WO2003087873A1 - Determination of the orientation of an opto-electronic sensor - Google Patents

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WO2003087873A1
WO2003087873A1 PCT/EP2003/003801 EP0303801W WO03087873A1 WO 2003087873 A1 WO2003087873 A1 WO 2003087873A1 EP 0303801 W EP0303801 W EP 0303801W WO 03087873 A1 WO03087873 A1 WO 03087873A1
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test
sensor
scanning
orientation
test surface
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PCT/EP2003/003801
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Inventor
Ulrich Lages
Volker Willhoeft
Original Assignee
Ibeo Automobile Sensor Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4972—Alignment of sensor

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining the alignment of an optoelectronic sensor, in particular a laser scanner, attached to an object, in particular a vehicle, which, in order to detect the surroundings of the object with at least one repetitively emitted scanning beam in at least one scanning plane, has a predetermined angular range of preferably sweeps 360 °.
  • Object-proof optoelectronic sensors which are also referred to as transmitting / receiving devices or detection devices, are suitable for a variety of applications.
  • the objects provided with the sensors are, in particular, vehicles, which can be both motor vehicles and driverless vehicles, such as those used in transport systems.
  • the laser scanners can be used, for example, to monitor the vehicle environment, for example to to recognize situations with other road users such as pedestrians and cyclists in particular. Furthermore, the laser scanners can serve as a parking aid, ensure a sufficient distance from vehicles in front or ensure a sufficient distance from the lane boundary.
  • the relative movement according to the invention between the object, for example a motor vehicle, and the test surface in the case of a predetermined test track advantageously enables averaging over a number of individual measurements, which will be discussed in more detail below.
  • the invention means a departure from the previous stationary orientation determination in that the object provided with the sensor and formed by a vehicle in vehicle applications is moved during the sensor adjustment relative to the test surface serving as a reference. It is only necessary to ensure that the movement of the vehicle takes place along a defined path relative to the test area, but this is much easier to accomplish than the relatively time-consuming construction of a calibration field comprising a plurality of individual reference objects.
  • a particular advantage of the sensor alignment according to the invention is that it can be integrated into an existing production process for the objects equipped with one or more of the sensors, in which the objects are moved along a defined path anyway. It is particularly preferred if the method according to the invention is used in the series production of motor vehicles and the movement of the motor vehicles, which is in any case effected in the production process by means of conveyor devices such as assembly lines, is used to align the sensors, in particular laser scanners, mounted thereon. In particular, existing walls and / or ceilings can be used as test surfaces in the sense of the invention.
  • the invention permits the alignment of sensors with any scanning planes oriented relative to the object, ie the invention is not restricted to horizontal or approximately horizontal scanning planes.
  • the measuring and evaluation device of the sensor is used here, i.e. In this respect, the scanner uses its test area to check its alignment to a certain extent.
  • At least two in the direction of movement of the object at least one scanning beam spot is detected at other spaced, in particular column and / or cross-shaped detection areas of the test area.
  • a particularly high degree of accuracy in determining the position or the orientation of the scanning line on the test surface and thus the position of the scanning plane in space or with respect to the object is made possible if, according to a particularly preferred embodiment of the invention, averaging over a plurality of sequential scanning processes gears is carried out.
  • the speed of the object relative to the test surface, the scanning frequency of the sensor, the averaging period and / or the spatial resolution of the detection areas are preferably matched to one another such that a change in the position of the scanning beam spots during the averaging compared to the spatial resolution of the detection areas is negligibly small.
  • a distance and / or direction-related intensity distribution of the sensor is determined from determined intensity data of the scanning beam spots during an essential part, in particular during the entire test movement of the object.
  • the actual intensity distribution of the sensor can be determined from both the distance and the angle from the intensity values stored during the test movement. Consequently, the fact is exploited that the movement of the object relative to the test surface and thus relative to the detection areas results in the "same" - ie the scanning beam emitted at the same angle relative to a sensor-fixed reference angle - during the test movement strikes the detection areas from different angular directions and on the other hand from different distances. In this way, the behavior of the sensor can be checked under the various angle and distance conditions that occur in practice.
  • the accuracy of the orientation determination is increased if, according to a further embodiment of the invention, the object is moved between two test surfaces which preferably run parallel to one another. As a result, two scanning lines - one on each test surface - are available, and the redundancy created in this way can be used to increase the measuring accuracy.
  • the distance between the two test surfaces is measured with the sensor and the functionality of the distance measurement of the sensor is checked by comparing the measured distance with the known actual distance.
  • the object is positively guided at least on a partial area of the test track.
  • the determined sensor orientation as the target orientation of the sensor to a sensor or object-fixed device e.g. an on-board computer of a motor vehicle that is external to the sensor or integrated in the sensor, is transmitted, and the current orientation of the sensor is compared with the target orientation during a subsequent environmental detection.
  • the sensor alignment determined with the aid of the test surface is thus used in the subsequent normal operation of the object, that is to say in vehicle applications during normal driving operation, as a reference variable for a checking of the sensor alignment which in particular runs automatically during operation.
  • This alignment check which takes place during normal operation of the object and in particular without external, non-object reference objects or reference surfaces, is not the subject of the present, but a further invention, which is filed in a patent application filed with the German Patent and Trademark Office on the same day as the present application (attorney's file number: S 8352).
  • test area spatially separated from the object is arranged in the field of view of the sensor, on which the object along a predetermined test track is known for the entire test track Position and / or orientation of the object is movable relative to the test surface
  • the test surface is provided at least two areas spaced apart in the direction of movement of the object each with an optoelectronic detection device with which scanning beam spots generated by the scanning beams on the test surface can be detected, and the detection device is connected to an evaluation device, by means of which the orientation of a scanning line formed by the scanning beam spots on the test surface can be determined from the detected scanning beam spots.
  • the optoelectronic sensor is preferably a laser scanner measuring distances and angles, which in the scanning plane supplies an angle value related to a sensor-fixed reference angle for each distance value.
  • the orientation determination according to the invention is also possible for those sensors or laser scanners in which several radiation sources, in particular laser diodes, and / or suitably designed radiation deflection devices can be used to transmit scanning beams in several different scanning planes simultaneously or with a time delay.
  • the radiation used by the sensor or scanner in particular laser radiation, can be in the wavelength range visible to the human eye, but also outside this range and e.g. are in the IR range. If the term “light” is used in the following instead of “radiation”, this is not intended to mean any restriction of the wavelength range for the scanning beams that is possible according to the invention.
  • the scanner 13 emits scanning beams 15 in succession in a scanning plane that is horizontal, for example, in the case of a target alignment on the vehicle 11, with an angular resolution of, for example, 0.25 °, 0.5 ° or 1 ° scanning beams 15, basically covering an angular range of 360 ° which tactile detection area of the scanner 13 available for environmental detection can, however, be restricted to a smaller angular range of, for example, between 180 ° and 270 ° by the structural conditions of the vehicle 11.
  • the scanning beams 15 are generated, for example, by means of a laser diode, the output beam of which is directed at a rotating mirror, also referred to as a mirror wheel, which rotates during the scanning operation and via which the scanning beams 15 are emitted in succession in the different angular directions.
  • Radiation reflected from the vehicle surroundings during the detection operation is detected by means of a receiving device of the scanner 13.
  • the distance between the scanner 13 and the respective reflecting object can be calculated from the transit time of the emitted radiation.
  • the scanner 13 supplies an angle value that can be derived from the rotational position of the rotating mirror and relates to a sensor-fixed reference angle for each distance value, the contour of the surroundings “seen” by the scanner 13 can be determined from the measurement data at the level of the scanning plane formed by the scanning beams 15.
  • a test device is integrated in the production process, which in the exemplary embodiment shown comprises two vertical test walls 25, the mutually related facing insides serve as test surfaces 19 in the sense of the invention.
  • a ceiling can be provided, the inside of which also serves as a test area. In this way, a test tunnel is created through which the vehicle 11 is moved.
  • the scanner alignment can be determined with a high degree of accuracy by means of a suitable design and / or arrangement of optoelectronic detection devices 21 (see below) in the test areas by means of an additional test ceiling.
  • the position and the orientation of the scanning lines on the test surfaces 19 are determined about a transverse vehicle axis running perpendicular to the test surfaces 19. Pure tilting about the longitudinal axis leads to vertical displacements of the scanning line on the test surfaces 19, while tilting about the transverse axis changes the angle of inclination of the scanning line to the horizontal.
  • a rotation of the scanner 13 about the vertical axis running vertically to the assembly line 23 is recognized by the fact that the scanning lines on the test surfaces 19, which inevitably extend at least one component parallel to the direction of movement F of the vehicle 11, appear to have an angle different from zero with the Include direction of movement F, which is the case when the scanner 13 is rotated, since the latter then measures the angle from a likewise rotated reference angle, for example starts from the scanning beam, also known as a 0 ° shot.
  • the scanner 13 refers to this reference angle or 0 ° shot when reconstructing the environment "seen" by it, which, for example, runs parallel to the direction of movement F in the case of a target orientation, rotation around the vertical axis results in that the 0 ° shot is emitted obliquely to the longitudinal axis of the vehicle - and thus obliquely to the direction of movement F -, the scanner 13 one which differs from zero Measure the angle between the (apparent) direction of movement of the vehicle 11 and the scanning line on the test surface 19.
  • a comparatively short integration time of the intensities measured by means of the detection devices 21 can be carried out over a relatively small number of scanning processes.
  • an average intensity distribution is determined at a respective point of impact of the scanning beams 15, and the center of gravity or the center of the scanning plane at this location is determined with high accuracy.

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Abstract

The invention relates to a method for determining the orientation of an object, especially an opto-electronic sensor disposed in a vehicle, especially a laser scanner, which detects the environment of the object by means of at least one repeatedly emitted scanning beam on at least one scanning plane, covering an angle area of preferably 360 DEG . In order to determine the orientation of the sensor, the position of the scanning plane is determined in relation to the object by displacing the object along a predefined test path on at least one test surface and the known position for the entire test path and/or orientation of the object in relation to the test surface enables the position and/or orientation of the scanning line formed by the scanning beam points to be determined.

Description

Bestimmung der Ausrichtung eines optoelektronischen Sensors Determination of the alignment of an optoelectronic sensor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung eines an einem Gegenstand, insbesondere einem Fahrzeug, angebrachten optoelektronischen Sensors, insbesondere eines Laserscanners, der zur Erfassung der Umgebung des Gegenstands mit zumindest einem wiederholend ausgesandten Abtaststrahl in wenigstens einer Abtastebene einen vorgegebenen Winkelbereich von bevorzugt 360° überstreicht.The invention relates to a method and a device for determining the alignment of an optoelectronic sensor, in particular a laser scanner, attached to an object, in particular a vehicle, which, in order to detect the surroundings of the object with at least one repetitively emitted scanning beam in at least one scanning plane, has a predetermined angular range of preferably sweeps 360 °.
Gegenstandsfeste optoelektronische Sensoren, die auch als Sende-/ Empfangseinrichtungen oder Erfassungseinrichtungen bezeichnet werden, kommen für mannigfaltige Anwendungen in Frage. Die mit den Sensoren versehenen Gegenstände sind insbesondere Fahrzeuge, wobei es sich sowohl um Kraftfahrzeuge als auch um führerlose Fahrzeuge handeln kann, wie sie beispielsweise in Transportsystemen zum Einsatz kommen.Object-proof optoelectronic sensors, which are also referred to as transmitting / receiving devices or detection devices, are suitable for a variety of applications. The objects provided with the sensors are, in particular, vehicles, which can be both motor vehicles and driverless vehicles, such as those used in transport systems.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist die Verwendung von Laserscannern an Kraftfahrzeugen, wobei die Laserscanner zur Messung von Entfernungen und Winkeln ausgelegt sind und in zumindest einer Abtastebene zu jedem Entfernungswert einen auf einen scannerfesten Referenzwinkel bezogenen Winkelwert liefern. Die Entfernungsmessung erfolgt dabei vorzugsweise nach einem Strahlungs- bzw. Pulslaufzeitverfahren.An important area of application is the use of laser scanners on motor vehicles, the laser scanners being designed for measuring distances and angles and providing an angle value related to a scanner-fixed reference angle for each distance value in at least one scanning plane. The distance measurement is preferably carried out using a radiation or pulse transit time method.
In Fahrzeuganwendungen können die Laserscanner beispielsweise zur Überwachung der Fahrzeugumgebung eingesetzt werden, um z.B. Gefah- rensituationen mit anderen Verkehrsteilnehmern wie insbesondere Fußgängern und Radfahrern zu erkennen. Ferner können die Laserscanner als Einparkhilfe dienen, einen ausreichenden Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen sicherstellen oder einen ausreichenden Abstand zur Fahrbahnbegrenzung gewährleisten.In vehicle applications, the laser scanners can be used, for example, to monitor the vehicle environment, for example to to recognize situations with other road users such as pedestrians and cyclists in particular. Furthermore, the laser scanners can serve as a parking aid, ensure a sufficient distance from vehicles in front or ensure a sufficient distance from the lane boundary.
Für die meisten Anwendungen muss die Ausrichtung des Sensors am Fahrzeug bekannt sein, wobei unter Ausrichtung der Montageort, d.h. der Anbau- oder Einbauort, des Sensors am Fahrzeug sowie die Lage der Ab- tastebene relativ zum Fahrzeug zu verstehen sind. Fehlausrichtungen des Sensors entstehen beispielsweise durch Verkippen des Sensors um eine Fahrzeuglängsachse, wie es auch durch Wankbewegungen des Fahrzeugs erfolgen würde, durch Nickbewegungen des Fahrzeugs entsprechendes Verkippen des Sensors um eine Fahrzeugquerachse, durch Verdrehen des Sensors um eine Hochachse sowie durch translatorische Bewegungen, d.h. Verschiebungen des Sensors relativ zum Fahrzeug.For most applications, the orientation of the sensor on the vehicle must be known, with the location, i.e. the mounting or installation location, the sensor on the vehicle and the position of the scanning plane relative to the vehicle are to be understood. Misalignments of the sensor occur, for example, by tilting the sensor about a longitudinal axis of the vehicle, as would also be done by rolling movements of the vehicle, by tilting the vehicle accordingly tilting the sensor about a transverse axis of the vehicle, by rotating the sensor about a vertical axis and by translational movements, i.e. Displacements of the sensor relative to the vehicle.
Aus der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 101 22 664.0 (Anwaltsaktenzeichen: S 7747) ist es bekannt, zur Justage von an Kraftfahrzeugen angebrachten Laserscannern mehrere außerhalb desFrom the as yet unpublished German patent application 101 22 664.0 (attorney's file number: S 7747) it is known to adjust several outside of the laser scanner for motor vehicle laser scanners
Kraftfahrzeugs im Sichtfeld des zu justierenden Laserscanners angeordnete Referenzobjekte vorzusehen, die ein Kalibrierfeld definieren, in dem das Fahrzeug während des Justagevorgangs unbeweglich verharrt. Bei diesem bekannten Verfahren ist es erforderlich, dass die Position und die Aus- richtung des Kraftfahrzeuges relativ zu dem Kalibrierfeld bekannt sind und das Fahrzeug während des Justagevorgangs nicht relativ zu den das Kalibrierfeld bildenden Referenzobjekten bewegt wird.To provide motor vehicles in the field of view of the laser scanner to be adjusted reference objects which define a calibration field in which the vehicle remains immobile during the adjustment process. With this known method it is necessary that the position and the orientation of the motor vehicle relative to the calibration field are known and that the vehicle is not moved relative to the reference objects forming the calibration field during the adjustment process.
Das bekannte Verfahren liefert insbesondere bei Forschungsprojekten, in denen die Anbau- oder Einbauposition des Scanners am Fahrzeug nicht mit hinreichender Genauigkeit beschrieben oder eingehalten werden kann, gute Ergebnisse. Von Nachteil sind zum einen die relativ hohe Fehleranfälligkeit, da die korrekte Justage des Scanners empfindlich von der korrekten Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zu den Referenzobjekten abhängig ist, und zum anderen der Umstand, dass die Referenzobjekte hohe Anforderungen erfüllen müssen, um eine Justage mit der erforderlichen Genauigkeit durchführen zu können.The known method delivers particularly in research projects in which the mounting or mounting position of the scanner on the vehicle is not good results can be described or adhered to with sufficient accuracy. Disadvantages are on the one hand the relatively high susceptibility to errors, since the correct adjustment of the scanner is sensitive to the correct alignment of the vehicle relative to the reference objects, and on the other hand the fact that the reference objects have to meet high requirements in order to make an adjustment with the required To be able to perform accuracy.
So sollten die Referenzobjekte einerseits möglichst klein sein und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, um die Position des Mittelpunkts des Referenzobjektes und damit dessen Lage eindeutig ermitteln zu können. Andererseits ist jedoch ein möglichst großer Durchmesser der Referenzobjekte insofern wünschenswert, als im Hinblick auf die Strahldivergenz, d.h. die entfernungsabhängige Aufweitung der Abtaststrahlen, und auf die Winkelauflösung des Laserscanners möglichst viele Messpunkte, d.h. von den Abtaststrahlen gebildete Flecke oder Spots, auf der Kontur der Referenzobjekte liegen sollten.On the one hand, the reference objects should be as small as possible and have a circular cross section in order to be able to clearly determine the position of the center of the reference object and thus its position. On the other hand, however, the largest possible diameter of the reference objects is desirable insofar as in view of the beam divergence, i.e. the distance-dependent expansion of the scanning beams, and as many measuring points as possible on the angular resolution of the laser scanner, i.e. spots or spots formed by the scanning beams should lie on the contour of the reference objects.
Ferner müssen immer wenigstens zwei Referenzobjekte im Sichtbereich des Sensors angeordnet werden. Des Weiteren ist die Handhabung des bekannten Verfahrens vergleichsweise umständlich, da für jede Justage zunächst das Kalibrierfeld aufgebaut und das betreffende Fahrzeug exakt in diesem Kalibrierfeld positioniert bzw. ausgerichtet werden muss.Furthermore, at least two reference objects must always be arranged in the field of view of the sensor. Furthermore, the handling of the known method is comparatively cumbersome, since the calibration field must first be set up for each adjustment and the vehicle in question must be positioned or aligned exactly in this calibration field.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, die Ausrichtung eines an einem Gegenstand angebrachten optoelektronischen Sensors der eingangs genannten Art möglichst schnell und einfach sowie mit möglichst geringer Fehleranfälligkeit und möglichst hoher Genauigkeit zu bestimmen, wobei dies insbesondere sowohl bei bekanntem als auch bei unbekanntem Montageort des Sensors am Gegenstand sowie unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Sensors möglich sein soll.The object of the invention is to provide a way of determining the alignment of an optoelectronic sensor of the type mentioned at the beginning as quickly and easily as possible, with the least possible susceptibility to errors and the greatest possible accuracy, this being particularly the case with both known and unknown mounting location of the sensor on the object and regardless of the specific design of the sensor should be possible.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs und insbesondere dadurch, dass zur Bestimmung der Sensorausrichtung die Lage der Abtastebene relativ zu dem Gegenstand ermittelt wird, indem der Gegenstand entlang einer vorgegebenen Prüfbahn an zumindest einer Prüffläche vorbei bewegt und bei für die gesamte Prüfbahn bekannter Position und/ oder Ausrichtung des Gegen- Stands relativ zur Prüffläche die Lage und/ oder die Orientierung der von den Abtaststrahlflecken auf der Prüffläche gebildeten Abtastlinie bestimmt wird.This object is achieved by the features of the independent method claim and in particular by determining the position of the scanning plane relative to the object in order to determine the sensor orientation by moving the object past at least one test surface along a predetermined test path and for the entire test path Known position and / or orientation of the object relative to the test surface, the position and / or the orientation of the scanning line formed by the scanning beam spots on the test surface is determined.
Erfindungsgemäß wird die Sensorausrichtung dadurch bestimmt, dass die Lage der von den ausgesandten Abtaststrahlen gebildeten Abtastebene ermittelt wird, die auf der Prüffläche eine Abtastlinie bildet, die einer Geraden entspricht, die durch die von den auf die Prüffläche auftreffenden Abtaststrahlen erzeugten, auch als Sendespots bezeichneten Abtaststrahlflecke gelegt wird. Erfindungsgemäß werden die Lage und/ oder die Orien- tierung der Abtastlinie auf der Prüffläche ermittelt, wobei der Verlauf der Prüfbahn, entlang welcher der Gegenstand bewegt wird, relativ zur Prüffläche bekannt ist.According to the invention, the sensor alignment is determined by determining the position of the scanning plane formed by the emitted scanning beams, which forms a scanning line on the test surface which corresponds to a straight line which is generated by the scanning beam spots, also referred to as transmit spots, generated by the scanning beams impinging on the test surface is placed. According to the invention, the position and / or the orientation of the scanning line on the test surface are determined, the course of the test path along which the object is moved relative to the test surface being known.
Durch die erfindungsgemäße Relativbewegung zwischen dem Gegenstand, beispielsweise einem Kraftfahrzeug, und der Prüffläche bei vorgegebener Prüfbahn werden in vorteilhafter Weise Mittelungen über mehrere Einzelmessungen ermöglicht, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird. Hierdurch kann die Fehleranfälligkeit reduziert und eine hohe Genauigkeit bei der Ausrichtungsbestimmung erreicht werden. Die Erfindung bedeutet eine Abkehr von der bisherigen stationären Ausrichtungsbestimmung, indem der mit dem Sensor versehene, bei Fahrzeuganwendungen von einem Fahrzeug gebildete Gegenstand während der Sensorjustage relativ zu der als Referenz dienenden Prüffläche bewegt wird. Es ist lediglich dafür zu sorgen, dass die Bewegung des Fahrzeugs entlang einer definierten Bahn relativ zu der Prüffläche erfolgt, was jedoch wesentlich einfacher zu bewerkstelligen ist als der relativ zeitaufwendige Aufbau eines eine Mehrzahl von einzelnen Referenzobjekten umfassenden Kalibrierfeldes.The relative movement according to the invention between the object, for example a motor vehicle, and the test surface in the case of a predetermined test track advantageously enables averaging over a number of individual measurements, which will be discussed in more detail below. As a result, the susceptibility to errors can be reduced and a high degree of accuracy can be achieved in determining the alignment. The invention means a departure from the previous stationary orientation determination in that the object provided with the sensor and formed by a vehicle in vehicle applications is moved during the sensor adjustment relative to the test surface serving as a reference. It is only necessary to ensure that the movement of the vehicle takes place along a defined path relative to the test area, but this is much easier to accomplish than the relatively time-consuming construction of a calibration field comprising a plurality of individual reference objects.
Erfindungsgemäß sind keine separaten Referenzobjekte erforderlich, die bei Fahrzeuganwendungen individuell in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fahrzeugtyp sowie dem jeweiligen Montageort des Sensors am Fahrzeug mit exakter Positionierung relativ zueinander um das Fahrzeug herum angeordnet werden müssen.According to the invention, no separate reference objects are required, which must be arranged in vehicle applications individually depending on the respective vehicle type and the respective mounting location of the sensor on the vehicle with exact positioning relative to one another around the vehicle.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Sensorausrichtung besteht darin, dass sie in einen bestehenden Produktion sprozess für die mit einem oder mehreren der Sensoren ausgerüsteten Gegenstände integriert werden kann, bei dem die Gegenstände ohnehin entlang einer definierten Bahn bewegt werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei der Serienproduktion von Kraftfahrzeugen eingesetzt und die ohnehin im Produktionsprozess mittels Fördereinrichtungen wie z.B. Montagebänder bewirkte Bewegung der Kraftfahrzeuge zur Ausrichtung der an diesen montierten Sensoren, insbesondere Laserscannern, ausgenutzt wird. Hierbei können insbesondere vorhandene Wände und/ oder Decken als Prüfflächen im Sinne der Erfindung genutzt werden. Die Erfindung gestattet die Ausrichtung von Sensoren mit beliebig relativ zu dem Gegenstand orientierten Abtastebenen, d.h. die Erfindung ist nicht auf horizontale oder näherungsweise horizontale Abtastebenen beschränkt. Vorzugsweise wird der Gegenstand mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, die bevorzugt bezogen auf die Abtastfrequenz des Sensors vernachlässigbar klein ist. Die Bestimmung der Sensorausrichtung erfolgt hierbei in einem so genannten quasi- stationären Zustand, der einerseits eine Relativbewegung zwischen Gegenstand und Prüffläche sicherstellt, andererseits aufgrund der im Vergleich zur Fahrzeuggeschwindigkeit hohen Abtastfrequenz des Sensors eine Mittelung über mehrere auch als Scans bezeichnete Abtastvorgänge gestattet, ohne dass durch die Relativ- bewegung bedingte Lageveränderungen der Abtaststrahlflecken auf der Prüffläche die Mittelung beeinträchtigen könnten.A particular advantage of the sensor alignment according to the invention is that it can be integrated into an existing production process for the objects equipped with one or more of the sensors, in which the objects are moved along a defined path anyway. It is particularly preferred if the method according to the invention is used in the series production of motor vehicles and the movement of the motor vehicles, which is in any case effected in the production process by means of conveyor devices such as assembly lines, is used to align the sensors, in particular laser scanners, mounted thereon. In particular, existing walls and / or ceilings can be used as test surfaces in the sense of the invention. The invention permits the alignment of sensors with any scanning planes oriented relative to the object, ie the invention is not restricted to horizontal or approximately horizontal scanning planes. The object is preferably moved at a constant speed, which is preferably negligibly small in relation to the scanning frequency of the sensor. The sensor orientation is determined in a so-called quasi-steady state, which on the one hand ensures a relative movement between the object and the test surface, and on the other hand allows averaging over several scanning processes, also known as scans, due to the high scanning frequency of the sensor compared to the vehicle speed, without the relative movement-related changes in the position of the scanning beam spots on the test surface could impair the averaging.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn zur Ausrichtungsbestimmung die vom Sensor selbst ermittelte Lage der Prüffläche bezogen auf ein sensor- festes Koordinatensystem herangezogen wird. Es werden hier folglich vom Sensor selbst ermittelte Messdaten, insbesondere Winkel- und zugehörige Entfernungswerte, verwendet, d.h. aus der Art und Weise, wie der Sensor seine - hier die Prüffläche umfassende - Umgebung "sieht", wird eine Information betreffend die Ausrichtung des Sensors relativ zum Gegenstand abgeleitet. Hierdurch können Verdrehungen der Abtastebene des Sensors festgestellt werden, die dazu führen, dass ein sensorfester Bezugswinkel, auf den sich die Winkelmessung des Sensors bezieht, nicht in seine Sollrichtung weist.Furthermore, it is preferred if the position of the test surface determined by the sensor itself, based on a sensor-fixed coordinate system, is used for determining the alignment. Consequently, measurement data determined by the sensor itself, in particular angle and associated distance values, are used here, i.e. Information regarding the orientation of the sensor relative to the object is derived from the way in which the sensor “sees” its surroundings — here encompassing the test area. As a result, rotations of the scanning plane of the sensor can be determined, which lead to a sensor-fixed reference angle, to which the angle measurement of the sensor refers, not pointing in its desired direction.
Es wird hier also die Mess- und Auswerteeinrichtung des Sensors verwendet, d.h. insofern überprüft der Scanner mit Hilfe der Prüffläche seine Ausrichtung gewissermaßen selbst.The measuring and evaluation device of the sensor is used here, i.e. In this respect, the scanner uses its test area to check its alignment to a certain extent.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an wenigstens zwei in Bewegungsrichtung des Gegenstands vonein- ander beabstandeten, insbesondere spalten- und/oder kreuzförmig angeordneten Nachweisbereichen der Prüffläche jeweils zumindest ein Abtast- strahlfleck nachgewiesen wird.According to a further embodiment of the invention it is provided that at least two in the direction of movement of the object at least one scanning beam spot is detected at other spaced, in particular column and / or cross-shaped detection areas of the test area.
Dabei ist es möglich, dass an den Nachweisbereichen lediglich festgestellt wird, ob Abtaststrahlflecke vorhanden sind oder nicht. In diesem Fall wird durch die Nachweisbereiche folglich eine nur binär codierte Information zur Verfügung gestellt.It is possible that it is only determined at the detection areas whether scanning beam spots are present or not. In this case, the detection areas therefore only provide binary-coded information.
Die Nachweisbereiche der Prüffläche können jedoch auch derart ausgestaltet sein, dass an ihnen jeweils die Gesamtintensität und/ oder die räumliche Intensitätsverteilung eines nachgewiesenen Abtaststrahlflecks ermittelt wird.However, the detection areas of the test area can also be designed in such a way that the total intensity and / or the spatial intensity distribution of a detected scanning beam spot is determined on them.
Eine besonders hohe Genauigkeit der Bestimmung der Lage bzw. der Orientierung der Abtastlinie auf der Prüffläche und damit der Lage der Abtastebene im Raum bzw. bezüglich des Gegenstands wird ermöglicht, wenn gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Mittelung über mehrere zeitlich nacheinander erfolgende Abtastvor- gänge durchgeführt wird. Wie bereits vorstehend angedeutet, sind dabei vorzugsweise die Geschwindigkeit des Gegenstands relativ zur Prüffläche, die Abtastfrequenz des Sensors, der Mittelungszeitraum und/oder die Ortsauflösung der Nachweisbereiche derart aufeinander abgestimmt, dass eine während der Mittelung erfolgende Lageveränderung der Abtaststrahl- flecke gegenüber der Ortsauflösung der Nachweisbereiche vernachlässigbar klein ist.A particularly high degree of accuracy in determining the position or the orientation of the scanning line on the test surface and thus the position of the scanning plane in space or with respect to the object is made possible if, according to a particularly preferred embodiment of the invention, averaging over a plurality of sequential scanning processes gears is carried out. As already indicated above, the speed of the object relative to the test surface, the scanning frequency of the sensor, the averaging period and / or the spatial resolution of the detection areas are preferably matched to one another such that a change in the position of the scanning beam spots during the averaging compared to the spatial resolution of the detection areas is negligibly small.
Während hierbei insbesondere die quasi- stationären Verhältnisse genutzt werden, um gewissermaßen jede Einzelmessung zur Verbesserung der Messstatistik mehrfach durchzuführen, kann gemäß einer weiteren Aus- führungsform der Erfindung alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass eine gleitende Mittelung über eine Vielzahl von während eines wesentlichen Teils, insbesondere während der gesamten Prüfbewegung des Gegenstands erfolgenden Abtastvorgängen durchgeführt wird. Hierbei wird also nicht oder nicht nur während eines vergleichsweise kurzenWhile the quasi-stationary conditions are used in particular to carry out each individual measurement several times to improve the measurement statistics, according to a further embodiment of the invention may alternatively or additionally be provided that a sliding averaging is carried out over a large number of scanning operations taking place during a substantial part, in particular during the entire test movement of the object. So this is not or not only during a comparatively short
Zeitraumes, in dem sich aufgrund der quasi- stationären Verhältnisse der Gegenstand praktisch nicht relativ zur Prüffläche bewegt, über eine vergleichsweise geringe Anzahl von Abtastvorgängen gemittelt, sondern es wird ein wesentlicher Teil und insbesondere die gesamte Prüfbewegung des Gegenstandes genutzt, um über eine vergleichsweise große Anzahl von Abtastvorgängen mittein zu können.Period of time in which the object practically does not move relative to the test surface due to the quasi-stationary conditions, averaged over a comparatively small number of scanning processes, but a substantial part and in particular the entire test movement of the object is used to cover a comparatively large number of scanning processes.
Vorzugsweise wird während eines wesentlichen Teils, insbesondere während der gesamten Prüfbewegung des Gegenstands aus ermittelten Inten- sitätsdaten der Abtaststrahlflecke eine entfernungs- und/oder richtungs- bezogene Intensitätsverteilung des Sensors bestimmt.Preferably, a distance and / or direction-related intensity distribution of the sensor is determined from determined intensity data of the scanning beam spots during an essential part, in particular during the entire test movement of the object.
Hierbei kann aus während der Prüfbewegung gespeicherten Intensitätswerten die tatsächliche Intensitätsverteilung des Sensors sowohl hinsicht- lieh der Entfernung als auch des Winkels ermittelt werden. Es wird folglich der Umstand ausgenutzt, dass durch die Bewegung des Gegenstands relativ zu der Prüffläche und damit relativ zu den Nachweisbereichen jeweils der "gleiche" - d.h. der jeweils unter dem gleichen Winkel bezogen auf einen sensorfesten Referenzwinkel ausgesandte - Abtaststrahl im Laufe der Prüfbewegung zum einen aus unterschiedlichen Winkelrichtungen und zum anderen aus unterschiedlichen Entfernungen auf die Nachweisbereiche auftrifft. Auf diese Weise kann das Verhalten des Sensors unter den verschiedenen in der Praxis auftretenden Winkel- und Entfernungsbedingungen überprüft werden. Die Genauigkeit der Ausrichtungsbestimmung wird erhöht, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Gegenstand zwischen zwei bevorzugt parallel zueinander verlaufenden Prüfflächen hindurchbewegt wird. Hierdurch stehen zwei Abtastlinien - auf jeder Prüffläche eine - zur Verfügung, und die hierdurch geschaffene Redundanz kann zur Erhöhung der Messgenauigkeit verwendet werden.In this case, the actual intensity distribution of the sensor can be determined from both the distance and the angle from the intensity values stored during the test movement. Consequently, the fact is exploited that the movement of the object relative to the test surface and thus relative to the detection areas results in the "same" - ie the scanning beam emitted at the same angle relative to a sensor-fixed reference angle - during the test movement strikes the detection areas from different angular directions and on the other hand from different distances. In this way, the behavior of the sensor can be checked under the various angle and distance conditions that occur in practice. The accuracy of the orientation determination is increased if, according to a further embodiment of the invention, the object is moved between two test surfaces which preferably run parallel to one another. As a result, two scanning lines - one on each test surface - are available, and the redundancy created in this way can be used to increase the measuring accuracy.
Hierbei kann zusätzlich vorgesehen sein, dass mit dem Sensor der Abstand zwischen den beiden Prüfflächen gemessen und durch Vergleich des gemessenen mit dem bekannten tatsächlichen Abstand die Funktionsfähigkeit der Entfernungsmessung des Sensors überprüft wird.It can additionally be provided that the distance between the two test surfaces is measured with the sensor and the functionality of the distance measurement of the sensor is checked by comparing the measured distance with the known actual distance.
Ferner kann zur Erhöhung der Genauigkeit vorgesehen sein, dass der Gegenstand zumindest auf einem Teilbereich der Prüfbahn zwangsgeführt wird.To increase the accuracy, it can further be provided that the object is positively guided at least on a partial area of the test track.
Des Weiteren ist gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die ermittelte Sensorausrichtung als Sollausrichtung des Sensors an eine sensor- oder gegenstandsfeste Einrichtung, z.B. einen sensorfremden oder in den Sensor integrierten Bordrechner eines Kraftfahrzeugs, übermittelt und während einer nachfolgenden Umgebungserfassung die Momentanausrichtung des Sensors mit der Sollausrichtung verglichen wird.Furthermore, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that the determined sensor orientation as the target orientation of the sensor to a sensor or object-fixed device, e.g. an on-board computer of a motor vehicle that is external to the sensor or integrated in the sensor, is transmitted, and the current orientation of the sensor is compared with the target orientation during a subsequent environmental detection.
Die mit Hilfe der Prüffläche ermittelte Sensorausrichtung wird hierbei also im anschließenden Normalbetrieb des Gegenstands, bei Fahrzeuganwendungen also während des normalen Fahrbetriebs, als Bezugsgröße für eine während des Betriebs insbesondere automatisch ablaufende Überprüfung der Sensorausrichtung verwendet. Diese während des normalen Betriebs am Gegenstand und insbesondere ohne externe, gegenstandsfremde Referenzobjekte oder Referenzflächen erfolgende Ausrichtungsüberprüfung ist nicht Gegenstand der vorliegenden, sondern einer weiteren Erfindung, die in einer am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung beim Deutschen Patent- und Markenamt hinterlegten Patentanmeldung (Anwaltsaktenzeichen: S 8352) beschrieben ist.The sensor alignment determined with the aid of the test surface is thus used in the subsequent normal operation of the object, that is to say in vehicle applications during normal driving operation, as a reference variable for a checking of the sensor alignment which in particular runs automatically during operation. This alignment check, which takes place during normal operation of the object and in particular without external, non-object reference objects or reference surfaces, is not the subject of the present, but a further invention, which is filed in a patent application filed with the German Patent and Trademark Office on the same day as the present application (attorney's file number: S 8352).
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe erfolgt außer- dem durch die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und insbesondere dadurch, dass im Sichtbereich des Sensors eine vom Gegenstand räumlich getrennte Prüffläche angeordnet ist, an welcher der Gegenstand entlang einer vorgegebenen Prüfbahn bei für die gesamte Prüfbahn bekannter Position und/ oder Ausrichtung des Gegenstands relativ zur Prüffläche vorbei bewegbar ist, die Prüffläche an wenigstens zwei in Bewegungsrichtung des Gegenstands voneinander beabstandeten Bereichen jeweils mit einer optoelektronischen Erfassungseinrichtung versehen ist, mit der von den Abtaststrahlen auf der Prüffläche erzeugte Abtaststrahlflecke nachweisbar sind, und die Erfassungseinrichtung mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist, mittels welcher aus den nachgewiesenen Abtaststrahlflecken die Orientierung einer von den Abtaststrahlflecken auf der Prüffläche gebildeten Abtastlinie bestimmbar ist.The object on which the invention is based is also achieved by the features of the independent device claim and in particular by the fact that a test area spatially separated from the object is arranged in the field of view of the sensor, on which the object along a predetermined test track is known for the entire test track Position and / or orientation of the object is movable relative to the test surface, the test surface is provided at least two areas spaced apart in the direction of movement of the object each with an optoelectronic detection device with which scanning beam spots generated by the scanning beams on the test surface can be detected, and the detection device is connected to an evaluation device, by means of which the orientation of a scanning line formed by the scanning beam spots on the test surface can be determined from the detected scanning beam spots.
Bei dem optoelektronischen Sensor handelt es sich bevorzugt um einen Entfernungen und Winkel messenden Laserscanner, der in der Abtastebene zu jedem Entfernungswert einen auf einen sensorfesten Referenzwinkel bezogenen Winkelwert liefert.The optoelectronic sensor is preferably a laser scanner measuring distances and angles, which in the scanning plane supplies an angle value related to a sensor-fixed reference angle for each distance value.
Die erfindungsgemäße Ausrichtungsbestimmung ist auch für solche Sen- soren bzw. Laserscanner möglich, bei denen mehrere Strahlungsquellen, insbesondere Laserdioden, und/ oder geeignet ausgebildete Strahlungsumlenkeinrichtungen verwendet werden, um Abtaststrahlen in mehreren unterschiedlichen Abtastebenen gleichzeitig oder zeitversetzt auszusenden.The orientation determination according to the invention is also possible for those sensors or laser scanners in which several radiation sources, in particular laser diodes, and / or suitably designed radiation deflection devices can be used to transmit scanning beams in several different scanning planes simultaneously or with a time delay.
Die vom Sensor bzw. Scanner verwendete Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, kann im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich, jedoch auch außerhalb dieses Bereiches und z.B. im IR-Bereich liegen. Wenn im Folgenden anstelle von "Strahlung" der Begriff "Licht" verwendet wird, so soll damit keine Einschränkung des erfindungsgemäß möglichen Wellenlängenbereiches für die Abtaststrahlen gemeint sein.The radiation used by the sensor or scanner, in particular laser radiation, can be in the wavelength range visible to the human eye, but also outside this range and e.g. are in the IR range. If the term “light” is used in the following instead of “radiation”, this is not intended to mean any restriction of the wavelength range for the scanning beams that is possible according to the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen sowohl des Verfahrens als auch der Vorrichtung der Erfindung sind auch in den Unteransprüchen, der Beschrei- bung sowie der Zeichnung angegeben.Preferred embodiments of both the method and the device of the invention are also specified in the subclaims, the description and the drawing.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur eine Draufsicht auf eine für die erfindungsgemäße Ausrichtungsbestimmung verwendete Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.The invention is described below by way of example with reference to the drawing, the single figure of which shows a plan view of a device used for the orientation determination according to the invention according to an embodiment of the invention.
Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Ausrichtungsbestimmung am Beispiel einer Anlage zur Serienproduktion von Kraftfahrzeugen 11 , die mit einem optoelektronischen Sensor in Form eines Laserscanners 13 ausge- rüstet werden. Der in der Figur dargestellte Montageort des Scanners 13 ist rein beispielhaft gewählt. Grundsätzlich kommt erfindungsgemäß jeder beliebige Anbau- bzw. Einbauort des Scanners 13 am Fahrzeug 11 in Frage, wobei die Fahrzeuge 1 1 auch jeweils mit mehreren Scannern 13 ausgerüstet sein können. Der Scanner 13 sendet in einer bei Sollausrichtung am Fahrzeug 11 beispielsweise horizontalen Abtastebene nacheinander in unterschiedliche Winkelrichtungen mit einer Winkelauflösung von beispielsweise 0,25°, 0,5° oder 1° Abtaststrahlen 15 aus, wobei grundsätzlich ein Winkelbereich von 360° abgedeckt werden, der tastsächliche, zur Umgebungserfassung zur Verfügung stehende Erfassungsbereich des Scanners 13 jedoch durch die baulichen Gegebenheiten des Fahrzeugs 1 1 auf einen kleineren Winkelbereich von beispielsweise zwischen 180° und 270° beschränkt sein kann.The figure shows the orientation determination according to the invention using the example of a system for the series production of motor vehicles 11, which are equipped with an optoelectronic sensor in the form of a laser scanner 13. The mounting location of the scanner 13 shown in the figure is chosen purely by way of example. In principle, according to the invention, any mounting or installation location of the scanner 13 on the vehicle 11 is possible, wherein the vehicles 11 can also be equipped with a plurality of scanners 13. The scanner 13 emits scanning beams 15 in succession in a scanning plane that is horizontal, for example, in the case of a target alignment on the vehicle 11, with an angular resolution of, for example, 0.25 °, 0.5 ° or 1 ° scanning beams 15, basically covering an angular range of 360 ° which tactile detection area of the scanner 13 available for environmental detection can, however, be restricted to a smaller angular range of, for example, between 180 ° and 270 ° by the structural conditions of the vehicle 11.
Die Erzeugung der Abtaststrahlen 15 erfolgt beispielsweise mittels einer Laserdiode, deren Ausgangsstrahl auf einen während des Abtastbetriebs rotierenden, auch als Spiegelrad bezeichneten Drehspiegel gerichtet ist, über den die Abtaststrahlen 15 nacheinander in die unterschiedlichen Winkelrichtungen ausgesandt werden. Während des Erfassungsbetriebs aus der Fahrzeugumgebung reflektierte Strahlung wird mittels einer Empfangseinrichtung des Scanners 13 nachgewiesen. Aus der Laufzeit der ausgesandten Strahlung kann der Abstand zwischen dem Scanner 13 und dem jeweils reflektierenden Objekt berechnet werden. Indem der Scanner 13 zu jedem Entfernungswert einen aus der Drehstellung des Drehspiegels ableitbaren, auf einen sensorfesten Referenzwinkel bezogenen Winkelwert liefert, kann aus den Messdaten die Kontur der vom Scanner 13 "gesehenen" Umgebung in Höhe der von den Abtaststrahlen 15 gebildeten Abtastebene ermittelt werden.The scanning beams 15 are generated, for example, by means of a laser diode, the output beam of which is directed at a rotating mirror, also referred to as a mirror wheel, which rotates during the scanning operation and via which the scanning beams 15 are emitted in succession in the different angular directions. Radiation reflected from the vehicle surroundings during the detection operation is detected by means of a receiving device of the scanner 13. The distance between the scanner 13 and the respective reflecting object can be calculated from the transit time of the emitted radiation. Since the scanner 13 supplies an angle value that can be derived from the rotational position of the rotating mirror and relates to a sensor-fixed reference angle for each distance value, the contour of the surroundings “seen” by the scanner 13 can be determined from the measurement data at the level of the scanning plane formed by the scanning beams 15.
Um die Ausrichtung des Scanners 13 am Fahrzeug 1 1, d.h. die Lage der Abtastebene relativ zum Fahrzeug 1 1 , zu bestimmen, ist in den Produkti- onsprozess eine Prüfeinrichtung integriert, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei vertikale Prüfwände 25 umfasst, deren einander zu- gewandten Innenseiten als Prüfflächen 19 im Sinne der Erfindung dienen. Zusätzlich zu den beiden Wänden 25 kann eine Decke vorgesehen sein, deren Innenseite ebenfalls als Prüffläche dient. Auf diese Weise wird ein Prüftunnel geschaffen, durch den das Fahrzeug 11 hindurch bewegt wird. In Abhängigkeit von der Lage der Abtastebene (n) im Raum kann durch geeignete Ausgestaltung und/ oder Anordnung von optoelektronischen Erfassungseinrichtungen 21 (siehe weiter unten) in den Prüfflächen durch eine zusätzliche Prüfdecke die Scannerausrichtung mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.In order to determine the alignment of the scanner 13 on the vehicle 11, ie the position of the scanning plane relative to the vehicle 11, a test device is integrated in the production process, which in the exemplary embodiment shown comprises two vertical test walls 25, the mutually related facing insides serve as test surfaces 19 in the sense of the invention. In addition to the two walls 25, a ceiling can be provided, the inside of which also serves as a test area. In this way, a test tunnel is created through which the vehicle 11 is moved. Depending on the position of the scanning plane (s) in space, the scanner alignment can be determined with a high degree of accuracy by means of a suitable design and / or arrangement of optoelectronic detection devices 21 (see below) in the test areas by means of an additional test ceiling.
Die Prüfeinrichtung ist bezogen auf die Bewegungsrichtung einer z.B. in Form eines Montagebandes 23 vorgesehenen Fördereinrichtung für die zu produzierenden Kraftfahrzeuge 11 hinter derjenigen Station angeordnet, an der die Scanner 13 an den Fahrzeugen 11 montiert werden.The test facility is related to the direction of movement of e.g. arranged in the form of an assembly line 23 conveyor for the motor vehicles 11 to be produced behind the station at which the scanners 13 are mounted on the vehicles 11.
Der Montageort des Scanners 13 am Fahrzeug 11 und damit die Sollausrichtung der Abtastebene relativ zum Fahrzeug 11 sind daher bekannt, und die erfindungsgemäße, im Folgenden erläuterte Ausrichtungsbestimmung kann folglich dazu verwendet werden, die tatsächliche Ausrichtung des Scanners 13 zu bestimmen und mit der Sollausrichtung zu vergleichen, um ggf. vor Auslieferung des Fahrzeugs 11 Korrekturen vornehmen oder die auch als montagebedingter "offset" bezeichnete Abweichung während der späteren Umgebungserfassung durch die Auswerteeinrichtung bzw. die darin ablaufende Software zur Korrektur der Messwerte berück- sichtigen zu können.The mounting location of the scanner 13 on the vehicle 11 and therefore the target orientation of the scanning plane relative to the vehicle 11 are therefore known, and the orientation determination according to the invention, explained below, can consequently be used to determine the actual orientation of the scanner 13 and to compare it with the target orientation in order to make corrections, if necessary, before delivery of the vehicle 11, or to be able to take into account the deviation, also referred to as assembly-related "offset", during the subsequent detection of the surroundings by the evaluation device or the software running therein for correcting the measured values.
Die Erfindung ist aber auch in Forschungs- und Testvorhaben einsetzbar, wenn der Montageort und die Lage der Abtastebene z.B. eines an einem Forschungs- bzw. Testfahrzeug montierten Laserscanners nicht oder nicht hinreichend genau bekannt sind. In diesem Fall wird mittels der Erfin- düng die zu Forschungs- oder Testzwecken benötigte tatsächliche momentane Ausrichtung des Scanners bezüglich des Fahrzeugs bestimmt.However, the invention can also be used in research and test projects if the installation location and the position of the scanning plane, for example of a laser scanner mounted on a research or test vehicle, are not known or are not known sufficiently precisely. In this case, the inventions fertilizes the actual instantaneous orientation of the scanner with respect to the vehicle required for research or test purposes.
Die mittels des Montagebandes 23 bewirkte Bewegung der Fahrzeuge 1 1 relativ zu den Prüfflächen 19 erfolgt entlang einer definierten, in der Figur durch eine gestrichelte, die Reifenspuren repräsentierende Doppellinie angedeuteten Prüfbahn 17, die in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu den Prüfwänden 25 verläuft, so dass während des Prüfvorgangs die Bewegungsrichtung F des Fahrzeugs mit der Geradeausfahrrichtung des Fahr- zeugs 11 zusammenfällt.The movement of the vehicles 11 relative to the test surfaces 19, which is brought about by means of the assembly line 23, takes place along a defined test line 17, indicated in the figure by a dashed double line representing the tire tracks, which in this exemplary embodiment runs parallel to the test walls 25, so that during of the test process, the direction of movement F of the vehicle coincides with the straight-ahead direction of travel of the vehicle 11.
Um diese Relativausrichtung zwischen Fahrzeug 11 und Prüfflächen 19 während des Prüfvorgangs mit hoher Genauigkeit sicherzustellen, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine bezüglich der Prüfwände 25 ortsfeste Zwangsführung 27 für die Fahrzeuge 11 vorgesehen, mit der die Fahrzeuge 11 parallel zu den Prüfflächen 19 ausgerichtet werden. Auf eine derartige Zwangsführungseinrichtung 27, die grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein kann, kann auch verzichtet werden, und zwar z.B. dann, wenn die Fördereinrichtung 23 selbst bereits für die korrekte Ausrichtung des Fahrzeugs 11 sorgt.In order to ensure this relative alignment between vehicle 11 and test areas 19 with high accuracy during the test process, a positive guide 27, which is stationary with respect to the test walls 25, is provided for the vehicles 11 in the illustrated exemplary embodiment, with which the vehicles 11 are aligned parallel to the test areas 19. Such a positive guidance device 27, which can in principle be of any design, can also be dispensed with, e.g. when the conveyor 23 itself already ensures the correct alignment of the vehicle 11.
In die Prüfflächen 19 - und ggf. in eine horizontal verlaufende, über dem Montageband 23 angeordnete Prüfdecke - sind jeweils an drei in Bewegungsrichtung F voneinander beabstandeten Stellen optoelektronische Erfassungseinrichtungen 21 mit ortsauflösenden strahlungsempfϊndlichen Detektoren integriert. Um in unterschiedlicher Höhe auf die Prüfflächen 19 auftreffende Abtaststrahlen 15 nachweisen zu können, sind die Erfassungseinrichtungen 21 jeweils in vertikaler Richtung ausgedehnt, so dass auf jeder Prüffläche 19 eine aus drei in Bewegungsrichtung F beabstande- ten Spalten gebildete Erfassungsanordnung vorgesehen ist. Die Erfassungseinrichtungen 21 umfassen jeweils ein oder mehrere strahlungsempfindliche Arrays z.B. jeweils in Form einer CCD-Matrix, eines CMOS-Arrays oder eines PIN-Dioden-Arrays oder in Form einer Anord- nung aus von z.B. Glasfasern gebildeten strahlungsleitenden Elementen. Mit derartigen ortsauflösenden Erfassungseinrichtungen kann nicht nur festgestellt werden, ob ein Abtaststrahl 15 getroffen hat oder nicht, sondern es kann aufgrund der ortsauflösenden Eigenschaft der Erfassungseinrichtungen 21 außerdem die Lage bzw. der Schwerpunkt des betreffen- den Abtaststrahlflecks auf der Erfassungseinrichtung 21 bestimmt werden.Optoelectronic detection devices 21 with spatially resolving radiation-sensitive detectors are integrated into the test areas 19 - and possibly into a horizontally running test ceiling arranged above the assembly line 23 - at three points spaced apart in the direction of movement F. In order to be able to detect scanning beams 15 hitting the test surfaces 19 at different heights, the detection devices 21 are each extended in the vertical direction, so that a detection arrangement formed from three columns spaced apart in the direction of movement F is provided on each test surface 19. The detection devices 21 each comprise one or more radiation-sensitive arrays, for example in the form of a CCD matrix, a CMOS array or a PIN diode array or in the form of an arrangement of radiation-conducting elements formed by, for example, glass fibers. With such location-resolving detection devices, it is not only possible to determine whether a scanning beam 15 has struck or not, but the position or the center of gravity of the relevant scanning beam spot on the detection device 21 can also be determined on the basis of the location-resolution property of the detection devices 21.
Bei Verwendung von strahlungsleitenden Elementen wie z.B. Glasfasern können diese nach Art eines "Geflechts" einander überkreuzend in der Ebene der jeweiligen Prüffläche 19 liegend angeordnet sein. DiesesWhen using radiation-conducting elements such as Glass fibers can be arranged in the manner of a "braid" crossing one another in the plane of the respective test surface 19. This
Kreuzmuster der zahlreichen einander kreuzenden Glasfasern kann insgesamt eine spalten- bzw. streifenförmige Nachweisfläche bilden, die sich - bei Anordnung auf den seitlichen Wänden 25 - vertikal erstrecken, wobei die einzelnen Glasfasern jeweils schräg zu dieser Vertikalrichtung verlau- fen.The cross pattern of the numerous intersecting glass fibers can form a column-shaped or strip-shaped detection surface which, when arranged on the side walls 25, extends vertically, the individual glass fibers each running obliquely to this vertical direction.
Auf jeder Prüffläche 19 kann nun mit Hilfe einer an die Erfassungseinrichtungen 21 angeschlossenen Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) durch zumindest zwei zu einem Abtastvorgang gehörende Abtaststrahlflecke, die von den beabstandeten Erfassungseinrichtungen 21 nachgewiesen werden, eine Gerade gelegt werden, deren Lage und Orientierung auf der Prüffläche 19 mittels der Auswerteeinrichtung bestimmbar ist.A straight line can be laid on each test surface 19 with the aid of an evaluation device (not shown) connected to the detection devices 21 by at least two scanning beam spots belonging to a scanning process, which are detected by the spaced detection devices 21, the position and orientation of which on the test surface 19 can be determined by means of the evaluation device.
Verkippungen des Scanners 13 um eine in Fahrzeuglängsrichtung - und damit parallel zur Bewegungsrichtung F - verlaufende Längsachse sowie um eine senkrecht zu den Prüfflächen 19 verlaufende Fahrzeugquerachse werden durch die Lage und die Orientierung der Abtastlinien auf den Prüfflächen 19 bestimmt. Reine Verkippungen um die Längsachse führen zu vertikalen Verschiebungen der Abtastlinie auf den Prüfflächen 19, während Verkippungen um die Querachse den Neigungswinkel der Abtastlinie zur Horizontalen verändern.Tilting of the scanner 13 about a longitudinal axis running in the longitudinal direction of the vehicle - and thus parallel to the direction of movement F - and The position and the orientation of the scanning lines on the test surfaces 19 are determined about a transverse vehicle axis running perpendicular to the test surfaces 19. Pure tilting about the longitudinal axis leads to vertical displacements of the scanning line on the test surfaces 19, while tilting about the transverse axis changes the angle of inclination of the scanning line to the horizontal.
Bei bekanntem Verlauf der Prüfbahn 17 relativ zu den Prüfflächen 19 können somit jeweils aus der mittels der Erfassungseinrichtungen 21 gemessenen Lage und Orientierung der Abtastlinien auf den Prüfflächen 19 die tatsächliche Ausrichtung der Abtastebene relativ zum Fahrzeug 11 sowie die Montageposition des Scanners 13 am bzw. im Fahrzeug 11 bestimmt und mit den jeweiligen Sollwerten verglichen werden.If the course of the test track 17 is known relative to the test areas 19, the actual orientation of the scan plane relative to the vehicle 11 and the mounting position of the scanner 13 on or in the vehicle can be determined from the position and orientation of the scanning lines on the test areas 19 measured by means of the detection devices 21 11 determined and compared with the respective target values.
Eine Verdrehung des Scanners 13 um die vertikal zum Montageband 23 verlaufende Hochachse wird dadurch erkannt, dass die Abtastlinien auf den Prüfflächen 19, die sich zwangsläufig zumindest mit einer Komponente parallel zur Bewegungsrichtung F des Fahrzeugs 1 1 erstrecken, scheinbar einen von Null verschiedenen Winkel mit der Bewegungsrichtung F einschließen, was bei einer Verdrehung des Scanners 13 der Fall ist, da dieser dann bei der Winkelmessung von einem ebenfalls verdrehten Referenzwinkel, z.B. von dem auch als 0°-Schuss bezeichneten Abtaststrahl, ausgeht.A rotation of the scanner 13 about the vertical axis running vertically to the assembly line 23 is recognized by the fact that the scanning lines on the test surfaces 19, which inevitably extend at least one component parallel to the direction of movement F of the vehicle 11, appear to have an angle different from zero with the Include direction of movement F, which is the case when the scanner 13 is rotated, since the latter then measures the angle from a likewise rotated reference angle, for example starts from the scanning beam, also known as a 0 ° shot.
Da sich der Scanner 13 bei der Rekonstruktion der von ihm "gesehenen" Umgebung auf diesen Referenzwinkel bzw. 0°-Schuss bezieht, der bei Sollausrichtung z.B. parallel zur Bewegungsrichtung F verläuft, wird bei einer Verdrehung um die Hochachse, die zur Folge hat, dass der 0°-Schuss schräg zur Fahrzeuglängsachse - und damit schräg zur Bewegungsrich- tung F - ausgesandt wird, der Scanner 13 einen von Null verschiedenen Winkel zwischen der (scheinbaren) Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 11 und der Abtastlinie auf der Prüffläche 19 messen.Since the scanner 13 refers to this reference angle or 0 ° shot when reconstructing the environment "seen" by it, which, for example, runs parallel to the direction of movement F in the case of a target orientation, rotation around the vertical axis results in that the 0 ° shot is emitted obliquely to the longitudinal axis of the vehicle - and thus obliquely to the direction of movement F -, the scanner 13 one which differs from zero Measure the angle between the (apparent) direction of movement of the vehicle 11 and the scanning line on the test surface 19.
Bei der Bestimmung einer Fehlausrichtung durch Verdrehen um die Hochachse wird folglich die Mess- und Auswerteeinrichtung des Sensors verwendet, d.h. insofern überprüft der Scanner 13 mit Hilfe der Prüffläche 19 seine Ausrichtung selbst.When determining a misalignment by rotating about the vertical axis, the measuring and evaluation device of the sensor is consequently used, i.e. insofar the scanner 13 checks its alignment itself with the aid of the test surface 19.
Durch die erfindungsgemäß während der Ausrichtungsbestimmung erfol- gende Vorbeibewegung des Fahrzeugs 11 an der Prüffläche 19 wird die Fehleranfälligkeit reduziert und die Genauigkeit der Bestimmung erhöht, da eine praktisch 100 %ige Wahrscheinlichkeit für optimal auswertbare Spots erzeugende Treffer von Abtaststrahlen 15 auf den Erfassungseinrichtungen 21 während der Vorbeibewegung besteht. Fehler oder Unge- nauigkeiten aufgrund von nur teilweise getroffenen Nachweisbereichen, wie es beispielsweise bei der Verwendung von relativ kleinen Referenzobjekten bei stationären Prüfverfahren leicht der Fall sein kann, werden durch die erfindungsgemäße Relativbewegung zwischen Fahrzeug 11 und Erfassungseinrichtungen 21 vermieden.Due to the fact that the vehicle 11 moves past the test surface 19 during the orientation determination, the susceptibility to errors is reduced and the accuracy of the determination is increased, since a practically 100% probability of hits of scanning beams 15 on the detection devices 21 that produce optimally evaluable spots during the Movement past. Errors or inaccuracies due to detection areas that are only partially met, as can easily be the case, for example, when using relatively small reference objects in stationary test methods, are avoided by the inventive relative movement between vehicle 11 and detection devices 21.
Wie bereits im Einleitungsteil erläutert, kann erfindungsgemäß zum einen eine vergleichsweise kurze Integrationszeit der mittels der Erfassungseinrichtungen 21 gemessenen Intensitäten über eine relativ geringe Anzahl von Abtastvorgängen durchgeführt werden. Hierdurch wird an einem jeweiligen Auftreffort der Abtaststrahlen 15 eine durchschnittliche Intensitätsverteilung ermittelt und auf diese Weise der Schwerpunkt oder die Mitte der Abtastebene an diesem Ort mit hoher Genauigkeit bestimmt.As already explained in the introductory part, on the one hand, according to the invention, a comparatively short integration time of the intensities measured by means of the detection devices 21 can be carried out over a relatively small number of scanning processes. As a result, an average intensity distribution is determined at a respective point of impact of the scanning beams 15, and the center of gravity or the center of the scanning plane at this location is determined with high accuracy.
Zum anderen kann erfindungsgemäß eine gleitende Mittelung mit Spei- cherung der Intensitätswerte während der gesamten Vorbeibewegung des Fahrzeugs 1 1 an den Prüfflächen 19 erfolgen. Hierdurch können leichte Nick- und Wankbewegungen des Fahrzeugs 11 ausgeglichen werden, die zu einem Fehler bei der Bestimmung der Winkellage der Abtastebene führen könnten. Ferner kann auf diese Weise die vom Scanner 13 ausge- sandte Strahlungsleistung gemessen bzw. durch Vergleich mit einer bekannten Sollstrahlungsleistung überprüft werden.On the other hand, according to the invention, a sliding averaging with storage of the intensity values during the entire movement of the Vehicle 1 1 take place on the test surfaces 19. As a result, slight pitching and rolling movements of the vehicle 11 can be compensated for, which could lead to an error in determining the angular position of the scanning plane. Furthermore, the radiation power emitted by the scanner 13 can be measured in this way or checked by comparison with a known target radiation power.
Des Weiteren kann durch die gleitende Mittelung und durch Ausnutzen des Umstands, dass zumindest bezüglich einer der Erfassungseinrichtun- gen 21 Daten bei sich aufgrund der Relativbewegung zwischen Fahrzeug 1 1 und Prüffläche 19 ändernden Abständen und Winkeln zwischen dieser Erfassungseinrichtung 21 und dem Scanner 13 ermittelt werden, die tatsächliche Intensitätsverteilung des Scanners 13 über die Entfernung und den Winkel ermittelt werden.Furthermore, by means of the sliding averaging and by taking advantage of the fact that at least with respect to one of the detection devices 21, data are determined with distances and angles between this detection device 21 and the scanner 13 that change due to the relative movement between the vehicle 11 and the test surface 19, the actual intensity distribution of the scanner 13 over the distance and the angle can be determined.
Wenn die Erfassungseinrichtungen 21 Arrays aus lichtleitenden Elementen wie z.B. Glasfasern umfassen, kann die Intensitätsverteilung der auf den Empfangseinrichtungen 21 erzeugten Abtaststrahlflecke mit einer besonders hohen Genauigkeit ermittelt werden. Derartige Glasfasern bzw. Glasfaserbündel können - wie vorstehend bereits erwähnt - beispielsweise in großer Zahl gitterartig einander überkreuzend in der Ebene der Prüffläche liegend angeordnet werden.If the detectors 21 arrays of light-guiding elements such as e.g. Comprise glass fibers, the intensity distribution of the scanning beam spots generated on the receiving devices 21 can be determined with a particularly high accuracy. Such glass fibers or glass fiber bundles can - as already mentioned above - be arranged, for example in large numbers, in a grid-like manner crossing one another in the plane of the test surface.
Die Intensität der in die Lichtleiter eingekoppelten Strahlung kann auch für kleinste Empfangsbereiche ermittelt werden, so dass die gemittelte Intensität mit einer grundsätzlich beliebig hohen, von der Größe des Glasfaserbündels sowie der Feinheit der Glasfasern abhängigen Auflösung bestimmt werden kann, was wiederum eine Lagebestimmung der Mitte bzw. des Schwerpunkts der Abtastebene mit einer sehr hohen Genauigkeit ge- stattet. BezugszeichenlisteThe intensity of the radiation coupled into the light guide can also be determined for the smallest reception areas, so that the averaged intensity can be determined with a resolution that is fundamentally arbitrary and dependent on the size of the glass fiber bundle and the fineness of the glass fibers, which in turn determines the position of the center or the center of gravity of the scanning plane is provided with very high accuracy. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Gegenstand, Fahrzeug Sensor, Laserscanner Abtaststrahl Prüfbahn Prüffläche Nachweisbereich, Erfassungseinrichtung Fördereinrichtung, Montageband Wand ZwangsführungObject, vehicle sensor, laser scanner, scanning beam, test track, test area, detection area, detection device, conveyor device, assembly line, wall, positive guidance
Bewegungsrichtung movement direction

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren zum Bestimmen der Ausrichtung eines an einem Gegenstand (11), insbesondere einem Fahrzeug, angebrachten optoelek- tronischen Sensors (13), insbesondere eines Laserscanners, der zur1. Method for determining the orientation of an optoelectronic sensor (13), in particular a laser scanner, attached to an object (11), in particular a vehicle, which is used to
Erfassung der Umgebung des Gegenstands (11) mit zumindest einem wiederholend ausgesandten Abtaststrahl (15) in wenigstens einer Abtastebene einen vorgegebenen Winkelbereich von bevorzugt 360° überstreicht, wobei zur Bestimmung der Sensorausrichtung - die Lage der Abtastebene relativ zu dem Gegenstand (11) ermittelt wird, indem der Gegenstand (11) entlang einer vorgegebenen Prüfbahn (17) an zumindest einer Prüffläche (19) vorbei bewegt und bei für die gesamte Prüfbahn (17) bekannter Position und/ oder Ausrichtung des Gegenstands (11) relativ zur Prüffläche (19) die Lage und/ oder die Orientierung der von den Abtaststrahlflecken auf der Prüffläche (19) gebildeten Abtastlinie bestimmt wird.Detection of the surroundings of the object (11) with at least one repeatedly emitted scanning beam (15) sweeps over a predetermined angular range of preferably 360° in at least one scanning plane, the position of the scanning plane relative to the object (11) being determined to determine the sensor orientation, in that the object (11) moves along a predetermined test track (17) past at least one test surface (19) and the position and/or orientation of the object (11) relative to the test surface (19) is known for the entire test track (17). and/or the orientation of the scanning line formed by the scanning beam spots on the test surface (19) is determined.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Gegenstand (11) mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt wird, die vorzugsweise bezogen auf die Abtastfrequenz des Sensors (13) vernachlässigbar klein ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the object (11) is moved at a constant speed, which is preferably negligibly small in relation to the scanning frequency of the sensor (13).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Ausrichtungsbestimmung die vom Sensor (13) selbst ermittelte Lage der Prüffläche (19) bezogen auf ein sensorfestes Koordina- tensystem herangezogen wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the position of the test surface (19) determined by the sensor (13) itself in relation to a sensor-fixed coordinate system is used to determine the alignment.
4. Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens zwei in Bewegungsrichtung F des Gegenstands (11) voneinander beabstandeten, insbesondere spalten- und/oder kreuzförmig angeordneten Nachweisbereichen (21) der Prüffläche (19) jeweils zumindest ein Abtaststrahlfleck nachgewiesen wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one scanning beam spot is detected on at least two detection areas (21) of the test surface (19) which are spaced apart from one another in the direction of movement F of the object (11), in particular arranged in a column and/or cross shape.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Nachweisbereichen (21) lediglich festgestellt wird, ob Abtaststrahlflecken vorhanden sind oder nicht.5. The method according to claim 4, characterized in that it is only determined at the detection areas (21) whether scanning beam spots are present or not.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Nachweisbereichen (21) jeweils die Gesamtintensität und/ oder die räumliche Intensitätsverteilung eines nachgewiesenen Abtaststrahlflecks ermittelt wird.6. The method according to claim 4, characterized in that the total intensity and / or the spatial intensity distribution of a detected scanning beam spot is determined at the detection areas (21).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittelung über mehrere zeitlich nacheinander erfolgende Abtastvorgänge durchgeführt wird, wobei vorzugsweise die Geschwindigkeit des Gegenstands (11) relativ zur Prüffläche (19), die Abtastfrequenz des Sensors (13), der Mittelungszeitraum und/ oder die Ortsauflösung der Nachweisbereiche (21) derart aufeinander abgestimmt werden, dass eine während der Mittelung erfolgende Lageveränderung der Abtaststrahlflecken gegenüber der Ortsauflösung der Nachweisbereiche (21) vernachlässigbar klein ist. 7. The method according to one of the preceding claims, characterized in that an averaging is carried out over several consecutive scanning processes, preferably the speed of the object (11) relative to the test surface (19), the scanning frequency of the sensor (13), the averaging period and/or the spatial resolution of the detection areas (21) are coordinated with one another in such a way that a change in position of the scanning beam spots during the averaging is negligibly small compared to the spatial resolution of the detection areas (21).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gleitende Mittelung über eine Vielzahl von während eines wesentlichen Teils und insbesondere während der gesamten Prüf- bewegung des Gegenstands (11) erfolgenden Abtastvorgängen durchgeführt wird.8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a sliding averaging is carried out over a large number of scanning processes occurring during a substantial part and in particular during the entire test movement of the object (11).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus während eines wesentlichen Teils und insbesondere während der gesamten Prüfbewegung des Gegenstands (11) ermittelten Intensitätsdaten der Abtaststrahlflecke eine entfernungs- und/ oder richtungsbezogene Intensitätsverteilung des Sensors (13) bestimmt wird.9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a distance- and/or direction-related intensity distribution of the sensor (13) is determined from intensity data of the scanning beam spots determined during a substantial part and in particular during the entire test movement of the object (11).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (11) zwischen zwei bevorzugt parallel zueinander verlaufenden Prüfflächen (19) und/ oder unter einer bevorzugt horizontalen Prüffläche hindurchbewegt wird.10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the object (11) is moved between two test surfaces (19) which preferably run parallel to one another and/or under a preferably horizontal test surface.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sensor (13) der Abstand zwischen den beiden Prüfflä- chen (19) gemessen und durch Vergleich des gemessenen mit dem bekannten tatsächlichen Abstand die Funktionsfähigkeit der Entfernungsmessung des Sensors (13) überprüft wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that the distance between the two test surfaces (19) is measured with the sensor (13) and the functionality of the distance measurement of the sensor (13) is checked by comparing the measured distance with the known actual distance .
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (11) zumindest auf einem Teilbereich der Prüfbahn (17) zwangsgeführt wird.12. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the object (11) is positively guided at least on a partial area of the test track (17).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es bei der Serienproduktion von Kraftfahrzeugen (11) eingesetzt und insbesondere unter Ausnutzung der mittels Fördereinrichtun- gen (23) wie z.B. Montagebänder erfolgenden Bewegung der Kraftfahrzeuge (11) in einen bestehenden Produktionsprozess integriert wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is used in the series production of motor vehicles (11) and in particular is integrated into an existing production process by making use of the movement of the motor vehicles (11) by means of conveying devices (23) such as assembly lines becomes.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Sensorausrichtung als Sollausrichtung des Sensors (13) an eine sensor- oder gegenstandsfeste Einrichtung ü- bermittelt und während einer nachfolgenden Umgebungserfassung die Momentanausrichtung des Sensors (13) mit der Sollausrichtung verglichen wird.14. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the determined sensor orientation is transmitted as the target orientation of the sensor (13) to a sensor or object-fixed device and during a subsequent environmental detection the instantaneous orientation of the sensor (13) is compared with the target orientation .
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung mit den Merkmalen eines der nachstehenden Ansprüche verwendet wird.15. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a device with the features of one of the following claims is used.
16. Vorrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung eines an einem Gegenstand (11), insbesondere einem Fahrzeug, angebrachten optoelektronischen Sensors (13), insbesondere eines Laserscanners, der zur Erfassung der Umgebung des Gegenstands (11) mit zumindest einem wiederholend ausgesandten Abtaststrahl (15) in wenigstens einer Abtastebene einen vorgegebenen Winkelbereich von bevorzugt 360° überstreicht, wobei im Sichtbereich des Sensors (13) eine vom Gegenstand (11) räumlich getrennte Prüffläche (19) angeordnet ist, an welcher der Gegenstand (11) entlang einer vorgegebenen Prüfbahn (17) bei für die gesamte Prüfbahn (17) bekannter Position und/ oder Ausrichtung des Gegenstands (11) relativ zur Prüffläche (19) vorbei bewegbar ist, - die Prüffläche (19) an wenigstens zwei in Bewegungsrichtung16. Device for determining the orientation of an optoelectronic sensor (13), in particular a laser scanner, attached to an object (11), in particular a vehicle, which is used to detect the surroundings of the object (11) with at least a repeatedly emitted scanning beam (15) sweeps over a predetermined angular range of preferably 360° in at least one scanning plane, a test surface (19) spatially separated from the object (11) being arranged in the field of view of the sensor (13), on which the object (11) can be moved past along a predetermined test track (17) with the position and/or orientation of the object (11) relative to the test surface (19) known for the entire test track (17), - the test surface (19) on at least two in the direction of movement
F des Gegenstands (11) voneinander beabstandeten Bereichen jeweils mit einer optoelektronischen Erfassungseinrichtung (21) versehen ist, mit der von den Abtaststrahlen (15) auf der Prüffläche (19) erzeugte Abtaststrahlflecke nachweisbar sind, und die Erfassungseinrichtungen (21) mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, mittels welcher aus den nachgewiesenen Abtaststrahlflecken die Lage und/ oder die Orientierung einer von den Abtaststrahlflecken auf der Prüffläche (19) ge- bildeten Abtastlinie bestimmbar ist.F of the object (11) spaced apart areas are each provided with an optoelectronic detection device (21), with which scanning beam spots generated by the scanning beams (15) on the test surface (19) can be detected, and the detection devices (21) are connected to an evaluation device , by means of which the position and/or the orientation of a scanning line formed by the scanning beam spots on the test surface (19) can be determined from the detected scanning beam spots.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der optoelektronische Sensor (13) ein Entfernungen und Win- kel messender Laserscanner ist, der in der Abtastebene zu jedem17. The device according to claim 16, characterized in that the optoelectronic sensor (13) is a distance and angle measuring laser scanner that is in the scanning plane to everyone
Entfernungswert einen auf einen sensorfesten Referenzwinkel bezogenen Winkelwert liefert. Distance value provides an angle value related to a sensor-fixed reference angle.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfbahn (17) in einer Ebene liegt und die Prüffläche (19) von einer senkrecht auf der Prüfbahnebene stehenden Wand (25) gebildet ist, wobei bevorzugt eine weitere Prüffläche von einer bevorzugt parallel zur Prüfbahnebene verlaufenden Decke gebildet ist, unter welcher der Gegenstand (11) hindurch bewegbar ist.18. The device according to claim 16 or 17, characterized in that the test track (17) lies in one plane and the test surface (19) is formed by a wall (25) standing perpendicular to the test track plane, with a further test surface being preferred A ceiling running parallel to the test track plane is formed, under which the object (11) can be moved.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfbahn (17) zwischen zwei parallel verlaufenden, insbesondere von senkrecht auf einer Prüfbahnebene stehenden Wänden (25) gebildeten Prüfflächen (19) hindurch verläuft.19. Device according to one of claims 16 to 18, characterized in that the test track (17) runs between two parallel test surfaces (19), in particular formed by walls (25) standing perpendicular to a test track plane.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördereinrichtung (23) für den Gegenstand (11) vorgesehen ist, mittels welcher der Gegenstand (11) insbesondere mit einer konstanten Geschwindigkeit entlang der Prüfbahn (17) bewegbar ist.20. Device according to one of claims 16 to 19, characterized in that a conveyor device (23) is provided for the object (11), by means of which the object (11) can be moved in particular at a constant speed along the test track (17).
1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer Anlage zur Serienproduktion von mit jeweils wenigstens einem Sensor (13) ausgerüsteten Kraftfahrzeugen (11) in- tegriert ist, wobei die Prüfbahn (17) von einer im Produktionsprozess zum Bewegen der Kraftfahrzeuge (11) eingesetzten Fördereinrichtung (23) wie z.B. einem Montageband gebildet ist. 1. Device according to one of claims 16 to 20, characterized in that it is integrated in a system for the series production of motor vehicles (11) each equipped with at least one sensor (13), the test track (17) being one in the production process a conveyor device (23) used to move the motor vehicles (11), such as an assembly line, is formed.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtungen (21) jeweils zur Ermittlung der Gesamtintensität und/ oder der räumlichen Intensitätsverteilung ei- nes nachgewiesenen Abtaststrahlflecks ausgebildet sind.22. Device according to one of claims 16 to 21, characterized in that the detection devices (21) are each designed to determine the total intensity and / or the spatial intensity distribution of a detected scanning beam spot.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtungen (21) jeweils zu einer ortsauflösen- den Intensitätsbestimmung ausgebildet sind und vorzugsweise wenigstens eine CCD-Matrix und/ oder ein Array aus strahlungsleitenden Elementen, insbesondere Glasfasern, umfassen.23. Device according to one of claims 16 to 22, characterized in that the detection devices (21) are each designed for a spatially resolved intensity determination and preferably comprise at least one CCD matrix and / or an array of radiation-conducting elements, in particular glass fibers.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtungen (21) auf der Prüffläche (19) zumindest bereichsweise in in Bewegungsrichtung F des Gegenstands (11) voneinander beabstandeten Spalten angeordnet sind.24. Device according to one of claims 16 to 23, characterized in that the detection devices (21) on the test surface (19) are arranged at least partially in columns spaced apart from one another in the direction of movement F of the object (11).
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Erfassungseinrichtungen (21) vorgesehene strahlungsleitende Elemente, insbesondere Glasfasern, einander überkreuzend in der Ebene der Prüffläche (19) liegend angeordnet sind.25. Device according to one of claims 16 to 24, characterized in that radiation-conducting elements, in particular glass fibers, provided as detection devices (21) are arranged crossing one another in the plane of the test surface (19).
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einem Teilbereich der Prüfbahn (17) eine Zwangsführung (27) für den Gegenstand (11) vorgesehen ist, mit der insbesondere bei einem den Gegenstand (11) bildenden Kraftfahrzeug dessen Längsachse parallel zur Prüffläche (19) ausrichtbar ist. 26. Device according to one of claims 16 to 25, characterized in that a positive guide (27) for the object (11) is provided on at least a portion of the test track (17), with which in particular in the case of a motor vehicle forming the object (11), the longitudinal axis of which can be aligned parallel to the test surface (19).
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