DE19902287A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Justage eines Laserscanner-Sensors - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Justage eines Laserscanner-SensorsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Justage eines Laserscanner-Sensors (1), dessen Ausrichtung mittels einer verstellbaren Aufhängung (2) veränderbar ist, mittels zweier geometrisch wohldefinierter Körper (3, 4) und/oder zweier optisch wohldefinierter Körper, umfassend folgende Verfahrensschritte: DOLLAR A a) Positionieren der beiden Körper (3, 4) innerhalb des Scanbereiches und der Reichweite des Sensors (1), DOLLAR A b) Ausrichten des Laserscanner-Sensors (1) auf den ersten Körper (3), DOLLAR A c) sukzessives Messen, Empfangen der vom Körper reflektierten Strahlung und Nachführen der Aufhängung (2), bis sich ein Extremwert oder ein definierter Wert für die reflektierte Strahlung in Abhängigkeit von der Ausbildung des Körpers zur Einstellung eines gewünschten Nickwinkels alpha einstellt und DOLLAR A d) Durchführen der Verfahrensschritte b) und c) am zweiten Körper (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Justage eines
Laserscanner-Sensors.
Derartige Laserscanner-Sensoren werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen als
Abstandssensorik verwendet. Hierzu überstreicht der Laserscanner kontinuierlich einen
Bereich von beispielsweise 270°. Befindet sich innerhalb der Reichweite des Laserscanners
ein Objekt wie beispielsweise ein anderes Kraftfahrzeug, so reflektiert dieses Objekt einen
Teil der auftretenden Strahlung zurück zum Laserscanner, der dann aus Laufzeit und
Richtung auf die Entfernung und Position des Objektes zurückschließen kann.
Voraussetzung für die Funktionalität eines solchen Laserscanner-Sensors in einem System
ist dessen einwandfreie Justierung, d. h. der Laserscanner muß einen definierten Nick- und
Rollwinkel aufweisen, wobei der Nickwinkel angibt, unter welchem Winkel der Laserscanner-
Sensor zur Fahrbahn bzw. zum Boden und der Rollwinkel die Scanebene im Verhältnis zum
Horizont charakterisiert. Beispielsweise bedeuten 0° für Nick- und Rollwinkel, daß der
Laserstrahl parallel zu Boden und Horizont ausgerichtet ist. Wie leicht ersichtlich ist, führen
Abweichungen von einem Sollwinkel unmittelbar zu falschen Meßergebnissen, was
insbesondere bei Anwendungen in sicherheitsrelevanten Systemen nicht hinnehmbar ist.
Bisher werden derartige Laserscanner-Sensoren manuell eingebaut und justiert, was sehr
mühselig und zeitaufwendig ist.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur automatischen Justage von Laserscanner-Sensoren zu schaffen, mittels
derer einfach auf beliebige Nick- und Rollwinkel justiert werden kann.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche
1 und 2. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Dabei wird ausgenutzt, daß sich eine Ebene durch drei Punkte definieren läßt, wobei
vorausgesetzt wird, daß die Höhe des Laserscanner-Sensors zum Boden bekannt ist, so
daß die Justage mittels zweier geometrisch und/oder optisch wohldefinierter Körper
vornehmen läßt, wobei wohldefiniert bedeutet, daß ein definierter Zusammenhang zwischen
Höhe zum Boden und Entfernung zum Laserscanner-Sensor existiert. Optisch wohldefiniert
drückt aus, daß an Stelle der Entfernung ein Zusammenhang zwischen Höhe und einer
optisch vom Laserscanner erfaßbaren optischen Eigenschaft wie beispielsweise das
Reflexionsvermögen existiert. Zur Justage werden nun die beiden Körper innerhalb des
Scanbereiches angeordnet. Die Entfernung der beiden Körper vom Laserscanner-Sensor ist
dabei abhängig vom einzustellenden Nickwinkel und der konkreten Ausbildung der Körper.
Soll hingegen ein Nickwinkel von 0° justiert werden und weist der Körper in Höhe des
Laserscanner-Sensors eine eindeutige Struktur auf, so ist die Entfernung beliebig innerhalb
der Reichweite wählbar. Zur Justage erfolgt zunächst die Einstellung an einem Körper.
Hierzu ist der Körper unter den zuvor dargestellten Voraussetzungen derart positioniert, daß
unter dem gewünschten Nickwinkel sich ein definierter Wert, vorzugsweise ein Extremwert
für die reflektierte Strahlung einstellt. Anschließend wird gesendet, empfangen, ausgewertet
und verstellt, bis der Laserscanner-Sensor vordefinierten Wert bzw. den Extremwert und
damit den gewünschten Nickwinkel gefunden hat. Anschließend wird das Verfahren am
zweiten Körper mit dem gleichen oder einem anderen Nickwinkel wiederholt. Dadurch wird
die Scanebene und somit der Rollwinkel eindeutig festgelegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Körper als Rotationskörper
ausgebildet. Dies vereinfacht die Ausrichtung der Körper zum Laserscanner-Sensor. Die
Körper sind dabei vorzugsweise als Kegel oder Doppelkegel oder Kugeln ausgebildet.
Insbesondere Doppelkegel und Kugeln weisen den Vorteil auf, daß diese einen
ausgezeichneten Extremwert innerhalb des Körpers aufweisen, was das Auffinden des
Extremwertes beim sukzessiven Messen erleichtert.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Körper an exponierten Stellen mit
charakteristischen optischen Eigenschaften ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Körper identisch
ausgebildet, so daß die Justageschnitte für beide Körper identisch sind, was den Ablauf
vereinfacht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Die Figur zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anordnung zur automatischen Justage von
Laserscanner-Sensoren und
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1.
Die Anordnung zur automatischen Justage eines Laserscanner-Sensors 1 mit einer
elektrisch verstellbaren Aufhängung 2 umfaßt zwei als Doppelkegel ausgebildete Körper 3, 4.
Zur besseren Übersicht ist der ansonsten im vorderen Bereich eines Kraftfahrzeuges 5
eingebaute Laserscanner-Sensor 1 mit der elektrisch verstellbaren Aufhängung 2 außerhalb
des Kraftfahrzeuges 5 dargestellt. Mittels der elektrisch verstellbaren Aufhängung 2 ist der
Nickwinkel 2 des Laserscanner-Sensors 1 verstellbar.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel soll der Laserscanner-Sensor 1 auf einen Nickwinkel α
von 0° und einen Rollwinkel von 0° automatisch justiert werden. Dazu ist der Doppelkegel 3
mit einer Höhe h1 ausgebildet, die doppelt so groß ist wie die Höhe h2 des Laserscanner-
Sensors 1 zum Boden 6. Dadurch befindet sich die Taille 7 des Doppelkegels 3, 4 in der
gleichen Höhe wie der Laserscanner-Sensor 1. Die beiden Doppelkegel 3, 4 sind innerhalb
der Reichweite und des Scanbereiches des Laserscanner-Sensors 1 angeordnet, wobei
diese vorzugsweise derart angeordnet sind, daß diese den Scanbereich begrenzen. Dadurch
sind die Punkte sehr weit aneinander, und kleinere Tolereanzabweichungen haben geringe
Einflüsse auf die Genauigkeit der Justage.
Im ersten Verfahrensschritt wird der Laserscanner-Sensor 1 auf den ersten Doppelkegel 3
ausgerichtet. Der Laserscanner-Sensor 1 emittiert einen ersten Strahl 8, der auf den
Doppelkegel 3 trifft und reflektiert wird. Aus der Laufzeit kann dann auf den Abstand
zurückgeschlossen werden. Wird nun der Nickwinkel α in Pfeilrichtung durch die elektrisch
verstellbare Aufhängung verändert und die Messung wiederholt, so vergrößert sich die
Laufzeit, bis der Strahl 9 die Taille 7 des Doppelkegels 3 trifft, wo das Maximum für die
Laufzeit bzw. den Abstand erreicht ist. Wird der Nickwinkel α weiter verändert, so verringert
sich die Laufzeit wieder. Bei der Einstellung mit maximaler Laufzeit ist somit der Nickwinkel α
= 0°. Anschließend wird der Laserscanner-Sensor 1 auf den zweiten Doppelkegel 4
ausgerichtet und das Verfahren wiederholt, bis sich wieder der Nickwinkel α = 0° einstellt. Ist
jedoch der Nickwinkel α sowohl am Anfang als auch am Ende des Scanbereiches 0°, so ist
auch der Rollwinkel 0°, und der Laserscanner-Sensor 1 justiert.
Anstelle der Doppelkegel 3, 4 können auch zwei Kugeln verwendet werden. Bei einer Kugel
mit einem Radius gleich der Höhe h2 des Laserscanner-Sensors wird dann mittels des
Verfahrens die Laufzeit minimiert werden. Alternativ können in der gewünschten Höhe auch
Prismen oder andere hochreflektive Teile angeordnet sein, so daß der Laserscanner-Sensor
1 aufgrund der sich ändernden Intensität auf den Nickwinkel α schließen kann.
Prinzipiell kann mittels des beschriebenen Verfahrens jeder gewünschte Nickwinkel α oder
Rollwinkel automatisch justiert werden.
Claims (6)
1. Verfahren zur automatischen Justage eines Laserscanner-Sensors (1), dessen
Ausrichtung mittels einer verstellbaren Aufhängung (2) veränderbar ist, mittels zweier
geometrisch wohldefinierter Körper (3, 4) und/oder zweier optisch wohldefinierter Körper,
umfassend folgende Verfahrensschritte:
- a) Positionieren der beiden Körper (3, 4) innerhalb des Scanbereiches und der Reichweite des Sensors (1),
- b) Ausrichten des Laserscanner-Sensors (1) auf den ersten Körper (3),
- c) Sukzessives Messen, Empfangen der vom Körper reflektierten Strahlung und Nachführen der Aufhängung(2), bis sich ein Extremwert oder ein definierter Wert für die reflektierte Strahlung in Abhängigkeit von der Ausbildung des Körpers zur Einstellung eines gewünschten Nickwinkels α einstellt und
- d) Durchführen der Verfahrensschritte b) und c) am zweiten Körper (4).
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei geometrisch und/oder optisch wohldefinierte
Körper (3, 4) umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (3, 4) als
Rotationskörper ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (3, 4) als
Kegel, Doppelkegel und/oder Kugel ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper ein Prisma
oder einen definierten, hochreflektierten Bereich umfassen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, die Körper (3, 4) identisch ausgebildet
sind.
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