WO2019211146A1 - Method for operating a laser scanning apparatus and laser scanning apparatus - Google Patents

Method for operating a laser scanning apparatus and laser scanning apparatus Download PDF

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WO2019211146A1
WO2019211146A1 PCT/EP2019/060558 EP2019060558W WO2019211146A1 WO 2019211146 A1 WO2019211146 A1 WO 2019211146A1 EP 2019060558 W EP2019060558 W EP 2019060558W WO 2019211146 A1 WO2019211146 A1 WO 2019211146A1
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WO
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laser
signals
laser signals
monitoring area
beam axis
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PCT/EP2019/060558
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Thorsten BEUTH
Daniel Thiel
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a laser scanning device, in which
  • a first monitoring area is scanned for objects with at least one first laser scanner by means of first laser signals
  • a second monitoring area is scanned for objects with at least one second laser scanner by means of second laser signals
  • first monitoring area and the second monitoring area overlap at least in sections.
  • the invention relates to a laser scanning device
  • control and evaluation device for controlling the laser scanner and for evaluating object information determined with the laser scanners
  • first monitoring area and the second monitoring area overlap at least in sections.
  • motor vehicles are being equipped more and more with laser technology, for example in the form of laser scanners.
  • laser technology for example in the form of laser scanners.
  • surveillance areas can be scanned with laser scanners by means of pulsed laser signals, that is, they can be scanned.
  • the laser technology must comply with corresponding protective regulations in order to prevent persons who get into the beam area of lasers from being injured. Particular attention must be paid to the protection of the eyes. It is not enough that each laser complies with the appropriate protection regulations. When overlapping beams of several lasers, the safety regulations must also be adhered to.
  • the invention has for its object to design a method and a laser scanning device of the type mentioned, which make it possible that also in the use of Ver multiple laser scanner health risks to living beings, especially humans or animals, which are located in a monitoring range of Laserscanvor direction reduced, preferably excluded, can be.
  • this object is achieved in the method in that directions of beam axes and / or transmission powers of the first laser signals and the second laser signals are adapted to each other so that a total energy from the first laser signals and the second laser signals is at least within a predetermined range. can not exceed a given limit energy.
  • the laser signals are adjusted so that even in the most unfavorable case, an overlap of the laser signals energy is not enough to produce health damage to living things, especially their eyes, motifzu.
  • the marginal energy can be so low that damage to an eye, in particular a human eye, is excluded.
  • the first laser signals and the second laser signal can hit the living being, in particular the eye, at the same time.
  • the first laser signals and the second laser signals can also hit the living being within a time interval.
  • the total energy of the first laser signal and the second laser signals must not exceed a predetermined limit within a time interval specified in particular in protective regulations.
  • the marginal energy can be specified depending on a wavelength of the laser signals.
  • the beam axis is a virtual axis which defines the propagation direction of the laser signals starting from the transmitter of the corresponding laser scanner.
  • the beam axis can ben for several consecutively emitted laser signals remain the same.
  • the direction of the beam axis can be changed continuously or discretely after the emission of one or more laser signals, so that overall the monitoring range can be scanned with laser signals.
  • the laser scanners can operate according to a light transit time method.
  • Laser scanner operating according to the light pulse transit time method may be designed and referred to as time-of-flight (TOF), light-detection-and-ranging (LiDAR), laser-detection-and-ranging (LaDAR), or the like.
  • TOF time-of-flight
  • LiDAR light-detection-and-ranging
  • LaDAR laser-detection-and-ranging
  • the respective monitoring areas are scanned, that is scanned.
  • the corresponding laser signals in particular special the beam axes of the laser signals, so to speak, pivoted about the monitoring area.
  • at least one deflecting mirror device can be used with each laser scanner.
  • the deflecting mirror devices can be configured as microsystems (MEMS).
  • the invention can be applied to a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the invention can be used in a land vehicle, in particular a passenger car, truck, a bus, a motorcycle or the like, an aircraft and / or a watercraft.
  • the invention can also be used in autonomous or at least partially autonomous driving testify.
  • the laser scanning device may advantageously be connected to or part of at least one electronic control device of the vehicle, in particular a driver assistance system and / or a chassis control and / or a driver information device and / or a parking assistance system or the like.
  • the object information detected by the laser scanning device in particular the distance, orientation and / or relative speed of an object relative to the vehicle, can be transmitted to the control device and influence the driving functions, in particular the speed, a braking function, a steering function, a Chassis control and / or an output of a warning and / or warning signal in particular for the driver or the like, are used.
  • the laser scanning device can also be used in conjunction with a recognition device for movement patterns, in particular gesture recognition. In this way, functions of the vehicle, in particular the Publ tion of doors, a tailgate, a trunk lid, a hood or the like can be activated on the basis of results of the laser scanning device.
  • Standing or moving objects in particular vehicles, persons, animals, obstacles, road bumps, in particular potholes or stones, roadway boundaries, free spaces, in particular parking spaces or the like, can be detected with the laser scanning device.
  • the direction of the first beam axis of the first laser signals and the direction of the second Strahlach se of the second laser signals at least for a part of the overlapping moni monitoring range in at least one spatial direction diverging to each other are rich tet switched. In this way, a spatial separation of the laser signals can take place.
  • the divergent alignment Without the divergent alignment according to the invention, as the distance to the laser scanning device increases, an angle decreases, under which the first beam axis and the second beam axis can intersect. If this angle becomes smaller than a critical angle of 4 ° there is a health risk to a human eye which is hit by the two beam axes. By diverging Ausrich tion of the beam axes, this can be prevented.
  • the critical angle of 4 ° refers to the worst case that the pupil of an eye illuminated by the laser signals has a diameter of 7 mm and the eye has a near point of 100 mm.
  • the opening angle of the human Au ges is then 4 °. With the invention can be prevented that meet several La serstrahlen within an angle of 4 ° crossing in any focal point of the eye.
  • the first Strahlach se the first laser signals in at least a first pivot surface pivoted who and the second beam axis of the second laser signals can be pivoted in at least a second pivot surface, wherein the at least one first pivot surface and the at least one second pivot surface aligned diverging who the.
  • the monitoring areas can be scanned by corresponding pivoting of the beam axes without the two beam axes coming too close. So the total energy can be further limited.
  • the first pivot surface is traversed by the first beam axis when scanning the first monitoring area.
  • the second pivot surface is traversed by the second beam axis when scanning the second monitoring area.
  • At least one of the pivot surfaces can be flat. It can then be called a "swivel plane”.
  • the at least one first pivot surface and the at least one second Schwenkflä surface can be inclined to each other at an inclination angle. In this way they are aligned divergently.
  • the first Strahlach se of the first laser signals in a first pivot surface and the second beam axis of the second laser signals can be pivoted in a second pivot surface and after each pivoting operation, the first pivot surface and the second pivot surface each about an imaginary axis be pivoted by a swivel angle by the two laser scanners.
  • the surveillance areas can be scanned in three-dimensional space.
  • the first pivot surface and the second pivot surface can be pivoted to the same extent, in particular by the same pivot angle. In this way, the surveillance areas can be scanned more evenly.
  • first pivot surface and the second pivot surface can be pivoted about a pivot angle which is twice as large as a tilt angle between the first pivot surface and the second pivot surface. In this way alternately a first pivot surface and a second pivot surface can be realized in a uniform sequence.
  • a transmission power of the first laser signals and / or a transmission power of the second laser signals can be reduced as long as the first beam axis of the first laser signals and / or the second beam axis of the second laser signals in a region between a main axis of the first laser scanner and a main axis of the second laser scanner is located.
  • the total beam power can be reduced, so that in overlapping areas a corresponding de total energy is kept so low that health damage can be ruled out.
  • a transmission of first laser signals and / or second laser signals can be suspended.
  • a corresponding mechanism in particular a special special deflection device, continue to pivot the corresponding beam axis, so sampled at the next transmission of a laser signal, a corresponding further sample point of the surveillance area who can.
  • At least one laser signal which is provided for a detection region of the object can be detected with respect to the direction of its beam axis and / or in its transmission axis. performance to be changed. In this way, in the presence of an object in a surveillance area, the energy of the laser signals in the area of the detection area can be correspondingly reduced.
  • the detection area of the object is the area of the surveillance area in which the object is located.
  • the object can be detected by appropriate means. In this way it can be identified whether the object is a living being.
  • the laser scanning device and / or another detection device can be used. Further means for detecting the object can be realized in a software-based and / or hardware-based way.
  • At least one further detection device can be used to detect an object in a monitoring area.
  • the object can be identified in particular independently of the laser scanning device.
  • the at least one further detection device may comprise at least one camera, an ultrasound system or the like.
  • the technical problem is solved according to the invention in the laser scanning device in that the at least one control and evaluation unit has means for performing a method according to the invention.
  • control and evaluation unit may be connected to at least one further detection device for detecting objects.
  • the detection device the objects can be detected independently of the laser scanners.
  • control and evaluation unit comprises means for detecting, in particular special identification, of objects.
  • control and evaluation unit for distinguishing living beings, in particular humans or animals, of objects, in particular other vehicles, crash barriers, obstacles or the like, be configured.
  • Figure 1 is a plan view of a vehicle with a Laserscanvorraum for
  • Figure 2 is a side view of the vehicle of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a scanning pattern of laser signals of the laser scanning device of the vehicle of FIGS. 1 and 2;
  • Figure 4 is the plan view of the vehicle of Figure 1 during an exemplary
  • FIG. 5 shows the top view of the vehicle from FIG. 1 during a further sampling step of the laser scanning device.
  • a vehicle 10 for example a motor vehicle, is shown in a plan view.
  • the vehicle 10 may be an autonomous or teilauto nomes vehicle.
  • the vehicle 10 may have a so-called driver assistance system.
  • FIGS. 1-10 For the sake of easier orientation, the respective axes of an orthogonal x-y-z coordinate system are shown in FIGS.
  • the vehicle 10 is located on a roadway which is parallel to the x-y plane.
  • the vehicle 10 has a laser scanning device 12 and an optical detection device 14.
  • the laser scanning device 12 comprises two laser scanners 16a and 16b, which are spaced apart from each other at the same height at the front of the vehicle 10 are arranged. Furthermore, the laser scanning device 12 includes a control and evaluation unit 18, with which the laser scanner 16 can be controlled and processed with the laser scanners 16a and 16b detected information.
  • the control and evaluation unit 18 may be part of the driver assistance system or at least connected thereto.
  • the detection device 14 may, for example, comprise a camera.
  • the Detekti onsvorraum 14 is also located at the front of the vehicle 10.
  • the detection device 14 may be arranged between the laser scanners 16 example.
  • the detection device 14 is also connected to the control and evaluation unit 18.
  • the laser scanners 16 a and 16 b and the detection device 12 are aligned in the direction of travel 20 of the vehicle 10.
  • the direction of travel 20 runs, for example, parallel to the x-axis.
  • the main axis 22a of the first laser scanner 16a and the main axis 22b of the second laser scanner 16b in this exemplary embodiment run parallel to each other and, for example, parallel to the x-axis.
  • the main axis of the detection device 14, which is not shown for clarity, runs parallel to the main axes 22a and 22b.
  • the major axes 22a and 22b define the orientations of the laser scanners 16a and 16b.
  • the major axis of the detection device 14 defines its orientation.
  • the laser scanners 16a and 16b are constructed identically by way of example, so that only the first laser scanner 16a is described in the fol lowing for the sake of simplicity.
  • the laser scanner 16a has a transmitter, for example in the form of a laser diode, for emitting first laser signals 24a, for example in the form of laser pulses, and a receiver for receiving the re-sparked by a possible object 26 laser signals 24a. Furthermore, the laser scanner 16a has a deflecting mirror device, which is of no further interest here, with which the laser signals 24a can be deflected into a first monitoring area 28a. The propagation direction of the first laser signals 24a is referred to below as the first beam axis 30a. With the deflection mirror device, the first beam axis 30a is moved over the monitoring area 28a. With the Umlenkspiegel adopted further reflected at et waigen objects 26 first laser signals 24a are deflected to the receiver vice.
  • second laser signals 24b are transmitted correspondingly in the direction of a second beam axis 30b into a second monitoring area 28b.
  • FIG. 1 shows the limits of the monitoring regions 28a and 28b, which correspond to the maximum deflections of the beam axes 30a and 30b of the laser signals 24a and 24b.
  • the beam axes 30a and 30b are pivoted back and forth between their respective maximum orientations.
  • FIGS. 4 and 5 show two sampling phases in which the Projections of the beam axes 30a and 30b viewed in the direction of the z-axis intersect under different deflections each.
  • FIG. 3 shows a scanning pattern of the laser scanning device 12 which is produced by the movements of the beam axes 30a and 30b during a monitoring cycle in a sectional plane 32.
  • the cutting plane 32 is parallel to the y-z plane.
  • the first beam axis 30a is pivoted in a first pivot surface in the form of a pivot plane 34a.
  • the first pivot plane 34a is pivoted about an imaginary axis 39 by the two laser scanners 16a and 16b by a pivot angle 35, which is shown in Figure 2, upwards.
  • the imaginary axis 39 is exemplary parallel to the y-axis.
  • the transmission of the first laser signals 24a is interrupted by way of example since the scanning speed there is too low.
  • the course of the scan with the first La sersignalen 24a has the shape of a serpentine. By way of example, the entire procedure is performed five times within one monitoring cycle. Alternatively, the process may also be carried out less or more than five times.
  • the second beam axis 30b is swiveled in a second pivot surface in the form of a pivot plane 34b simultaneously with the deflecting mirror device of the second laser scanner 16b.
  • the second pivot plane 34b is also pivoted about the pivot angle 35 after each pivoting operation.
  • Figure 2 shows the positions of the first pivot planes 34a and the second pivot plane 34b in the course of the monitoring cycle in a side view.
  • the pivot angle 35 for the first pivot plane 34a and the pivot angle 35 for the second pivot plane 34b are equal.
  • An inclination angle 38 between the first pivot plane 34a and the second pivot plane 34b is half as large as the pivot angle 35.
  • the second pivot plane 34b is inclined in each discharge phase with respect to the first pivot plane 34a so that the beam axes 30a and 30b at least in the Overlapping monitoring area 28c always at least one ge shown in Figure 3 showed minimum distance 40 to each other.
  • the pivot plane 34 a and the pivot plane 34 b and thus the beam axes 30 a and 30 b are divergent out.
  • the minimum distance 40 is 7 mm by way of example. At this minimum distance 40, a health hazard can be excluded by the laser scanning device 12 in a human eye with a near point of 100 mm and an opening angle of 4 °.
  • the first monitoring area 28a of the first laser scanner 16a and the second monitoring area 28b of the second laser scanner 16b overlap on the mutually facing sides in the overlapping monitoring area 28c.
  • the directions of the beam axes 30a and 30b are matched to each other.
  • the beam axes 30a and 30b temporarily intersect at an angle a which is smaller than the opening angle of a human eye, namely 4 °.
  • the adaptation of the beam axes 30a and 30b ensures that the total energy from the first laser signals 34a and the second laser signals 34b does not exceed a predetermined limit energy.
  • the marginal energy is the energy from which health damage, for example, of an eye is to be feared.
  • the transmission powers of the laser signals 24a and 24b are reduced as long as the first beam axis 30a and / or the second beam axis 30b are in a region 44 between the first main axis 22a and the second main axis 22b located.
  • laser safety is increased by additionally monitoring the monitoring areas 28a and 28b with the detection device 14 for objects 26. As soon as an object 26 is detected with the detection device 14, the laser signals 24a and / or 24b provided for the detection region of the object 26 are reduced in their transmission power.
  • the recognition area of the object 26 is defined by its outlines.
  • the first beam axis 30a and / or second beam axis 30b may also be changed, for example inclined, to reduce the overall energy in the region of the detection region of the object 16.
  • the object 26 can be additionally identified, for example, as a person or animal.

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Abstract

A method for operating a laser scanning apparatus (12) and a laser scanning apparatus (12) are described. In the method, a first monitored region (28a) is scanned for objects (26) by means of first laser signals using at least one first laser scanner (16a). A second monitored region (28b) is scanned for objects (26) by means of second laser signals using at least one second laser scanner (16b). At least some sections of the first monitored region (28a) and the second monitored region (28b) overlap beyond a certain distance (42) from the laser scanning apparatus (12). Directions of beam axes and/or transmission powers of the first laser signals and of the second laser signals are matched to one another in such a way that an overall energy of the first laser signals and the second laser signals does not exceed a predetermined limit energy, at least within a predefinable portion (28c) of the monitored regions (28a, 28b). The laser scanners (16a) and (16b) are arranged at a distance from one another at the same level on the front side of a vehicle (10). Further, the laser scanning apparatus (12) comprises a control and evaluation unit (18), by means of which the laser scanners (16) can be controlled and information ascertained by means of the laser scanners (16a) and (16b) can be processed. The vehicle (10) further preferably comprises an optical detection apparatus (14), for example a camera. When the laser scanning apparatus is in operation, the first laser signals and the second laser signals can simultaneously strike a living being, in particular the eye. The first laser signals and the second laser signals can also strike the living being within a certain time interval. In order to preclude adverse effects to the health, the overall energy of the first laser signal and the second laser signal should not exceed, within a predefined time interval, a predefined limit value that has been predefined, in particular, in safety regulations.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Laserscanvorrichtung und Laserscanvorrichtung  Method for operating a laser scanning device and laser scanning device
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Laserscanvorrichtung, bei dem The invention relates to a method for operating a laser scanning device, in which
- mit wenigstens einem ersten Laserscanner mittels ersten Lasersignalen ein erster Überwachungsbereich auf Objekte hin abgetastet wird, a first monitoring area is scanned for objects with at least one first laser scanner by means of first laser signals,
- mit wenigstens einem zweiten Laserscanner mittels zweiten Lasersignalen ein zweiter Überwachungsbereich auf Objekte hin abgetastet wird,  a second monitoring area is scanned for objects with at least one second laser scanner by means of second laser signals,
- wobei sich der erste Überwachungsbereich und der zweite Überwachungsbereich wenigstens abschnittsweise überlappen.  - Wherein the first monitoring area and the second monitoring area overlap at least in sections.
Ferner betrifft die Erfindung eine Laserscanvorrichtung Furthermore, the invention relates to a laser scanning device
- mit wenigstens einem ersten Laserscanner zum Abtasten eines ersten Überwa chungsbereichs mit ersten Lasersignalen auf Objekte hin,  with at least one first laser scanner for scanning a first monitoring area with first laser signals on objects,
- mit wenigstens einem zweiten Laserscanner zum Abtasten eines zweiten Überwa chungsbereichs mit zweiten Lasersignalen auf Objekte hin,  with at least one second laser scanner for scanning a second monitoring area with second laser signals on objects,
- und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der La serscanner und zur Auswertung von mit den Laserscannern ermittelten Objektinformati onen,  and at least one control and evaluation device for controlling the laser scanner and for evaluating object information determined with the laser scanners,
- wobei sich der erste Überwachungsbereich und der zweite Überwachungsbereich wenigstens abschnittsweise überlappen.  - Wherein the first monitoring area and the second monitoring area overlap at least in sections.
Stand der Technik State of the art
Bekanntermaßen werden Kraftfahrzeuge mehr und mehr mit Lasertechnik beispielswei se in Form von Laserscannern ausgestattet. Mit Laserscannern können bekannterma ßen Überwachungsbereiche mithilfe von gepulsten Lasersignalen abgetastet, also ab gescannt, werden. Die Lasertechnik muss entsprechenden Schutzvorschriften entspre chen, um zu verhindern, dass Personen, welche in den Strahlbereich von Lasern gera ten, gesundheitlich geschädigt werden. Besonders muss dabei auf den Schutz der Au gen geachtet werden. Dabei genügt es nicht, dass jeder Laser für sich den entspre chenden Schutzvorschriften entspricht. Bei der Überlappung von Strahlen mehrerer La ser müssen ebenfalls die Schutzvorschriften eingehalten werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Laserscanvorrichtung der eingangs genannten Art zu gestalten, die es ermöglichen, dass auch bei der Ver wendung mehrerer Laserscanner Gesundheitsrisiken für Lebewesen, insbesondere Menschen oder Tiere, welche sich in einem Überwachungsbereich der Laserscanvor richtung befinden, verringert, bevorzugt ausgeschlossen, werden können. As is known, motor vehicles are being equipped more and more with laser technology, for example in the form of laser scanners. As is known, surveillance areas can be scanned with laser scanners by means of pulsed laser signals, that is, they can be scanned. The laser technology must comply with corresponding protective regulations in order to prevent persons who get into the beam area of lasers from being injured. Particular attention must be paid to the protection of the eyes. It is not enough that each laser complies with the appropriate protection regulations. When overlapping beams of several lasers, the safety regulations must also be adhered to. The invention has for its object to design a method and a laser scanning device of the type mentioned, which make it possible that also in the use of Ver multiple laser scanner health risks to living beings, especially humans or animals, which are located in a monitoring range of Laserscanvor direction reduced, preferably excluded, can be.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass Richtun gen von Strahlachsen und/oder Sendeleistungen der ersten Lasersignale und der zwei ten Lasersignale so aneinander angepasst werden, dass eine Gesamt-Energie aus den ersten Lasersignalen und den zweiten Lasersignalen zumindest innerhalb eines vor- gebbaren Teils der Überwachungsbereiche eine vorgegebene Grenz- Energie nicht übersteigt.  According to the invention, this object is achieved in the method in that directions of beam axes and / or transmission powers of the first laser signals and the second laser signals are adapted to each other so that a total energy from the first laser signals and the second laser signals is at least within a predetermined range. can not exceed a given limit energy.
Erfindungsgemäß werden also die Lasersignale so angepasst, dass selbst im ungüns tigsten Fall auch eine Überlappung der Lasersignale energietechnisch nicht ausreicht, um eine Gesundheitsschädigung bei Lebewesen, insbesondere deren Augen, hervorzu rufen. According to the invention, therefore, the laser signals are adjusted so that even in the most unfavorable case, an overlap of the laser signals energy is not enough to produce health damage to living things, especially their eyes, hervorzu.
Vorteilhafterweise kann die Grenz- Energie so gering sein, dass eine Schädigung eines Auges, insbesondere eines menschlichen Auges, ausgeschlossen ist. Advantageously, the marginal energy can be so low that damage to an eye, in particular a human eye, is excluded.
Beim Betreiben der Laserscanvorrichtung können die ersten Lasersignale und die zwei ten Lasersignale gleichzeitig auf das Lebewesen, insbesondere das Auge, treffen. Die ersten Lasersignale und die zweiten Lasersignale können auch innerhalb eines Zeitin tervalls auf das Lebewesen treffen. Um eine Gesundheitsschädigung auszuschließen, darf die Gesamt-Energie der ersten Lasersignal und der zweiten Lasersignale innerhalb eines insbesondere in Schutzvorschriften vorgegebenen Zeitintervalls einen vorgege benen Grenzwert nicht überschreiten. When the laser scanning device is operated, the first laser signals and the second laser signal can hit the living being, in particular the eye, at the same time. The first laser signals and the second laser signals can also hit the living being within a time interval. In order to preclude damage to health, the total energy of the first laser signal and the second laser signals must not exceed a predetermined limit within a time interval specified in particular in protective regulations.
Vorteilhafterweise kann die Grenz- Energie abhängig von einer Wellenlänge der Laser signalen vorgegeben werden. Die Strahlachse ist eine virtuelle Achse, welche die Ausbreitungsrichtung der Lasersig nale ausgehend von dem Sender des entsprechenden Laserscanners definiert. Die Strahlachse kann für mehrere hintereinander ausgesendete Lasersignale gleich blei ben. Die Richtung der Strahlachse kann nach dem aussenden einer oder mehrerer La sersignale kontinuierlich oder diskret verändert werden, sodass insgesamt der Überwa chungsbereich mit Lasersignalen abgetastet werden kann. Advantageously, the marginal energy can be specified depending on a wavelength of the laser signals. The beam axis is a virtual axis which defines the propagation direction of the laser signals starting from the transmitter of the corresponding laser scanner. The beam axis can ben for several consecutively emitted laser signals remain the same. The direction of the beam axis can be changed continuously or discretely after the emission of one or more laser signals, so that overall the monitoring range can be scanned with laser signals.
Vorteilhafterweise können die Laserscanner nach einem Lichtlaufzeitverfahren arbeiten. Nach dem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitende Laserscanner können als Time-of- Flight- (TOF), Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and- Ranging-Systeme (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Da bei wird eine Laufzeit vom Aussenden eines Lasersignals, insbesondere eines Laser pulses, mit einem Sender und dem Empfang des an einem Objekt reflektierten Laser signals mit einem Empfänger gemessen und daraus eine Entfernung zwischen dem Laserscanner und dem Objekt ermittelt. Advantageously, the laser scanners can operate according to a light transit time method. Laser scanner operating according to the light pulse transit time method may be designed and referred to as time-of-flight (TOF), light-detection-and-ranging (LiDAR), laser-detection-and-ranging (LaDAR), or the like. As in a runtime from the emission of a laser signal, in particular a laser pulse, with a transmitter and the reception of the laser reflected at an object signal with a receiver is measured and determined therefrom a distance between the laser scanner and the object.
Mit den Lasersignalen der Laserscanner werden die jeweiligen Überwachungsbereiche abgetastet, also abgescannt. Dazu werden die entsprechenden Lasersignale, insbe sondere die Strahlachsen der Lasersignale, über den Überwachungsbereich sozusagen geschwenkt. Hierbei kann bei jedem Laserscanner wenigstens eine Umlenkspiegelein- richtung zum Einsatz kommen. Die Umlenkspiegeleinrichtungen können als Mikrosys teme (MEMS) ausgestaltet sein. With the laser signals of the laser scanner, the respective monitoring areas are scanned, that is scanned. For this purpose, the corresponding laser signals, in particular special the beam axes of the laser signals, so to speak, pivoted about the monitoring area. In this case, at least one deflecting mirror device can be used with each laser scanner. The deflecting mirror devices can be configured as microsystems (MEMS).
Die Erfindung kann bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, angewen det werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Landfahrzeug, insbeson dere einem Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Luftfahrzeug und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei autonomen oder wenigstens teilweise autonomen Fahr zeugen eingesetzt werden. The invention can be applied to a vehicle, in particular a motor vehicle. Advantageously, the invention can be used in a land vehicle, in particular a passenger car, truck, a bus, a motorcycle or the like, an aircraft and / or a watercraft. The invention can also be used in autonomous or at least partially autonomous driving testify.
Die Laserscanvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung des Fahrzeugs, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem oder dergleichen, verbunden oder Teil einer sol- chen sein. Auf diese Weise können die mit der Laserscanvorrichtung erfassten Objek tinformationen, insbesondere die Entfernung, Orientierung und/oder Relativgeschwin digkeit eines Objekts relativ zum Fahrzeug, an die Steuervorrichtung übermittelt und zur Beeinflussung von Fahrfunktionen, insbesondere der Geschwindigkeit, einer Brems funktion, einer Lenkungsfunktion, einer Fahrwerksregelung und/oder einer Ausgabe eines Hinweis- und/oder Warnsignals insbesondere für den Fahrer oder dergleichen, verwendet werden. Die Laserscanvorrichtung kann auch in Verbindung mit einer Erken nungseinrichtung für Bewegungsmuster, insbesondere eine Gestenerkennung, verwen det werden. Auf diese Weise können Funktionen des Fahrzeugs, insbesondere die Öff nung von Türen, einer Heckklappe, einem Kofferraumdeckel, einer Motorhaube oder dergleichen auf Basis von Ergebnissen der Laserscanvorrichtung aktiviert werden. The laser scanning device may advantageously be connected to or part of at least one electronic control device of the vehicle, in particular a driver assistance system and / or a chassis control and / or a driver information device and / or a parking assistance system or the like. be. In this way, the object information detected by the laser scanning device, in particular the distance, orientation and / or relative speed of an object relative to the vehicle, can be transmitted to the control device and influence the driving functions, in particular the speed, a braking function, a steering function, a Chassis control and / or an output of a warning and / or warning signal in particular for the driver or the like, are used. The laser scanning device can also be used in conjunction with a recognition device for movement patterns, in particular gesture recognition. In this way, functions of the vehicle, in particular the Publ tion of doors, a tailgate, a trunk lid, a hood or the like can be activated on the basis of results of the laser scanning device.
Mit der Laserscanvorrichtung können stehende oder bewegte Objekten, insbesondere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Freiräume, insbesondere Parklü cken, oder dergleichen, erfasst werden. Standing or moving objects, in particular vehicles, persons, animals, obstacles, road bumps, in particular potholes or stones, roadway boundaries, free spaces, in particular parking spaces or the like, can be detected with the laser scanning device.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können die Richtung der ersten Strahlachse der ersten Lasersignale und die Richtung der zweiten Strahlach se der zweiten Lasersignale zumindest für einen Teil des überlappenden Überwa chungsbereichs in wenigstens einer Raumrichtung divergierend zueinander ausgerich tet werden. Auf diese Weise kann eine räumliche Trennung der Lasersignale erfolgen. So kann die Gesamt-Energie zumindest in dem Teil des überlappenden Überwa chungsbereichs, in dem die Gefahr einer Überschneidung der beiden Strahlachsen be steht, kontrolliert begrenzt werden. In a particularly advantageous embodiment of the method, the direction of the first beam axis of the first laser signals and the direction of the second Strahlach se of the second laser signals at least for a part of the overlapping moni monitoring range in at least one spatial direction diverging to each other are rich tet switched. In this way, a spatial separation of the laser signals can take place. Thus, the total energy at least in the part of the overlapping monitoring range, in which the risk of overlapping the two beam axes be, be controlled controlled.
Ohne die erfindungsgemäße divergierende Ausrichtung nimmt mit zunehmender Ent fernung von der Laserscanvorrichtung ein Winkel ab, unter dem sich die erste Strahl achse und die zweite Strahlachse schneiden können. Falls dieser Winkel kleiner wird als ein Grenzwinkel von 4° besteht ein Gesundheitsrisiko für ein menschliches Auge, welches von den beiden Strahlachsen getroffen wird. Durch die divergierende Ausrich tung der Strahlachsen kann dies verhindert werden. Der Grenzwinkel von 4° bezieht sich auf den ungünstigsten Fall, dass die Pupille eines mit den Lasersignalen angeleuchteten Auges einen Durchmesser von 7 mm und das Auge einen Nahpunkt von 100 mm aufweist. Der Öffnungswinkel des menschlichen Au ges beträgt dann 4°. Mit der Erfindung kann verhindert werden, dass sich mehrere La serstrahlen innerhalb eines Winkels von 4° kreuzend in einen beliebigen Fokuspunkt des Auges treffen. Without the divergent alignment according to the invention, as the distance to the laser scanning device increases, an angle decreases, under which the first beam axis and the second beam axis can intersect. If this angle becomes smaller than a critical angle of 4 ° there is a health risk to a human eye which is hit by the two beam axes. By diverging Ausrich tion of the beam axes, this can be prevented. The critical angle of 4 ° refers to the worst case that the pupil of an eye illuminated by the laser signals has a diameter of 7 mm and the eye has a near point of 100 mm. The opening angle of the human Au ges is then 4 °. With the invention can be prevented that meet several La serstrahlen within an angle of 4 ° crossing in any focal point of the eye.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Strahlach se der ersten Lasersignale in wenigstens einer ersten Schwenkfläche geschwenkt wer den und die zweite Strahlachse der zweiten Lasersignale kann in wenigstens einer zweiten Schwenkfläche geschwenkt werden, wobei die wenigstens eine erste Schwenk fläche und die wenigstens eine zweite Schwenkfläche divergierend ausgerichtet wer den. Auf diese Weise können die Überwachungsbereiche durch entsprechendes Schwenken der Strahlachsen abgetastet werden, ohne dass die beiden Strahlachsen sich zu nahe kommen. So kann die Gesamt- Energie weiter begrenzt werden. In a further advantageous embodiment of the method, the first Strahlach se the first laser signals in at least a first pivot surface pivoted who and the second beam axis of the second laser signals can be pivoted in at least a second pivot surface, wherein the at least one first pivot surface and the at least one second pivot surface aligned diverging who the. In this way, the monitoring areas can be scanned by corresponding pivoting of the beam axes without the two beam axes coming too close. So the total energy can be further limited.
Die erste Schwenkfläche wird abgefahren durch die ersten Strahlachse beim Abtasten des ersten Überwachungsbereichs. Die zweite Schwenkfläche wird abgefahren durch die zweiten Strahlachse beim Abtasten des zweiten Überwachungsbereichs. The first pivot surface is traversed by the first beam axis when scanning the first monitoring area. The second pivot surface is traversed by the second beam axis when scanning the second monitoring area.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine der Schwenkflächen eben sein. Sie kann dann als„Schwenkebene“ bezeichnet werden. Advantageously, at least one of the pivot surfaces can be flat. It can then be called a "swivel plane".
Die wenigstens eine erste Schwenkfläche und die wenigstens eine zweite Schwenkflä che können um einen Neigungswinkel zueinander geneigt werden. Auf diese Weise werden sie divergierend ausgerichtet. The at least one first pivot surface and the at least one second Schwenkflä surface can be inclined to each other at an inclination angle. In this way they are aligned divergently.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Strahlach se der ersten Lasersignale in einer ersten Schwenkfläche und die zweite Strahlachse der zweiten Lasersignale kann in einer zweiten Schwenkfläche geschwenkt werden und nach jedem Schwenkvorgang können die erste Schwenkfläche und die zweite Schwenkfläche jeweils um eine gedachte Achse durch die beiden Laserscanner um einen Schwenkwinkel geschwenkt werden. Auf diese Weise können die Überwa chungsbereiche im dreidimensionalen Raum abgetastet werden. Vorteilhafterweise können die erste Schwenkfläche und die zweite Schwenkfläche im gleichen Maße, insbesondere um den gleichen Schwenkwinkel, geschwenkt werden. Auf diese Weise können die Überwachungsbereiche gleichmäßiger abgetastet werden. In a further advantageous embodiment of the method, the first Strahlach se of the first laser signals in a first pivot surface and the second beam axis of the second laser signals can be pivoted in a second pivot surface and after each pivoting operation, the first pivot surface and the second pivot surface each about an imaginary axis be pivoted by a swivel angle by the two laser scanners. In this way, the surveillance areas can be scanned in three-dimensional space. Advantageously, the first pivot surface and the second pivot surface can be pivoted to the same extent, in particular by the same pivot angle. In this way, the surveillance areas can be scanned more evenly.
Vorteilhafterweise können die erste Schwenkfläche und die zweite Schwenkfläche um einen Schwenkwinkel geschwenkt werden, welcher doppelt so groß ist wie ein Nei gungswinkel zwischen der ersten Schwenkfläche und der zweiten Schwenkfläche. Auf diese Weise können in gleichmäßiger Folge wechselweise eine erste Schwenkfläche und eine zweite Schwenkfläche realisiert werden. Advantageously, the first pivot surface and the second pivot surface can be pivoted about a pivot angle which is twice as large as a tilt angle between the first pivot surface and the second pivot surface. In this way alternately a first pivot surface and a second pivot surface can be realized in a uniform sequence.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Sendeleistung der ersten Lasersignale und/oder eine Sendeleistung der zweiten Laser signale verringert werden, solange sich die erste Strahlachse der ersten Lasersignale und/oder die zweite Strahlachse der zweiten Lasersignale in einem Bereich zwischen einer Hauptachse des ersten Laserscanners und eine Hauptachse des zweiten La serscanners befindet. Auf diese Weise kann in überlappenden Bereichen, in denen die erste Strahlachse und die zweite Strahlachse sich überschneiden können, die Gesamt strahlleistung verringert werden, sodass in überlappenden Bereichen eine entsprechen de Gesamt-Energie so gering gehalten wird, dass eine Gesundheitsschädigung ausge schlossen werden kann. In a further particularly advantageous embodiment of the method, a transmission power of the first laser signals and / or a transmission power of the second laser signals can be reduced as long as the first beam axis of the first laser signals and / or the second beam axis of the second laser signals in a region between a main axis of the first laser scanner and a main axis of the second laser scanner is located. In this way, in overlapping areas in which the first beam axis and the second beam axis can overlap, the total beam power can be reduced, so that in overlapping areas a corresponding de total energy is kept so low that health damage can be ruled out.
Vorteilhafterweise können in überlappenden Bereichen eine Aussendung von ersten Lasersignalen und/oder zweiten Lasersignalen ausgesetzt werden. Advantageously, in overlapping areas, a transmission of first laser signals and / or second laser signals can be suspended.
Beim Aussetzen eines der Lasersignale kann ein entsprechender Mechanismus, insbe sondere eine Umlenkspiegeleinrichtung, zum Schwenken der entsprechenden Strahl achse weitergeführt werden, sodass bei der nächsten Aussendung eines Lasersignals ein entsprechender weiterer Abtastpunkt des Überwachungsbereichs abgetastet wer den kann. When exposing one of the laser signals, a corresponding mechanism, in particular a special special deflection device, continue to pivot the corresponding beam axis, so sampled at the next transmission of a laser signal, a corresponding further sample point of the surveillance area who can.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann, falls ein Objekt erfasst wird, wenigstens ein für einen Erkennungsbereich des Objekts vorgese henes Lasersignal bezüglich der Richtung seiner Strahlachse und/oder in seiner Sende- leistung verändert werden. Auf diese Weise kann beim Vorhandensein eines Objektes in einem Überwachungsbereich die Energie der Lasersignale im Bereich des Erken nungsbereichs entsprechend reduziert werden. Der Erkennungsbereich des Objekts ist der Bereich des Überwachungsbereichs, in dem sich das Objekt befindet. In a further particularly advantageous embodiment of the method, if an object is detected, at least one laser signal which is provided for a detection region of the object can be detected with respect to the direction of its beam axis and / or in its transmission axis. performance to be changed. In this way, in the presence of an object in a surveillance area, the energy of the laser signals in the area of the detection area can be correspondingly reduced. The detection area of the object is the area of the surveillance area in which the object is located.
Vorteilhafterweise kann das Objekt mit entsprechenden Mitteln erkannt werden. Auf diese Weise kann identifiziert werden, ob es sich bei dem Objekt um ein Lebewesen handelt. Zur Identifizierung des Objekts kann die Laserscanvorrichtung und/oder eine andere Detektionsvorrichtung verwendet werden. Weitere Mittel zur Erkennung des Ob jekts können auf softwaremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege realisiert sein. Advantageously, the object can be detected by appropriate means. In this way it can be identified whether the object is a living being. To identify the object, the laser scanning device and / or another detection device can be used. Further means for detecting the object can be realized in a software-based and / or hardware-based way.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine weitere Detektionsvorrichtung zur Erkennung eines Objekts in einem Überwachungsbe reich verwendet werden. Mit der Detektionsvorrichtung kann das Objekt insbesondere unabhängig von der Laserscanvorrichtung identifiziert werden. In a further advantageous embodiment of the method, at least one further detection device can be used to detect an object in a monitoring area. With the detection device, the object can be identified in particular independently of the laser scanning device.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung zur Erkennung von Lebewesen, ins besondere Menschen oder Tieren, ausgestaltet sein. So kann eine entsprechende An passung der Lasersignale auf die Erkennung eines Lebewesens beschränkt werden. Bei Lebewesen können die Laserstrahlen gesundheitsgefährdend wirken. Advantageously, the detection device for the detection of living beings, in particular humans or animals, be designed. Thus, a corresponding adaptation to the laser signals can be limited to the detection of a living being. In living things, the laser beams can be hazardous to health.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine weitere Detektionsvorrichtung wenigstens eine Kamera, ein Ultraschallsystem oder dergleichen aufweisen. Mit derartigen Detekti onsvorrichtungen können Objekte schnell und einfach erfasst und/oder identifiziert wer den. Advantageously, the at least one further detection device may comprise at least one camera, an ultrasound system or the like. With such Detekti onsvorrichtungen objects can be detected quickly and easily and / or identified who the.
Ferner wird die technische Aufgabe erfindungsgemäß bei der Laserscanvorrichtung dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinheit Mittel aufweist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Furthermore, the technical problem is solved according to the invention in the laser scanning device in that the at least one control and evaluation unit has means for performing a method according to the invention.
Vorteilhafterweise können die Mittel zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Ver fahrens auf softwaremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege realisiert sein. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Steuer- und Auswerteeinheit mit we nigstens einer weiteren Detektionsvorrichtung zur Erfassung von Objekten verbunden sein. Mit der Detektionsvorrichtung können die Objekte unabhängig von den La serscannern erfasst werden. Advantageously, the means for carrying out a method according to the invention can be realized in a software-based and / or hardware-based way. In an advantageous embodiment, the control and evaluation unit may be connected to at least one further detection device for detecting objects. With the detection device, the objects can be detected independently of the laser scanners.
Vorteilhafterweise kann die Steuer- und Auswerteeinheit Mittel zur Erkennung, insbe sondere Identifizierung, von Objekten aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Steuer- und Auswerteeinheit zur Unterscheidung von Lebewesen, insbesondere Menschen o- der Tiere, von Gegenständen, insbesondere anderen Fahrzeugen, Leitplanken, Hinder nissen oder dergleichen, ausgestaltet sein. Advantageously, the control and evaluation unit comprises means for detecting, in particular special identification, of objects. Advantageously, the control and evaluation unit for distinguishing living beings, in particular humans or animals, of objects, in particular other vehicles, crash barriers, obstacles or the like, be configured.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Laserscanvorrichtung und deren jeweiligen vorteilhaften Aus gestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und um gekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Incidentally, the features and advantages identified in connection with the method according to the invention and the laser scanning device according to the invention and their respective advantageous embodiments apply mutually correspondingly and to the contrary. The individual features and advantages can, of course, be combined with one another, whereby further advantageous effects can be achieved that go beyond the sum of the individual effects.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschrei bung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch  Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which an embodiment of the invention with reference to the drawings is explained in more detail. The expert will expediently individually consider the features disclosed in the drawing, the description and the claims in combination and summarize them to meaningful further combinations. It show schematically
Figur 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer Laserscanvorrichtung zur Figure 1 is a plan view of a vehicle with a Laserscanvorrichtung for
Überwachung von Überwachungsbereichen in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug;  Monitoring of surveillance areas in the direction of travel in front of the vehicle;
Figur 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs aus der Figur 1 ;  Figure 2 is a side view of the vehicle of Figure 1;
Figur 3 ein Abtastmuster von Lasersignalen der Laserscanvorrichtung des Fahr zeugs aus den Figuren 1 und 2;  FIG. 3 shows a scanning pattern of laser signals of the laser scanning device of the vehicle of FIGS. 1 and 2;
Figur 4 die Draufsicht des Fahrzeugs aus der Figur 1 während einer beispielhaften  Figure 4 is the plan view of the vehicle of Figure 1 during an exemplary
Abtastphase der Laserscanvorrichtung; Figur 5 die Draufsicht des Fahrzeugs aus der Figur 1 während einer weiteren bei spielhaften Abtastphase der Laserscanvorrichtung. Sampling phase of the laser scanning device; FIG. 5 shows the top view of the vehicle from FIG. 1 during a further sampling step of the laser scanning device.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
Ausführungsform(en) der Erfindung Embodiment (s) of the invention
In den Figuren 1 und 2 ist ein Fahrzeug 10, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, in einer Draufsicht gezeigt. Bei dem Fahrzeug 10 kann es sich um ein autonomes oder teilauto nomes Fahrzeug handeln. Das Fahrzeug 10 kann ein sogenanntes Fahrerassistenzsys tem aufweisen.  In FIGS. 1 and 2, a vehicle 10, for example a motor vehicle, is shown in a plan view. The vehicle 10 may be an autonomous or teilauto nomes vehicle. The vehicle 10 may have a so-called driver assistance system.
Der einfacheren Orientierung wegen sind in den Figuren 1 bis 5 die jeweiligen Achsen eines orthogonalen x-y-z-Koordinatensystems gezeigt. Das Fahrzeug 10 befindet sich auf einer Fahrbahn, welche parallel zur x-y-Ebene verläuft. For the sake of easier orientation, the respective axes of an orthogonal x-y-z coordinate system are shown in FIGS. The vehicle 10 is located on a roadway which is parallel to the x-y plane.
Das Fahrzeug 10 verfügt über eine Laserscanvorrichtung 12 und eine optische Detekti onsvorrichtung 14. The vehicle 10 has a laser scanning device 12 and an optical detection device 14.
Die Laserscanvorrichtung 12 umfasst zwei Laserscanner 16a und 16b, welche beab- standet zueinander in gleicher Höhe an der Vorderseite des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Ferner umfasst die Laserscanvorrichtung 12 eine Steuer- und Auswerteeinheit 18, mit welcher die Laserscanner 16 gesteuert und mit den Laserscannern 16a und 16b ermittelte Informationen verarbeitet werden können. Die Steuer- und Auswerteeinheit 18 kann Teil des Fahrerassistenzsystems oder zumindest mit diesem verbunden sein. The laser scanning device 12 comprises two laser scanners 16a and 16b, which are spaced apart from each other at the same height at the front of the vehicle 10 are arranged. Furthermore, the laser scanning device 12 includes a control and evaluation unit 18, with which the laser scanner 16 can be controlled and processed with the laser scanners 16a and 16b detected information. The control and evaluation unit 18 may be part of the driver assistance system or at least connected thereto.
Die Detektionsvorrichtung 14 kann beispielsweise eine Kamera aufweisen. Die Detekti onsvorrichtung 14 befindet sich ebenfalls an der Vorderseite des Fahrzeugs 10. Die Detektionsvorrichtung 14 kann beispielhaft zwischen den Laserscannern 16 angeordnet sein. Die Detektionsvorrichtung 14 ist ebenfalls mit der Steuer- und Auswerteeinheit 18 verbunden. The detection device 14 may, for example, comprise a camera. The Detekti onsvorrichtung 14 is also located at the front of the vehicle 10. The detection device 14 may be arranged between the laser scanners 16 example. The detection device 14 is also connected to the control and evaluation unit 18.
Die Laserscanner 16a und 16b und die Detektionsvorrichtung 12 sind in Fahrtrichtung 20 des Fahrzeugs 10 ausgerichtet. Die Fahrtrichtung 20 verläuft beispielhaft parallel zur x-Achse. Die Hauptachse 22a des ersten Laserscanners 16a und die Hauptachse 22b des zwei ten Laserscanners 16b verlaufen in diesem Ausführungsbeispiel parallel zueinander und beispielhaft parallel zur x-Achse. Entsprechend verläuft die der besseren Übersicht lichkeit wegen nicht gezeigte Hauptachse der Detektionsvorrichtung 14 parallel zu den Hauptachsen 22a und 22b. Die Hauptachsen 22a und 22b definieren die Ausrichtungen der Laserscanner 16a und 16b. Die Hauptachse der Detektionsvorrichtung 14 definiert deren Ausrichtung. The laser scanners 16 a and 16 b and the detection device 12 are aligned in the direction of travel 20 of the vehicle 10. The direction of travel 20 runs, for example, parallel to the x-axis. The main axis 22a of the first laser scanner 16a and the main axis 22b of the second laser scanner 16b in this exemplary embodiment run parallel to each other and, for example, parallel to the x-axis. Correspondingly, the main axis of the detection device 14, which is not shown for clarity, runs parallel to the main axes 22a and 22b. The major axes 22a and 22b define the orientations of the laser scanners 16a and 16b. The major axis of the detection device 14 defines its orientation.
Die Laserscanner 16a und 16b sind beispielhaft identisch aufgebaut, sodass im Fol genden der Einfachheit halber lediglich der erste Laserscanner 16a beschrieben wird. The laser scanners 16a and 16b are constructed identically by way of example, so that only the first laser scanner 16a is described in the fol lowing for the sake of simplicity.
Der Laserscanner 16a verfügt über einen Sender, beispielsweise in Form einer Laser diode, zum Aussenden von ersten Lasersignalen 24a, beispielhaft in Form von Laser pulsen, und einen Empfänger zum Empfangen der von einem etwaigen Objekt 26 re flektierten Lasersignale 24a. Ferner verfügt der Laserscanner 16a über eine hier nicht weiter interessierende Umlenkspiegeleinrichtung, mit der die Lasersignale 24a in einen ersten Überwachungsbereich 28a abgelenkt werden können. Die Ausbreitungsrichtung der ersten Lasersignale 24a wird im Folgenden als erste Strahlachse 30a bezeichnet. Mit der Umlenkspiegeleinrichtung wird die erste Strahlachse 30a über den Überwa chungsbereich 28a bewegt. Mit der Umlenkspiegeleinrichtung werden ferner die an et waigen Objekten 26 reflektierten ersten Lasersignale 24a zu dem Empfänger umge lenkt. The laser scanner 16a has a transmitter, for example in the form of a laser diode, for emitting first laser signals 24a, for example in the form of laser pulses, and a receiver for receiving the re-sparked by a possible object 26 laser signals 24a. Furthermore, the laser scanner 16a has a deflecting mirror device, which is of no further interest here, with which the laser signals 24a can be deflected into a first monitoring area 28a. The propagation direction of the first laser signals 24a is referred to below as the first beam axis 30a. With the deflection mirror device, the first beam axis 30a is moved over the monitoring area 28a. With the Umlenkspiegeleinrichtung further reflected at et waigen objects 26 first laser signals 24a are deflected to the receiver vice.
Mit dem zweiten Laserscanner 16b werden zweite Lasersignale 24b entsprechend in Richtung einer zweiten Strahlachse 30b in einen zweiten Überwachungsbereich 28b gesendet. With the second laser scanner 16b, second laser signals 24b are transmitted correspondingly in the direction of a second beam axis 30b into a second monitoring area 28b.
In der Figur 1 sind die Grenzen der Überwachungsbereiche 28a und 28b gezeigt, wel che den Maximalauslenkungen der Strahlachsen 30a und 30b der Lasersignale 24a und 24b entsprechen. Beim Betrieb der Laserscanvorrichtung 12 werden die Strahlach sen 30a und 30b zwischen ihren jeweiligen Maximalausrichtungen hin und her ge schwenkt. In den Figuren 4 und 5 sind zwei Abtastphasen gezeigt, in denen sich die Projektionen der Strahlachsen 30a und 30b in Richtung der z-Achse betrachtet in unter schiedlichen Auslenkungen jeweils schneiden. FIG. 1 shows the limits of the monitoring regions 28a and 28b, which correspond to the maximum deflections of the beam axes 30a and 30b of the laser signals 24a and 24b. During operation of the laser scanning device 12, the beam axes 30a and 30b are pivoted back and forth between their respective maximum orientations. FIGS. 4 and 5 show two sampling phases in which the Projections of the beam axes 30a and 30b viewed in the direction of the z-axis intersect under different deflections each.
In der Figur 3 ist ein Abtastmuster der Laserscanvorrichtung 12 gezeigt, welches durch die Bewegungen der Strahlachsen 30a und 30b während eines Überwachungszyklus in einer Schnittebene 32 entsteht. Die Schnittebene 32 verläuft parallel zur y-z-Ebene. FIG. 3 shows a scanning pattern of the laser scanning device 12 which is produced by the movements of the beam axes 30a and 30b during a monitoring cycle in a sectional plane 32. The cutting plane 32 is parallel to the y-z plane.
Mithilfe der Umlenkspiegeleinrichtung des ersten Laserscanners 16a wird die erste Strahlachse 30a in einer ersten Schwenkfläche in Form einer Schwenkebene 34a ge schwenkt. Nach jedem Schwenkvorgang wird die erste Schwenkebene 34a um eine gedachte Achse 39 durch die beiden Laserscanner 16a und 16b um einen Schwenk winkel 35, welcher in der Figur 2 gezeigt ist, nach oben geschwenkt. Die gedachte Ach se 39 verläuft beispielhaft parallel zur y-Achse. In Umkehrbereichen 36a wird beispiel haft die Aussendung der ersten Lasersignalen 24a unterbrochen, da dort die Abtastge schwindigkeit zu gering ist. Insgesamt hat der Verlauf der Abtastung mit den ersten La sersignalen 24a die Form einer Schlangenlinie. Beispielhaft wird die gesamte Prozedur innerhalb eines Überwachungszyklus fünfmal durchgeführt. Alternativ kann die Proze dur auch weniger oder mehr als fünfmal durchgeführt werden. By means of the deflection mirror device of the first laser scanner 16a, the first beam axis 30a is pivoted in a first pivot surface in the form of a pivot plane 34a. After each pivoting operation, the first pivot plane 34a is pivoted about an imaginary axis 39 by the two laser scanners 16a and 16b by a pivot angle 35, which is shown in Figure 2, upwards. The imaginary axis 39 is exemplary parallel to the y-axis. In reversal areas 36a, the transmission of the first laser signals 24a is interrupted by way of example since the scanning speed there is too low. Overall, the course of the scan with the first La sersignalen 24a has the shape of a serpentine. By way of example, the entire procedure is performed five times within one monitoring cycle. Alternatively, the process may also be carried out less or more than five times.
Entsprechend wird gleichzeitig mit der Umlenkspiegeleinrichtung des zweiten La serscanners 16b die zweite Strahlachse 30b in einer zweiten Schwenkfläche in Form einer Schwenkebene 34b geschwenkt. Die zweite Schwenkebene 34b wird nach jedem Schwenkvorgang ebenfalls um den Schwenkwinkel 35 nach oben geschwenkt. Accordingly, the second beam axis 30b is swiveled in a second pivot surface in the form of a pivot plane 34b simultaneously with the deflecting mirror device of the second laser scanner 16b. The second pivot plane 34b is also pivoted about the pivot angle 35 after each pivoting operation.
Figur 2 zeigt die Positionen der ersten Schwenkebenen 34a und der zweiten Schwenk ebene 34b im Verlauf des Überwachungszyklus in einer Seitenansicht. Figure 2 shows the positions of the first pivot planes 34a and the second pivot plane 34b in the course of the monitoring cycle in a side view.
Der Schwenkwinkel 35 für die erste Schwenkebene 34a und der der Schwenkwinkel 35 für die zweite Schwenkebene 34b sind gleich groß. Ein Neigungswinkel 38 zwischen der ersten Schwenkebene 34a und der zweiten Schwenkebene 34b ist halb so groß wie der Schwenkwinkel 35. The pivot angle 35 for the first pivot plane 34a and the pivot angle 35 for the second pivot plane 34b are equal. An inclination angle 38 between the first pivot plane 34a and the second pivot plane 34b is half as large as the pivot angle 35.
Die zweite Schwenkebene 34b ist in jeder Ablassphase gegenüber den ersten Schwenkebene 34a so geneigt, dass die Strahlachsen 30a und 30b zumindest in dem überlappenden Überwachungsbereich 28c stets mindestens einen in der Figur 3 ge zeigten Mindestabstand 40 zueinander einhalten. Die Schwenkebene 34a und die Schwenkebene 34b und damit die Strahlachsen 30a und 30b sind divergierend ausge richtet. Der Mindestabstand 40 beträgt beispielhaft 7 mm. Bei diesem Mindestabstand 40 kann bei einem menschlichen Auge mit einem Nahpunkt von 100 mm und einem Öffnungswinkel von 4° eine Gesundheitsgefährdung durch die Laserscanvorrichtung 12 ausgeschlossen werden. The second pivot plane 34b is inclined in each discharge phase with respect to the first pivot plane 34a so that the beam axes 30a and 30b at least in the Overlapping monitoring area 28c always at least one ge shown in Figure 3 showed minimum distance 40 to each other. The pivot plane 34 a and the pivot plane 34 b and thus the beam axes 30 a and 30 b are divergent out. The minimum distance 40 is 7 mm by way of example. At this minimum distance 40, a health hazard can be excluded by the laser scanning device 12 in a human eye with a near point of 100 mm and an opening angle of 4 °.
Ab einer Entfernung 42 zu der Laserscanvorrichtung 12 überlappen sich der erste Überwachungsbereich 28a des ersten Laserscanners 16a und der zweite Überwa chungsbereich 28b des zweiten Laserscanners 16b auf den einander zugewandten Sei ten in dem überlappenden Überwachungsbereich 28c. From a distance 42 to the laser scanning device 12, the first monitoring area 28a of the first laser scanner 16a and the second monitoring area 28b of the second laser scanner 16b overlap on the mutually facing sides in the overlapping monitoring area 28c.
Durch die Neigung der Schwenkebenen 34a und 34b relativ zueinander werden die Richtungen der Strahlachsen 30a und 30b aneinander angepasst. So wird unter Ande rem verhindert, dass sich die Strahlachsen 30a und 30b zeitweise unter einem Winkel a kreuzen, der kleiner ist als der Öffnungswinkel eines menschlichen Auges, nämlich 4°. Der Winkel a kann folgendermaßen ermittelt werden: a = 2 arctan (c/(2b)) wobei c der Abstand zwischen den Laserscannern 16a und 16b ist. b ist die Entfernung der Kreuzung der Strahlachsen 30a und 30b zu der Laserscanvorrichtung 12. By the inclination of the pivot planes 34a and 34b relative to each other, the directions of the beam axes 30a and 30b are matched to each other. Thus, it is prevented, among other things, that the beam axes 30a and 30b temporarily intersect at an angle a which is smaller than the opening angle of a human eye, namely 4 °. The angle a can be determined as follows: a = 2 arctan (c / (2b)) where c is the distance between the laser scanners 16a and 16b. b is the distance of the intersection of the beam axes 30a and 30b to the laser scanning device 12.
Durch die Anpassung der Strahlachsen 30a und 30b wird erreicht, dass die Gesamt- Energie aus den ersten Lasersignalen 34a und den zweiten Lasersignalen 34b eine vorgegebene Grenz-Energie nicht übersteigt. Die Grenz-Energie ist die Energie, ab welcher eine Gesundheitsschädigung beispielsweise eines Auges zu befürchten ist. The adaptation of the beam axes 30a and 30b ensures that the total energy from the first laser signals 34a and the second laser signals 34b does not exceed a predetermined limit energy. The marginal energy is the energy from which health damage, for example, of an eye is to be feared.
Um die Lasersicherheit in Bezug auf mögliche Gesundheitsgefährdungen weiter zu ver bessern, werden die Sendeleistungen der Lasersignale 24a und 24b verringert, solange sich die erste Strahlachse 30a und/oder die zweite Strahlachse 30b in einem Bereich 44 zwischen der ersten Hauptachse 22a und der zweiten Hauptachse 22b befindet. Außerdem wird die Lasersicherheit erhöht, indem die Überwachungsbereiche 28a und 28b zusätzlich mit der Detektionsvorrichtung 14 auf Objekte 26 hin überwacht werden. Sobald mit der Detektionsvorrichtung 14 ein Objekt 26 erfasst wird, werden die für den Erkennungsbereich des Objekts 26 vorgesehenen Lasersignale 24a und/oder 24b in ihrer Sendeleistung reduziert. Der Erkennungsbereich des Objekts 26 ist durch dessen Umrisse definiert. In order to further improve the laser safety with regard to possible health hazards, the transmission powers of the laser signals 24a and 24b are reduced as long as the first beam axis 30a and / or the second beam axis 30b are in a region 44 between the first main axis 22a and the second main axis 22b located. In addition, laser safety is increased by additionally monitoring the monitoring areas 28a and 28b with the detection device 14 for objects 26. As soon as an object 26 is detected with the detection device 14, the laser signals 24a and / or 24b provided for the detection region of the object 26 are reduced in their transmission power. The recognition area of the object 26 is defined by its outlines.
Zusätzlich oder alternativ können bei der Erkennung eines Objekts 26 mit der Detekti onsvorrichtung 14 auch die erste Strahlachse 30a und/oder zweite Strahlachse 30b verändert, beispielsweise geneigt, werden, um insgesamt die Energie im Bereich des Erkennungsbereichs des Objekts 16 zu reduzieren. Additionally or alternatively, upon detection of an object 26 with the detection device 14, the first beam axis 30a and / or second beam axis 30b may also be changed, for example inclined, to reduce the overall energy in the region of the detection region of the object 16.
Mit der Detektionsvorrichtung 14 kann das Objekt 26 zusätzlich beispielsweise als Per son oder Tier identifiziert werden. With the detection device 14, the object 26 can be additionally identified, for example, as a person or animal.
Die bei dem Ausführungsbeispiel erläuterten Maßnahmen zur Erhöhung der Lasersi cherheit und zur Verringerung der Gefährdung von Lebewesen können auch getrennt voneinander oder in anderen Kombinationen eingesetzt werden. The explained in the embodiment measures to increase the Laserersi safety and to reduce the threat to living beings can also be used separately or in other combinations.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Laserscanvorrichtung (12), bei dem A method of operating a laser scanning device (12), wherein
- mit wenigstens einem ersten Laserscanner (16a) mittels ersten Lasersignalen (24a) ein erster Überwachungsbereich (28a) auf Objekte (26) hin abgetastet wird, a first monitoring area (28a) is scanned for objects (26) with at least one first laser scanner (16a) by means of first laser signals (24a),
- mit wenigstens einem zweiten Laserscanner (16b) mittels zweiten Lasersignalen (24b) ein zweiter Überwachungsbereich (28b) auf Objekte (26) hin abgetastet wird,a second monitoring area (28b) is scanned for objects (26) with at least one second laser scanner (16b) by means of second laser signals (24b),
- wobei sich der erste Überwachungsbereich (28a) und der zweite Überwachungs bereich (28b) wenigstens abschnittsweise überlappen, wherein the first monitoring area (28a) and the second monitoring area (28b) overlap at least in sections,
dadurch gekennzeichnet, dass Richtungen von Strahlachsen (30a, 30b) und/oder Sendeleistungen der ersten Lasersignale (24a) und der zweiten Lasersignale (24b) so aneinander angepasst werden, dass eine Gesamt-Energie aus den ersten La sersignalen (24a) und den zweiten Lasersignalen (24b) zumindest innerhalb eines vorgebbaren Teils (28c) der Überwachungsbereiche (28a, 28b) eine vorgegebene Grenz-Energie nicht übersteigt.  characterized in that directions of beam axes (30a, 30b) and / or transmission powers of the first laser signals (24a) and the second laser signals (24b) are adapted to one another such that a total energy from the first La sersignalen (24a) and the second Laser signals (24b) at least within a predetermined part (28c) of the monitoring areas (28a, 28b) does not exceed a predetermined limit energy.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der ers ten Strahlachse (30a) der ersten Lasersignale (24a) und die Richtung der zweiten Strahlachse (30b) der zweiten Lasersignale (24b) zumindest für einen Teil des über lappenden Überwachungsbereichs (28c) in wenigstens einer Raumrichtung diver gierend zueinander ausgerichtet werden.  2. The method according to claim 1, characterized in that the direction of the ers th beam axis (30a) of the first laser signals (24a) and the direction of the second beam axis (30b) of the second laser signals (24b) at least for a part of overlapping monitoring area ( 28c) in at least one spatial direction diver gierend aligned with each other.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlachse (30a) der ersten Lasersignale (24a) in wenigstens einer ersten Schwenkfläche (34a) geschwenkt werden und die zweite Strahlachse (30b) der zweiten Lasersignale (24b) in wenigstens einer zweiten Schwenkfläche (34b) ge schwenkt werden, wobei die wenigstens eine erste Schwenkfläche (34a) und die wenigstens eine zweite Schwenkfläche (34b) divergierend ausgerichtet werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the first beam axis (30a) of the first laser signals (24a) in at least a first pivot surface (34a) are pivoted and the second beam axis (30b) of the second laser signals (24b) in at least a second pivot surface (34b) ge are pivoted, wherein the at least one first pivot surface (34a) and the at least one second pivot surface (34b) are aligned divergently.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlachse (30a) der ersten Lasersignale (24a) in einer ersten Schwenk fläche (34a) und die zweite Strahlachse (30b) der zweiten Lasersignale (24b) in ei ner zweiten Schwenkfläche (34b) geschwenkt werden und nach jedem Schwenk vorgang die erste Schwenkfläche (34a) und die zweite Schwenkfläche (34b) jeweils um eine gedachte Achse (39) durch die beiden Laserscanner (16a, 16b) um einen Schwenkwinkel (35a, 35b) geschwenkt werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first beam axis (30a) of the first laser signals (24a) in a first pivot surface (34a) and the second beam axis (30b) of the second laser signals (24b) in egg ner second Pivoting surface (34 b) are pivoted and after each pivoting operation, the first pivot surface (34 a) and the second pivot surface (34 b) each about an imaginary axis (39) by the two laser scanners (16 a, 16 b) to a Swivel angle (35a, 35b) are pivoted.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendeleistung der ersten Lasersignale (24a) und/oder eine Sendeleistung der zweiten Lasersignale (24b) verringert werden, solange sich die erste Strahlachse (30a) der ersten Lasersignale (24a) und/oder die zweite Strahlachse (30b) der zwei ten Lasersignale (24b) in einem Bereich (44) zwischen einer Hauptachse (22a) des ersten Laserscanners (16a) und eine Hauptachse (22b) des zweiten Laserscanners (16b) befindet.  5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a transmission power of the first laser signals (24a) and / or a transmission power of the second laser signals (24b) are reduced, as long as the first beam axis (30a) of the first laser signals (24a) and The second beam axis (30b) of the second laser signal (24b) is located in a region (44) between a main axis (22a) of the first laser scanner (16a) and a main axis (22b) of the second laser scanner (16b).
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls ein Objekt (26) erfasst wird, wenigstens ein für einen Erkennungsbereich des Objekts (26) vorgesehenes Lasersignal (24a, 24b) bezüglich der Richtung seiner Strahlachse (30a, 30b) und/oder in seiner Sendeleistung verändert wird.  6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that if an object (26) is detected, at least one of a detection range of the object (26) provided laser signal (24a, 24b) with respect to the direction of its beam axis (30a, 30b) and / or is changed in its transmission power.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Detektionsvorrichtung (14) zur Erkennung eines Objekts (26) in einem Überwachungsbereich verwendet wird.  7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one further detection device (14) for detecting an object (26) is used in a surveillance area.
8. Laserscanvorrichtung (12)  8. Laser scanning device (12)
- mit wenigstens einem ersten Laserscanner (16a) zum Abtasten eines ersten Überwachungsbereichs (28a) mit ersten Lasersignalen (24a) auf Objekte (26) hin, with at least one first laser scanner for scanning a first monitoring area with first laser signals on objects;
- mit wenigstens einem zweiten Laserscanner (16b) zum Abtasten eines zweiten Überwachungsbereichs (28b) mit zweiten Lasersignalen (24b) auf Objekte (26) hin,with at least one second laser scanner for scanning a second monitoring area with second laser signals on objects,
- und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der La serscanner (16a, 16b) und zur Auswertung von mit den Laserscannern (16a, 16b) ermittelten Objektinformationen, and with at least one control and evaluation device for controlling the laser scanner (16a, 16b) and for evaluating object information determined with the laser scanners (16a, 16b),
- wobei sich der erste Überwachungsbereich (28a) und der zweite Überwachungs bereich (28b) wenigstens abschnittsweise überlappen, wherein the first monitoring area (28a) and the second monitoring area (28b) overlap at least in sections,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinheit (18) Mittel aufweist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche.  characterized in that the at least one control and evaluation unit (18) comprises means for performing the method according to one of the preceding claims.
9. Laserscanvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steu er- und Auswerteeinheit (18) mit wenigstens einer weiteren Detektionsvorrichtung (14) zur Erfassung von Objekten (26) verbunden ist.  9. Laser scanning device according to claim 8, characterized in that the control and evaluation unit (18) with at least one further detection device (14) for detecting objects (26) is connected.
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