WO2018141585A1 - Verfahren zum kalibrieren von ultraschallwandlern und anordnung zum durchführen des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum kalibrieren von ultraschallwandlern und anordnung zum durchführen des verfahrens Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15), wobei die Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in bekannten Abständen (a), oder in bekannten Verhältnissen der Abstände (a) zueinander, vorzugsweise in einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, angeordnet sind, und wobei einer der Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in einem Sendemodus und wenigstens ein anderer Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in einem Empfangsmodus betrieben wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern und Anordnung zum
Durchführen des Verfahrens
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2014 224 509 B3 der Anmelderin bekannt. Das aus der genannten Schrift bekannte Verfahren dient der Erkennung der korrekten Einbauorte von Ultraschallwandlern in dem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs. Gemeint ist dabei, ob ein für einen bestimmten Einbauort in einem Stoßfänger vorgesehener Ultraschallwandler auch tatsächlich an diesem Ort eingebaut ist. Hierzu wird der betreffende Ultraschallwandler in einem Sendemodus betrieben und die Signallaufzeit zu einem benachbarten Ultraschallwandler erfasst. Die erfasste Ist-Signallaufzeit wird mit einer Soll-Signallaufzeit verglichen, die bei einer korrekten Anordnung des Ultraschallwandlers, der mit einem bestimmten Abstand zu dem im
Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandler angeordnet ist, zu erwarten ist. Durch den Vergleich von verschiedenen Signallaufzeiten zu im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlern kann auf die korrekte Einbausituation der einzelnen Ultraschallwandler geschlossen werden. Wesentlich dabei ist, dass das aus der genannten Schrift bekannte Verfahren lediglich der Erkennung der korrekten Einbauorte der Ultraschallwandler in dem Stoßfänger dient, nicht jedoch, um fertigungs- und/oder betriebsbedingte Messungenauigkeiten der Ultraschallwandler, die insbesondere infolge von unterschiedlichem
Einschwingverhalten der Ultraschallwandler oder in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Ultraschallwandler auftreten, erfassen und korrigieren zu können.
Zur Objektvermessung bei Fahrerassistenzsystemen, wie sie insbesondere bei Parkmanövern benutzt werden, findet zur Bestimmung der Objektposition das Verfahren der Trilateration Anwendung. Die laterale Genauigkeit des erfassten Abstands zu dem Objekt hängt dabei von dem Abstand zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern und der Genauigkeit der Echodistanzmessung der beteiligten Ultraschallwandler ab. Je größer der Abstand zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern, desto genauer ist die laterale Lokalisation des Objekts.
Befinden sich jedoch mehrere Objekte in dem Erfassungsbereich der
Ultraschallwandler, dann kommt es zu Mehrdeutigkeiten, da die Echozuordnung der im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandler zu den einzelnen Objekten nicht bekannt ist. Wünschenswert wäre es daher, die
Ultraschallwandler möglichst dicht nebeneinander zu platzieren, um damit die angesprochenen Mehrdeutigkeiten zu reduzieren. Weiterhin ist eine vertikale Richtungsinformation für eine Höhenklassifikation eines erfassten Objekts wünschenswert. Typischerweise wird ein solcher Wandler als winkelgebender 3D-Wandler bezeichnet. Will man im Gegensatz zu einem sogenannten
Ultraschall-Array, das eine Vielzahl von Wandlern auf einem engen Raum aufweist, übliche Standard-Wandler verwenden, so hat eine Verringerung der Abstände zwischen den Ultraschallwandlern, die zu einer Reduzierung der Mehrdeutigkeit bei dem Erfassen mehrerer Objekte führt, gleichzeitig jedoch eine größere Ungenauigkeit hinsichtlich der lateralen Position des Objekts zur Folge. Es ist daher wünschenswert, eine möglichst hohe Messgenauigkeit zu erzielen, damit die Ultraschallwandler in möglichst geringem Abstand zueinander angeordnet werden können. Hierfür sind typischerweise Messgenauigkeiten in der Größenordnung von Ι μβ notwendig. Derzeitige Messgenauigkeiten liegen jedoch bei ca. ΘΟμβ oder darüber. Ein wesentlicher Faktor für die
Messgenauigkeit ist das Einschwingverhalten des Ultraschallwandlers, das produktionsbedingt von Ultraschallwandler zu Ultraschallwandler variiert und zudem noch von dessen Betriebstemperatur abhängt.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Messgenauigkeit der Ultraschallwandler erhöht werden kann. Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, fertigungs- und/oder betriebsbedingte Unterschiede zwischen den einzelnen, üblicherweise im Stoßfänger angeordneten Ultraschallwandlern zu erfassen und zu kompensieren. In Kenntnis des fertigungs- und/oder betriebsbedingten individuellen Verhaltens der Ultraschallwandler kann dadurch deren relative Messgenauigkeit untereinander angeglichen werden, so dass eine verbesserte und genauere Messung eines Objektabstands ermöglicht wird. Dies wiederum ermöglicht es, die Ultraschallwandler in relativ geringem Abstand zueinander anzuordnen, sodass unterschiedliche Objekte besonders gut voneinander unterschieden werden können.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass der Abstand zwischen zwei
Ultraschallwandlern bzw. das Verhältnis der Abstände zwischen zumindest drei Ultraschallwandlern bekannt ist und der bekannte Abstand bzw. das bekannte
Abstandsverhältnis bei der Erfassung einer Ist-Signallaufzeit eines im
Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers insofern berücksichtigt wird, als dass bei einem Abweichen der Ist-Solllaufzeit von einer Soll-Signallaufzeit (in Kenntnis des Abstands bzw. des Abstandsverhältnisses zwischen den
Ultraschallwandlern) das Signal bzw. der von dem im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers erfasste Abstand mit einem entsprechenden Korrekturwert belegt wird. Die Kalibrierung der Ultraschallwandler erfolgt dabei vorzugsweise gleichzeitig mit der Objektvermessung, sodass kein separater Kalibriermodus erforderlich ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Um insbesondere beim Betrieb des Ultraschallwandlers wechselnde
Temperaturen des Ultraschallwandlers kompensieren bzw. berücksichtigen zu können, die sich beispielsweise während dem Betrieb einstellen, ist es vorgesehen, dass der Korrekturwert bei jedem Sendezyklus des im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers ermittelt wird. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass eine ständige Anpassung des Korrekturwerts des im
Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers erfolgt. Dadurch erfolgt eine besonders genaue Abstandsmessung durch den Ultraschallwandler.
Um alle bei einer Anordnung vorgesehenen Ultraschallwandler auch zur
Objektmessung einsetzen zu können, ist es wichtig, auch die Eigenschaften des zunächst ausschließlich im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers zu kennen. Daher ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die eine Einsparung der Anzahl von Ultraschallwandlern ermöglicht, vorgesehen, dass wenigstens ein zunächst im Empfangsmodus betriebener Ultraschallwandler anschließend im Sendemodus und gleichzeitig der zunächst im Sendemodus betriebene Ultraschallwandler anschließend im Empfangsmodus betrieben wird, und dass anhand der Ist-Signallaufzeit das Signal des im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers mit dem ersten Korrekturwert belegt wird.
Die Anordnung der unterschiedlichen, an der Abstandsmessung beteiligten Ultraschallwandler ist nicht darauf beschränkt, dass die Abstände zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern jeweils gleich groß sind. Vielmehr ist es auch denkbar, dass die Abstände zwischen wenigstens drei Ultraschallwandlern unterschiedlich groß sind. Die unterschiedlichen Abstände werden dabei über unterschiedlich große Soll-Signallaufzeiten berücksichtigt. Die Erfindung umfasst auch eine Anordnung zur Durchführung der soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, wobei sich die Anordnung dadurch auszeichnet, dass diese wenigstens drei Ultraschallwandler aufweist, die vorzugsweise nicht auf einer gemeinsamen Achse bzw. Geraden angeordnet sind.
Eine erste konkrete Anordnung sieht vor, dass fünf Ultraschallwandler vorhanden sind, wobei jeweils zwei Ultraschallwandler beidseitig eines zentralen
Ultraschallwandlers angeordnet sind, und wobei die beiden jeweils beidseitig des zentralen Ultraschallwandlers angeordneten Ultraschallwandler auf einer Achse liegen, auf der auch der zentrale Ultraschallwandler angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung kann der zentrale Ultraschallwandler dazu benutzt werden, die um ihn angeordneten Ultraschallwandler zu kalibrieren. Weiterhin dient der zentrale Ultraschallwandler auch der Objekt- bzw. Abstandsmessung. Um die Anzahl der benötigten Ultraschallwandler reduzieren zu können, sieht eine alternative Anordnung vor, dass vier Ultraschallwandler vorgesehen sind, wobei drei Ultraschallwandler auf einer gemeinsamen (ersten) Achse und der vierte Ultraschallwandler ober- oder unterhalb der gemeinsamen (ersten) Achse angeordnet ist, und wobei eine den vierten Ultraschallsensor mit dem mittleren, auf der gemeinsamen (ersten) Achse angeordneten Ultraschallwandler verbindende (zweite) Achse rechtwinklig zur gemeinsamen (ersten) Achse angeordnet ist. In diesem Fall ist es vorgesehen, dass der mittlere, auf der (ersten) gemeinsamen Achse angeordnete (zentrale) Ultraschallwandler zusätzlich im Empfangsmodus betrieben wird, wobei dann beispielsweise der vierte Ultraschallwandler im Sendebetrieb betrieben wird.
Noch kostengünstiger lässt sich eine Anordnung aus Ultraschallwandlern realisieren, wenn der mittlere der drei auf der (ersten) gemeinsamen Achse angeordnete Ultraschallwandler lediglich als Sender ausgebildet ist. In diesem Fall ergibt sich die Laufzeitkorrektur aus der Forderung, dass die Azimutposition zwischen einem randseitigen und dem zentralen Ultraschallwandler auf der
(ersten) gemeinsamen Achse gleich groß sein muss wie die Azimutposition zwischen dem zentralen Ultraschallwandler und dem anderen, randseitigen Ultraschallwandler. Eine besonders kostengünstige Anordnung durch die Verwendung lediglich dreier Ultraschallwandler wird erzielt, wenn diese auf Eckpunkten eines die drei Ultraschallwandler verbindenden gedachten Dreiecks angeordnet sind, wobei das Dreieck ein rechtwinklig ausgebildetes Dreieck, vorzugsweise ein
rechtwinklig gleichschenklig ausgebildetes Dreieck ist. Hierbei ist es erforderlich, dass zwei der drei Ultraschallwandler sowohl im Empfangsmodus als auch im
Sendemodus betrieben werden können.
Weiterhin wird ergänzend erwähnt, dass die Anordnung der Ultraschallwandler auf einer horizontalen oder vertikalen Achse nicht zwingend erforderlich ist.
Vielmehr kann die Korrektur der erfassten Messwerte eines Ultraschallwandlers auch bei einer Anordnung der Ultraschallwandler erfolgen, bei der diese auf einem gedrehten oder einem nicht rechtwinkligen Koordinatensystem angeordnet sind. Weiterhin wird erwähnt, dass die Laufzeitkorrektur bzw. die Bestimmung der beiden Korrekturwerte anhand einer Phasenauswertung, einer präzisen TOF (Time of Flight)-Messung oder über ein Kreuzkorrelationsverfahren gemäß dem
Stand der Technik erfolgen kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie anhand der
Zeichnung. Diese zeigt in:
Fig. 1
bis
Fig. 4 in jeweils stark vereinfachten Darstellungen unterschiedliche
Anordnungen von Ultraschallwandlern und
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Kalibrierverfahrens.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der Fig. 1 ist eine erste Anordnung 10 aus fünf Ultraschallwandlern 1 1 bis 15 dargestellt, wie sie insbesondere im Bereich eines Stoßfängers eines
Kraftfahrzeugs angeordnet sind und der Abstandsmessung zu einem Objekt dienen. Die Ultraschallwandler 1 1 bis 15 sind gemäß dem Stand der Technik ausgebildet, wobei beispielhaft bzgl. deren Aufbau und Funktionsweise auf die DE 10 2005 052 633 A1 der Anmelderin verwiesen wird, die insofern Bestandteil dieser Anmeldung sein soll. Weiterhin sind die Ultraschallwandler 1 1 bis 15 über einen Kabelbaum des Kraftfahrzeugs mit einer Steuereinrichtung gekoppelt (nicht dargestellt).
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten kreis- bzw. topfförmigen,
schwingungsfähigen Membranelemente 1 der fünf Ultraschallwandler 1 1 bis 15 sind dabei in Art eines Kreuzes auf zwei, beispielhaft senkrecht zueinander angeordneten Achsen 17, 18 angeordnet. Der zentral angeordnete
Ultraschallwandler 1 1 ist beidseitig auf der ersten Achse 17 von dem zweiten bzw. dritten Ultraschallwandler 12 und 13 umgeben. Weiterhin sind der vierte und der fünfte Ultraschallwandler 14, 15 beidseitig des zentralen Ultraschallwandlers 1 1 auf der vertikal angeordneten zweiten Achse 18 angeordnet. Beispielhaft sind die Abstände a zwischen der Mitte der Membranelemente 1 der
Ultraschallwandler 12 bis 15 und dem zentralen Ultraschallwandler 1 1 jeweils gleich groß ausgebildet. Ergänzend wird erwähnt, dass die Abstände a zwischen den Ultraschallwandlern 1 1 bis 15 auch unterschiedlich sein können. Wesentlich ist lediglich, dass entweder der jeweilige genaue Abstand a, oder aber das Verhältnis der Abstände a zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern 1 1 bis 15 bekannt ist.
Die vier, den zentralen Ultraschallwandler 1 1 umgebenden Ultraschallwandler 12 bis 15 weisen Messungenauigkeiten bei der Erfassung bzw. Distanzermittlung zu einem Objekt auf, die fertigungsbedingt sind, insbesondere durch
unterschiedliche Einschwingverhalten der Ultraschallwandler 12 bis 15, sowie aufgrund der Betriebstemperatur des jeweiligen Ultraschallwandlers 12 bis 15.
Zur Kalibrierung der Ultraschallwandler 12 bis 15, die, wie an sich bekannt, zur Abstandsmessung zu einem Objekt zunächst jeweils im Sendemodus und anschließend im Empfangsmodus betrieben werden können, wird nachfolgend auf das Ablaufdiagramm gemäß der Fig. 5 verwiesen. Das Kalibrierverfahren zur Erfassung und Korrektur der individuellen Messungenauigkeiten der
Ultraschallwandler 12 bis 15 sieht vor, dass in einem ersten Schritt 101 der zentrale Ultraschallwandler 1 1 im Sendemodus betrieben wird und die vier, den zentralen Ultraschallwandler 1 1 umgebenden Ultraschallwandler 12 bis 15 im Empfangsmodus. Anschließend werden nach Aussenden der Ultraschallimpulse durch den zentralen Ultraschallwandler 1 1 von den vier Ultraschallwandlern 12 bis 15 vier Ist-Signallaufzeiten ti2ist bis ti5ist erfasst. Die Signallaufzeiten ti2ist bis tiäst ergeben sich aufgrund der Schallgeschwindigkeit sowie des Abstands a zwischen den Ultraschallwandlern 1 1 bis 15.
Dabei wird von einer Schallgeschwindigkeit ausgegangen, wie sie sich bei einer (Außen-) Temperatur von zum Beispiel 15°C einstellt. Alternativ kann auch der Messwert eines fahrzeugeigenen Temperatursensors o.ä. verwendet werden, um die vorhandene Schallgeschwindigkeit exakter bestimmen zu können.
Die fertigungs- bzw. betriebsbedingten individuellen Messungenauigkeiten der Ultraschallwandler 12 bis 15 resultieren üblicherweise in Ist-Signallaufzeiten ti2 bis tis, die sich von Soll-Signallaufzeiten ti2soii bis ti5soii unterscheiden. Die in dem zweiten Schritt 102 erfassten Ist-Signallaufzeiten
Figure imgf000009_0001
bis ti5ist werden
anschließend in einem dritten Schritt 103 durch einen Algorithmus mit einem individuellen Korrekturwert ki2 bis ki5 belegt, derart, dass unter Berücksichtigung des Korrekturwerts ki2 bis ki5 sich die Soll-Signallaufzeiten ti2soii bis ti5soii ergeben.
Die Soll-Signallaufzeiten ti2SOii bis ti5soii sind für den Fall richtig, dass die exakte Schallgeschwindigkeit bekannt ist. Ist diese nicht bekannt bzw. wird ein Wert für die Schallgeschwindigkeit angenommen, so dient das Verfahren dazu, die Messungenauigkeiten zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern 12 bis 15 auszugleichen, indem beispielsweise bei jeweils gleichen Abständen a zwischen den Ultraschallwandlern 12 bis 15 die Korrekturwerte ki2 bis ki5 so berechnet werden, dass sich gleiche Signallaufzeiten ti2ist bis ti5ist ergeben. Sinngemäß kann das Verfahren in Kenntnis des Verhältnisses der Abstände a zwischen wenigstens drei Ultraschallwandlern 12 bis 15 angewandt werden, auch ohne Kenntnis der genauen Abstände a, um die individuellen Messungenauigkeiten der Ultraschallwandler 12 bis 15 zu nivellieren. Bei letztgenanntem Fall ist die Kenntnis der Schallgeschwindigkeit nicht erforderlich.
In der Fig. 2 ist eine Anordnung 10a unter Verwendung von vier
Ultraschallwandlern 1 1 a bis 14a gezeigt. Dabei ist der zentrale
Ultraschallwandler 1 1 a auf einer horizontalen Achse 17a beidseitig von den beiden Ultraschallwandlern 12a und 13a umgeben, während der
Ultraschallwandler 14a unterhalb des zentralen Ultraschallwandlers 1 1 a auf der vertikalen Achse 18a angeordnet ist. Auch in dem Fall der Anordnung 10a wird beispielhaft von jeweils gleich großen Abständen a zwischen den
Ultraschallwandlern 1 1 a bis 14a ausgegangen. Die Anordnung 10a unterscheidet sich von der Anordnung 10 dadurch, dass der zentrale Ultraschallwandler 1 1 a zusätzlich auch in einem Empfangsmodus betrieben werden kann. In diesem Fall ist es erforderlich, auch die Eigenschaften des zentralen Ultraschallwandlers 1 1 a zu kennen bzw. diesen mit einem Korrekturwert kn zu belegen. Hierzu wird beispielsweise der Ultraschallwandler 14a in einem Sendemodus betrieben, während der zentrale Ultraschallwandler 1 1 a gleichzeitig im Empfangsmodus betrieben wird. Weiterhin wird entsprechend der Anordnung 10 davon
unabhängig der zentrale Ultraschallwandler 1 1 a in einem Sendemodus betrieben, und die Ultraschallwandler 12a bis 14a in einem Empfangsmodus, um deren individuelle Messungenauigkeiten über den Korrekturwert ki2 bis k-u zu korrigieren. Die Anordnung 10b gemäß der Fig. 3 unterscheidet sich von der Anordnung 10a gemäß der Fig. 2 dadurch, dass lediglich der zentrale Ultraschallwandler 1 1 b im Sendemodus betrieben wird, während die drei anderen Ultraschallwandler 12b bis 14b jeweils (ausschließlich) im Empfangsmodus betrieben werden, um die Korrekturwerte ki2 bis k-u zu erfassen. Die Anordnung 10b kann dann verwendet werden, wenn die Azimutposition, die aus den Ultraschallwandlern 12b und 13b ermittelt wird, gleich groß ist wie die aus den Ultraschallwandlern 1 1 b und 12b.
Die Anordnung 10c gemäß der Fig. 4 weist lediglich drei Ultraschallwandler 1 1 c bis 13c auf. Hierbei ist der Ultraschallwandler 12c links bzw. seitlich neben dem Ultraschallwandler 1 1 c auf einer horizontalen Achse 17c angeordnet, während der Ultraschallwandlern 13c unterhalb des zentralen Ultraschallwandlers 1 1 c auf einer vertikal angeordneten Achse 18c angeordnet ist. Die drei
Ultraschallwandler 1 1 c bis 13c bilden dabei Eckpunkte eines rechtwinklig gleichschenkligen Dreiecks 20 aus, wobei der erste Ultraschallwandler 1 1 c und einer der beiden anderen Ultraschallwandler 12c, 13c jeweils sowohl im
Sendemodus, als auch im Empfangsmodus betrieben werden können. Dabei erfolgt die Ermittlung der Korrekturwerte kn bis ki3 durch abwechselnden Betrieb der einzelnen Ultraschallwandler 1 1 c bis 13c im Sende- bzw. Empfangsmodus.

Claims

Ansprüche Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15), wobei die Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in bekannten Abständen (a), oder in bekannten Verhältnissen der Abstände (a) zueinander, vorzugsweise in einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, angeordnet sind, und wobei einer der Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in einem Sendemodus und wenigstens ein anderer Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in einem Empfangsmodus betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer Ist-Signallaufzeit (tu ist bis ti5ist) und des bekannten Abstands (a) oder eines Abstandsverhältnisses zwischen dem im Sendemodus und dem im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) auf eine fertigungs- und/oder betriebsbedingte Messgenauigkeit des im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) geschlossen wird, und dass in Abhängigkeit von der Ist-Signallaufzeit (tu ist bis ti5ist) das Signal des im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) mit einem Korrekturwert (kn bis ki5) belegt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (kn bis ki5) bei jedem Sendezyklus des im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise in einer senkrechten und/oder waagerechten Ebene beidseitig des im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) jeweils ein im Empfangsmodus betriebener Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) angeordnet ist, und dass die Ist-Signallaufzeiten (tu ist bis ti5ist) der beiden beidseitig des im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) verglichen und unter Berücksichtigung der Abstände (a) angepasst werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zunächst im Empfangsmodus betriebener Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) anschließend im Sendemodus und gleichzeitig der zunächst im Sendemodus betriebene Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) anschließend im Empfangsmodus betrieben wird, und dass anhand der Ist-Signallaufzeit (tu ist bis ti5ist) das Signal des im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) mit dem Korrekturwert (kn bis ki5) belegt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Korrekturwerte (kn bis ki5) unterschiedliche Abstände (a) oder Abstandsverhältnisse zwischen wenigstens drei Ultraschallwandlern (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) berücksichtigt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstandsmessung von Objekten ein zuvor im Empfangsmodus betriebener Ultraschallwandler (1 1 ; 1 1 a; 1 1 b; 1 1 c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) anschließend im Sendemodus betrieben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte (kn bis ki5) unter Berücksichtigung einer bekannter Schallgeschwindigkeit berechnet werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte (kn bis ki5) unter Berücksichtigung einer angenommenen Schallgeschwindigkeit berechnet werden. Anordnung (10; 10a bis 10c) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit wenigstens drei in bekannten Abständen (a) oder einem bekannten Abstandsverhältnisses zueinander angeordneten Ultraschallwandlern (1 1 ; 1 1 a; 1 1 b; 1 1 c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15), wobei die wenigstens drei Ultraschallwandler (1 1 ; 1 1 a; 1 1 b; 1 1 c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) nicht auf einer gemeinsamen Achse (17; 17a; 17c, 18; 18a; 18c) angeordnet sind. 0. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass fünf Ultraschallwandler (1 1 bis 15) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Ultraschallwandler (12 bis 15) beidseitig eines zentralen Ultraschallwandlers (1 1 ) angeordnet sind, und wobei die beiden beidseitig des zentralen Ultraschallwandlers (1 1 ) angeordneten Ultraschallwandler (12 bis 15) auf einer Achse (17, 18) liegen, auf der auch der zentrale Ultraschallwandler (1 1 ) angeordnet ist.
1 . Anordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass vier Ultraschallwandler (1 1 a; 1 1 b bis 14a; 14b) vorgesehen sind, dass drei Ultraschallwandler (1 1 a; 1 1 b, 12a; 12b, 13a; 13b) auf einer
gemeinsamen ersten Achse (17a) und der vierte Ultraschallwandler (14a; 14b) ober- oder unterhalb der gemeinsamen ersten Achse (17a) angeordnet ist, wobei eine den vierten Ultraschallwandler (14a; 14b) mit dem mittleren der auf der gemeinsamen ersten Achse (17a) angeordneten
Ultraschallwandler (1 1 a; 1 1 b) verbindenden zweite Achse (18a) rechtwinklig zur ersten Achse (17a) angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass drei Ultraschallwandler (1 1 c, 12c, 13c) vorgesehen sind, die auf Eckpunkten eines die drei Ultraschallwandler (1 1 c, 12c, 13c) verbindenden gedachten Dreiecks (20) angeordnet sind, und dass das Dreieck (20) ein rechtwinklig ausgebildetes Dreieck (20), vorzugsweise ein rechtwinklig gleichschenklig ausgebildetes Dreieck (20) ist.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4120397A1 (de) * 1991-06-19 1992-12-24 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur messung mittels ultraschall
DE102006033693A1 (de) * 2005-07-20 2007-02-08 Denso Corp., Kariya Hindernisdetektor mit Ultraschallsensor
DE102005052633A1 (de) 2005-11-04 2007-05-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Kalibrierung eines Ultraschallsensors und Ultraschallabstandsmessvorrichtung
DE102014224509B3 (de) 2014-12-01 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überprüfung der Einbauposition wenigstens eines Entfernungssensors im Stoßfänger eines Fahrzeugs und Verwendung des Verfahrens
WO2016146292A1 (de) * 2015-03-19 2016-09-22 Rudoy Alexander Verfahren und vorrichtung zur 3d-positionsbestimmung

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2902017A1 (de) * 1979-01-19 1980-07-24 Krautkraemer Gmbh Verfahren zur kompensation von temperatureinfluessen auf die schallgeschwindigkeit in einer ankoppelfluessigkeit fuer die ultraschallpruefung
US4391124A (en) * 1981-02-26 1983-07-05 Cornell Research Foundation, Inc. Electroacoustic transducer calibration method and apparatus
JPS628073A (ja) 1985-07-04 1987-01-16 Oki Electric Ind Co Ltd 受波器位置のキヤリブレ−シヨン方式
US8060282B2 (en) * 1995-06-07 2011-11-15 Automotive Technologies International, Inc. Vehicle component control methods and systems based on vehicle stability
US7786864B1 (en) * 2000-09-08 2010-08-31 Automotive Technologies International, Inc. Vehicular RFID and sensor assemblies
US8019501B2 (en) * 1995-06-07 2011-09-13 Automotive Technologies International, Inc. Vehicle diagnostic and prognostic methods and systems
US7580782B2 (en) * 1995-10-30 2009-08-25 Automotive Technologies International, Inc. Vehicular electronic system with crash sensors and occupant protection systems
FR2746509B1 (fr) 1996-03-20 1998-08-21 Imra Europe Sa Procede de calibrage et procede de commande d'un dispositif de detection d'objets par ultrasons dans l'air
KR20000041802A (ko) * 1998-12-23 2000-07-15 조동일 온도 보상 기능이 있는 초음파 교통량 검지 방법
US9014953B2 (en) * 2000-09-08 2015-04-21 Intelligent Technologies International, Inc. Wireless sensing and communication system for traffic lanes
JP4317988B2 (ja) 2003-09-19 2009-08-19 独立行政法人産業技術総合研究所 ３次元位置キャリブレーション方法
DE102006032125A1 (de) 2006-07-04 2008-01-10 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallsensor, Fahrzeug mit Ultraschallsensor und Verfahren zum Betreiben des Ultraschallsensors
US8256953B2 (en) * 2008-10-31 2012-09-04 Yuhas Donald E Methods and apparatus for measuring temperature and heat flux in a material using ultrasound
CN101782639B (zh) 2009-01-16 2013-11-27 日电（中国）有限公司 用于对定位设备进行标定的方法、设备和系统
GB2472081B (en) * 2009-07-24 2014-03-05 Bios Developments Ltd A method for determining speed of a signal species in a medium and associated apparatus
DE102010027972A1 (de) 2010-04-20 2011-10-20 Robert Bosch Gmbh Anordnung zur Bestimmung der Entfernung und der Richtung zu einem Objekt
CN102279382A (zh) 2010-06-09 2011-12-14 日电（中国）有限公司 接收器系统、其布置方法及包括该接收器系统的定位系统
AU2013205131B8 (en) * 2012-11-04 2015-04-02 Board Of Regents Of The University Of Nebraska System for imaging and measuring rail deflection
JP2015090284A (ja) 2013-11-05 2015-05-11 Ｎｅｃエンジニアリング株式会社 キャリブレーション装置、キャリブレーション方法、及び、キャリブレーションプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4120397A1 (de) * 1991-06-19 1992-12-24 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur messung mittels ultraschall
DE102006033693A1 (de) * 2005-07-20 2007-02-08 Denso Corp., Kariya Hindernisdetektor mit Ultraschallsensor
DE102005052633A1 (de) 2005-11-04 2007-05-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Kalibrierung eines Ultraschallsensors und Ultraschallabstandsmessvorrichtung
DE102014224509B3 (de) 2014-12-01 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überprüfung der Einbauposition wenigstens eines Entfernungssensors im Stoßfänger eines Fahrzeugs und Verwendung des Verfahrens
WO2016146292A1 (de) * 2015-03-19 2016-09-22 Rudoy Alexander Verfahren und vorrichtung zur 3d-positionsbestimmung

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