DE19757849B4 - Scanner und Vorrichtung zur optischen Erfassung von Hindernissen, sowie deren Verwendung - Google Patents

Scanner und Vorrichtung zur optischen Erfassung von Hindernissen, sowie deren Verwendung Download PDF

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Abstract

Scanner mit einer Sendeeinrichtung, die einen kollimierten Strahl von Lichtimpulsen erzeugt und in einen Überwachungssektor emittiert, und einem Strahlungsempfänger, der aus dem Überwachungssektor reflektierte Lichtimpulse empfängt, wobei der Scanner den Strahl und die Blickrichtung des Strahlungsempfängers gemeinsam umlaufend bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (11, 23a bis 23d) und der Strahlungsempfänger (16, 24) um eine Achse (14, 22) drehbar gelagert sind und ein Drehantrieb für die Sendeeinrichtung (11, 23a bis 23d) und den Strahlungsempfänger (16, 24) vorgesehen ist, und daß die Sendeeinrichtung (16, 23a bis 23d) von dem Scanner direkt abstrahlend angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Scanner nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie auf eine Vorrichtung nach dein Anspruch 6 und eine Verwendung dieser Vorrichtung.
  • Gattungsgemäße Scanner werden insbesondere in Vorrichtungen zur Erkennung von Objekten innerhalb z.B. eines Überwachungssektors vor Fahrzeugen eingesetzt. Geeignete Scanner bzw. damit ausgerüstete Vorrichtungen sind z.B. aus der DE 38 21 892 C1 , der DE 41 15 747 A1 und der DE 195 30 281.8 A1 bekannt geworden. Der bekannte Scanner weist eine Sendeeinrichtung auf, die einen kollimierten Strahl von Lichtimpulsen erzeugt. Der Strahl wird von dein Scanner in wiederholten Durchläufen im Überwachungssektor verschwenkt und tastet dabei die Oberflächen von im Überwachungssektor befindlichen Objekten ab. In dem Scanner ist weiterhin ein Empfänger vorgesehen, der aus dem Überwa chungssektor reflektierte Lichtimpulse einpfängt. Mittels einer Auswerteeinrichtung, die entweder im Scanner oder in der mit dem Scanner ausgerüsteten Vorrichtung enthalten ist, werden aus Winkel und Laufzeit der Impulse relative Raumkoordinaten an Objekten im Überwachungssektor bestimmt und gegebenenfalls zur Erzeugung von Steuerdaten oder zur Objekterkennung ausgewertet.
  • Bei gattungsgemäßen Scannern ist die Sendeeinrichtung ortsfest angeordnet. Zur gewünschten Verschwenkung des Strahles ist im Abstrahlweg ein drehbar gelagertes Prisma bzw: Spiegel angeordnet, mit dein der Strahl in gewünschter Weise verschwenkt bzw. auch umlaufend bewegt werden kann. Nachteilig an der bekannten Konstruktion ist, daß diese relativ groß baut und wartungsintensiv ist.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Scanner für die genannten Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten zu schaffen, bei dein der umlaufende Strahl auf einfachere und kostengünstigere Weise erzeugt wird.
  • Gelöst wird die Aufgabe mit einem Scanner gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 6.
  • Es ist vorgesehen, daß die Sendeeinrichtung und der Strahlungsempfänger um eine Achse drehbar gelagert sind, ein Drehantrieb vorgesehen ist, der die Sendeeinrichtung und den Strahlungsempfänger in einem gewünschten Winkelbereich verschwenkt bzw. mit gewünschter Geschwindigkeit kontinuierlich rotiert und dass die Sendeeinrichtung von dem Scanner direkt abstrahlend angeordnet ist. Der Antrieb kann z.B. ein üblicher Elektromotor aber auch jede andere für einen Drehantrieb geeignete Einrichtung sein.
  • Der Scanner kann mit optischen Impulsen aller Art arbeiten. Vorzugsweise wird mit Lichtimpulsen eines Lasers gearbeitet. Es lassen sich aber auch andersartige Lichtimpulse verwenden, sofern der Strahl zu geeigneter Auflösung kollimierbar, also als eng gebündelter Strahl aussendbar ist.
  • Ein wesentlicher Vorteil ist, daß der erfindungsgemäße Scanner konstruktiv einfach und in kleiner Baugröße verwirklicht werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Danach ist vorgesehen, daß der Scanner mehrere beabstandete Sendeeinrichtungen aufweist, die um eine gemeinsame Drehachse bewegt werden können. Auf diese Weise läßt sich pro Umlauf ein größerer Bereich des Überwachungssektors abdecken. Besonders vorteilhaft, insbesondere im Hinblick auf eine einfache Auswertung, sind die Sendeeinrichtungen untereinander in einer Reihe parallel zur Drehachse angeordnet, wobei ihre Strahlen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Mit einem solchen Scanner läßt sich in einfacher Weise ein Überwachungssektor in einem gewünschten Raumwinkel abtasten und auswerten. Man kann also in einfacher Weise mit diesen Ausgestaltungen ein 3D-"Entfernungs"-Bild des gewünschten Überwachungssektors erhalten.
  • In dein Scanner ist ein Strahlungsempfänger vorgesehen. Zur Erhöhung der Auswertegeschwindigkeit können aber auch mehrere Empfänger vorgesehen werden, die jeweils örtlichen Bereiche der reflektierten Impulsstrahlung zugeordnet sind und die z.B. parallel ausgelesen werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, die mit einem erfindungsgemäßen Scanner arbeitet. Eine solche Vorrichtung kann z.B. insbesondere in Verbindung mit Fahrzeugen zur Hinderniserkennung, Objektauswertung bzw auch zur Regelung der Einstellung der optischen Achse des Scheinwerfers relativ zum Fahrzeug und zur Fahrbahnoberfläche eingesetzt werden. In aller Regel enthält eine derartige Vorrichtung einen oder mehrere erfindungsgemäße Scanner, die außen an der Karosserie bzw auch im Scheinwerfergehäuse angeordnet werden können und die mit einer Auswerteeinrichtung zur entsprechenden Datenverarbeitung kombiniert sind.
    •
  • Im folgenden soll die Erfindung an Hand mehrerer Abbildungen im Detail erläutert werden:
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines Scanners mit rotierbarer Sendeeinrichtung,
  • In 1 erkennt man einen Scanner 10, der eine Sendeeinrichtung 11 aufweist, die einen eng fokussierten Strahl von Lichtimpulsen 12 erzeugt. Die Sendeeinrichtung 11 ist in einem Hauptkörper 13 vorgesehen, der drehbar um eine Achse 14 an einer Basis 15 gelagert aufgenommen ist. In der Basis 15 kann ein nicht dargestellter Drehantrieb für den Hauptkörper 13 vorgesehen sein. Auf der äußeren Oberfläche des Hauptkörpers 13 ist im Bereich der Sendeeinrichtung 11 ein Lichteinpfänger 16 vorgesehen. Der Lichtempfänger empfängt aus dem nicht dargestellten Überwachungssektor reflektierte Lichtimpulse. Aus Abstrahlwinkel der Sendeeinrichtung 11 sowie Laufzeit des betreffenden Impulses nach Absendung bis zum Empfang auf dem Lichtempfänger 16 können in einer geeigneten Auswerteeinrichtung für jeden gesendeten Impuls die Raumkoordinaten des Reflektionspunktes im Überwachungssektor bestimmt werden. Aus den in einem Umlauf gewonnenen Raumkoordinaten für die Reflektionspunkte kann in einfacher Weise ein Profil von im Überwachungssektor abgetasteten Objekten ermittelt werden und einer weiteren Auswertung zugrunde gelegt werden. So kann z.B. die zeitabhängige Veränderung der jeweils pro Umlauf ermittelten Oberflächen profile (z.B. bei Annäherung an ein bzw. Entfernen von einem Objekt) zur Erzeugung von Steuerdaten eingesetzt werden.

Claims (7)

  1. Scanner mit einer Sendeeinrichtung, die einen kollimierten Strahl von Lichtimpulsen erzeugt und in einen Überwachungssektor emittiert, und einem Strahlungsempfänger, der aus dem Überwachungssektor reflektierte Lichtimpulse empfängt, wobei der Scanner den Strahl und die Blickrichtung des Strahlungsempfängers gemeinsam umlaufend bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (11, 23a bis 23d) und der Strahlungsempfänger (16, 24) um eine Achse (14, 22) drehbar gelagert sind und ein Drehantrieb für die Sendeeinrichtung (11, 23a bis 23d) und den Strahlungsempfänger (16, 24) vorgesehen ist, und daß die Sendeeinrichtung (16, 23a bis 23d) von dem Scanner direkt abstrahlend angeordnet ist.
  2. Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere beabstandete Sendeeinrichtungen (23a bis 23d) aufweist, die synchron um eine Drehachse (22) drehbar sind.
  3. Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere Strahlungsempfänger, vorzugsweise Lichtempfänger aufweist.
  4. Scanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtungen (23a bis 23d) parallel zur Drehachse (22) in einer Reihe untereinander angeordnet sind.
  5. Scanner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sendeeinrichtungen (23a bis 23d) erzeugten Strahlen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen.
  6. Vorrichtung zur optischen Erfassung von Hindernissen dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Scanner nach den Ansprüchen 1 bis 5 und eine damit gekoppelte Auswerteeinrichtung aufweist.
  7. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 6 als Fahrzeugsensor zur automatischen Steuerdatenerzeugung und/oder Objekterkennung und/oder Leuchtweitenregulierung.
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