／または図面のみにおいて示される特徴および特徴の組み合わせは、本発明の範囲を逸脱せずに、示された組み合わせだけでなく他の組み合わせにおいても、またはそのままでも使用され得る。したがって、図面に明示的に説明されていないが、包含された特徴の組み合わせにより説明された実施形態から生じるとともに作製可能である本発明の実施形態は、本発明に含まれ且つ開示されていると見なされることが意図されている。また、当初に規定された独立請求項の全ての特徴を有さない実施形態および特徴の組み合わせも、開示されていると見なされる。更に、請求項の後方参照に記載の特徴の組み合わせを超える、またはこれと異なる実施形態および特徴の組み合わせも、特に上記の実施形態により開示されていると見なされるべきである。

以下に、本発明を、好適な例示的実施形態に基づいて、添付図面を参照しつつより詳細に説明する。

光電センサの実施形態を含む自動車両の概略平面図。試験台の実施形態の概略図。角度位置を測定するための実施形態の第１概略図。角度位置を測定するための実施形態の第２概略図。別の角度位置を測定するための実施形態の第３概略図。

図面において、同一の要素であって同じ機能を有する要素には、同一の参照符号が付される。

図１は、ドライバー支援システム２を備えた自動車両１を示す。例えば、自動車両１の周囲環境４に位置する物体３が、ドライバー支援システム２により捕捉され得る。特に、自動車両１と物体３との間の距離が、ドライバー支援システム２によって測定され得る。

ドライバー支援システム２は、少なくとも１つの光電センサ５を備えている。光電センサ５は、ライダーセンサまたはレーザースキャナとして具現化され得る。本例において、光電センサ５は、自動車両１の前部領域に配置されている。光電センサ５は、また、自動車両１の他の領域、例えば後部領域や側部領域に配置されてもよい。

光電センサ５は、光ビーム８を発光ないし発することができる送信装置６を備えている。送信装置６により、光ビーム８は、所定の捕捉領域Ｅ、すなわち所定の角度範囲において、発光され得る。一例として、光ビーム８は、所定の水平方向角度範囲において発光され得る。更に、光電センサ５は、図示しない偏向装置を備えており、この偏向装置により光ビーム８が周囲環境４に向けて偏向されることで、捕捉領域Ｅが走査される。

更に、光電センサ５は、例えば少なくとも２つの受光要素を備え得る受光ユニット７を備えている。受光ユニット７を使用することにより、物体３で反射した光ビーム９が、受光信号として受信され得る。更に、光電センサ５は、例えばマイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサにより形成され得る制御装置を備え得る。光電センサ５は、評価ユニット１０を備え得る。評価ユニット１０により、受光した反射光ビーム９は、走査点１７、１８、１９、２０（図３参照）として、光電センサ５のセンサ画像に表示され得る。ドライバー支援システム２は、例えば自動車両１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）から形成され得る制御装置１１を更に備えている。制御装置１１は、データを転送するように光電センサ５に接続される。データ転送は、例えば自動車両１のデータバスを介して実施され得る。

図２は、試験場１３における本発明による試験台１２の実施形態の概略平面図を示す。試験場１３は、試験台１２が配置される組立現場または工場内の領域であって、車両を配置したり移動させる場所である。試験台１２は、地面に配置されたライン状計測構造体１４、１５としての２つのマークを有している。マーク１４、１５は、互いに対して平行に且つ互いから距離を置いて地面に付されている。マークは、反射率の高い粒子を含む塗料で構成されている。自動車両１は、自動車両１の前部に配置された光電センサ５がマークを捕捉できるような態様で、試験場１３の試験台１２の前方に配置される。自動車両１は、光電センサ５の較正を目的として停止している。

図３は、図２のように試験台を捕捉する際の光電センサ５のセンサ画像Ｓの概略斜視図を示す。本例示的実施形態において、光電センサ５は、受光ユニット７の３つの受光要素を備えている。これらにより、物体で反射した光ビームを捕捉することができる。捕捉された反射光ビームは、評価ユニット１０によって、光電センサ５のセンサ画像において走査点１７、１８として表示される。３つの受光要素は、センサ画像において３つの相互に分離した平面を規定する。１つの平面内において、光電センサ５に対して異なる水平方向角度から捕捉され、各受光要素により捕捉された反射光ビームが表示される。走査点１７は、センサ画像における第１マークを示す。走査点１７Ａはセンサ画像の第１平面において映され、走査点１７Ｂは第２平面において映され、走査点１７Ｃは第３平面において映されている。走査点１８は、センサ画像における第１マークを示す。走査点１８Ａはセンサ画像の第１平面において映され、走査点１８Ｂは第２平面において映され、走査点１８Ｃは第３平面において映されている。

自動車両１に対する光電センサ５の角度位置を測定するように、目標角度位置からの角度変位を、センサ座標系を基準座標系と比較することにより測定する。センサ座標系は、走査点直線１７Ｇ、１８Ｇにより形成される。センサ画像における各平面について、マークに割り当てられた全ての走査点１７、１８を通る。マークに割り当てられた走査点直線１７Ｇ、１８Ｇは、互いに対して平行である。基準座標系は、基準直線２１により形成される。基準直線２１は、同一の水平方向角度を有する３つの平面の走査点を通るように配置される。光電センサ５の角度位置が目標角度位置に一致する場合、走査点直線１７Ｇ、１８Ｇと基準直線２１とは、互いに対して平行に延びる。走査点直線１７Ｇ、１８Ｇと基準直線２１とが交点を有する場合、光電センサ５の角度偏差が、走査点直線１７Ｇ、１８Ｇと基準直線との間の角度として測定される。ヨー角度αおよび／またはピッチ角度βが、このようにして角度偏差として測定される。

図４は、光電センサ５のセンサ画像Ｓの概略斜視図を示す。ここでは、センサ画像は、連続して記録された２つの異なる測定に基づいて構成されている。これらの測定間において、車両を移動させた。走査点１７、１８は、１回目の測定中に記録され、走査点１９、２０は、２回目の測定中に記録された。走査点１７、１８、１９、２０は、図３に関して説明した評価と同様にして評価される。このようにして、マーク上に異なる視点を有する２回の測定を使用してヨー角度αおよび／またはピッチ角度βが、角度偏差として測定される。角度偏差としてのヨー角度αおよび／またはピッチ角度βは、それぞれ、２回の測定から、ヨー角度αおよび／またはピッチ角度βの個々の値の平均値として求められる。

図５は、角度偏差としてのロール角度γを測定するための概略横断面図を示す。ロール角度γは、車両の長手方向軸Ｘを中心とした回転である。ロール角度γを測定するように、走査軸２２と基準軸２３との間の角度が測定される。走査軸２２は、第１マークに割り当てられた走査点１７、および第２マークに割り当てられた走査点１８を通るように配置された直線により形成される。基準軸２３は、地面に対して平行に位置合わせされている。光電センサ５の角度位置が目標角度位置に一致する場合、走査軸２２と基準軸２３とは互いに対して平行である。走査軸２２と基準軸２３とが交点を有する場合、走査軸２２と基準軸２３との間の角度が、ロール角度γに対応する。ロール角度γを確実に測定するには、先行するステップで、ヨー角度αおよび／またはピッチ角度βを測定する必要がある。

測定された角度偏差に応じて、光電センサ５は、較正ないし補正される。この目的のために、光電センサ５の評価ユニット１０は、ヨー角度α、ピッチ角度β、およびロール角度γを測定することができ、且つ光電センサ５を較正することができる。次いで、運転走査中に、センサ画像が、評価ユニット１０によって対応する角度偏差に対して補正される。

Claims

自動車両（１）の光電センサ（５）の少なくとも１つの角度位置を決定するための方法であって、前記光電センサは、少なくとも１つの送信装置（６）と、少なくとも２つの受光要素を有する少なくとも１つの受光ユニット（７）と、少なくとも１つの評価ユニット（１０）とを備え、
前記方法は、
‐ 前記送信装置（６）によって光ビーム（８）を前記自動車両（１）の周囲環境（４）に発光するステップと、
‐ 物体（３）で反射した光ビーム（８）を、前記受光ユニット（７）によって受光するステップと、
を含み、
前記光ビーム（８）は、前記光電センサ（５）が生成した前記自動車両（１）の前記周囲環境（４）のセンサ画像（Ｓ）において、前記評価ユニット（１０）により走査点（１７、１８、１９、２０）として表示され、各走査点（１７、１８、１９、２０）は、受光要素（７ａ、７ｂ）に割り当てられ、
前記少なくとも１つの角度位置を測定するように、互いに対して平行に且つ互いから距離を置いて配置された少なくとも２つのライン状計測構造体（１４、１５）が、前記センサ画像（Ｓ）において認識され、
少なくとも２つの前記計測構造体は、第１の計測構造体（１４）と第２の計測構造体（１５）とを含み、
前記第１および第２計測構造体（１４、１５）を表示する前記走査点（１７、１８、１９、２０）に基づいて、前記光電センサ（５）の前記少なくとも１つの角度位置を測定するように、目標角度位置からの前記光電センサ（５）の少なくとも１つの角度偏差が測定され、
前記少なくとも１つの角度偏差に基づいて、前記光電センサ（５）が較正され、
前記少なくとも２つの受光要素は、第１の受光要素（７ａ）と第２の受光要素（７ｂ）とを含み、
前記少なくとも２つの受光要素は、前記センサ画像において相互に分離した平面を規定し、
各平面内において、前記光電センサに対して異なる水平方向角度から捕捉され且つ対応する受光要素により捕捉された反射光ビームが表示され、
前記第１受光要素（７ａ）の少なくとも２つの走査点（１７Ａ）を使用して、センサ座標系が前記生成されたセンサ画像（Ｓ）において決定され、
前記第１受光要素の少なくとも１つの走査点（１７Ａ）を使用して、且つ前記第２受光要素（７ｂ）の少なくとも１つの走査点（１７Ｂ）を使用して、基準座標系が前記生成されたセンサ画像（Ｓ）において決定され、
前記基準座標系は、基準直線により形成され、
前記基準直線は、前記複数の平面の同一の水平方向角度を有する走査点を通るように配置され、
前記センサ座標系を決定する前記走査点（１７Ａ）、および前記基準座標系を形成する前記走査点（１７Ａ、１７Ｂ）は、前記センサ画像（Ｓ）において前記少なくとも２つの計測構造体（１４、１５）の同じものに割り当てられ、
前記光電センサ（５）の前記少なくとも１つの角度位置を測定するように、前記センサ座標系を前記基準座標系と比較することにより、前記目標角度位置からの前記光電センサ（５）の前記少なくとも１つの角度偏差が測定される、
ことを特徴とする方法。
前記光電センサ（５）のヨー角度（α）が、角度偏差として測定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記光電センサ（５）のピッチ角度（β）が、角度偏差として測定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記角度位置を測定するように、前記光電センサ（５）の少なくとも１つの走査軸（２２）と基準軸（２３）との間の、目標角度位置からの前記光電センサ（５）の前記角度偏差が測定され、
前記走査軸（２２）は、前記第１計測構造体（１４）の少なくとも１つの走査点（１７、１８、１９、２０）と、前記第２計測構造体（１５）の少なくとも１つの走査点（１７、１８、１９、２０）とにより形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記光電センサ（５）のロール角度（γ）が、角度偏差として測定される、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
ヨー角度（α）が第１角度偏差として測定される、および／または、ピッチ角度（β）が第２角度偏差として測定される、および、前記ヨー角度（α）および／または前記ピッチ角度（β）の測定後に、第３角度偏差がロール角度（γ）として測定される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
前記角度位置の測定時に、前記自動車両（１）は停止している、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
前記角度位置の測定中に、前記自動車両（１）は移動している、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
前記自動車両（１）が配置された地面上の少なくとも２つのマークが、前記周囲環境（４）における平行な計測構造体（１４、１５）として捕捉される、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも２つの平行な壁が、前記周囲環境（４）における平行な計測構造体（１４、１５）として捕捉される、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。