WO2019214973A1 - Lidar messsystem und verfahren zur montage eines lidar messsystems - Google Patents

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WO2019214973A1
WO2019214973A1 PCT/EP2019/060855 EP2019060855W WO2019214973A1 WO 2019214973 A1 WO2019214973 A1 WO 2019214973A1 EP 2019060855 W EP2019060855 W EP 2019060855W WO 2019214973 A1 WO2019214973 A1 WO 2019214973A1
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receiving
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Daniel Pfeiffer
Stefan Hakspiel
Huriye SCHREIBMÜLLER
Henrik Schuh
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Definitions

  • the measuring system preferably performs the distance determination according to the Time Correlated Single Photon Counting method, TCSPC. Conveniently, the measuring system does not operate according to the RADAR principle, ie superposition of the transmitted wave with a reference wave and the subsequent analysis of the mixing wave.
  • the LI DAR measuring system preferably comprises a LI DAR transmitting unit and a LI DAR receiving unit. Furthermore, the LI DAR measuring system and its components are preferably arranged in a static, so immovable structure. This means that the LI DAR measuring system and its components have no active movement or adjustment mechanisms, such as electric motors for the measurement process. The arrangement on a motor vehicle preferably also takes place statically.
  • the receiving optics and the transmitting optics are arranged on a respective optics carrier is.
  • the optical components can be arranged directly or indirectly on the optical carrier.
  • the optic itself may have a housing, which is then arranged on the optics carrier, or the optics carrier serves as a housing for the optical components.
  • the optics carrier also provides receptacles for the individual optical components of the optics, so that they are arranged directly on the optics carrier.
  • the chips are arranged on the board and secured thereto.
  • FIG. 9 shows a further concrete embodiment of the LI DAR measuring system according to FIG.
  • the other board for example, the receiving board 42
  • the other chip such as the receiving chip 38
  • the other chip is then aligned to the associated optics, such as the receiving optics 48, and at the same time to the chip.
  • This alignment can be provided, for example, by an optical system which monitors the assembly process in real time and determines the correct placement.
  • a first optical carrier from the optical transmission carrier 66 and Empfangsop tikaki 72 is arranged with the optics on the motherboard 60. Then the optics is aligned with respect to the respective chip and the optics carrier is fastened to the main circuit board 60.
  • the attachment can be made in accordance with the statements on the previously described measuring system. The alignment is done in particular by suitable measuring systems.
  • the transmission group 82 and the reception group 84 are initially provided according to FIG. 5a.
  • the respective optics carrier 90, 98 is arranged on the respective circuit board 86, 94. It follows the alignment of the optic 92,
  • the main board 60 is attached via an adhesive connection to the rear wall 76 of the housing and also indirectly via the attached to the rear wall 76 middle part. As a result, a secure attachment of the motherboard and also optimal dissipation of the heat generated are given to the rear wall 76.

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Abstract

LIDAR Messsystem (58), umfassend eine Hauptplatine (60) an der ein Sendechip (62) und ein Empfangschip (64) angeordnet sind, einen Sendeoptikträger (66), der eine Sendeoptik (68) aufweist, und einen Empfangsoptikträger (70), der eine Empfangsoptik (72) aufweist, wobei der Sendeoptikträger (66) und der Empfangsoptikträger (70) jeweils an der Hauptplatine (60) angeordnet sind. Zudem wird ein Verfahren zur Montage eines solchen Messsystems (58) beschrieben.

Description

□ DAR Messsystem und Verfahren zur Montage eines LI DAR Messsystems
Die Erfindung betrifft ein LI DAR Messsystem und ein Verfahren zur Montage eines LI DAR Messsystems.
In der WO 2017 / 081 294 A1 ist ein Messsystem offenbart, welches einen Sen dechip mit einer Mehrzahl an Emitterelementen und ein Empfangschip mit einer Mehrzahl an Sensorelementen aufweist. Der Sendechip und der Empfangschip sind statisch an dem Messsystem ausgebildet, wobei die Emitterelemente und die Emp fangselemente über Optiken auf einen bestimmten Raumbereich abbilden, den das Messsystem betrachtet. Dabei sind zugehörige Emitterelemente und Sensorelemen te jeweils einem Raumwinkel zugeordnet, die sich vorzugsweise vollständig über schneiden. Das Emitterelement sendet in diesen Raumwinkel Laserlicht aus und das zugehörige Sensorelement detektiert Licht, welches aus demselben Raumwinkel ein trifft. Über die Laufzeit der Lichtpulse kann sodann der Abstand reflektierender Ob jekte im Sichtbereich ermittelt werden.
Für genaue Messungen ist eine präzise Ausrichtung der einzelnen Komponenten des Messsystems notwendig.
Es ist daher Aufgabe ein LI DAR Messsystem bereitzustellen, welches die hohen An forderungen an eine präzise Ausrichtung der Komponenten bereitstellt. Des Weiteren ist es auch Aufgabe eine Verfahren für die Montage eines solchen LI DAR Messsys tems bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein LI DAR Messsystem gemäß dem Patentan spruch 1 . Die abhängigen Patentansprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungsvarian ten des Messsystems dar.
Das Messsystem führt die Abstandsbestimmung vorzugsweise gemäß dem Time Correlated Single Photon Counting Verfahren, TCSPC, durch. Günstigerweise arbei tet das Messsystem nicht nach dem RADAR Prinzip, also Überlagerung der ausge sendeten Welle mit einer Referenzwelle und der anschließenden Analyse der Misch welle. Das LI DAR Messsystem umfasst vorzugsweise eine LI DAR Sendeeinheit sowie eine LI DAR Empfangseinheit. Des Weiteren sind das LI DAR Messsystem und dessen Komponenten vorzugsweise in einem statischen, also unbeweglichen Aufbau ange ordnet. Dies bedeutet, dass das LI DAR Messsystem und dessen Komponenten über keine aktiven Bewegungs- oder Verstellmechanismen, beispielsweise Elektromoto ren, für den Messvorgang verfügen. Die Anordnung an einem Kraftfahrzeug erfolgt vorzugsweise ebenfalls statisch.
Die LIDAR Empfangseinheit und / oder die LIDAR Sendeeinheit sind günstiger Weise in einer Focal Plane-Array Konfiguration ausgebildet. Die Elemente der jeweiligen Einheit sind im Wesentlichen in einer Ebene, günstiger Weise auf einem Chip, ange ordnet. Die jeweilige Einheit ist an dem LIDAR Messsystem vorzugsweise in einem Brennpunkt einer entsprechenden Optik, Sendeoptik, oder Empfangsoptik, angeord net. Insbesondere sind die Sensorelemente bzw. die Emitterelemente im Brennpunkt der Empfangsoptik angeordnet. Eine solche Optik kann beispielsweise durch ein op tisches Linsensystem ausgebildet sein.
Die LIDAR Empfangseinheit, insbesondere dessen Empfangschip, weist mehrere Sensorelemente auf, welche vorzugsweise als SPAD, Single Photon Avalanche Dio de, ausgebildet sind. Die LIDAR Sendeeinheit, insbesondere dessen Sendechip, weist mehrere Emitterelemente zur Aussendung von Laserlicht, günstigerweise La serpulsen, auf. Die Emitterelemente sind günstiger Weise als VCSEL, Vertical Cavity surface emitting laser, ausgebildet.
Der Sendechip weist zumindest ein, vorzugsweise eine Mehrzahl an Emitterelemen ten auf, welche das Laserlicht aussenden. Der Empfangschip weist zumindest ein, vorzugsweise eine Mehrzahl an Sensorelementen auf, welche eintreffendes Licht detektieren. Insbesondere detektieren die Sensorelemente auch das von den Emit terelementen ausgesendete Laserlicht.
Das LIDAR Messsystem umfasst eine Hauptplatine, an der ein Sendechip und ein Empfangschip angeordnet sind. Des Weiteren weist das Messsystem einen Sendeoptikträger für eine Sendeoptik und einen Empfangsoptikträger für eine Empfangsoptik auf.
Die Empfangsoptik und die Sendeoptik sind an einem jeweiligen Optikträgers ange ordnet. Die optischen Bauteile können mittelbar oder unmittelbar an dem Optikträger angeordnet sein. Dabei kann die Optik selbst ein Gehäuse aufweisen, welches so dann an dem Optikträger angeordnet ist, oder der Optikträger dient als Gehäuse für die optischen Bauteile. Hierbei ist letzteres von Vorteil. Beispielsweise sind die opti schen Bauteile in einem Gehäuse angeordnet, welches wiederum an dem Optikträ ger befestigt ist, beispielsweise verschraubt oder verklebt. Gegebenenfalls bietet der Optikträger auch Aufnahmen für die einzelnen optischen Bauteile der Optik an, so- dass diese unmittelbar an dem Optikträger angeordnet sind.
Die Optik kann ein einzelnes oder eine Mehrzahl an optischen Bauteilen, beispiels weise Linsen, aufweisen.
Der Sendeoptikträger und der Empfangsoptikträger sind jeweils an der Hauptplatine angeordnet, mittelbar oder unmittelbar. Die Optikträger und die Optiken sind derart angeordnet, dass der jeweilige Chip über die zugehörige Optik auf den von dem Messsystem betrachteten Raumwinkel abbildet. Der Sendeoptikträger und der Emp fangsoptikträger sind jeweils an der Hauptplatine befestigt.
Die Befestigung der Optikträger kann unmittelbar oder mittelbar erfolgen, wobei bei dieser Ausführungsvariante letzteres bevorzugt wird. Dabei ist zumindest ein weite res Bauteil zwischen dem jeweiligen Optikträger und der Hauptplatine angeordnet. Dies kann beispielsweise ein Teil des Gehäuses sein. Dieses Bauteil weist entspre chende Aufnahmen auf, die komplementär zu dem Optikträger ausgebildet sind. Insbesondere wird durch die komplementäre Form ein Raum freigehalten, um eine Ausrichtung des Optikträgers gegenüber der Hauptplatine und den Chips für die Montage zu ermöglichen. Durch die getrennte Ausführung der Optiken und der Optikträger wird die Möglichkeit geschaffen die Optiken optimal gegenüber dem Sendechips und dem Empfangschip auszurichten.
Im Weiteren sind vorteilhafte Ausführungsvarianten des Messsystems erläutert.
Günstigerweise ist die Platine, insbesondere die Hauptplatine, unmittelbar oder mit telbar an dem Gegenstück, insbesondere dem Sendeoptikträger oder dem Emp fangsoptikträger, ausgebildet.
Unmittelbar ist die Platine direkt an dem jeweiligen Gegenstück angeordnet und an diesem befestigt. Gegebenenfalls ist hierbei das Befestigungsmittel, beispielsweise ein Klebstoff dazwischen angeordnet.
Bei der mittelbaren Anordnung ist die Platine an einem weiteren Bauteil, beispiels weise einem Gehäuse des Messsystems oder einer Platte angeordnet, wobei dieses weitere Bauteil unmittelbar oder mittelbar mit dem Gegenstück verbunden ist oder an diesem befestigt ist.
Günstigerweise ist zumindest ein Befestigungsmittel zwischen zwei Komponenten des Messsystems durch Klebstoff ausgebildet.
Dies ist vorteilhaft, da die einzelnen Komponenten zunächst optimal ausgerichtet werden können, da der Klebstoff noch nicht ausgehärtet ist. Der Klebstoff lässt sich somit noch verdrängen, um die Komponenten korrekt ausrichten zu können. Der Klebstoff kann nach der korrekten Ausrichtung vorgehärtet werden, sodass die kor rekte Anordnung fixiert ist. Nach dem vollständigen Aushärten des Klebstoffs sind die Komponenten fest miteinander verbunden. Insbesondere ist der Klebstoff ein UV- aushärtender Klebstoff, welcher unter anderem durch UV-Licht ausgehärtet werden kann.
Gegebenenfalls muss ein eine Volumen des Klebstoffs vorgehalten werden, um wel ches sich der Klebstoff beim Aushärtevorgang ändert, insbesondere schrumpft. Dadurch ist das Messsystem nach dem Ausrichten und dem Aushärten korrekt jus tiert. Der Klebstoff kann beispielsweise vor der Anordnung der Komponenten anei nander aufgebracht werden oder nach dem Anordnung eingebracht werden.
Mit Vorteil ist zumindest eine der Verbindungsstellen der Bauteile zwischen einem der Chips und einer der Optik durch Klebstoff ausgebildet.
Mit Vorteil ist zumindest eines von gegebenenfalls mehreren Befestigungsmitteln, die funktional zwischen einem Chip und der zugehörigen Optik, beispielsweise dem Sendechip und der Sendeoptik, angeordnet ist, durch einen Klebstoff ausgebildet.
Es kann auch eine Mehrzahl dieser Befestigungsmittel durch Klebstoff ausgebildet sein.
Bevorzugter weise sind die Chips auf der Platine angeordnet und an dieser befestigt.
Es kann auch lediglich einer der Chips aus Empfangschip und Sendechip auf der jeweiligen Platine angeordnet und an dieser befestigt sein.
Demgegenüber ist es ebenso vorteilhaft, wenn die Chips in einer Aussparung der Platine angeordnet sind.
Es kann auch lediglich einer der Chips aus Empfangschip und Sendechip in der Aus sparung der jeweiligen Platine angeordnet sein. Durch die Aussparung ist der jewei lige Chip ebenso an einem weiteren Bauteil angeordnet, beispielsweise einer Metall platte. Diese Metallplatte kann Teil des Gehäuses sein, insbesondere eine Rück wand. Der Chip innerhalb der Aussparung der Platine ist günstigerweise an dem wei teren Bauteil, also der Metallplatte, angeordnet. Vorzugsweise ist der Chip auch an dieser befestigt, beispielsweise durch Klebstoff. Dadurch wird die Wärmeleitfähigkeit verbessert. Die Platine ist günstigerweise ebenfalls an dem Bauteil befestigt. Eine Platine kann ebenfalls mehrere Aussparungen für mehrere Chips aufweisen. Der innerhalb der Aussparung angeordnete Chip ist elektrisch mit der Platine ver bunden.
Es wird vorgeschlagen, dass die Teile des Gehäuses aus demselben Material, ins besondere Metall, ausgebildet sind.
Dadurch werden Spannungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnung vermie den. Gegebenenfalls kann auch ein Gehäuse der Optik durch dasselbe Material aus gebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material um ein Metall, wodurch eine optimale Wärmeabfuhr gewährleistet wird, insbesondere Aluminium.
Die Aufgabe wird zudem durch das Verfahren zur Montage des Messsystems gemäß dem Patentanspruch 6 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Aus führungsvarianten erläutert.
Gemäß dem Verfahren zur Montage wird eine Hauptplatine mit einem Sendechip und einem Empfangschip bereitgestellt. Der Sendechip und der Empfangschip sind an der Hauptplatine befestigt und bereits optimal zueinander und zu der Hauptplatine ausgerichtet. Alternativ können der Sendechip und der Empfangschip auch an der Hauptplatine angeordnet, ausgerichtet und anschließend befestigt werden.
Des Weiteren werden ein Sendeoptikträger mit einer Sendeoptik und ein Empfangs träger mit einer Empfangsoptik bereitgestellt.
Sodann wird einer der Optikträger aus Sendeoptikträger und Empfangsoptikträger an der Hauptplatine angeordnet und die zugehörige Optik gegenüber dem zugehörigen Chip ausgerichtet. Für die Ausrichtung wird vorzugsweise ein Messsystem, insbe sondere ein optisches Messsystem verwendet. Dies kann beispielsweise eine Kame ra sein. Das Ausrichten entspricht nicht zwangsläufig der endgültigen Relativposition der Komponenten. Beispielsweise kann ein Schrumpf eines Klebstoffs vorgehalten werden. Hierzu wird später noch mehr erläutert. Im Anschluss an die Ausrichtung wird der Optikträger sodann an der Hauptplatine befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise durch vorhärten eines Klebstoffs zwi schen den Bauteilen erfolgen. Des Weiteren kann die Befestigung unmittelbar oder mittelbar erfolgen.
Daran anschließend wird der andere Optikträger aus Sendeoptikträger und Emp fangsoptikträger an der Hauptplatine angeordnet und ausgerichtet. Die Ausrichtung erfolgt gegenüber dem zugehörigen Chip und auch gleichzeitig gegenüber dem an deren Chip. Dadurch wird eine optimale Justierung des Abbildungsverhaltens der beiden Chips untereinander und eine optimale Justierung der gegenüber den Opti ken erreicht.
Sodann wird der andere Optikträger an der Hauptplatine befestigt.
Die Aufgabe wird zudem durch ein alternatives Montageverfahren gemäß dem Pa tentanspruch 7 gelöst.
Hierbei werden beide Optikträger und deren Optiken zur selben Zeit an den Chips ausgerichtet und anschließend beide befestigt. Dadurch ist die Anzahl der Freiheits grade für eine optimale Justierung nochmals höher. In den restlichen Schritten stimmt dieses Verfahren mit den Ausführungen zum zuvor erläuterten Montagever fahren überein.
Beide Verfahren sind zur Montage eines Messsystems gemäß den vorigen Ausfüh rungen geeignet.
Im Weiteren werden vorteilhafte Ausführungsvarianten der Verfahren erläutert.
Es wird vorgeschlagen, dass bei der Bereitstellung der Hauptplatine der Chip an der Hauptplatine angeordnet, zu der Hauptplatine und gegebenenfalls zu dem anderen Chip ausgerichtet und sodann an dem Optikträger befestigt wird. Vorteilhafterweise werden beide Chips zur gleichen Zeit angeordnet, ausgerichtet und sodann befestigt Die Bereitstellung der Platinen mit präzise ausgerichteten Optiken ermögliche eine einfachere Montage, insbesondere einen schnelleren Justagevorgang, sowie eine bessere Qualität des Messsystems und dessen Messergebnisse.
Günstigerweise werden zwei der Bauteile des Messsystems durch vorhärten oder eins Klebstoffs aneinander befestigt.
Das Vorhärten kann beispielsweise durch UV-Bestrahlung eines UV-härtenden Kleb stoffs bereitgestellt werden. Dadurch sind die Komponenten vorläufig korrekt zuei nander ausgerichtet. Das Messsystem kann dadurch beispielsweise zu einem Aus härteofen transportiert werden, wobei die korrekte Justage erhalten bleibt. Günsti gerweise können auch mehr als zwei Bauteile durch Klebstoff aneinander befestigt werden.
Es wird vorgeschlagen, dass der vorgehärtete Klebstoff des Messsystems sodann vollständig ausgehärtet wird.
Dieses Aushärten kann beispielsweise in einem Aushärteofen erfolgen.
Mit besonderem Vorteil wird ein Schrumpfvolumen des Klebstoffs beim Befestigen vorgehalten.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Bauteile korrekt ausgerichtet werden. Sodann wird mithilfe der Informationen eines Messsystems ein Relativab stand zwischen den Komponenten bestimmt. Daraus lässt sich eine Befestigungspo sition berechnen, die sodann eingestellt wird. Der Klebstoff wird nun vorausgehärtet. Im Aushärteofen schrumpft der Klebstoff so weit, dass die Komponenten nach dem Aushärten optimal justiert sind.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass bei der Anordnung eine korrekte Position ermit telt wird, sodann ein Schrumpf ermittelt wird und zwischen den Bauteilen eine Vor härteposition eingestellt wird. Sodann wird die Befestigung durch vorhärten des Klebstoffs bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Anordnung und / oder Befestigung zwischen Hauptplatine und Optikträger, insbesondere Sendeoptikträger oder Empfangsoptikträger, des Mess system mittelbar oder unmittelbar ausgebildet.
Mit Besonderem Vorteil ist die Komponente 1 und auch die Komponente 2 an einem Teil des Gehäuses des Messsystems angeordnet.
Das LI DAR Messsystem und das Verfahren zur Montage werden im Weiteren Bei spielhaft anhand mehrerer Figuren, insbesondere den Fig. 4, 8 und 9, erläutert. Zu dem sind weitere Messsysteme desselben Typs mit deren Montageverfahren erläu tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des LI DAR Messsystems;
Fig. 2 einen Sendechip und einen Empfangschip;
Fig. 3 einen Aufbau des LI DAR Messsystems;
Fig. 4 einen weiteren Aufbau des LI DAR Messsystems;
Fig. 5 einen weiteren Aufbau des LI DAR Messsystems;
Fig. 6 einen weiteren Aufbau des LI DAR Messsystems;
Fig. 7 einen weiteren Aufbau des LI DAR Messsystems;
Fig. 8 eine konkrete Ausgestaltung des LI DAR Messsystems gemäß Fig. 4;
Fig. 9 eine weitere konkrete Ausgestaltung des LI DAR Messsystems gemäß
Fig. 4.
In der Fig. 1 ist ein LIDAR Messsystem 10 mit einer Empfangseinheit 12 und einer Sendeeinheit 14 dargestellt. Das Messsystem 10 umfasst eine Empfangsoptik 16 sowie eine Sendeoptik 18. Dieses Messsystem 10 ist zur Anordnung an einem Kraft fahrzeug vorgesehen, um eine Umgebung zu überwachen und eine Position und ei ne Bewegung eines Objekts 20 gegenüber dem Kraftfahrzeug zu ermitteln. Ein sol ches Messsystem 10 kann beispielsweise für autonomes Fahren verwendet werden. Das Funktionsprinzip ist wie folgt. Die Sendeeinheit 14 weist Emitterelemente 22 auf, wobei diese Emitterelemente 22 Laserlicht in Form von Lichtpulsen emittieren. Diese Emitterelemente 22 können bei spielsweise durch Vertical Cavity surface emitting laser, in Kurzform VCSEL, ausge bildet sein. Ein von einem Emitterelement 22 ausgesendeter Puls 24 durchläuft die Sendeoptik 18, wird an einem Objekt 20 reflektiert und über eine Empfangsoptik 16 auf eines von mehreren Sensorelementen 26 geleitet wird. Ein solches Sensorele ment kann beispielsweise durch eine Single Photon Avalanche Diode, auch SPAD genannt, ausgebildet sein.
In der Fig. 1 ist zur einfachen Darstellung des zurückgelegten Wegs ein Strahl 25 eines einzelnen Emitterelements 22 dargestellt, der den Verlauf des Pulses 24 ver deutlichen soll. Ein von einem Sensorelement 26 detektierter Lichtpuls 24 wird von einem Ausleseelement 28 ausgelesen und an eine Auswerteeinheit 30 weitergege ben, welche unter anderem ein Speicherelement aufweist. Dabei wird zur Bestim mung des Abstands des Objekts 20 von dem Kraftfahrzeug das Time of Flight Prin zip, auch TOF genannt, angewendet. Der ausgesendete Puls wird mit der verstriche nen Zeit des bis zum Eintreffen an der Empfangseinheit 12 verknüpft, woraus die Laufstrecke des Lichtpulses 24 ermittelt werden kann. Eine entsprechende Koordina tion der ablaufenden Prozesse ist durch die Steuereinheit 32 realisiert. Das Ausle seelement in dieser Ausführungsvariante ist durch einen Time to Digital Converter, TDC, ausgebildet, der ein Speicherelement, welches ein Histogramm abbildet, be fallt. Insbesondere wird an diesem Messsystem 10 das TCSPC Verfahren, Time cor- related Single Photon Counting, verwendet. Diese Ausführungen sind jedoch sehr grundlegend und sollen nur das allgemeine Prinzip verdeutlichen. Diese Ausfüh rungsvariante ist auf keinen Fall beschränkend für den elektronischen Aufbau des Messsystems. Um den Rahmen dieser Schrift nicht zu sprengen, können auch nicht alle Wechselwirkungen zwischen den jeweiligen Elektronikkomponenten sowie deren konkreter Aufbau dargestellt und erläutert werden. Das LIDAR-Messsystem ist mit weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs über eine Verbindung 34 verbunden, über die die entsprechenden Daten übermittelt werden können.
Mit Hilfe der Optiken 16 und 18 und der Vielzahl an Emitterelementen 22 und Senso relementen 26 tastet das Messsystem 10 ein Raum auf Objekte ab. Jedes Element 22, 26 betrachtet über die zugehörige Optik 16,18 einen bestimmten Raumwinkel. Das Emitterelement 26 sendet den Lichtpuls 24 über die Sendeoptik 18 in diesen Raumwinkel aus, wobei der Lichtpuls an einem Objekt 20 reflektiert werden kann, und aus dem Raumwinkel über die Empfangsoptik 16 auf die Sensorelemente 26 gelenkt werden. Dementsprechend weist das Messsystem 10 Emitterelemente 22 und Sensorelemente 26 auf, die über deren Optiken 16, 18 denselben Raumwinkel betrachten. Die Darstellung des Raumwinkels in der Fig. 1 ist beispielhaft und dient der Erläuterung der Gesamtfunktion, allerdings gibt diese die identischen Raumwin kel nicht korrekt wieder. Damit das Messsystem 10 korrekt arbeitet, müssen die Emit terelemente 22, die Sensorelemente 26, die Sendeoptik 18 und die Empfangsoptik genau zueinander ausgerichtet sein. Die Emitterelemente 22 und die Sensorelemen te 26 sind jeweils auf einem Chip angeordnet, sodass die Ausrichtung der Chips und der Optiken zueinander sehr genau ausgeführt sein muss.
In der Fig. 2 sind ein Sendechip 36 und ein Empfangschip 38 jeweils teilweise darge stellt. Der Sendechip 36 weist eine Mehrzahl an Emitterelementen 22 auf, die bei spielhaft in Zeilen und Spalten an dem Sendechip 36 angeordnet sind. Der Emp fangschip 38 weist eine Mehrzahl an Sensorelementen 26 auf, die ebenfalls in Zeilen und Spalten an dem Empfangschip 38 angeordnet sind. Jedem der Emitterelemente 22 ist eine Mehrzahl an Sensorelementen 26 zugeordnet. Diese Mehrfachzuweisung ist durch strichlinierte Linien angedeutet. Das jeweilige Emitterelement 22 und die zugehörigen Sensorelemente 26 betrachten über die jeweilige Optik denselben Raumwinkel, sodass ein Lichtpuls, welcher von dem Emitterelement 22 ausgesendet wird bei einer Reflektion von den zugehörigen Sensorelementen 26 detektiert werden kann.
Um eine korrekte und genaue Detektion von Objekten zu ermöglichen müssen die Chips 36 und 38 sowie die Optiken ebenfalls genau zueinander ausgerichtet sein. In den Fig. 3 - 9 sind verschiedene Varianten dargestellt, mithilfe derer eine genaue Ausrichtung erreicht werden kann. Die Figuren 3 bis 7 stellen dabei verschiedene Grundkonzepte dar, welche den grundsätzlichen Aufbau verdeutlichen. Die Ausfüh rungen der einzelnen Varianten sind sinngemäß auch für die anderen Konzepte an wendbar. Gemäß der Fig. 3b weist das Messsystem 10 eine Sendeplatine 40 und eine Emp fangsplatine 42 auf. Der Sendechip 36 ist an der Sendeplatine 40 befestigt, wobei der Empfangschip 38 an der Empfangsplatine 42 befestigt ist. Des Weiteren weist das Messsystem 10 einen Optikträger 44 auf, an dem eine Sendeoptik 46 und eine Empfangsoptik 48 angeordnet sind. Die Optiken 46 und 48 sind beispielsweise in den Optikträger 44 eingeschraubt oder mit diesem verklebt. Es sind auch andere Ar ten der Befestigung möglich. Insbesondere weist jede Optik ein Gehäuse auf. Die Sendeplatine 40 und die Empfangsplatine 42 sind jeweils durch einen Klebstoff 50 an dem Optikträger 44 befestigt. Diesbezüglich sind auch andere Befestigungsmittel möglich.
Die Chips 36 und 38 sind jeweils auf der Seite der Platine 40 oder 42 angeordnet, welche der jeweiligen Optik 46 oder 48 zuweist. Dadurch kann das Laserlicht durch die zugehörige Optik auf den zugehörigen Raumwinkel abbilden wie auch umge kehrt. Die Chips 36 und 38 sowie die Optiken 46 und 48 sind derart zueinander aus gerichtet, dass die Emitterelemente 22 auf die zugehörigen Sensorelemente 26 ab bilden. Um diese präzise Ausrichtung zu ermöglichen wird das LI DAR Messsystem 10 gemäß den folgenden Schritten montiert.
Zunächst wird der Optikträger 44 gemäß der Figur 3a bereitgestellt. In diesen Optik träger 44 werden die Sendeoptik 46 und die Empfangsoptik 48 eingesetzt. Dabei werden die Sendeoptik 46 und die Empfangsoptik 48 zueinander ausgerichtet. Der Optikträger hält einen Raum vor, der eine Ausrichtung der Optiken zueinander er möglicht. Durch die Ausrichtung von Sendeoptik 46 und Empfangsoptik 48 wird eine Korrelation zwischen den Optiken erzeugt. Beispielsweise können die Optiken den selben Rotationswinkel um eine optische Achse aufweisen und / oder die optischen Achsen parallel sein. Bei einer fehlenden oder ungenügenden Ausrichtung der Opti ken zueinander kann es für das weitere Montageverfahren schwierig bis unmöglich werden, die korrekte Ausrichtung der Chips bereitzustellen, sodass sich die Genau igkeit des Messsystems 10 wesentlich verschlechtert werden kann. Zudem werden eine Sendeplatine 40 mit einem Sendechip 36 sowie eine Empfangs platine 42 mit einem Empfangschip 38 bereitgestellt. Die Chips sind auf der zugehö rigen Platine befestigt und gegebenenfalls innerhalb bestimmter Toleranzen gegen über der Platine ausgerichtet, um eine reibungslose weitere Montage innerhalb des Messsystems zu gewährleisten.
Eine dieser beiden Platinen, beispielsweise die Sendeplatine 40, wird an dem Optik träger 44 angeordnet und der zugehörige Chip, beispielsweise der Sendechip 36, wird gegenüber der zugehörigen Optik, dementsprechend der Sendeoptik 46, ausge richtet. Die Ausrichtung stellt sicher, dass der Chip optimal angeordnet ist, um opti mal auf den Sichtbereich des Messsystems abzubilden.
Der korrekt ausgerichtete Chip wird sodann über die Platine an dem Objektträger befestigt. Diese Befestigung kann beispielsweise durch ein Befestigungsmittel, hier einen Klebstoff 50, bereitgestellt werden. Der Klebstoff 50 kann bereits vor der An ordnung an dem Objektträger 44 auf die Platine aufgebracht werden oder auch nach träglich, wenn die Platine bereits korrekt ausgerichtet ist. Beispielsweise kann der Klebstoff 50 durch UV-Strahlung vorgehärtet werden, um eine erste Befestigung be reitzustellen, wobei das vollständige Aushärten in einem späteren Schritt erfolgen kann.
Anschließend daran wird die andere Platine, beispielsweise die Empfangsplatine 42, mit dem anderen Chip, beispielsweise dem Empfangschip 38, an dem Optikträger 44 befestigt. Der andere Chip wird sodann an der zugehörigen Optik, beispielsweise der Empfangsoptik 48, und zugleich an dem Chip ausgerichtet. Diese Ausrichtung kann beispielsweise durch ein optisches System bereitgestellt werden, welche den Montageprozess in Echtzeit überwachen und die korrekte Anordnung bestimmen.
Die andere Platine wird sodann über ein Befestigungsmittel, beispielsweise den er läuterten Klebstoff 50, an dem Objektträger 44 befestigt.
Es kann der Sendechip 36 oder auch der Empfangschip 38 als erstes befestigt wer den. Die Anordnung, Ausrichtung und Befestigung der beiden Platinen kann alternativ auch zur gleichen Zeit erfolgen, sodass beide Platinen an dem Objektträger ange ordnet werden, sodann beide Chips gleichzeitig optimal gegenüber den anderen Komponenten ausgerichtet werden und sodann die Platinen befestigt werden.
Die Montage der einzelnen Teile erfolgt günstigerweise vollautomatisch mithilfe von automatisierten Robotern. Dies können die Teile zusammenführen, korrekt zueinan der ausrichten und ermöglichen dadurch eine hochpräzise Montage. Dabei wird die korrekte Position der Teile zueinander ausgemessen, beispielsweise durch ein opti sches System, welches die Relativanordnung der Bauteile in Echtzeit erfasst.
In der Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante eines Messsystems 58 dargestellt. Das Messsystem 58 umfasst eine Hauptplatine 60 an der ein Sendechip 62 und ein Empfangschip 64 angeordnet sind. Die beiden Chips sind an der Platine zueinander ausgerichtet und befestigt.
Des Weiteren weist das Messsystem 58 einen Sendeoptikträger 66 mit einer Sende optik 68 und einen Empfangsoptikträger 70 mit einer Empfangsoptik 72 auf. Die Opti ken können beispielsweise in deren Optikträger eingeschraubt oder eingeklebt sein.
Der Sendeoptikträger 66 ist an der Hauptplatine 60 derart angeordnet, dass die Sen deoptik 68 das ausgesendete Laserlicht des Sendechips 62 korrekt auf den Be obachtungsbereich des Messsystems 58 lenkt. Selbiges gilt auch für den Emp fangsoptikträger 70. Zudem sind die Sendeoptik 68 und die Empfangsoptik 72 sowie auch der Sendechip 62 und der Empfangschip 64 derart zueinander ausgerichtet, dass die VCSEL auf die zugehörige Gruppe von SPAD abbildet. Diese Ausrichtung wird bei dem Montageprozess bereitgestellt.
Der Sendeoptikträger 66 und der Empfangsoptikträger 70 sind hierbei über einen Klebstoff 74 an der Hauptplatine befestigt. Diese Befestigung kann unmittelbar oder vorzugsweise auch mittelbar bereitgestellt sein. Insbesondere kann die Hauptplatine an oder innerhalb eines Gehäuses, auch Optikgehäuse genannt, angeordnet sein, wobei der jeweilige Optikträger sodann an dem Gehäuse befestigt ist. Eine solche mittelbare Verbindung ist grundsätzlich für jede Klebstoffverbindung, die bezüglich der verschiedenen Ausführungsvarianten für Messsysteme dieser Patentschrift erläu tert sind, möglich. Das Gehäuse der Optik unterscheidet sich von dem Gehäuse des Messsystems.
Bei der Montage wird gemäß Fig. 4a die Hauptplatine 60 bereitgestellt. Der Sen dechip 62 und der Empfangschip 64 können bereits ausgerichtet an der Hauptplatine 10 befestigt sein oder an der Hauptplatine angeordnet, ausgerichtet und befestigt werden. Die Ausrichtung kann beispielsweise einen Relativabstand zwischen den beiden Chips aufweisen sowie eine bestimmte rotatorische Ausrichtung zueinander. Insbesondere ist eine definierte Anordnung an der Hauptplatine vorgegeben. Insbe sondere sind die Chips so angeordnet, dass mit Abschluss der Montage eine Abbil dung der einzelnen Emitterelemente und Sensorelemente auf den korrekten Raum winkel erfolgt.
Anschließend wird ein erster Optikträger aus Sendeoptikträger 66 und Empfangsop tikträger 72 mit dessen Optik an der Hauptplatine 60 angeordnet. Daraufhin wird die Optik gegenüber dem jeweiligen Chip ausgerichtet und der Optikträger an der Hauptplatine 60 befestigt. Die Befestigung kann gemäß der Ausführungen zu dem zuvor erläuterten Messsystem hergestellt werden. Die Ausrichtung erfolgt insbeson dere durch geeignete Messsysteme.
Anschließend wird der andere der beiden Optikträger an der Hauptplatine über dem zugehörigen Chip angeordnet und sodann die noch bewegliche Optik in Bezug auf beide Chips und den anderen Optikträger ausgerichtet. Sodann wird der Optikträger befestigt. Bei der Befestigung mit Klebstoff kann es Grundsätzlich notwendig sein einen Schrumpfvorgang des Klebstoffs beim Aushärten bereits vorab vorzuhalten, sodass nach dem Aushärten die korrekte Montageposition erhalten wird. Dieser Vor halt kann beispielsweise bereitgestellt werden, indem das jeweilige Bauteil korrekt ausgerichtet wird, über ein Messsystem ein Raum für den Klebstoff ermittelt wird, beispielsweise ein Abstand oder ein Volumen. Sodann wird errechnet, wie die Bau teile zueinander ausgerichtet sein müssen, sodass nach dem Aushärten und dem Schrumpfprozess die korrekte Ausrichtung der Komponenten des Messsystems be- reitgestellt wird. Die Ausrichtung erfolgt sodann in dieser Relativposition, sodass nach dem vollständigen Aushärten die korrekte Ausrichtung des Messsystems erhal ten wird. Dies ist grundsätzlich auf alle hier erläuterten Varianten des Messsystems anwendbar.
In einem alternativen Montageverfahren werden die Optikträger nicht nacheinander an der Hauptplatine 60 angeordnet, ausgerichtet und befestigt, sondern beide Optik träger 66, 70 werden zur gleichen Zeit an der Hauptplatine 60 angeordnet und so dann zueinander ausgerichtet. Dadurch bestehen durch die gleichzeitige Ausrichtung der Optiken 68 und 72 mehr Freiheitsgrade für eine optimalere Ausrichtung. Sodann werden die Optiken 68, 72 wie bereits zuvor erläutert befestigt.
Die Fig. 5b zeigt einen weiteren Aufbau für ein derartiges Messsystem 78. Das Messsystem 78 umfasst eine Hauptplatine 80 an der eine Sendegruppe 82 sowie eine Empfangsgruppe 84 angeordnet und befestigt ist.
Die Sendegruppe 82 umfasst eine Sendeplatine 86 an der ein Sendechip 88 ange ordnet ist. Zudem ist an der Sendeplatine 86 ein Sendeoptikträger 90 mit einer Sen deoptik 92 befestigt. Die Sendeoptik 92 ist gegenüber dem Sendechip 88 ausgerich tet, sodass eine optimale Abbildung des Sendechips 88 auf den betrachteten Raum bereichs bereitgestellt ist.
Die Empfangsgruppe 84 umfasst eine Empfangsplatine 94 an der ein Empfangschip 96 angeordnet ist. Zudem ist an der Empfangsplatine 94 ein Empfangsoptikträger 98 mit einer Empfangsoptik 100 befestigt. Die Empfangsoptik 100 ist gegenüber dem Sendechip 96 ausgerichtet, sodass eine optimale Abbildung des betrachteten Raumwinkels auf den Empfangschips 96 bereitgestellt ist.
Die Sendegruppe 82 und die Empfangsgruppe 84 sind wiederum an der Hauptplatine 80 befestigt. Die Hauptplatine 80 steht stellvertretend für jegliches Mittel, an dem die Sendegruppe 82 und die Empfangsgruppe 84 befestigt werden können. Die Kompo nenten des Messsystems sind auch in dieser Ausführungsvariante beispielhaft durch Klebstoff 102 aneinander befestigt. Die Befestigung kann auch durch andere geeig- nete Mittel erfolgen. Auch eine mittelbare oder unmittelbare Anordnung der Kompo nenten aneinander ist, wie bereits für andere Ausführungsvarianten erläutert, mög lich.
Bei der Montage werden zunächst gemäß der Fig. 5a die Sendegruppe 82 und die Empfangsgruppe 84 bereitgestellt. Insbesondere wird der jeweilige Optikträger 90, 98 an der jeweiligen Platine 86, 94 angeordnet. Es folgt die Ausrichtung der Optik 92,
100 gegenüber dem jeweiligen Chip 88, 96, um eine optimale Abbildung auf den be trachteten Raumbereich bereitzustellen. Sodann wird der Optikträger 90, 98 an der jeweiligen Platine 86, 94 befestigt.
Daran anschließend wird eine der Gruppen 82, 84 an der Hauptplatine angeordnet und befestigt. Insbesondere erfolgt eine Ausrichtung, sodass insbesondere eine rota torische Ausrichtung des jeweiligen Chips 88, 96 gegeben ist. Zudem ist die Gruppe 82, 84 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs an der Hauptplatine 80 angeordnet, sodass der zuvor beschriebene Aufbau des Messsystems 78 bereitgestellt ist.
Hierauf anschließend wird die andere der Gruppen 82, 84 an der Hauptplatine 80 angeordnet, sodann gegenüber der anderen Gruppe 82, 84, insbesondere gegen über dem Chip 88, 96 der anderen Gruppe 82, 84 ausgerichtet und sodann befestigt wird. Auch hierdurch wird eine optimale Ausrichtung der einzelnen Komponenten für das fertiggestellte Messsystem 78 bereitgestellt.
In einer alternativen Variante können auch beide Gruppen 82 und 84 zur selben Zeit an der Hauptplatine 80 angeordnet, zueinander ausgerichtet und sodann an der Hauptplatine 80 befestigt werden.
Die Figuren 6c und 7c zeigen ein weiteres Messsystem 108, welches auf verschie dene Arten montiert werden kann.
Das Messsystem 108 weist eine Hauptplatine 1 10 auf, an der ein Sendechip 1 12 und ein Empfangschip 1 14 angeordnet sind. Des Weiteren ist an der Hauptplatine 1 10 eine Optikträger 1 16 angeordnet, der eine Sendeoptik 1 18 und eine Empfangsoptik 120 aufweist. Der Optikträger 1 16 ist mittels eines Klebstoffs 122 an der Hauptplatine 1 10 befestigt.
Das Messsystem 108 ist derart ausgebildet, dass der Sendechip 112 und der Emp fangschip 1 14 über die Optiken 1 18 und 120 optimal aufeinander abbilden. Hierfür sind die Chips 1 12 und 1 14 und auch die Optiken 1 18 und 120 zueinander ausge richtet.
In einer ersten Montagevariante gemäß der Fig. 6 wird die Hauptplatine 110 bereit gestellt und auf dieser der Sendechip 1 12 und der Empfangschip 1 14 angeordnet, ausgerichtet und befestigt. Der Sendechip 1 12 und der Empfangschip 1 14 sind be reits hochpräzise zueinander ausgerichtet. Dadurch wird durch den Optikträger 1 16 und die spätere Anordnung der Optiken 118 und 120 noch ausreichend Spielraum für eine optimale Justage bereitgestellt, um eine optimale Ausrichtung der einzelnen Komponenten zueinander bereitzustellen.
Zudem wird der Optikträger 116 an der Hauptplatine 110 angeordnet, gegenüber dieser ausgerichtet und sodann befestigt.
Die Ausrichtung kann dabei gegenüber der Platine erfolgen und / oder gegenüber den Chips.
Es ist möglich zuerst die Chips 1 12 und 114 und dann den Optikträger 1 16 oder zu erst den Optikträger 1 16 und sodann die Chips 1 12 und 114 an der Hauptplatine 1 10 zu befestigen.
Anschließend daran werden die Optiken 118 und 120 in den Optikträger 1 16 einge setzt, ausgerichtet und sodann befestigt. Es kann zunächst eine der Optiken 1 18,
120 gegenüber dem zugehörigen Chip 1 12, 1 14 ausgerichtet und befestigt werden und daraufhin die andere der Optiken 1 18, 120 gegenüber beiden Chips 112 und 1 14 ausgerichtet und befestigt werden. Alternativ können beide Optiken zur gleichen Zeit angeordnet, optimal ausgerichtet werden und sodann befestigt werden. In der anderen Montagevariante, welche in den Fig. 7 dargestellt ist, wird einerseits die Hauptplatine 1 10 mit den präzise ausgerichteten Chips 1 12 und 1 14 bereitge stellt. Andererseits wird der Optikträger 1 16 mit den bereits am Optikträger 1 16 be festigten Optiken 1 18 und 120 bereitgestellt. Die Optiken 1 18 und 120 sind an dem Optikträger 1 16 ebenfalls präzise zueinander ausgerichtet.
Daraufhin wird der Optikträger 116 an der Hauptplatine 1 10 angeordnet, die Optiken 1 18 und 120 und die Chips 112 und 1 14 optimal zueinander ausgerichtet und sodann Optikträger 1 16 an der Hauptplatine 1 10 befestigt. Hierbei ist die korrekte und präzi se Ausrichtung der Optiken 1 18, 120 an dem Optikträger 1 16 und der Chips 1 12, 114 an der Hauptplatine 1 10 von entscheidender Bedeutung, um eine hohe Qualität für das Messsystem 108 zu ermöglichen.
Die Fig. 8 zeigt das beispielhafte Konzept des Messsystems der Fig. 4 in einer kon kreteren Ausgestaltungsvariante.
Das Messsystem 58 weist eine Rückwand 76 eines Gehäuses auf. Die Hauptplatine 60 mit dem Sendechip 62 und dem Empfangschip 64 ist zwischen der Rückwand des Gehäuses und einem Mittelteil 77 angeordnet. Das Mittelteil 77 ist über eine
Schraubverbindung an der Rückwand 76 des Gehäuses befestigt. Die Hauptplatine 60 ist über eine Klebeverbindung an der Rückwand 76 des Gehäuses befestigt und auch mittelbar über das an der Rückwand 76 befestigte Mittelteil. Dadurch sind eine sichere Befestigung der Hauptplatine und auch eine optimale Abfuhr der erzeugten Wärme an die Rückwand 76 gegeben.
Die Rückwand 76 kann in einer alternativen Ausgestaltungsvariante ein gesondertes Bauteil sein, welches der Wärmeabfuhr dient. Dies kann auch ein Bauteil innerhalb des Gehäuses sein.
Das Mittelteil 77 weist zwei Öffnungen 77a auf, die den Chips 62 und 64 zugeordnet sind und eine Aufnahme für die Optikträger 66 und 70 bereitstellen. Die Optikträger 66, 70 greifen zu einem Teil in diese Öffnungen des Mittelteils 77 ein und sind mit einem Klebstoff 74 an dem Mittelteil 77 befestigt. Der Klebstoff 74 schottet die Chips 62 und 64 von der Umgebung ab, insbesondere vor eindringendem Licht und Verun reinigungen. Zudem wird durch den Klebstoff das zuvor erläuterte Montageverfahren ermöglicht. Insbesondere stellt das Mittelteil 77 eine mittelbare Befestigung der Op tikträger 66, 70 an der Hauptplatine 60 bereit. Die Optikträger 66, 70 weisen die Opti ken auf, welche eine Optimale Abbildung der Chips 62, 64 auf den betrachteten Raumbereich ermöglichen.
Zudem ist ein Flexband ausgebildet, um die Hauptplatine 60 und die Chips 62, 64 mit der weiteren Elektronik zu verbinden.
Bei dem zuvor für Fig. 4 erläuterten Verfahren zur Montage ist es bei der konkreten Ausgestaltungsvariante gemäß Fig. 8 von Vorteil, wenn die Hauptplatine 60 vor der Anordnung der Optikträger 66, 70, durch das Mittelteil 77 an der Rückwand 76 befes tigt wird. Dadurch wird eine sichere Befestigung zwischen Hauptplatine 60 und Mittel teil 77 hergestellt.
In den Fig. 9a und 9b ist eine weitere konkrete Konstruktion für ein Messsystem 58 gemäß dem Konzept nach Fig. 4 dargestellt. Die Fig. 9a zeigt eine dreidimensionale Explosionsdarstellung, die Fig. 9b stellt das Messsystem 58 im Querschnitt dar.
Das Messsystem 58 offenbart eine Hauptplatine 60, an der ein Sendechip 62 und ein Empfangschip 64 angeordnet sind. Die Chips 62 und 64 sind elektronisch mit der Hauptplatine 60 verbunden. Des Weiteren weist das Messsystem 58 einen Sendeop tikträger 66 mit einer Sendeoptik 68 sowie einen Empfangsoptikträger 70 mit einer Empfangsoptik 72 auf.
Ein Optikträger nimmt eine Mehrzahl an optischen Bauteilen auf. Gemäß der Fig. 9a sind die Optikträger zylindrisch ausgebildet.
Das Messsystem 58 weist im Weiteren ein Gehäuse auf, welches unter anderem ei ne Rückwand 76 und ein Mittelteil 77 umfasst. Das Mittelteil 76 ist über zwei Kleb stoffstreifen 74b an der Rückwand 76 befestigt. Zudem sind zwei Öffnungen 77a für Schrauben vorgesehen, um eine Befestigung des Mittelteils 77 an dem Gehäuse zu ermöglichen. Dadurch wird die Befestigung des Mittelteils 77 an der Rückwand 76 nochmals gesichert.
Das Mittelteil 77 und die Rückplatte 76 sind über komplementäre Ausrichtmittel zuei nander ausgerichtet. Die Rückplatte 76 weist hierfür zwei Aussparungen 76a auf und das Mittelteil zwei komplementäre Erhebungen 77b. Die Öffnungen77a für die Schrauben durchgreifen die Ausrichtmittel.
Die Hauptplatine 60 und die Chips 62, 64 sind über einen Klebstoff 74a an der Rück platte 76 befestigt. Die Hauptplatine 60 weist hierfür zwei Aussparungen 60a, 60b auf, die komplementär zu den Abmessungen der Chips 62 ausgestaltet sind.
Dadurch ist eine direkte Anordnung der Chips 62, 64 an der Rückwand möglich, wodurch eine gute Wärmeableitung gewährleistet wird. Zudem können die Chips 62, 64 elektrisch mit der Hauptplatine 60 verbunden werden.
Das Mittelteil 77 weist zudem zwei Aufnahmebereiche 77c auf, welche im Wesentli chen zylinderförmig ausgebildet sind. Die komplementär ausgebildeten Optikträger 66 und 70 sind innerhalb der Aufnahmebereiche 77c angeordnet und mithilfe eines Klebstoffs 74c befestigt.
Um Spannungen gegenüber den Bauteilen des Gehäuses zu vermeiden sind alle Gehäuseteile, also insbesondere Rückplatte 76 und Mittelteil 77 durch dasselbe Ma terial ausgebildet, beispielweise Aluminium.
Bezuaszeichen Messsystem
Empfangseinheit
Sendeeinheit
Empfangsoptik
Sendeoptik
Objekt
Emitterelement, VCSEL
Laserlicht, Puls
Strahl
Sensorelement
Ausleseelement
Auswerteeinheit
Steuereinheit
Verbindung
Sendechip
Empfangschip
Sendeplatine
Empfangsplatine
Optikträger
Sendeoptik
Empfangsoptik Messsystem
Hauptplatine
a, b Aussparung
Sendechip
Empfangschip
Sendeoptikträger
Sendeoptik
Empfangsoptikträger
Empfangsoptik Klebstoff
Rückwand eines Gehäusesa Ausrichtmittel / Aussparung Mittelteil
a Öffnung
b Ausrichtmittel / Erhebungc Aufnahmebereich
Messsystem
Hauptplatine
Sendegruppe
Empfangsgruppe
Sendeplatine
Sendechip
Sendeoptikträger
Sendeoptik
Empfangsplatine
Empfangschip
Empfangsoptikträger0 Empfangsoptik
2 Klebstoff 8 Messsystem
0 Hauptplatine
2 Sendechip
4 Empfangschip
6 Optikträger
8 Empfangsoptik
0 Sendeoptik
2 Klebstoff

Claims

Patentansprüche
1. LI DAR Messsystem (58), umfassend
- eine Hauptplatine (60) an der ein Sendechip (62) und ein Empfangschip (64) angeordnet sind,
- einen Sendeoptikträger (66), der eine Sendeoptik (68) aufweist, und
- einen Empfangsoptikträger (70), der eine Empfangsoptik (72) aufweist, wobei
- der Sendeoptikträger (66) und der Empfangsoptikträger (70) jeweils an der Hauptplatine (60) angeordnet sind.
2. LI DAR Messsystem (58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Befestigungsmittel (74) zwischen zwei Kom ponenten des Messsystems (58) durch Klebstoff (74) ausgebildet ist.
3. LI DAR Messsystem (58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines von mehreren Befestigungsmitteln (74), die funktional zwischen einem Chip (62, 64) und der zugehörigen Optik (68, 72), beispielsweise dem Sendechip (62) und der Sendeoptik (68), angeordnet ist, durch einen Klebstoff (74) ausgebildet ist.
4. LI DAR Messsystem (58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Chips (62, 64) in einer Aussparung der Hauptplatine (60) angeordnet sind.
5. LI DAR Messsystem (58) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendeoptikträger (66) und / oder der Empfangsop tikträger (70) unmittelbar oder mittelbar an der Hauptplatine (60) angeordnet sind.
6. Verfahren zur Montage eines LI DAR Messsystems (58),
- wobei zunächst eine Hauptplatine (60) mit einem Sendechip (62) und ein Empfangschip (64) bereitgestellt wird,
- wobei anschließend einer der Optikträger (66; 70) aus Sendeoptikträger (66) und Empfangsoptikträger (70) an der Hauptplatine (60) angeordnet und gegenüber dem zugehörigen Chip (62; 64) ausgerichtet und sodann befestigt wird,
- wobei daran anschließend der andere Optikträger (66; 70) aus Sendeop tikträger (66) und Empfangsoptikträger (70) an der Hauptplatine (60) ange ordnet, gegenüber dem Sendechip (62) und dem Empfangschip (64) aus gerichtet und sodann befestigt wird.
7. Verfahren zur Montage eines LI DAR Messsystems (58),
- wobei zunächst eine Hauptplatine (60) mit einem Sendechip (62) und ein Empfangschip (64) bereitgestellt wird,
- wobei anschließend der Sendeoptikträger (66) und der Empfangsoptikträ ger (70) im Wesentlichen zur gleichen Zeit an der Hauptplatine (60) ange ordnet und jeweils gegenüber den Optiken (68, 72) und den Chips (62, 64) ausgerichtet und sodann befestigt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, dass bei der Bereitstellung der Hauptplatine (60) der Chip (62, 64) an der Hauptplatine (60) angeordnet, zu der Hauptplatine (60) und gegebenen falls zu dem anderen Chip (62, 64) ausgerichtet und sodann an dem Optikträger (66, 70) befestigt wird oder beide Chips (62, 64) zur gleichen Zeit angeordnet, ausgerichtet und sodann befestigt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, dass zwei der Bauteile des Messsystems (58) durch vorhärten oder ausharten eines Klebstoffs (74) aneinander befestigt werden.
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