DE102021205285A1

DE102021205285A1 - Haltevorrichtung

Info

Publication number: DE102021205285A1
Application number: DE102021205285.1A
Authority: DE
Inventors: Tobias Nusser; Ralf Beuschel; David Raidler; Martin Siegel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-12-01

Abstract

Es wird eine Haltevorrichtung zur Aufnahme und Positionierung von Optikkomponenten (2; 2a, 3; 3a, 4; 4a) und/oder Komponenten (14a, 15a) mit thermisch kritischen Oberflächen (19a, 20a), insbesondere von Laserquellen, eines Lidarsensors (5; 5a) in einem Gehäuse (6) des Lidarsensors (5; 5a) vorgeschlagen, umfassend einen Grundkörper (7; 7a) mit Montagestellen (8, 9, 10), um die Optikkomponenten (2; 2a, 3; 3a, 4; 4a) unabhängig von dem Gehäuse (6), insbesondere betriebsbereit zueinander ausgerichtet, aufzunehmen

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung zur Aufnahme und Positionierung von Optikkomponenten und/oder Komponenten mit thermisch kritischen Oberflächen, insbesondere von Laserquellen, eines Lidarsensors in einem Gehäuse des Lidarsensors. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vormontageeinheit und einen entsprechenden Lidarsensor. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Montage von zumindest einem Lidarsensor.
Haltevorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Haltevorrichtungen nehmen üblicherweise eine einzelne Komponente eines Lidarsensors auf. Es müssen deshalb mehrere separate Komponenten des Lidarsensors aufwendig einzeln in einem Gehäuse des Lidarsensors montiert werden und gegebenenfalls anschließend noch mechanisch gegeneinander ausgerichtet werden. Thermisch kritische Komponenten lassen sich bei solchen Aufbaukonzepten konstruktionsbedingt nur an verschieden platzierten Entwärmflächen anbringen. Dies erschwert eine ausreichende Entwärmung der Komponenten.
Moderne Fahrzeuge (Autos, Transporter, Lastwagen, Motorräder etc.) verfügen über eine Vielzahl von Sensoren, die dem Fahrer Informationen zur Verfügung stellen und einzelne Funktionen des Fahrzeugs teil- oder vollautomatisiert steuern. Über Sensoren werden die Umgebung des Fahrzeugs sowie andere Verkehrsteilnehmer erfasst. Basierend auf den erfassten Daten kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erzeugt werden und auf Veränderungen in dieser Fahrzeugumgebung reagiert werden.
Ein wichtiges Sensorprinzip für die Erfassung der Umgebung ist dabei die Lidartechnik (light detection and ranging). Ein Lidarsensor basiert auf der Aussendung von Lichtsignalen und der Detektion des reflektierten Lichts. Mittels einer Laufzeitmessung kann ein Abstand zum Ort der Reflexion berechnet werden. Zudem ist die Ermittlung einer Relativgeschwindigkeit möglich. Hierbei können sowohl einzelne Pulse als auch frequenzmodulierte Signale (Chirps) verwendet werden. Durch eine Auswertung der empfangenen Reflexionen kann eine Detektion eines Ziels erfolgen. Hinsichtlich der technischen Realisierung des Lidarsensors wird zwischen scannenden und nichtscannenden Systemen unterschieden. Ein scannendes System basiert dabei zumeist auf Ablenkelementen und einer Abtastung der Umgebung mit einem Lichtspot, wobei man von einem koaxialen System spricht, wenn der gesendete und empfangene Lichtstrahl über dasselbe Ablenkelement abgelenkt wird. Bei nichtscannenden Systemen sind mehrere Sende- und Empfangselemente statisch nebeneinanderliegend angeordnet (insb. sog. Focal Plane Array-Anordnung).
Es wird eine Haltevorrichtung zur Aufnahme und Positionierung von Optikkomponenten und/oder Komponenten mit thermisch kritischen Oberflächen, insbesondere von Laserquellen, eines Lidarsensors in einem Gehäuse des Lidarsensors vorgeschlagen. Die Haltevorrichtung umfasst einen Grundkörper mit Montagestellen, um die Optikkomponenten unabhängig von dem Gehäuse, insbesondere betriebsbereit zueinander ausgerichtet, aufzunehmen.
Das Gehäuse des Lidarsensors ist vorzugsweise als ein Außengehäuse ausgebildet. Insbesondere ist das Gehäuse zur Aufnahme der Optikkomponenten, von Laserkomponenten und von Elektronikkomponenten des Lidarsensors vorgesehen. Vorzugsweise ist das Gehäuse zu einem Einbau in einem Fahrzeug vorgesehen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt die Funktion in zumindest einem Betriebszustand ausführt.
Die Haltevorrichtung ist insbesondere dazu vorgesehen, zumindest einen Teil, insbesondere zumindest zwei, bevorzugt sämtliche, Optikkomponenten des Lidarsensors unabhängig von dem Gehäuse aufzunehmen. Die Optikkomponenten sind insbesondere Komponenten, die dazu vorgesehen sind, zumindest einen Laserstrahl zu lenken. Die Optikkomponenten können insbesondere als Spiegel, als Linsen, als Strahlteiler oder als andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Optikkomponenten ausgebildet sein. Die Optikkomponenten können von der Haltevorrichtung vorzugsweise vor einer Montage in dem Gehäuse aufgenommen werden. Insbesondere kann die Haltevorrichtung mit den aufgenommenen Optikkomponenten in dem Gehäuse montiert werden. Insbesondere bildet die Haltevorrichtung mit den aufgenommenen Optikkomponenten eine Vormontageeinheit.
Es ist denkbar, dass die Haltevorrichtung zusätzlich zu den Optikkomponenten weitere Komponenten des Lidarsensors, beispielsweise Laserkomponenten und/oder Elektronikkomponenten, aufnehmen kann. Die Haltevorrichtung ist insbesondere dazu vorgesehen, zumindest einen Teil von Komponenten mit thermisch kritischen Oberflächen des Lidarsensors unabhängig von dem Gehäuse aufzunehmen. Die thermisch kritischen Oberflächen der Komponenten sind insbesondere Oberflächen der Komponenten, die in einem Betrieb der Komponenten sich derart erhitzen, dass eine Entwärmung der Komponenten notwendig ist. Insbesondere ist die Haltevorrichtung dazu vorgesehen, zumindest eine Laserquelle, bevorzugt zumindest zwei Laserquellen, des Lidarsensors aufzunehmen. Die zumindest eine Laserquelle ist vorzugsweise dazu vorgesehen, zumindest einen Laserstrahl zu erzeugen. Zumindest eine aufzunehmende Komponente kann auch als eine Recheneinheit ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Grundkörper weitere Montagestellen auf, um die zumindest eine Komponente mit einer thermisch kritischen Oberfläche unabhängig von dem Gehäuse aufzunehmen. Die weiteren Montagestellen sind insbesondere als Ausformungen und/oder Ausnehmungen, beispielsweise Schraublöcher, des Grundkörpers ausgebildet.
Der Grundkörper der Haltevorrichtung kann vorzugsweise einteilig ausgebildet sein. Unter „einteilig“ soll insbesondere in einem Stück geformt verstanden werden. Vorzugsweise wird dieses eine Stück aus einem einzelnen Rohling, einer Masse und/oder einem Guss hergestellt. Alternativ ist vorstellbar, dass der Grundkörper aus verschiedenen Stücken zusammengesetzt ist. Der Grundkörper weist vorzugsweise eine dreidimensionale Formgebung auf. Insbesondere ist der Grundkörper verschieden von einer einfachen Befestigungsplatte o. dgl. ausgebildet. Die Formgebung des Grundkörpers kann vorzugsweise korrespondierend zu einer Formgebung des Gehäuses und/oder zur Positionierung der Optikkomponenten relativ zueinander sein. Beispielsweise kann der Grundkörper zumindest abschnittsweise einen Käfig zur Aufnahme von zumindest einer der Optikkomponenten ausbilden. Vorzugsweise ist der Grundkörper relativ zu zumindest einer Symmetrieachse achsensymmetrisch ausgebildet. Der Grundkörper ist bevorzugt aus einem Metall ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass der Grundkörper aus einem Verbundwerkstoff, als ein 3D-Druckbauteil oder auf eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Weise ausgebildet ist.
Die Montagestellen sind insbesondere als Ausformungen und/oder Ausnehmungen, beispielsweise Schraublöcher, des Grundkörpers ausgebildet. Die Optikkomponenten können insbesondere an und/oder in den Montagestellen befestigt werden. Beispielsweise können die Optikkomponenten an und/oder in den Montagestellen verschraubt, verklemmt, verklebt o. dgl. werden. Vorzugsweise weist die Haltevorrichtung Befestigungselemente, wie beispielsweise Klemmelemente, Schrauben, Bolzen o. dgl., auf, um die Optikkomponenten an und/oder in den Montagstellen zu befestigen. Vorzugsweise wirken die Montagestellen und die Befestigungselemente derart zusammen, dass die Optikkomponenten unabhängig von dem Gehäuse an dem Grundkörper fixiert sind.
Vorzugsweise sind die Montagestellen derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass die von der Haltevorrichtung aufgenommenen Optikkomponenten betriebsbereit zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere müssen die Optikkomponenten nach einer Montage der Haltevorrichtung in dem Gehäuse nicht mehr relativ zueinander ausgerichtet werden. Insbesondere sind die Montagestellen derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass die von der Haltevorrichtung aufgenommenen Optikkomponenten einen gewünschten optischen Pfad eines Laserstrahls bereitstellen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Haltevorrichtung kann vorteilhaft eine präzise Montage von Optikkomponenten eines Lidarsensors ermöglicht werden. Vorteilhaft können mehrere Optikkomponenten gleichzeitig in einem Gehäuse des Lidarsensors montiert werden. Es kann ein vorteilhaft kompakter und einfach zu montierender Lidarsensor ermöglicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Optikkomponenten als zumindest zwei Ablenkeinheiten, insbesondere als zumindest ein 1 D-Scanner und zumindest ein Polygonspiegel, um zumindest einen Laserstrahl abzulenken, ausgebildet sind.
Vorzugsweise sind zumindest zwei der Ablenkeinheiten verschieden voneinander ausgebildet. Die Ablenkeinheiten können alternativ aber auch analog zueinander ausgebildet sein. Eine Ablenkeinheit kann insbesondere als ein 1D-Scanner, beispielsweise als ein Galvanometer oder als ein mikromechanischer 1D-Spiegel, als ein 2D-Scanner, beispielsweise als ein MEMS (microelectromechanical systems)-Spiegel, als ein Rotationsscanner, beispielsweise als ein Rotations-Polygonspiegel, oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ablenkeinheit ausgebildet sein. Die Ablenkeinheiten umfassen vorzugsweise zumindest ein Ablenkelement, insbesondere einen Spiegel, und zumindest ein Antriebselement, insbesondere einen Galvanometerantrieb oder einen Motor, um das Ablenkelement zu einer Bewegung anzutreiben. Vorzugsweise sind die Montagestellen dazu vorgesehen, die Antriebselemente aufzunehmen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Haltevorrichtung dazu vorgesehen, drei Optikkomponenten, insbesondere Ablenkeinheiten, aufzunehmen. Vorzugsweise ist eine Ablenkeinheit als ein Rotationsscanner, insbesondere als ein Polygonspiegel, und sind zwei weitere Ablenkeinheiten als 1D-Scanner ausgebildet. Vorzugsweise sind die zwei weiteren Ablenkeinheiten dazu vorgesehen, zwei unterschiedliche Laserstrahlen abzulenken. Vorzugsweise ist der Rotationsscanner dazu vorgesehen, beide Laserstrahlen abzulenken. Insbesondere sind die zwei weiteren Ablenkeinheiten dazu vorgesehen, jeweils einen von einer Laserquelle kommenden Laserstrahl auf die, insbesondere gemeinsame, Ablenkeinheit zu lenken und/oder jeweils einen von der, insbesondere gemeinsamen, Ablenkeinheit kommenden reflektierten Laserstrahl zu einer Laserempfangseinrichtung zu lenken. Insbesondere kann die zumindest eine Laserquelle des Lidarsensors als eine kombinierte Lasersende- und -empfangseinrichtung ausgebildet sein. Insbesondere ist die Ablenkeinheit dazu vorgesehen, die von den weiteren Ablenkeinheiten kommenden Laserstrahlen in eine Umgebung des Lidarsensors abzulenken und/oder aus der Umgebung kommende reflektierte Laserstrahlen zu den weiteren Ablenkeinheiten zu lenken. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Haltevorrichtung dazu vorgesehen, zwei Optikkomponenten, insbesondere Ablenkeinheiten, aufzunehmen. Vorzugsweise ist eine Ablenkeinheit als ein Rotationsscanner, insbesondere als ein Polygonspiegel, und ist eine weitere Ablenkeinheit als ein 1D-Scanner ausgebildet.
Insbesondere sind beide Ablenkeinheiten dazu vorgesehen, einen einzelnen Laserstrahl abzulenken. Vorteilhaft kann eine präzise Montage von Ablenkeinheiten ermöglicht werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper zumindest hinsichtlich einer Optikkomponente, insbesondere eines Polygonspiegels, käfigartig ausgebildet ist. Insbesondere bildet der Grundkörper zumindest abschnittsweise einen Käfig zur Aufnahme des Rotationsscanners, insbesondere des Polygonspiegels, aus. Insbesondere ist der Grundkörper derart ausgeformt, dass er den Polygonspiegel zumindest abschnittsweise käfigartig umschließt. Bevorzugt stellt der Grundkörper einen Käfig zur Aufnahme des Polygonspiegels mit Montagestellen zur Befestigung der weiteren Optikkomponenten und/oder Komponenten mit thermisch kritischen Oberflächen des Lidarsensors dar. Vorzugsweise ist der Grundkörper relativ zu einer sich durch eine Rotationsachse des Rotationsscanners und parallel zu Rotationsachsen der 1D-Scanner erstreckende Symmetrieebene symmetrisch ausgebildet. Insbesondere sind die Montagestellen und/oder die aufgenommenen Optikkomponenten relativ zu der Symmetrieebene symmetrisch zueinander angeordnet. Vorteilhaft kann der Polygonspiegel sicher und geschützt aufgenommen werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper zumindest eine Referenzstelle zur Befestigung und/oder Ausrichtung in dem Gehäuse aufweist. Vorzugsweise weist der Grundkörper eine Mehrzahl von Referenzstellen zur Befestigung und/oder Ausrichtung in dem Gehäuse auf. Insbesondere weist das Gehäuse zumindest eine korrespondierende Referenzstelle auf. Vorzugsweise ist die zumindest eine Referenzstelle zur Befestigung und/oder Ausrichtung an zumindest einer Wandung des Gehäuses vorgesehen. Vorzugsweise ist die zumindest eine Referenzstelle zur Befestigung und Ausrichtung des Grundkörpers im Gehäuse vorgesehen. Alternativ ist vorstellbar, dass der Grundkörper zumindest eine Referenzstelle zur Befestigung und zumindest eine weitere Referenzstelle zur Ausrichtung im Gehäuse aufweist. Die zumindest eine Referenzstelle ist insbesondere als eine Ausnehmung des Grundkörpers zur Aufnahme von zumindest einem Befestigungs- und/oder Ausrichtelement der Haltevorrichtung ausgebildet. Das Befestigungs- und/oder Ausrichtelement kann insbesondere als eine Schraube, als ein Passstift, als ein Bolzen o. dgl. ausgebildet sein. Die zumindest eine Referenzstelle ist vorzugsweise dazu vorgesehen, den Grundkörper derart relativ zum Gehäuse auszurichten, dass die aufgenommenen Optikkomponenten in einem im Gehäuse befestigten Zustand des Grundkörpers betriebsbereit zu weiteren im Gehäuse befestigten Komponenten des Lidarsensors, beispielsweise einer Laserquelle, ausgerichtet sind. Vorteilhaft kann eine hohe Ausrichtpräzision zwischen verschiedenen Komponenten des Lidarsensors, insbesondere zwischen Optikkomponenten und Laserkomponenten, ermöglicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper zumindest eine Ausnehmung begrenzt, um zumindest eine Komponente des Lidarsensors zumindest abschnittsweise zu umschließen. Bevorzugt begrenzt der Grundkörper die zumindest eine Ausnehmung, um eine Mehrzahl von Komponenten des Lidarsensors zumindest abschnittsweise zu umschließen. Die zumindest eine Komponente des Lidarsensors kann insbesondere eine Laserquelle, eine Elektronikeinheit o. dgl. sein. Vorzugsweise ist die zumindest eine Komponente in dem Gehäuse, insbesondere an der Wandung, an der der Grundkörper befestigt ist, befestigt. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass zumindest eine der Komponenten des Lidarsensors, insbesondere zumindest eine Laserquelle, an dem Grundkörper befestigbar ist. Es kann eine vorteilhafte Nutzung eines in dem Gehäuse vorhandenen Bauraums ermöglicht werden.
Zudem wird eine Vormontageeinheit vorgeschlagen. Die Vormontageeinheit umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung. Die Vormontageeinheit umfasst zumindest zwei von der Haltevorrichtung aufgenommene Optikkomponenten, insbesondere zumindest einen 1D-Scanner und zumindest einen Polygonspiegel, eines Lidarsensors. Die Vormontageeinheit kann vorzugsweise als komplette Einheit in dem Gehäuse des Lidarsensors montiert werden. Vorteilhaft kann eine präzise und einfache Montage der Optikkomponenten ermöglicht werden.
Darüber hinaus wird eine Vormontageeinheit, insbesondere eine erfindungsgemäße Vormontageeinheit, vorgeschlagen. Die Vormontageeinheit umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung. Die Vormontageeinheit umfasst zumindest eine von der Haltevorrichtung aufgenommene Komponente mit einer thermisch kritischen Oberfläche, insbesondere eine Laserquelle, eines Lidarsensors. Insbesondere umfasst die Vormontageeinheit die zumindest eine von der Haltevorrichtung aufgenommene Komponente mit einer thermisch kritischen Oberfläche alternativ oder zusätzlich zu den zumindest zwei von der Haltevorrichtung aufgenommenen Optikkomponenten. Die zumindest eine Komponente, insbesondere die Laserquelle, kann insbesondere relativ zu zumindest einer Optikkomponente, insbesondere einem 1D-Scanner, betriebsbereit ausgerichtet von der Haltevorrichtung aufgenommen sein. Bevorzugt kann die Vormontageeinheit zumindest zwei von den Haltevorrichtung aufgenommene Komponenten mit thermisch kritischen Oberflächen, insbesondere zumindest zwei Laserquellen, aufweisen. Vorteilhaft kann eine präzise und einfache Montage von Komponenten mit thermisch kritischen Oberflächen ermöglicht werden.
Des Weiteren wird ein Lidarsensor für automatisiert betreibbare Fahrzeuge vorgeschlagen. Der Lidarsensor umfasst zumindest ein Gehäuse. Der Lidarsensor umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Vormontageeinheit, die in dem Gehäuse fixiert ist. Der Lidarsensor ist bevorzugt als ein scannender Lidarsensor, insbesondere als ein FMCW (frequency modulated continuous wave)-Lidarsensor oder als ein koaxialer Puls-Lidarsensor, ausgebildet. Unter einem „automatisiert betreibbaren Fahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug mit einer der Automatisierungsstufen 1 bis 5 der Norm SAE J3016 verstanden werden. Insbesondere weist das automatisiert betreibbare Fahrzeug eine technische Ausrüstung auf, die für diese Automatisierungsstufen gefordert ist. Die technische Ausrüstung umfasst insbesondere Umfelderkennungssensoren, wie beispielsweise Radar-Sensoren, den Lidarsensor, Kameras und/oder Akustik-Sensoren, Steuergeräte o. dgl. Vorteilhaft kann ein kompakter und effizient entwärmbarer Lidarsensor bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Lidarsensor zumindest zwei Komponenten umfasst, wobei die Haltevorrichtung der Vormontageeinheit derart in dem Gehäuse angeordnet ist und der Grundkörper der Haltevorrichtung derart ausgeformt ist, dass die Komponenten mit ihren thermisch kritischen Oberflächen in einer gemeinsamen Ebene anordenbar sind. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der Komponenten derart am Grundkörper der Haltevorrichtung befestigt sein, dass die Komponenten mit ihren thermisch kritischen Oberflächen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Komponenten zumindest abschnittsweise in der von dem Grundkörper begrenzten Ausnehmung anordenbar. Insbesondere begrenzt der Grundkörper die Ausnehmung zumindest in einer Ebene, vorzugsweise in einer sich senkrecht zu der Rotationsachse des Rotationsscanners erstreckenden Ebene. Vorteilhaft kann eine thermisch sinnvolle Anordnung der Komponenten in dem Gehäuse ermöglicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Komponenten als zumindest eine Laserquelle und zumindest eine Recheneinheit ausgebildet sind. Die Recheneinheit umfasst vorzugsweise zumindest eine Platine und einen darauf angeordneten Prozessor, der insbesondere eine thermisch kritische Oberfläche aufweist. Der Prozessor kann insbesondere als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), als ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder als ein anderer, einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Prozessor ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, Funktionen des Lidarsensors zu steuern oder zu regeln und/oder Sensordaten zu verarbeiten. In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Lidarsensor drei Komponenten mit thermisch kritischen Oberflächen auf, wobei zwei Komponenten als, insbesondere identische, Laserquellen ausgebildet sind. Vorzugsweise ist jeweils eine Laserquelle jeweils einem 1D-Scanner zugeordnet. Insbesondere sind die Laserquellen und/oder die Recheneinheit relativ zu der Symmetrieebene symmetrisch zueinander angeordnet. Vorzugsweise ist die von dem Grundkörper begrenzte Ausnehmung relativ zu der Symmetrieebene symmetrisch ausgeformt. Es kann eine vorteilhafte Anordnung von zumindest einer Laserquelle und der Recheneinheit ermöglicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Lidarsensor zumindest einen Kühlkörper umfasst, um die Komponenten zu entwärmen, der die Komponenten an den thermisch kritischen Oberflächen kontaktiert. Vorzugsweise ist der Kühlkörper als eine Kühlungsplatte ausgebildet, deren Haupterstreckungsebene sich insbesondere parallel zu der Ebene erstreckt, in der die thermisch kritischen Oberflächen der Komponenten angeordnet sind. Insbesondere kontaktiert der Kühlkörper die thermisch kritischen Oberflächen in der Ebene, beispielsweise über ein Wärmeleitmaterial. Unter einer „Haupterstreckungsebene“ eines Objekts soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Der Kühlkörper umfasst vorzugsweise Kühlrippen, die sich insbesondere senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Kühlkörpers erstrecken. Die Kühlrippen sind insbesondere auf einer einer Kontaktfläche des Kühlkörpers mit den thermisch kritischen Oberflächen abgewandten Seite des Kühlkörpers angeordnet. Der Kühlkörper ist insbesondere zu einer passiven Entwärmung der Komponenten vorgesehen. Zusätzlich ist denkbar, dass der Lidarsensor zumindest einen Lüfter aufweist, um zur Realisierung einer aktiven Entwärmung Luft entlang des Kühlkörpers zu transportieren. Vorteilhaft kann eine effiziente Entwärmung der Komponenten ermöglicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper zumindest abschnittsweise zumindest eine Wandung, insbesondere ein Deckelteil oder ein Bodenteil, des Gehäuses ausbildet. Insbesondere schließt der Kühlkörper das Gehäuse nach außen hin ab. Das Deckelteil und das Bodenteil sind insbesondere Teile des Gehäuses, deren Haupterstreckungsebenen sich senkrecht zu der Rotationsachse des Rotationsscanners und/oder parallel zu einer horizontalen Scanebene des Lidarsensors erstrecken. Vorteilhaft kann der Kühlkörper zur Entwärmung und als Wandung dienen und ein besonders kompaktes Gehäuse bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vormontageeinheit, insbesondere der Grundkörper der Haltevorrichtung, an dem Kühlkörper fixiert ist. Insbesondere bildet der Kühlkörper die Wandung des Gehäuses aus, an der die Vormontageeinheit, insbesondere der Grundkörper, befestigt ist. Vorteilhaft kann der Kühlkörper eine weitere Funktion zur Befestigung der Vormontageeinheit erfüllen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper zumindest eine Referenzstelle zur Befestigung und/oder Ausrichtung des Grundkörpers der Haltevorrichtung in dem Gehäuse aufweist. Vorzugsweise korrespondiert die zumindest eine Referenzstelle des Kühlkörpers mit der zumindest einen Referenzstelle des Grundkörpers. Insbesondere kann der Kühlkörper eine Mehrzahl von Referenzstellen aufweisen. Die zumindest eine Referenzstelle des Kühlkörpers ist insbesondere als eine Ausnehmung, beispielsweise mit einem Gewinde, des Kühlkörpers zur Aufnahme des zumindest einen Befestigungs- und/oder Ausrichtelements der Haltevorrichtung ausgebildet. Vorteilhaft kann der Kühlkörper eine zusätzliche Funktion zur Ausrichtung der Vormontageeinheit erfüllen.
Zudem wird ein automatisiert betreibbares Fahrzeug vorgeschlagen. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug umfasst zumindest einen erfindungsgemäßen Lidarsensor. Bevorzugt ist das automatisiert betreibbare Fahrzeug als ein Landfahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug kann insbesondere als ein PKW, bevorzugt als ein Personentransportfahrzeug, als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug, als ein Agrarfahrzeug oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann alternativ auch als ein Luftfahrzeug, beispielsweise als eine Drohne, als ein Flugzeug, als ein Helikopter, als ein Senkrechtstart- und -landungsflugzeug o. dgl., oder als ein Wasserfahrzeug, beispielsweise als ein Schiff o. dgl., ausgebildet sein. Vorteilhaft kann ein Fahrzeug mit einem platzsparend integrierten Lidarsensor bereitgestellt werden.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Montage von zumindest einem erfindungsgemäßen Lidarsensor vorgeschlagen. In dem Verfahren werden zur Bildung einer Vormontageeinheit Optikkomponenten des Lidarsensors unabhängig von einem Gehäuse des Lidarsensors, insbesondere betriebsbereit zueinander ausgerichtet, an einer Haltevorrichtung aufgenommen. Die Optikkomponenten werden insbesondere an dem Grundkörper der Haltevorrichtung fixiert. Vorteilhaft kann ein Verfahren bereitgestellt werden, das eine präzise Montage der Optikkomponenten des Lidarsensors ermöglicht.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vormontageeinheit in dem Gehäuse des Lidarsensors fixiert wird. Die Vormontageeinheit, insbesondere der Grundkörper, wird vorzugsweise an einer Wandung des Gehäuses, insbesondere an dem Kühlkörper, fixiert. Vorteilhaft kann ein Verfahren bereitgestellt werden, das eine gleichzeitige Montage mehrerer Optikkomponenten des Lidarsensors in dem Gehäuse ermöglicht.
Die Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes automatisiert betreibbares Fahrzeug in einer schematischen Darstellung,
2 einen erfindungsgemäßen Lidarsensor des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs aus 1 in einer schematischen perspektivischen Darstellung,
3 einen Teil des erfindungsgemäßen Lidarsensors aus 2 in einer schematischen perspektivischen Darstellung,
4 den erfindungsgemäßen Lidarsensor aus 2 in einer schematischen Darstellung,
5 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung und
6 einen Teil eines alternativen erfindungsgemäßen Lidarsensors in einer schematischen perspektivischen Darstellung.

1 zeigt ein automatisiert betreibbares Fahrzeug 17 in einer schematischen Darstellung. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 17 ist beispielhaft als ein Landfahrzeug, insbesondere als ein PKW, ausgebildet. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug 17 umfasst zumindest einen Lidarsensor 5.
2 zeigt den Lidarsensor 5 in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Der Lidarsensor 5 umfasst zumindest ein Gehäuse 6. Das Gehäuse 6 ist ohne eine Frontscheibe und einen Bodendeckel dargestellt, um einen Innenraum des Gehäuses 6 zu erkennen. Der Lidarsensor 5 umfasst zumindest eine Vormontageeinheit 16, die in dem Gehäuse 6 fixiert ist. Der Lidarsensor 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft als ein scannender Lidarsensor ausgebildet.
Die Vormontageeinheit 16 umfasst zumindest eine Haltevorrichtung 1. Die Vormontageeinheit 16 umfasst zumindest zwei, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft drei, von der Haltevorrichtung 1 aufgenommene Optikkomponenten 2, 3, 4 des Lidarsensors 5.
Die Haltevorrichtung 1 ist zur Aufnahme und Positionierung der Optikkomponenten 2, 3, 4 des Lidarsensors 5 im Gehäuse 6 des Lidarsensors 5 vorgesehen. Die Haltevorrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 7. Der Grundkörper 7 umfasst Montagestellen 8, 9, 10, um die Optikkomponenten 2, 3, 4 unabhängig von dem Gehäuse 6, insbesondere betriebsbereit zueinander ausgerichtet, aufzunehmen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Haltevorrichtung 1 beispielhaft dazu vorgesehen, sämtliche Optikkomponenten 2, 3, 4 des Lidarsensors 5 unabhängig von dem Gehäuse 6 aufzunehmen.
Die Optikkomponenten 2, 3, 4 sind als zumindest zwei Ablenkeinheiten, um zumindest einen Laserstrahl abzulenken, ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beispielhaft eine erste Optikkomponente 2, eine zweite Optikkomponente 3 und eine dritte Optikkomponente 4 als Ablenkeinheiten ausgebildet. Die erste Optikkomponente 2 ist beispielhaft als ein Rotationsscanner, insbesondere als ein Rotations-Polygonspiegel, ausgebildet. Die zweite Optikkomponente 3 und die dritte Optikkomponente 4 sind beispielhaft als 1D-Scanner, insbesondere als Galvanometer, ausgebildet. In einer alternativen Ausgestaltungsform ist denkbar, dass der Lidarsensor 5 lediglich die erste Optikkomponente 2, insbesondere einen Polygonspiegel, und die zweite Optikkomponente 3, insbesondere einen 1D-Scanner, aufweist. Die erste Optikkomponente 2 umfasst ein Ablenkelement 24, insbesondere einen Polygonspiegel, und ein Antriebselement 25, insbesondere einen Motor, um das Ablenkelement 24 zu einer Bewegung anzutreiben. Das Antriebselement 25 kann auch zumindest abschnittsweise in dem Ablenkelement 24 integriert sein. Die zweite Optikkomponente 3 umfasst ein Ablenkelement 26, insbesondere einen Spiegel, und ein Antriebselement 27, insbesondere einen Galvanometerantrieb, um das Ablenkelement 26 zu einer Bewegung anzutreiben. Die dritte Optikkomponente 4 umfasst ein Ablenkelement 28, insbesondere einen Spiegel, und ein Antriebselement 29, insbesondere einen Galvanometerantrieb, um das Ablenkelement 28 zu einer Bewegung anzutreiben. Die zweite Optikkomponente 3 und die dritte Optikkomponente 4 sind dazu vorgesehen, zwei unterschiedliche Laserstrahlen abzulenken. Die erste Optikkomponente 2 ist dazu vorgesehen, beide Laserstrahlen abzulenken.
Der Grundkörper 7 ist zumindest hinsichtlich einer Optikkomponente, im vorliegenden Ausführungsbeispiel hinsichtlich der ersten Optikkomponente 2, insbesondere eines Polygonspiegels, käfigartig ausgebildet. Der Grundkörper 7 bildet zumindest abschnittsweise einen Käfig 30 zur Aufnahme der ersten Optikkomponente 2 aus. Der Grundkörper 7 ist derart ausgeformt, dass er die erste Optikkomponente 2, insbesondere den Polygonspiegel, zumindest abschnittsweise käfigartig umschließt. Der Grundkörper 7 stellt einen Käfig zur Aufnahme der ersten Optikkomponente 2, insbesondere des Polygonspiegels, mit Montagestellen 9, 10 zur Befestigung der zweiten Optikkomponente 3 und der dritten Optikkomponente 4 dar. Der Grundkörper 7 ist relativ zu einer sich durch eine Rotationsachse 31 der ersten Optikkomponente 2 und parallel zu Rotationsachsen 32, 33 der zweiten Optikkomponente 3 und der dritten Optikkomponente 4 erstreckende Symmetrieebene 34 symmetrisch ausgebildet. Die aufgenommenen Optikkomponenten 2, 3, 4 sind relativ zu der Symmetrieebene 34 symmetrisch zueinander angeordnet.
Erste Montagestellen 8 sind zu einer Aufnahme der ersten Optikkomponente 2 vorgesehen. Die ersten Montagstellen 8 sind als Ausnehmungen, insbesondere Schraublöcher, des Grundkörpers 7 ausgebildet. Eine zweite Montagestelle 9 ist zu einer Aufnahme der zweiten Optikkomponente 3 vorgesehen. Eine dritte Montagestelle 10 ist zu einer Aufnahme der dritten Optikkomponente 4 vorgesehen. Die zweite Montagestelle 9 und die dritte Montagestelle 10 sind als Ausformungen des Grundkörpers 7 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Optikkomponente 2, insbesondere das Antriebselement 25 der ersten Optikkomponente 2, beispielhaft an den ersten Montagestellen 8 verschraubt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Optikkomponente 3, insbesondere das Antriebselement 27 der zweiten Optikkomponente 3, beispielhaft an der zweiten Montagestelle 9 mittels eines Klemmelements 35 der Haltevorrichtung 1 verklemmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die dritte Optikkomponente 4, insbesondere das Antriebselement 29 der dritten Optikkomponente 4, beispielhaft an der dritten Montagestelle 10 mittels eines weiteren Klemmelements 36 der Haltevorrichtung 1 verklemmt. Die Montagestellen 8, 9, 10 sind derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass die von der Haltevorrichtung 1 aufgenommenen Optikkomponenten 2, 3, 4 gewünschte optische Pfade der Laserstrahlen bereitstellen.
3 zeigt einen Teil des Lidarsensors 5 aus 2 in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Dargestellt sind die Bauteile aus 2 bis auf das Gehäuse 6. Der Grundkörper 7 weist zumindest eine Referenzstelle 11 zur Befestigung und/oder Ausrichtung in dem Gehäuse 6 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper 7 beispielhaft vier Referenzstellen 11 auf. Die Referenzstellen 11 sind zur Befestigung und/oder Ausrichtung an zumindest einer Wandung 22 des Gehäuses 6 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Referenzstellen 11 beispielhaft zur Befestigung und Ausrichtung des Grundkörpers 7 im Gehäuse 6 vorgesehen. Die Referenzstellen 11 sind als Ausnehmungen des Grundkörpers 7 zur Aufnahme von Befestigungs- und/oder Ausrichtelementen 37 der Haltevorrichtung 1 ausgebildet. Die Referenzstellen 11 sind dazu vorgesehen, den Grundkörper 7 derart relativ zum Gehäuse 6 auszurichten, dass die aufgenommenen Optikkomponenten 2, 3, 4 in einem im Gehäuse 6 befestigten Zustand des Grundkörpers 7 betriebsbereit zu weiteren im Gehäuse 6 befestigten Komponenten 14, 15 des Lidarsensors 5 ausgerichtet sind.
Der Grundkörper 7 begrenzt zumindest eine Ausnehmung 12, um zumindest eine Komponente 13, 14, 15 des Lidarsensors 5 zumindest abschnittsweise zu umschlie-ßen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel begrenzt der Grundköper 7 die Ausnehmung 12 beispielhaft, um drei Komponenten 13, 14, 15 des Lidarsensors 5 zumindest abschnittsweise zu umschließen. Die Komponenten 13, 14, 15 sind in dem Gehäuse 6, insbesondere an der Wandung 22, an der der Grundkörper 7 befestigt ist, befestigt.
Die Komponenten 13, 14, 15 sind als zumindest eine Laserquelle und zumindest eine Recheneinheit ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielhaft eine erste Komponente 13 als eine Recheneinheit ausgebildet. Die erste Komponente 13 umfasst eine Platine 38 und einen darauf angeordneten Prozessor 39. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind eine zweite Komponente 14 und eine dritte Komponente 15 beispielhaft als, insbesondere identische, Laserquellen ausgebildet sind. Die zweite Komponente 14 und die dritte Komponente 15 sind als kombinierte Laserquellen und Empfangseinheiten des koaxialen Lidarsensors 5 ausgebildet. Die zweite Komponente 14 ist der zweiten Optikkomponente 3 zugeordnet. Die dritte Komponente 15 ist der dritten Optikkomponente 4 zugeordnet. Die Komponenten 13, 14, 15 sind relativ zu der Symmetrieebene 34 symmetrisch zueinander angeordnet. Die von dem Grundkörper 7 begrenzte Ausnehmung 12 ist relativ zu der Symmetrieebene 34 symmetrisch ausgeformt.
Die Haltevorrichtung 1 der Vormontageeinheit 16 ist derart in dem Gehäuse 6 angeordnet und der Grundkörper 7 der Haltevorrichtung 1 ist derart ausgeformt, dass die Komponenten 13, 14, 15 mit ihren thermisch kritischen Oberflächen 18, 19, 20 in einer gemeinsamen Ebene anordenbar sind. Die Komponenten 13, 14, 15 sind zumindest abschnittsweise in der von dem Grundkörper 7 begrenzten Ausnehmung 12 anordenbar. Der Grundkörper 7 begrenzt die Ausnehmung 12 zumindest in einer Ebene, insbesondere in einer sich senkrecht zu der Rotationsachse 31 der ersten Optikkomponente 2 erstreckenden Ebene. Der Prozessor 39 weist die thermisch kritische Oberfläche 18 der ersten Komponente 13 auf.
4 zeigt den Lidarsensor 5 aus 2 in einer schematischen Darstellung. Der Lidarsensor 5 umfasst zumindest einen Kühlkörper 21, um die Komponenten 13, 14, 15 zu entwärmen. Der Kühlkörper 21 kontaktiert die Komponenten 13, 14, 15 an den thermisch kritischen Oberflächen 18, 19, 20. Der Kühlkörper 21 ist als eine Kühlungsplatte ausgebildet, deren Haupterstreckungsebene 40 sich parallel zu der Ebene erstreckt, in der die thermisch kritischen Oberflächen 18, 19, 20 der Komponenten 13, 14, 15 angeordnet sind. Der Kühlkörper 21 umfasst Kühlrippen 41, die sich insbesondere senkrecht zur Haupterstreckungsebene 40 des Kühlkörpers 21 erstrecken. Die Kühlrippen 41 sind auf einer einer Kontaktfläche des Kühlkörpers 21 mit den thermisch kritischen Oberflächen 18, 19, 20 abgewandten Seite des Kühlkörpers 21 angeordnet. Der Kühlkörper 21 ist zu einer passiven Entwärmung der Komponenten 13, 14, 15 vorgesehen.
Der Kühlkörper 21 bildet zumindest abschnittsweise zumindest eine Wandung 22, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft ein Deckelteil, des Gehäuses 6 aus. Die Vormontageeinheit 16, insbesondere der Grundkörper 7 der Haltevorrichtung 1, ist an dem Kühlkörper 21 fixiert.
Der Kühlkörper 21 weist zumindest eine Referenzstelle 23 zur Befestigung und/oder Ausrichtung des Grundkörpers 7 der Haltevorrichtung 1 in dem Gehäuse 6 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Kühlkörper 21 beispielhaft mehrere Referenzstellen 23 auf. Die Referenzstellen 23 des Kühlkörpers 21 korrespondieren mit den Referenzstellen 11 des Grundkörpers 7. Die Referenzstellen 23 des Kühlkörpers 21 sind als Ausnehmungen, beispielsweise mit einem Gewinde, des Kühlkörpers 21 zur Aufnahme der Befestigungs- und/oder Ausrichtelemente 37 der Haltevorrichtung 1 ausgebildet.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Montage des Lidarsensors 5 in einer schematischen Darstellung. In einem ersten Verfahrensschritt 42 werden zur Bildung der Vormontageeinheit 16 die Optikkomponenten 2, 3, 4 und/oder Komponenten 13, 14, 15 mit thermisch kritischen Oberflächen 18, 19, 20 des Lidarsensors 5, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft lediglich die Optikkomponenten 19, 20, unabhängig von dem Gehäuse 6 des Lidarsensors 5, insbesondere betriebsbereit zueinander ausgerichtet, an der Haltevorrichtung 1 aufgenommen. Die Optikkomponenten 2, 3, 4 werden an dem Grundkörper 7 der Haltevorrichtung 1 fixiert.
In einem zweiten Verfahrensschritt 43 wird die Vormontageeinheit 16 in dem Gehäuse 6 des Lidarsensors 5 fixiert. Die Vormontageeinheit 16, insbesondere der Grundkörper 7, wird an der Wandung 22 des Gehäuses 6, insbesondere an dem Kühlkörper 21, fixiert.
In der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hinsichtlich der Ausgestaltung gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere hinsichtlich Bauteilen mit gleichen Bezugszeichen, darf auf das Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 verwiesen werden. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 6 der Buchstabe a nachgestellt.
6 zeigt einen Teil eines alternativen Lidarsensors 5a in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Ein Gehäuse des Lidarsensors 5a ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Der Lidarsensor 5a umfasst zumindest eine Vormontageeinheit 16a. Die Vormontageeinheit 16a umfasst zumindest eine Haltevorrichtung 1a. Die Vormontageeinheit 16a umfasst zumindest zwei, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft drei, von der Haltevorrichtung 1a aufgenommene Optikkomponenten 2a, 3a, 4a des Lidarsensors 5a. Eine erste Optikkomponente 2a ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft als ein Rotationsscanner, insbesondere als ein Rotations-Polygonspiegel, ausgebildet. Eine zweite Optikkomponente 3a und eine dritte Optikkomponente 4a sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft als 1D-Scanner, insbesondere als Galvanometer, ausgebildet.
Die Vormontageeinheit 16a umfasst zumindest eine von der Haltevorrichtung 1a aufgenommene Komponente 14a, 15a mit einer thermisch kritischen Oberfläche 19a, 20a, insbesondere eine Laserquelle, des Lidarsensors 5a. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Vormontageeinheit 16a beispielhaft eine Komponente 14a mit einer thermisch kritischen Oberfläche 19a und eine weitere Komponente 15a mit einer thermisch kritischen Oberfläche 20a, die beide als Laserquellen ausgebildet sind. Die Komponente 14a ist relativ zu der zweiten Optikkomponente 3a betriebsbereit ausgerichtet von der Haltevorrichtung 1a aufgenommen. Die weitere Komponente 15a ist relativ zu der dritten Optikkomponente 4a betriebsbereit ausgerichtet von der Haltevorrichtung 1a aufgenommen.
Die Haltevorrichtung 1a ist zur Aufnahme und Positionierung der Optikkomponenten 2a, 3a, 4a und der Komponenten 14a, 15a mit den thermisch kritischen Oberflächen 19a, 20a, in dem Gehäuse des Lidarsensors 5a vorgesehen. Die Haltevorrichtung 1a ist dazu vorgesehen, die Komponenten 14a, 15a mit den thermisch kritischen Oberflächen 19a, 20a unabhängig von dem Gehäuse aufzunehmen. Ein Grundkörper 7a der Haltevorrichtung 1a weist weitere Montagestellen 44a, 45a auf, um die Komponenten 14a, 15a unabhängig von dem Gehäuse aufzunehmen. Erste weitere Montagestellen 44a sind zu einer Aufnahme der ersten Komponente 14a vorgesehen. Zweite weitere Montagestellen 45a sind zu einer Aufnahme der zweiten Komponente 15a vorgesehen. Die weiteren Montagestellen 44a, 45a sind als Ausnehmungen, insbesondere Schraublöcher, des Grundkörpers 7a ausgebildet. Die Komponenten 14a, 15a sind an den weiteren Montagestellen 44a, 45a verschraubt. Die Komponenten 14a, 15a sind derart am Grundkörper 7a der Haltevorrichtung 1a befestigt, dass die Komponenten 14a, 15a mit ihren thermisch kritischen Oberflächen 19a, 20a in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1: Haltevorrichtung
2: Optikkomponente
3: Optikkomponente
4: Optikkomponente
5: Lidarsensor
6: Gehäuse
7: Grundkörper
8: Montagestelle
9: Montagestelle
10: Montagestelle
11: Referenzstelle
12: Ausnehmung
13: Komponente
14: Komponente
15: Komponente
16: Vormontageeinheit
17: Fahrzeug
18: Oberfläche
19: Oberfläche
20: Oberfläche
21: Kühlkörper
22: Wandung
23: Referenzstelle
24: Ablenkelement
25: Antriebselement
26: Ablenkelement
27: Antriebselement
28: Ablenkelement
29: Antriebselement
30: Käfig
31: Rotationsachse
32: Rotationsachse
33: Rotationsachse
34: Symmetrieebene
35: Klemmelement
36: Klemmelement
37: Befestigungs- und/oder Ausrichtelement
38: Platine
39: Prozessor
40: Haupterstreckungsebene
41: Kühlrippe
42: Verfahrensschritt
43: Verfahrensschritt
44: Montagestelle
45: Montagestelle

Claims

Haltevorrichtung zur Aufnahme und Positionierung von Optikkomponenten (2; 2a, 3; 3a, 4; 4a) und/oder Komponenten (14a, 15a) mit thermisch kritischen Oberflächen (19a, 20a), insbesondere von Laserquellen, eines Lidarsensors (5; 5a) in einem Gehäuse (6) des Lidarsensors (5; 5a), umfassend einen Grundkörper (7; 7a) mit Montagestellen (8, 9, 10), um die Optikkomponenten (2; 2a, 3; 3a, 4; 4a) unabhängig von dem Gehäuse (6), insbesondere betriebsbereit zueinander ausgerichtet, aufzunehmen.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Optikkomponenten (2; 2a, 3; 3a, 4; 4a) als zumindest zwei Ablenkeinheiten, insbesondere als zumindest ein 1D-Scanner und zumindest ein Polygonspiegel, um zumindest einen Laserstrahl abzulenken, ausgebildet sind.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grundkörper (7; 7a) zumindest hinsichtlich einer Optikkomponente (2; 2a), insbesondere eines Polygonspiegels, käfigartig ausgebildet ist.
Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (7; 7a) zumindest eine Referenzstelle (11; 11a) zur Befestigung und/oder Ausrichtung in dem Gehäuse (6) aufweist.
Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (7; 7a) zumindest eine Ausnehmung (12; 12a) begrenzt, um zumindest eine Komponente (13; 13a, 14, 15) des Lidarsensors (5; 5a) zumindest abschnittsweise zu umschließen.
Vormontageeinheit, umfassend zumindest eine Haltevorrichtung (1; 1a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest zwei von der Haltevorrichtung (1; 1a) aufgenommene Optikkomponenten (2; 2a, 3; 3a, 4; 4a), insbesondere zumindest einen 1D-Scanner und zumindest einen Polygonspiegel, eines Lidarsensors (5; 5a).
Vormontageeinheit, insbesondere nach Anspruch 6, umfassend zumindest eine Haltevorrichtung (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und zumindest eine von der Haltevorrichtung (1a) aufgenommene Komponente (14a, 15a) mit einer thermisch kritischen Oberfläche (19a, 20a), insbesondere eine Laserquelle, eines Lidarsensors (5a).
Lidarsensor für automatisiert betreibbare Fahrzeuge (17), umfassend zumindest ein Gehäuse (6) und zumindest eine Vormontageeinheit (16; 16a) nach Anspruch 6 oder 7, die in dem Gehäuse (6) fixiert ist.
Lidarsensor nach Anspruch 8, umfassend zumindest zwei Komponenten (13, 14; 14a, 15; 15a), wobei die Haltevorrichtung (1; 1a) der Vormontageeinheit (16; 16a) derart in dem Gehäuse (6) angeordnet ist und der Grundkörper (7; 7a) der Haltevorrichtung (1; 1a) derart ausgeformt ist, dass die Komponenten (13, 14; 14a, 15; 15a) mit ihren thermisch kritischen Oberflächen (18, 19; 19a, 20; 20a) in einer gemeinsamen Ebene anordenbar sind.
Lidarsensor nach Anspruch 9, wobei die Komponenten (13, 14; 14a, 15; 15a) als zumindest eine Laserquelle und zumindest eine Recheneinheit ausgebildet sind.
Lidarsensor nach Anspruch 9 oder 10, umfassend zumindest einen Kühlkörper (21), um die Komponenten (13, 14; 14a, 15; 15a) zu entwärmen, der die Komponenten (13, 14; 14a, 15; 15a) an den thermisch kritischen Oberflächen (18, 19; 19a, 20; 20a) kontaktiert.
Lidarsensor nach Anspruch 11, wobei der Kühlkörper (21) zumindest abschnittsweise zumindest eine Wandung (22), insbesondere ein Deckelteil oder ein Bodenteil, des Gehäuses (6) ausbildet.
Lidarsensor nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Vormontageeinheit (16; 16a) an dem Kühlkörper (21) fixiert ist.
Lidarsensor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Kühlkörper (21) zumindest eine Referenzstelle (23) zur Befestigung und/oder Ausrichtung des Grundkörpers (7; 7a) der Haltevorrichtung (1; 1a) in dem Gehäuse (6) aufweist.
Automatisiert betreibbares Fahrzeug, umfassend zumindest einen Lidarsensor (5; 5a) nach einem der Ansprüche 8 bis 14.
Verfahren zur Montage von zumindest einem Lidarsensor (5; 5a) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei zur Bildung einer Vormontageeinheit (16; 16a) Optikkomponenten (2; 2a, 3; 3a, 4; 4a) und/oder Komponenten (14a, 15a) mit thermisch kritischen Oberflächen (19a, 20a), insbesondere Laserquellen, des Lidarsensors (5; 5a) unabhängig von einem Gehäuse (6) des Lidarsensors (5; 5a), insbesondere betriebsbereit zueinander ausgerichtet, an einer Haltevorrichtung (1; 1a) aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Vormontageeinheit (16; 16a) in dem Gehäuse (6) des Lidarsensors (5; 5a) fixiert wird.