Title:
Vorrichtung zum Kalibrieren eines Umgebungssensors
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Umgebungssensors (2) in einem Fahrzeug (1) mit einem Reflektor (6) und wenigstens einem Kalibrierkörper (4), wobei der Reflektor (6) über einen Pendelstab (5) mit einer Pendelmasse zur lotrechten Ausrichtung verbunden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass, die Pendelmasse durch den wenigstens einen Kalibrierkörper (4) ausgebildet ist.





Inventors:
Krueger, Lars, Dr. Dipl.-Inf. (89073, Ulm, DE)
Application Number:
DE102017005920A
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
06/23/2017
Assignee:
Daimler AG, 70327 (DE)
International Classes:
G01S7/40; G01C11/00; G01C25/00; G01S13/93
Domestic Patent References:
DE3804875A1N/A1989-08-31
Claims:
1. Vorrichtung zum Kalibrieren eines Umgebungssensors (2) in einem Fahrzeug (1) mit einem Reflektor (6) und wenigstens einem Kalibrierkörper (4), wobei der Reflektor (6) über einen Pendelstab (5) mit einer Pendelmasse zur lotrechten Ausrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass, die Pendelmasse durch den wenigstens einen Kalibrierkörper (4) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelstab (5) über ein Gelenk (7) mit einer Stützstruktur (8) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (7) als Kreuzgelenk oder Kugelgelenk ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor als Prisma (6) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, speziell zur Kalibrierung eines Radarsensors (2). dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (8) und/oder der Pendelstad (5) aus radarabsorbierendem Material hergestellt oder mit solchem ummantelt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, speziell zur Kalibrierung eines Radarsensors (2), dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kalibrierkörper (4) in Form eines omnidirektionalen Reflektors ausgebildet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Umgebungssensors in einem Fahrzeug.

Die Kalibrierung eines Umgebungssensors in einem Fahrzeug benötigt ein zum entsprechenden Sensor passendes Kalibriernormal. Dazu werden spezielle Kalibrierobjekte eingesetzt, welche durch den jeweiligen Sensor besonders einfach zu erkennen sind, beispielsweise bei einem Radarsensor sogenannte Corner-Reflektoren für Radar. Ihre Position wird über einen speziellen Reflektor und ein Tachymeter vermessen. Dabei sollte der Messpunkt des Tachymeters, also der Reflektionspunkt, möglichst genau senkrecht über dem Messpunkt des Kalibrierobjektes sitzt. In der Praxis ist es typischerweise so, dass der Kalibrierkörper und der Reflektor auf einem Stativ als Stützkonstruktion angebracht werden, welches dann über eine Höhenverstellung der Beine des Stativs manuell senkrecht ausgerichtet wird. Dies ist außerordentlich zeitaufwändig. Nach dem Aufbau und Abbau des Tachymeters ist das senkrecht Stellen des Reflektors und des Kalibrierkörpers der zeitaufwändigste Teil der Rüstzeit für die Kalibrierung. Insbesondere dadurch wird der Aufwand zur Kalibrierung der Umgebungssensoren in einem Fahrzeug sehr groß und benötigt viel Zeit.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik in Form der DE 38 04 875 A1 ist ein Pendelhalter für Reflektoren zur Messung mit elektrooptischen Tachymetern bekannt, welcher zum Abstecken bzw. Einschneiden eines Schnurgerüsts Verwendung finden kann. Dieser Pendelhalter sorgt über eine Spitze, welche auf ein Schnurgerüstbrett aufgesetzt werden kann, und einen oberhalb der Spitze angeordneten Reflektor sowie einen Pendelstab mit einer Pendelmasse, welche in einem Bogen nach unten verläuft, für eine automatische lotrechte Ausrichtung durch die Schwerkraft, sodass auf das manuelle Halten und das visuelle Beobachten der lotrechten Ausrichtung verzichtet werden kann. Dies führt zu einer einfacheren Handhabung und verbesserten Messergebnissen.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung in der eingangs beschriebenen Art und Weise dahingehend weiterzubilden, dass eine Optimierung des Zeitaufwands für die Kalibrierung von Umgebungssensoren in einem Fahrzeug bei gleichzeitiger Verbesserung der zu erwartenden Messergebnisse erzielt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kalibrieren eines Umgebungssensors in einem Fahrzeug umfasst einen Reflektor und wenigstens einen Kalibrierkörper, wobei der Reflektor, ähnlich wie im oben genannten allgemeinen Stand der Technik, über einen Pendelstab mit einer Pendelmasse zur lotrechten Ausrichtung verbunden ist. Erfindungsgemäß ist es so, dass der Kalibrierkörper die Pendelmasse bildet. Der Kalibrierkörper, welcher je nach Typ des zu kalibrierenden Sensors idealerweise so ausgewählt wird, dass er für diesen Sensor einfach und zuverlässig zu erkennen ist, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung also über den Pendelstab mit einem Reflektor, welcher gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung als Prisma realisiert sein kann, ausgebildet. Durch die Verwendung des Pendelstabs und des wenigstens einen Kalibrierkörpers als Pendelmasse wird erreicht, dass, bei einer entsprechenden Auswuchtung der Pendelmasse, der Reflektor immer senkrecht über dem Kalibrierkörper angeordnet ist. Durch den Pendelstab ist dabei ein konstanter Abstand zwischen dem Reflektor und dem Kalibrierkörper gegeben. Der Reflektor für die Vermessung mit einem Tachymeter ist dabei immer oben angebracht, der die Pendelmasse ausbildende Kalibrierkörper idealerweise am unteren Ende des Pendelstabs, oder falls mehrere Kalibrierkörper vorhanden sind, auch in der unteren Hälfte des Pendelstabs. Hierdurch kann mittels des Tachymeters über das Fahrzeug, dessen Umgebungssensoren kalibriert werden sollen, hinweg die exakte Position des Kalibrierkörpers bestimmt werden, da die Position des Reflektors mittels des Tachymeters zuverlässig messbar ist, und der Kalibrierkörper von dem Reflektor den durch die Länge des Pendelstabs vorgegebenen konstanten Abstand hat.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich außerordentlich einfach und effizient positionieren und ausrichten, da keinerlei Aufwand in die senkrechte Ausrichtung der beiden Bauteile zueinander gesteckt werden muss, sondern dies geschieht durch die Ausgestaltung mittels Pendelstab und dem Kalibrierkörper als Pendelmasse automatisch. Dies verringert den Aufwand und die Gefahr von Messfehlern bei der Kalibrierung von Umgebungssensoren für ein Fahrzeug erheblich.

Gemäß einer sehr günstigen Weiterbildung der Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass der Pendelstab über ein Gelenk mit einer Stützstruktur verbunden ist. Eine solche direkte Verbindung des Pendelstabs mit einer Stützstruktur über ein Gelenk wie beispielsweise ein Kugelgelenk oder ein Kreuzgelenk ist hinsichtlich der weiteren Vereinfachung des Aufbaus der Vorrichtung ideal. Diese muss dann lediglich mit dem Gestell in der gewünschten Art und Weise vor dem Fahrzeug platziert werden. Durch die bereits vorhandene Verbindung des Pendelstabs mit dem Gestell kommt es zu der gewünschten Ausrichtung, sodass der Reflektor typischerweise über das Fahrzeug hinweg mit dem Tachymeter eingemessen werden kann und im Bereich des „Blickfelds” der Umgebungssensoren des Fahrzeugs der oder die Kalibrierkörper positioniert sind.

Speziell bei der Ausgestaltung des Umgebungssensors als Radarsensor kann es dabei ferner vorgesehen sein, dass die Stützstruktur und/oder der Pendelstab aus einem radarabsorbierenden Material hergestellt oder mit einem solchen ummantelt ist. Dies reduziert die Fehler bei der Kalibrierung des Sensors weiter, da eine Reflektion der Radarstrahlen von der Stützstruktur unterbunden oder minimiert wird, sodass ausschließlich die gewünschte Reflektion vom Kalibrierkörper auftritt.

Dieser Kalibrierkörper oder auch mehrere dieser Kalibrierkörper, wenn mehrere vorhanden sind, können nun insbesondere bei der Kalibrierung von Radarsensoren in Form von omnidirektionalen Reflektoren ausgebildet sein. Solche omnidirektionalen Reflektoren, wie sie beispielsweise auch in der Seefahrt als Navigationsmarken zum Einsatz kommen, eignen sich ideal als Kalibrierkörper für die Anwendung der Vorrichtung bei der Kalibrierung von Radarsensoren als Umfeldsensoren in einem Fahrzeug.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Idee ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.

Dabei zeigen:

1 eine Seitenansicht eines möglichen Szenarios zur Kalibrierung des Umgebungssensors eines Fahrzeugs; und

2 eine Frontansicht einer möglichen Vorrichtung gemäß der Erfindung aus Sichtrichtung des Fahrzeugs.

In der Darstellung der 1 ist ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug 1 in einer Seitenansicht zu erkennen. Dieses Fahrzeug 1 soll über wenigstens einen Umgebungssensor 2 verfügen, beispielsweise einen Radarsensor. Jede andere Art eines Umgebungssensorens 2, wie z. B. (Stereo-)Kameras, Lidar, Ultraschall etc. wäre hier ebenso denkbar. Der Umgebungssensor 2 soll in dem in 1 dargestellten Szenario kalibriert werden. Hierfür dient ein Kalibrierkörper 4, welcher über einen Pendelstab 5 in einem fixen Abstand zu einem Reflektor in Form eines Prismas 6 positioniert ist. Der Pendelstab 5 ist über ein Gelenk 7, beispielsweise ein Kreuzgelenk oder ein Kugelgelenk, in einer Stützstruktur 8 aufgenommen und kann sich über das Gelenk 7 und durch den Kalibrierkörper 4 als Pendelmasse aufgrund der Schwerkraft selbst auspendeln. Der Kalibrierkörper 4 und das Prisma 6 stehen so, bei entsprechender Auswuchtung des Kalibrierkörpers 4 als Pendelmasse, senkrecht übereinander. Somit ist kein nennenswerter Aufwand für die Ausrichtung notwendig, sondern die Position der entscheidenden Elemente, welche auch in der Ansicht aus Richtung des Fahrzeugs 1 in 2 nochmals zu erkennen sind, stellt sich selbsttätig ein. Neben dem einen Kalibrierkörper 4, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Kalibrierkörper 4 für den Radarsensor 2 ausgebildet ist, sind selbstverständlich auch andere Kalibrierkörper 4 denkbar mit jeweils auf den jeweiligen zu kalibrierenden Sensor angepasster Oberfläche und/oder Form bzw. Größe. Auch die Verwendung mehrerer Kalibrierkörper an ein und demselben Pendelstab 5, beispielsweise in Richtung des Pendelstabs übereinander oder durch zwei seitliche Ausleger symmetrisch zum Pendelstab 5 rechts und links, sind denkbar.

Entscheidend für den dargestellten Aufbau ist es, dass der exakte Abstand des Prismas 6 zu dem Kalibrierkörper 4 bekannt ist, also letztlich die Länge des Pendelstabs 5, oder, falls seitliche Ausleger eingesetzt werden, zusätzlich auch deren Länge und Richtung.

Wie es in der Darstellung der 1 angedeutet ist, wird das Prisma 6 als Reflektor nun mittels eines angedeuteten Tachymeters 9 über das Fahrzeug 1 hinweg in seiner exakten Position eingemessen. Die Stützstruktur 8 sollte idealerweise so ausgebildet sein, dass sie den Kalibriervorgang nicht oder nicht nennenswert stört. Beim beschriebenen Einsatz zur Kalibrierung des als Radarsensor ausgebildeten Umgebungsensors 2 könnte die Stützstruktur 8 und/odern der Pendelstab 5 beispielsweise aus einem radarabsorbierenden Material hergestellt oder damit ummantelt sein. Wie bereits erwähnt, bildet der Kalibrierkörper 4 gleichzeitig die Pendelmasse an dem Pendelstab 5 und sorgt so selbsttätig für eine senkrechte Ausrichtung des Schwerpunkts des Kalibrierkörpers 4 gegenüber dem Prisma 6. Der Kalibrierkörper 4 kann, insbesondere wiederum für Radaranwendungen wie hier angedeutet, als sogenannter omnidirektionaler Reflektor ausgebildet sein. Derartige Reflektoren sind beispielsweise in der Seefahrt üblich, um Radarstahlen zuverlässig zu reflektieren und damit eine zuverlässige und effiziente Ortung von solchen beispielsweise ortsfest installierten Radarreflektoren als Landmarken zu gewährleisten.

Da die senkechte Ausrichtung des Kalibrierkörpers 4 gegenüber dem Prisma 6 ebenso wie der exakte und konstante Abstand der beiden zueinander von entscheidender Bedeutung ist, muss eine entsprechende Auswuchtung der Pendelmasse des Kalibrierkörpers 4 erfolgen, um dies in jedem Fall, auch bei entsprechend komplexen Formen des Kalibrierkörpers 4 zu gewährleisten.

Anschließend reicht es dann aus, die Stützstruktur 8 aufzubauen und durch das Auspendeln des Pendelstabs 5 mit dem Kalibrierkörper 4 als Pendelmasse dafür zu sorgen, dass der Pendelstab 5 senkrecht steht und damit auch das Prisma 6 senkrecht im definierten Abstand über dem Kalibrierkörper 4 zu liegen kommt.

Die Position des Prismas 6 lässt sich dann mittels des Tachymeters 9 zuverlässig einmessen und die Position des Kalibrierkörpers 4 hieraus einfach und effizient berechnen. Dies erlaubt es, die Kalibrierung des Umgebungssensors 2, hier des Radarsensors, außerordentlich schnell und effizient durchzuführen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 3804875 A1 [0003]