DE102021200760A1 - Mounting device for an environment detection sensor of a road vehicle that can be operated automatically, control unit for such a mounting device and computer-implemented method for regulating and/or controlling such a mounting device - Google Patents
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Abstract
Halterungsvorrichtung (1) für einen Umfelderfassungssensor (S1) eines automatisiert betreibbaren Straßenfahrzeugs (2) umfassend eine kardanische Aufhängung (10) umfassend wenigstens zwei Drehachsen (X, Y) zum Aufhängen des Umfelderfassungssensors (S1), erste Aktuatoren (M1), die in Wirkverbindung mit den Drehachsen (X, Y) angeordnet sind, zum Regeln und/oder Steuern einer Winkellage des Umfelderfassungssensors (S1), und einem Tragteil (11), in dem die kardanische Aufhängung (10) angeordnet ist, wenigstens einen zweiten Aktuator (M2), der in Wirkverbindung mit dem Tragteil (11) angeordnet ist, zum Regeln und/oder Steuern einer Position und/oder einer Bewegung des Umfelderfassungssensors (S1), und ein Montageteil (12), an das der zweite Aktuator (M2) anordbar ist, zum Montieren des Tragteils (11) an dem Straßenfahrzeug, wobei im montierten Zustand der zweite Aktuator (M2) die Position und/oder Bewegung des Umfelderfassungssensors (S1) entlang einer Gierachse (2) des Straßenfahrzeugs (2) regelt und/oder steuert. Mounting device (1) for an environment detection sensor (S1) of a road vehicle (2) that can be operated automatically, comprising a cardanic suspension (10) comprising at least two axes of rotation (X, Y) for suspending the environment detection sensor (S1), first actuators (M1), which are operatively connected are arranged with the axes of rotation (X, Y), for regulating and/or controlling an angular position of the environment detection sensor (S1), and a supporting part (11), in which the cardanic suspension (10) is arranged, at least one second actuator (M2) which is arranged in operative connection with the supporting part (11) for regulating and/or controlling a position and/or a movement of the environment detection sensor (S1), and a mounting part (12) on which the second actuator (M2) can be arranged, for mounting the support part (11) on the road vehicle, wherein in the mounted state the second actuator (M2) controls the position and/or movement of the surroundings detection sensor (S1) along a yaw axis (2) of the road vehicle (2) regulates and/or controls.
Description
Die Erfindung betrifft eine Halterungsvorrichtung für einen Umfelderfassungssensor eines automatisiert betreibbaren Straßenfahrzeugs, ein Steuergerät für eine derartige Halterungsvorrichtung und ein computerimplementiertes Verfahren zum Regeln und/oder Steuern einer derartigen Halterungsvorrichtung.The invention relates to a mounting device for an environment detection sensor of a road vehicle that can be operated automatically, a control device for such a mounting device and a computer-implemented method for regulating and/or controlling such a mounting device.
An automatisiert betreibbaren Fahrzeugen sind Umfelderfassungssensoren, beispielsweise basierend auf Kamera-, Radar-, Lidar- und/oder Schalltechnologien, positioniert, die von Bewegungen des Fahrzeuges, beispielsweis durch Fahrt bedingte Schwingungen, beeinflusst werden, beispielsweise Kameraverwacklungen. Bekannt sind Stabilisierungssysteme, die diese Effekte ausgleichen, beispielsweise kardanische Aufhängungen.Surroundings detection sensors, for example based on camera, radar, lidar and/or sound technologies, are positioned on vehicles that can be operated automatically and are influenced by movements of the vehicle, for example vibrations caused by driving, for example camera shake. Stabilization systems are known which compensate for these effects, for example gimbals.
Die
Kardanische Aufhängungen erlauben nur Rotationsbewegungen.Gimbals allow only rotational movement.
Problematisch ist, dass bei Boden gebundenen Fahrzeugen, beispielsweise Straßenfahrzeuge, durch Fahren auf einem Untergrund Umfelderfassungssensoren in der Vertikalen translatorisch bewegt werden durch vertikale Schwingungen des Fahrzeuges. Diese Bewegungen können mit einer kardanischen Aufhängung nicht kompensiert werden. Eine mögliche Lösung, die vertikale Bewegung wenigstens zu reduzieren, ist, den Umfelderfassungssensor über dem Schwerpunkt des Fahrzeuges anzuordnen.The problem is that in ground-bound vehicles, for example road vehicles, when driving on a ground, environment detection sensors are moved vertically in a translatory manner due to vertical vibrations of the vehicle. These movements cannot be compensated with a cardanic suspension. A possible solution to at least reduce the vertical movement is to arrange the environment detection sensor above the center of gravity of the vehicle.
In der Videographie wird die vertikale Bewegung durch zusätzliche Massen und Federn kompensiert, beispielsweise bei einem Schwebestativ. Die Anwendung dieses Konzepts bei automatisiert betreibbaren Straßenfahrzeugen ist aber problematisch, weil bereits kleine Bewegungen relativ zu einer Karosserie des Fahrzeuges große Auswirkungen auf die Wahrnehmungen der Umfelderfassungssensoren haben können.In videography, the vertical movement is compensated by additional masses and springs, for example in a tripod. The application of this concept in road vehicles that can be operated automatically is problematic, however, because even small movements relative to a body of the vehicle can have major effects on the perceptions of the environment detection sensors.
Aufgabe der Erfindung war es, wie die Montage eines Umfelderfassungssensors an einem Straßenfahrzeug verbessert gegen Fahrzeugbewegungen stabilisiert werden kann.The object of the invention was how the installation of a surroundings detection sensor on a road vehicle can be stabilized against vehicle movements in an improved manner.
Die Gegenstände der Ansprüche 1, 4 und 5 lösen jeweils diese Aufgabe.The objects of
Nach einem Aspekt stellt die Erfindung eine Halterungsvorrichtung für einen Umfelderfassungssensor eines automatisiert betreibbaren Straßenfahrzeugs bereit. Die Halterungsvorrichtung umfasst
- • eine kardanische Aufhängung umfassend
- ◯ wenigstens zwei Drehachsen zum Aufhängen des Umfelderfassungssensors,
- ◯ erste Aktuatoren, die in Wirkverbindung mit den Drehachsen angeordnet sind, zum Regeln und/oder Steuern einer Winkellage des Umfelderfassungssensors, und
- ◯ einem Tragteil, in dem die kardanische Aufhängung angeordnet ist,
- • wenigstens einen zweiten Aktuator, der in Wirkverbindung mit dem Tragteil angeordnet ist, zum Regeln und/oder Steuern einer Position und/oder einer Bewegung des Umfelderfassungssensors, und
- • ein Montageteil, an das der zweite Aktuator anordbar ist, zum Montieren des Tragteils an dem Straßenfahrzeug, wobei im montierten Zustand der zweite Aktuator die Position und/oder Bewegung des Umfelderfassungssensors entlang einer Gierachse des Straßenfahrzeugs regelt und/oder steuert.
- • comprising a gimbal
- ◯ at least two rotary axes for hanging the environment detection sensor,
- ◯ first actuators, which are arranged in operative connection with the axes of rotation, for regulating and/or controlling an angular position of the environment detection sensor, and
- ◯ a supporting part in which the cardanic suspension is arranged,
- • at least one second actuator, which is arranged in operative connection with the carrying part, for regulating and/or controlling a position and/or a movement of the environment detection sensor, and
- • a mounting part on which the second actuator can be arranged, for mounting the support part on the road vehicle, with the second actuator regulating and/or controlling the position and/or movement of the environment detection sensor along a yaw axis of the road vehicle in the mounted state.
Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Steuergerät für eine erfindungsgemäße Halterungsvorrichtung bereit. Das Steuergerät umfasst eine Kontrolleinrichtung, die
- • mit ersten und wenigstens einem zweiten Aktuator der Halterungsvorrichtung und Sensoren zur Bestimmung der Position und/oder Orientierung der ersten Aktuatoren und/oder des zweiten Aktuators Signal übertragend verbunden ist,
- • Signale der ersten und des zweiten Aktuators und der Sensoren regelbasiert auswertet und
- • basierend auf der Auswertung die ersten und den zweiten Aktuator für eine Entkopplung einer Position und/oder Orientierung eines in der Halterungsvorrichtung aufgehangenen Umfelderfassungssensors von Bewegungen des Straßenfahrzeugs und/oder für eine Änderung der Position und/oder Orientierung des Umfelderfassungssensors ansteuert.
- • is connected in a signal-transmitting manner to first and at least one second actuator of the mounting device and sensors for determining the position and/or orientation of the first actuators and/or the second actuator,
- • Evaluates signals from the first and the second actuator and the sensors based on rules and
- • based on the evaluation, controls the first and the second actuator for decoupling a position and/or orientation of a surroundings detection sensor suspended in the mounting device from movements of the road vehicle and/or for changing the position and/or orientation of the surroundings detection sensor.
Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren zum Regeln und/oder Steuern eines in einer erfindungsgemäßen Halterungsvorrichtung aufgehangenen Umfelderfassungssensors bereit. Das Verfahren umfasst die Schritte
- • Einlesen von Signalen von ersten und wenigstens einem zweiten Aktuator der Halterungsvorrichtung und Sensoren zur Bestimmung der Position und/oder Orientierung der ersten Aktuatoren und/oder des zweiten Aktuators,
- • Auswerten der Signale in Abhängigkeit einer Fahrsituation,
- • Bestimmen von Regelungs- und/oder Steuerungssignalen für eine Entkopplung einer Position und/oder Orientierung des Umfelderfassungssensors von der Fahrsituation und/oder für eine Änderung der Position und/oder Orientierung des Umfelderfassungssensors und
- • Ansteuern der ersten und des zweiten Aktuators mit den Regelungs- und/oder Steuerungssignalen.
- • Reading in signals from the first and at least one second actuator of the mounting device and sensors to determine the position and/or orientation of the first actuators and/or the second actuator,
- • Evaluation of the signals depending on a driving situation,
- • determining regulation and/or control signals for decoupling a position and/or orientation of the surroundings detection sensor from the driving situation and/or for changing the position and/or orientation of the surroundings detection sensor and
- • Controlling the first and the second actuator with the regulation and/or control signals.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Definitionen, den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Advantageous refinements of the invention result from the definitions, the dependent claims, the drawings and the description of preferred exemplary embodiments.
Die erfindungsgemäße kardanische Aufhängung umfasst Lagerungs- und/oder Stabilisierungssysteme, die einen Gegenstand mit Drehachsen lagern und/oder stabilisieren. Beispielsweise ist die kardanische Aufhängung eine aus dem Stand der Technik bekannte kardanische Aufhängung. Das Tragteil ist ein Befestigungsrahmen, Lagerung oder Aufhängung der kardanischen Aufhängung.The inventive gimbal includes support and/or stabilization systems that support and/or stabilize an object with axes of rotation. For example, the gimbal is a gimbal known in the art. The supporting part is a mounting frame, bearing or suspension of the gimbal.
Nach einem Aspekt der Erfindung sind die zwei Drehachsen jeweils um 90 Grad gegeneinander versetzt. Beispielsweise umfasst die Halterungsvorrichtung ein Gestell umfassend einen ersten Ring und einen zweiten Ring, die in dem äußeren Tragteil ineinander drehbar gelagert sind.According to one aspect of the invention, the two axes of rotation are each offset by 90 degrees from one another. For example, the mounting device comprises a frame comprising a first ring and a second ring, which are rotatably mounted in one another in the outer support part.
Die ersten Aktuatoren regeln und/oder steuern beispielsweis zumindest Roll- und/oder Gierbewegungen des aufgehangenen Umfelderfassungssensors. Damit ist die kardanische Aufhängung eine elektronisch stabilisierte Aufhängung. Nach einem Aspekt der Erfindung sind die ersten Aktuatoren Schrittmotoren oder Servomotoren.The first actuators regulate and/or control, for example, at least rolling and/or yaw movements of the suspended surroundings detection sensor. Thus, the gimbal is an electronically stabilized suspension. According to one aspect of the invention, the first actuators are stepper motors or servomotors.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird in der erfindungsgemäßen Halterungsvorrichtung ein Umfelderfassungssensor basierend auf optischer Technologie, beispielsweise ein bildgebender Sensor, beispielsweise ein Kamerasensor, aufgehangen.According to one aspect of the invention, a surroundings detection sensor based on optical technology, for example an imaging sensor, for example a camera sensor, is suspended in the mounting device according to the invention.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der zweite Aktuator ein Linearmotor. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der zweite Aktuator passive Feder-Dämpfer-Elemente zur Regelung der Position und/oder Bewegung des Umfelderfassungssensors entlang der Gierachse des Straßenfahrzeugs oder zur Unterstützung des Linearmotors. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Halterungsvorrichtung einen ersten zweiten Aktuator, einen zweiten der zweiten Aktuatoren, der die Position und/oder Bewegung des Umfelderfassungssensors entlang der Nickachse steuert, und/oder einen dritten der zweiten Aktuatoren, der die Position und/oder Bewegung des Umfelderfassungssensors entlang der Rollachse steuert.According to a further aspect of the invention, the second actuator is a linear motor. According to a further aspect of the invention, the second actuator comprises passive spring-damper elements for controlling the position and/or movement of the environment detection sensor along the yaw axis of the road vehicle or for supporting the linear motor. According to a further aspect of the invention, the mounting device comprises a first second actuator, a second of the second actuators that controls the position and/or movement of the environment detection sensor along the pitch axis, and/or a third of the second actuators that controls the position and/or movement of the environment detection sensor controls along the roll axis.
Die Aktuatoren entkoppeln eine Position und/oder eine Orientierung des Umfelderfassungssensors von Bewegungen des Straßenfahrzeuges umfassend Vibrationen, beispielsweise Vibrationen entlang der Gierachse, bedingt durch Fahruntergründe. Damit wird für die Umfelderfassung und Umfeldwahrnehmung die Genauigkeit erhöht, sogar bei Fahrten mit schlechten Straßenzuständen, beispielsweise lose Oberflächen, schlecht erhaltene Straßen, Schlaglöchern oder Kopfsteinpflaster.The actuators decouple a position and/or an orientation of the environment detection sensor from movements of the road vehicle, including vibrations, for example vibrations along the yaw axis, caused by driving surfaces. This increases the accuracy of the environment detection and environment perception, even when driving with poor road conditions, such as loose surfaces, poorly maintained roads, potholes or cobblestones.
Des Weiteren kann mittels des zweiten Aktuators die Position und/oder Orientierung des Umfelderfassungssensors auf dem Montageteil aktiv geändert werden in Abhängigkeit von spezifischen Fahrsituationen.Furthermore, the position and/or orientation of the environment detection sensor on the assembly part can be actively changed by means of the second actuator depending on specific driving situations.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird die Position und/oder Orientierung des Umfelderfassungssensors durch eine Kombination der verfügbaren Aktuatoren geändert mit oder ohne zusammenwirkende Regelung und/oder Steuerung. Beispielsweise wird nach einem Aspekt der Erfindung eine Nickbewegung des ersten der zweiten Aktuatoren mittels entsprechender Regelung und/oder Steuerung des zweiten der zweiten Aktuatoren kompensiert. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Nickbewegung des zweiten Aktuators durch die ersten Aktuatoren kompensiert ohne zusammenwirkende Regelung.According to one aspect of the invention, the position and/or orientation of the environment detection sensor is changed by a combination of the available actuators with or without interacting regulation and/or control. For example, according to one aspect of the invention, a pitching movement of the first of the second actuators is compensated for by appropriate regulation and/or control of the second of the second actuators. In a further embodiment, a pitching movement of the second actuator is compensated for by the first actuators without interacting regulation.
Beispielsweise können damit Umfelderfassungssensoren mit einem schmalen Sichtfeld in relativ mehr Situationen verwendet werden. Beispielsweise können Langstreckenradare in Kurvenfahrten der Bewegung des Straßenfahrzeugs nachgeführt werden. Mit der erfindungsgemäßen Halterungsvorrichtung können auch Lidarsensoren mit eingeschränktem vertikalen Sichtfeld in hügligen Umgebungen eingesetzt werden.For example, surroundings detection sensors with a narrow field of view can thus be used in relatively more situations. For example, long-distance radars can track the movement of the road vehicle when cornering. With the mounting device according to the invention, lidar sensors with a restricted vertical field of view can also be used in hilly surroundings.
Ferner kann durch den mittels der Halterungsvorrichtung vergrößerten Bewegungsbereich für den Umfelderfassungssensor der Umfelderfassungssensor reorientiert werden um eine Redundanz für einen weiteren Umfelderfassungssensor zu erhöhen oder um eine Rückfallschicht bereitzustellen.Furthermore, due to the increased range of movement for the surroundings detection sensor by means of the mounting device, the surroundings detection sungssensor be reoriented to increase redundancy for another environment detection sensor or to provide a fallback layer.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Halterungsvorrichtung ist, dass ein erfindungsgemäß aufgehangener Umfelderfassungssensor relativ wenig mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Damit werden Funktionen des Umfelderfassungssensors länger aufrechterhalten und der Umfelderfassungssensor kann länger eingesetzt werden ohne Reparaturen oder Ersetzungen.A further advantage of the mounting device according to the invention is that a surroundings detection sensor suspended according to the invention is exposed to relatively few mechanical loads. As a result, functions of the surroundings detection sensor are maintained longer and the surroundings detection sensor can be used longer without repairs or replacements.
Das Montageteil umfasst beispielsweise eine Montageplatte, auf die das Tragteil aufsetzbar ist, und Schraubverbindungen, mit denen das Tragteil auf der Montageplatte und die Montageplatte an Strukturteilen eines Chassis des Straßenfahrzeuges oder an einer Außenhaut des Straßenfahrzeuges befestigbar sind.The mounting part includes, for example, a mounting plate on which the support part can be placed, and screw connections with which the support part can be fastened to the mounting plate and the mounting plate to structural parts of a road vehicle chassis or to an outer skin of the road vehicle.
Die Halterungsvorrichtung ist bei Verwendung mit dem Straßenfahrzeug beispielsweise an Frontbereichen, Rückbereichen, Eckbereichen und/oder Seitenbereichen des Straßenfahrzeuges anordbar.When used with the road vehicle, the mounting device can be arranged, for example, in front areas, rear areas, corner areas and/or side areas of the road vehicle.
Ein automatisiert betreibbares Straßenfahrzeug umfasst Hardwarekomponenten, beispielsweise Umfelderfassungssensoren, beispielsweise bildgebende Sensoren wie Kamera, Strahlensensoren wie Radar und/oder Lidar, Mikrofone, Geruchssensoren, inertiale Messeinheiten, Positionssensoren, beispielsweise basierend auf Navigationssatellitensystemen beispielsweise NAVSTAR GPS, Galileo, Glonast oder Baidu, Steuergeräte, Aktuatoren, Antriebs- und Fahrwerkskomponenten, und Softwarekomponenten, beispielsweise Software zum Auswerten von Rohdaten der Umfelderfassungssensoren, zum Bestimmen von Umfeldmodellen, Algorithmen zur Vorhersage von Fahrsituationen oder zum Planen einer Trajektorie oder Mission. Ein Automatisierungslevel bestimmt beispielsweise die Norm SAE J3016. Die Erfindung betrifft SAE J3016 Level 2 bis 5 Systeme. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein PKW, LKW, Bus, people mover, Transportsystem oder ein Roboter.A road vehicle that can be operated automatically includes hardware components, for example environment detection sensors, for example imaging sensors such as cameras, radiation sensors such as radar and/or lidar, microphones, odor sensors, inertial measuring units, position sensors, for example based on navigation satellite systems such as NAVSTAR GPS, Galileo, Glonast or Baidu, control units, actuators , drive and chassis components, and software components, such as software for evaluating raw data from the environment detection sensors, for determining environment models, algorithms for predicting driving situations or for planning a trajectory or mission. An automation level is determined by the SAE J3016 standard, for example. The invention relates to
Die Kontrolleinrichtung des Steuergeräts umfasst beispielsweise einen Mikrokontroller, wenigstens eine zentrale und/oder Graphik-Prozessoreinheit, integrierte Schaltungen, Speichermodule, in denen Routinen und/oder Regeln zum Ansteuern der Aktuatoren gespeichert sind, und Eingangs- und Ausgangssignalmodule.The control device of the control device includes, for example, a microcontroller, at least one central and/or graphics processor unit, integrated circuits, memory modules in which routines and/or rules for controlling the actuators are stored, and input and output signal modules.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist die Kontrolleinrichtung ausgeführt, die ersten Aktuatoren und die zweiten Aktuatoren zusammenwirkend zu regeln und/oder zu steuern. Beispielsweise ist die Kontrolleinrichtung ausgeführt, eine Nickbewegung des ersten der zweiten Aktuatoren mittels entsprechender Regelung und/oder Steuerung des zweiten der zweiten Aktuatoren zu kompensieren.According to one aspect of the invention, the control device is designed to cooperatively regulate and/or control the first actuators and the second actuators. For example, the control device is designed to compensate for a pitching movement of the first of the second actuators by appropriate regulation and/or control of the second of the second actuators.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist das Steuergerät ein elektronisches Steuergerät, das in ein Bordnetz des Straßenfahrzeugs eingebettet ist.According to one aspect of the invention, the control device is an electronic control device that is embedded in an on-board network of the road vehicle.
Die Schritte des Verfahrens werden von einer Datenverarbeitungsvorrichtung, beispielsweise einem integrierten Schaltkreis, einem Computer oder einem erfindungsgemäßen Steuergerät, ausgeführt. Die Befehle des erfindungsgemäßen Computerprogramms umfassen Maschinenbefehle, Quelltext oder Objektcode geschrieben in Assemblersprache, einer objektorientierten Programmiersprache, beispielsweise C++, oder in einer prozeduralen Programmiersprache, beispielsweise C. Das Computerprogramm wird ganz oder teilweise auf einem integrierten Schaltkreis oder in einem Remote-System umfassend eine Cloud ausgeführt.The steps of the method are carried out by a data processing device, for example an integrated circuit, a computer or a control unit according to the invention. The instructions of the computer program according to the invention include machine instructions, source text or object code written in assembly language, an object-oriented programming language, for example C++, or in a procedural programming language, for example C. The computer program is entirely or partially on an integrated circuit or in a remote system comprising a cloud executed.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens von Regelungs- und/oder Steuerungssignalen für eine Entkopplung einer Position und/oder Orientierung des Umfelderfassungssensors von der Fahrsituation und/oder für eine Änderung der Position und/oder Orientierung des Umfelderfassungssensors umfasst nach einem Aspekt der Erfindung eine zusammenwirkende Regelung und/oder Steuerung der ersten Aktuatoren und der zweiten Aktuatoren. Beispielsweise wird eine Nickbewegung des ersten der zweiten Aktuatoren mittels entsprechender Regelung und/oder Steuerung des zweiten der zweiten Aktuatoren kompensiert.According to one aspect of the invention, the method step of determining regulation and/or control signals for decoupling a position and/or orientation of the surroundings detection sensor from the driving situation and/or for changing the position and/or orientation of the surroundings detection sensor comprises an interacting regulation and/or or controlling the first actuators and the second actuators. For example, a pitching motion of the first of the second actuators is compensated for by appropriate regulation and/or control of the second of the second actuators.
Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung einen Datenträger, vorzugsweise einen nichtflüchtigen Datenträger, bereit, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Beispielsweise umfasst das Fahrzeug einen Datenträgereingang, beispielsweise ein USB- oder SD-Karten-Steckplatz, in den der Datenträger, beispielsweise ein USB-Stick oder eine SD-Karte, einsetzbar ist.According to a further aspect, the invention provides a data carrier, preferably a non-volatile data carrier, on which the computer program according to the invention is stored. For example, the vehicle has a data carrier input, for example a USB or SD card slot, into which the data carrier, for example a USB stick or an SD card, can be inserted.
Nach einem weiteren Aspekt umfasst die Halterungsvorrichtung Sensoren zur Bestimmung der Position und/oder Orientierung der ersten Aktuatoren und/oder des zweiten Aktuators. Dadurch werden die Aktuatoren elektronisch kontrolliert und ein Positionsoffset zwischen Halterungsvorrichtung und Karosserie des Straßenfahrzeuges erhalten. Damit können Bewegungen im Vergleich zu mechanischen Elementen verbessert ausgeglichen werden. Nach einem Aspekt der Erfindung umfassen diese Sensoren Lagerungssensoren, Beschleunigungssensoren und/oder gyroskopische Sensoren.According to a further aspect, the mounting device includes sensors for determining the position and/or orientation of the first actuators and/or the second actuator. As a result, the actuators are electronically controlled and a position offset between the mounting device and the body of the road vehicle is obtained. In this way, movements can be better compensated for in comparison to mechanical elements. According to one aspect of the invention, these sensors include attitude sensors, acceleration sensors and/or gyroscopic sensors.
Nach einem weiteren Aspekt umfasst die Halterungsvorrichtung ein Gehäuse, das wenigstens die kardanische Aufhängung gegen Stöße, Fremdpartikel und/oder Witterungseinflüsse schützt, beispielsweise gegen Staub, auftreffende Schmutzpartikel, Regenwasser, Schnee oder Strahlwasser. Damit verfügt die Halterungsvorrichtung über einen für eine Automobil-Anwendung erforderlichen Schutz. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Halterungsvorrichtung und/oder das Gehäuse gehärtete Materialien zur Erhöhung der Schutzwirkung.According to a further aspect, the mounting device comprises a housing which protects at least the cardanic suspension against impacts, foreign particles and/or weather influences, for example against dust, impacting dirt particles, rainwater, snow or water jets. The mounting device thus has the protection required for an automotive application. According to a further aspect of the invention, the mounting device and/or the housing comprises hardened materials to increase the protective effect.
Nach einem weiteren Aspekt umfasst die Halterungsvorrichtung Verriegelungselemente, um die Halterungsvorrichtung in einer Grundstellung mechanisch zu fixieren, und das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt, um die Halterungsvorrichtung in eine Grundstellung zu fahren und in dieser zu fixieren, beispielsweise mittels der Verriegelungselemente.According to a further aspect, the mounting device comprises locking elements to mechanically fix the mounting device in a basic position, and the method according to the invention includes a step to move the mounting device into a basic position and fix it in this, for example by means of the locking elements.
Ferner betrifft die Erfindung ein Kalibrierverfahren. Die Kalibrierdaten werden nach einem Aspekt der Erfindung der Kontrolleinrichtung des Steuergeräts bereitgestellt. Die Kalibrierdaten werden nach einem Aspekt des Steuergeräts und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Signalen der ersten des zweiten Aktuators und/oder der Sensoren zur Bestimmung der Position und/oder Orientierung fusioniert.The invention also relates to a calibration method. According to one aspect of the invention, the calibration data are made available to the control device of the control unit. According to one aspect of the control device and/or the method according to the invention, the calibration data are fused with the signals of the first and second actuators and/or the sensors to determine the position and/or orientation.
Die Erfindung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen verdeutlicht. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Straßenfahrzeuges mit einem Ausführungsbeispiel erfindungsgemäßer Halterungsvorrichtungen, -
2 eine Ausschnittsvergrößerung von 1 , -
3 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halterungsvorrichtung, -
4 ein Frontansicht des Ausführungsbeispiels aus3 montiert an ein Straßenfahrzeug, und -
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 an embodiment of a road vehicle with an embodiment of mounting devices according to the invention, -
2 an enlargement of adetail 1 , -
3 a plan view of an embodiment of a mounting device according to the invention, -
4 a front view of the embodiment3 mounted on a road vehicle, and -
5 a schematic representation of an embodiment of a method according to the invention.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. Übersichtshalber werden in den einzelnen Figuren nur die jeweils relevanten Bezugsteile hervorgehoben.In the figures, the same reference symbols denote the same or functionally similar reference parts. For the sake of clarity, only the relevant reference parts are highlighted in the individual figures.
Das Straßenfahrzeug 2 in
Die kardanische Aufhängung ist an oder in einem Tragteil 11 montiert. Das Tragteil 11 ist beispielsweise ein Befestigungsrahmen oder eine Halterung der kardanischen Aufhängung 10. Das Trageteil 11 ist mittels eines Montageteils 12 an dem Frontbereich F montiert, beispielsweise in Form von Tragestangen oder Aktuatorstangen eines zweiten Aktuators M2. Das Trageteil 11 und damit der Umfelderfassungssensor S1 ist mittels des zweiten Aktuators M2, beispielsweise einem Linearmotor, entlang der Gierachse Z bewegbar. Die Gierachse Z entspricht der Vertikalachse. Der zweite Aktuator M2 ist zwischen dem Trageteil 11 und dem Montageteil 12 angeordnet in Wirkverbindung mit dem Trageteil 11. Die Aktionen des zweiten Aktuators M2 und die Bewegungen des Tragteils 11 entlang der Gierachse Z werden mittels Sensoren S3 kontrolliert. Die Sensoren S3 sind in dem zweiten Aktuator M2 integriert.The cardanic suspension is mounted on or in a
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der zweite Aktuator M2 durch ein Federelement D, beispielsweise einem passiven Dämpfer, unterstützt.In one embodiment of the invention, the second actuator M2 is supported by a spring element D, for example a passive damper.
In
Die kardanische Aufhängung 10 ist in einem Tragteil 11 montiert. Das Tragteil 11 ist beispielsweise ein Befestigungsrahmen oder eine Halterung der kardanischen Aufhängung. Das Trageteil 11 ist mittels eines Montageteils 12 an dem Straßenfahrzeug 2 montiert, beispielsweise an einer Außenhaut des Straßenfahrzeuges 2. Das Trageteil 11 und damit der Umfelderfassungssensor S1 ist mittels eines zweiten Aktuators M2, beispielsweise einem Linearmotor, entlang einer Gierachse Z bewegbar. Die Gierachse Z entspricht der Vertikalachse. Der zweite Aktuator M2 ist zwischen dem Trageteil 11 und dem Montageteil 12 angeordnet in Wirkverbindung mit dem Trageteil 11. Die Aktionen des zweiten Aktuators M2 und die Bewegungen des Tragteils 11 entlang der Gierachse Z werden mittels Sensoren S3 kontrolliert.The
In einem ersten in
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Halterungsvorrichtungmounting device
- 22
- Straßenfahrzeugroad vehicle
- Ff
- Frontbereichfront area
- RR
- Rückbereichrear area
- DD
- Federelementspring element
- S1S1
- UmfelderfassungssensorEnvironment detection sensor
- S2S2
- Sensorsensor
- S3S3
- Sensorsensor
- M1M1
- erster Aktuatorfirst actuator
- M2M2
- zweiter Aktuatorsecond actuator
- XX
- Drehachseaxis of rotation
- YY
- Drehachseaxis of rotation
- ZZ
- Gierachseyaw axis
- 1010
- kardanische Aufhängunggimbal suspension
- 1111
- Tragteilsupporting part
- 1212
- Montageteilassembly part
- 1313
- Drehlagerpivot bearing
- V1-V5V1-V5
- Verfahrensschritteprocess steps
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- US 9927682 B2 [0003]US 9927682 B2 [0003]
- US 4498038 A [0003]US4498038A [0003]
- US 8179078 B2 [0003]US8179078B2 [0003]
Claims (5)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102021200760.0A DE102021200760A1 (en) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Mounting device for an environment detection sensor of a road vehicle that can be operated automatically, control unit for such a mounting device and computer-implemented method for regulating and/or controlling such a mounting device |
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ID=82320818
Family Applications (1)
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