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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Sensorprüfbox zum Prüfen eines Sensors eines Kraftfahrzeugs sowie eine Verwendung der Sensorprüfbox zum Prüfen eines Sensors eines Kraftfahrzeugs.
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Im Rahmen einer Entwicklung von modernen, insbesondere automatisierten, Kraftfahrzeugen erfolgt eine Homologation bzw. Gesetzesabsicherung der verschiedenen in bzw. an dem Kraftfahrzeug verbauten Sensoren unter standardisierten bzw. gesetzlich definierten Bedingungen.
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Unter anderem im Rahmen der Homologation von Ultraschallsensoren erfolgt ein Test bzw. ein Versuch, bei dem das Verhalten des Ultraschallsensors bei Nebel getestet wird.
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Bei der aktuellen Durchführung von Gesetzesabsicherung von Sensorsystemen, insbesondere für automatisiertes Fahren, wurden jedoch Optimierungspotentiale ausgemacht, die vor allem eine Gewährleistung der standardisierten Testbedingungen mit verringertem Aufwand betreffen.
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Die
CN 2 08 921 888 U offenbart ein Testsystem zum Testen der Qualität eines Niederschlags- und Sonnenlichtsensors. Das Testsystem umfasst eine Prüfbox mit einem Sprühkopf zum Besprühen einer Windschutzscheibe, hinter welcher der Niederschlags- und Sonnenlichtsensor angeordnet ist, mit einer einstellbaren Wassermenge.
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In der
DE 10 2019 210 601 A1 wird eine Klima-Prüfanordnung für Sensoren, insbesondere Radarsensoren, vorgeschlagen. Die Klima-Prüfanordnung weist einen Sensor mit einer Winkelcharakteristik, eine Sensor-Halterung mit einer Aufnahme für den Sensor, und ein Gehäuse auf. Die Sensor-Halterung ist innerhalb des Gehäuses angeordnet, das Gehäuse weist eine Öffnung auf, und eine Gehäusewand ist im Abstrahlbereich des Sensors derart gebildet, dass vom Sensor abgestrahlte und zum Sensor reflektierte Strahlung im Wesentlichen ohne Verluste durchstrahlen kann. Außerdem weist die Klima-Prüfanordnung eine Anschlussleitung auf, die in die Öffnung des Gehäuses einbringbar ist und zur Bereitstellung einer vorgegebenen Klimatisierung des Gehäuseinneren durch Zufuhr eines vorgegebenen klimatisierten Mediums eingerichtet ist.
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Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren anzugeben, welche jeweils geeignet ist, den Stand der Technik zu bereichern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche und der nebengeordnete Anspruch haben optionale Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Danach wird die Aufgabe durch eine Sensorprüfbox zum Prüfen eines Sensors eines Kraftfahrzeugs gelöst.
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Unter einer Sensorprüfbox kann eine geschlossene, quaderförmigen Vorrichtung verstanden werden, welche solche Abmessungen aufweist, dass in ihrem Inneren die zur Durchführung eines Homologationstests benötigte Einrichtung zumindest teilweise unterbringbar ist. Bei dem Sensor kann es sich um einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor, einen LiDAR-Sensor, einen Infrarotsensor und/oder eine Kamera handeln.
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Die Sensorprüfbox umfasst eine Beregnungseinheit mit Fluidauslassöffnungen, einen unterhalb der Beregnungseinheit angebrachten Sensorhalter, an dem ein Sensor in seiner Position veränderbar anbringbar ist, und einen unterhalb der Beregnungseinheit angebrachten Prüfkörperhalter, an dem ein Prüfkörper in seiner Position veränderbar anbringbar ist.
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Die Fluidauslassöffnungen können als Durchgangslöcher in einem Boden der Beregnungseinheit ausgebildet sein.
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Die Sensorprüfbox umfasst ferner einen Dosierschieber, der an der Beregnungseinheit relativ zu den Fluidauslassöffnungen verschieblich gelagert ist, sodass durch Bewegen des Dosierschiebers relativ zu den Fluidauslassöffnungen eine durch die Fluidauslassöffnungen in einem Bereich zwischen dem Sensorhalter und dem Prüfkörperhalter austretende Fluidmenge einstellbar ist.
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Bei dem Prüfkörper, der auch als Target bezeichnet werden kann, kann es sich beispielsweise um einen rohrförmigen Körper handeln, der zur Durchführung des Homologationstest in verschiedenen Abständen bzw. Positionen relativ zum Sensor zu positionieren ist. Dadurch, dass der Prüfkörper an dem Prüfkörperhalter in seiner Position veränderlich, insbesondere von außerhalb der Sensorprüfbox steuerbar, gelagert ist, kann mittels der Sensorprüfbox ein solcher dynamischer Test unter gleichbleibenden Umweltbedingungen durchgeführt werden. Gleiches gilt für den Sensor, der ebenfalls in seiner Position veränderlich an dem Sensorhalter befestigt ist.
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Mit anderen Worten, es wird vorgeschlagen die zur Durchführung eines Homologationstest benötigte Einrichtung umfassend den Sensorhalter, den Prüfkörperhalter, die Beregnungseinheit und den Dosierschieber in der Sensorprüfbox anzuordnen.
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Damit können Homologationstest betreffend einen in bzw. an dem Sensorhalter anbringbaren Sensor unter gleichbleibenden Umweltbedingungen, sozusagen durch die Sensorprüfbox „gekapselt“, durchgeführt werden, was insbesondere bei dem vorliegenden Test, der einen durch ie Beregnungseinheit erzeugten Regen, insbesondere Eisregen, nutzt, sehr vorteilhaft ist.
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Nachfolgend werden mögliche Weiterbildungen der oben beschriebenen Sensorprüfbox im Detail erläutert.
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Der Prüfkörperhalter kann einen Antrieb, insbesondere einen Linearantrieb, umfassen, der ausgestaltet ist, um eine Position des Prüfkörpers relativ zu dem Sensorhalter einzustellen bzw. gemäß einer an dem Antrieb empfangenen Vorgabe bzw. Steuergröße gezielt zu verändern.
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Der Antrieb des Prüfkörperhalters kann ausgestaltet sein, um zum Einstellen der Position des Prüfkörpers diesen in die zwei horizontalen Freiheitsgrade zu verfahren.
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Mit anderen Worten, der Antrieb kann ausgestaltet sein, um den Prüfkörper parallel bzw. mit gleichbleibendem Abstand seitlich zu dem Sensorhalter zu verfahren und/oder den Prüferkörper unter Veränderung des Abstands des Prüfkörpers zum Sensorhalter zu verfahren. Dabei kann Ein- bzw. Zwei-Achssystem mit Linearantrieb zum Einsatz kommen. Denkbar ist, dass der Antrieb entsprechende Gelenke, z.B. in Kombination mit einem Linearantrieb, aufweist, um die beiden Bewegungsrichtung bzw. Freiheitsgrade in einer Bewegung miteinander zu kombinieren.
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Der Sensorhalter kann einen Antrieb umfassen, der ausgestaltet ist, um einen vertikalen Abstand des Sensors zum Boden der Sensorprüfbox einzustellen.
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Mit anderen Worten, der Antrieb kann ausgestaltet sein, um den Sensor nach oben und nach unten zu bewegen. Dabei kann Ein-Achssystem mit Linearantrieb zum Einsatz kommen.
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Die Sensorprüfbox kann einen Kühler umfassen, der unterhalb der Fluidauslassöffnungen und oberhalb dem Sensorhalter und dem Prüfkörperhalter angeordnet ist und ausgestaltet ist, um ein durch die Fluidauslassöffnung austretendes Fluid, optional bis zum Erreichen eines festen Aggregatszustands, zu kühlen.
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Bei dem Fluid kann es sich um Wasser handeln. Denkbar ist, dass der Kühler als Vereiser ausgeführt ist, d.h. das aus der Beregnungseinheit austretende, insbesondere in Tropfenform fallende, Wasser bis zum Gefrierpunkt abzukühlen, sodass durch den Bereich zwischen Sensorhalter und Prüfkörperhalter Eiskristalle nach unten fallen.
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Die Sensorprüfbox kann einen zu dem Dosierschieber verbundenen Aktuator umfassen, der ausgestaltet ist, um den Dosierschieber relativ zu den Fluidauslassöffnungen zu bewegen.
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Bei dem Aktuator kann es sich um einem Vibrator handeln, der ausgestaltet ist, um den Dosierschieber durch ruckartige und/oder schnelle Bewegungen relativ zu den Fluidauslassöffnungen zu bewegen. Dabei kann der Dosierschieber oberhalb der Fluidauslassöffnungen und damit innerhalb der Beregnungseinheit angeordnet sein.
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Der Dosierschieber kann ebenso wie die Beregnungseinheit Durchgangslöcher aufweisen, welche durch das Bewegen des Dosierschiebers mit den als Durchgangslöcher ausgebildeten Fluidauslassöffnungen mehr oder weniger zur Deckung gebracht werden können. Damit kann die aus der Beregnungseinheit austretende Fluidmenge erhöht bzw. verringert werden.
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Die Sensorprüfbox kann eine Fluidpumpe und ein am Boden der Sensorbox angeordnetes Fluidsammelbecken zum Sammeln des von der Beregnungseinheit austretenden Fluides aufweisen. Die Fluidpumpe kann eingangsseitig, z.B. über einen Schlauch, zu dem Fluidsammelbecken und ausgangseitig, z.B. wiederum über einen Schlauch, zu der Beregnungseinheit verbunden sein. Die Fluidpumpe kann ausgestaltet ist, um das Fluid aus dem Fluidsammelbecken in die Beregnungseinheit zu fördern.
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Damit kann ein Kreislauf innerhalb der Sensorprüfbox erreicht werden. Das heiß, das von der Beregnungseinheit austretende Fluid kann gesammelt werden und dann wieder zurück zu der Beregnungseinheit gepumpt werden, wo dieses wieder austritt usw. Die Sensorprüfbox kann damit zumindest für einen gewissen Zeitraum im Hinblick auf das Fluid autark, d.h. von einer externen Fluidversorgung unabhängig, betrieben werden.
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Die Sensorprüfbox kann eine Steuereinheit umfassen, die ausgestaltet ist, um einen Betrieb der Sensorprüfbox zu steuern. Die kann ein Steuern der Position des Prüfkörpers mittels des Antriebs des Prüfkörperhalters, der Position des Sensors mittels des Antriebs des Sensorhalters, einer Kühlleistung des Kühlers, einer Stellung des Dosierschieber mittels des zum Dosierschieber verbundenen Aktuators und/oder einer (Fluid-) Fördermenge der Fluidpumpe umfassen.
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Die Sensorprüfbox kann eine zu der Steuereinheit verbundene und zu dem Sensor verbindbare Versuchsteuer- und Auswerteeinheit umfassen, die ausgestaltet ist, um durch Ausgabe eines Steuersignals umfassend Informationen über einen Versuchsablauf an die die Steuereinheit den Betrieb der Sensorprüfbox zu steuern und von dem Sensor während des Betriebs der Sensorprüfbox gemessene Sensordaten zu empfangen und auszuwerten.
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Die Versuchsteuer- und Auswerteeinheit kann daher als Steuereinheit für einen Versuchsingenieur dienen, welcher mittels der Versuchsteuer- und Auswerteeinheit den Testablauf, d.h. über den Dosierschieber die Menge des Fluids, das aus der Beregnungseinheit austritt, die Position des Sensors und/oder die Position des Prüfkörpers, festlegt. Die Versuchsteuer- und Auswerteeinheit kann Informationen betreffend diesen Testablauf an die Steuereinheit ausgeben, welche anhand dieser Informationen die eigentliche Steuerung bzw. Ansteuerung der Aktorik der Sensorprüfbox übernimmt. Weiterhin kann die Versuchsteuer- und Auswerteeinheit während der Versuchsdurchführung die Sensordaten mit protokollieren und insbesondere zusammen mit den Messbedingungen, d.h. einem aktuellen Zustand innerhalb der Sensorprüfbox gemäß festgelegtem Testablauf, abspeichern und damit Auswerten.
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Bei der Sensorprüfbox kann es sich um eine geschlossene Box handeln. Dies wurde bereits oben angedeutet und soll hier nochmals klagestellt werden. Unter geschlossen kann verstanden werden, dass das zur Beregnung genutzte Fluid im normalen Betrieb der Sensorprüfbox nicht aus der Sensorprüfbox austreten kann und auch von außen keine Fluide oder Gase, wie z.B. Wind, eindringen können.
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Im Inneren der Sensorprüfbox können die oben genannten Einheiten zumindest teilweise angeordnet sein, d.h. in deren Inneren kann bzw. können die Beregnungseinheit, der Sensorhalter, der Prüfkörperhalter, der Dosierschieber, der Antrieb des Prüfkörperhalters, der Antrieb des Sensorhalters, der Kühler, der zu dem Dosierschieber verbundene Aktuator, die Fluidpumpe, das Fluidsammelbecken, die Steuereinheit und/oder die Versuchsteuer- und Auswerteeinheit angeordnet sein.
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Weiterhin betrifft die Offenbarung eine Verwendung der oben beschriebenen Sensorprüfbox zum Prüfen eines Sensors eines Kraftfahrzeugs. Das oben mit Bezug zur Sensorprüfbox Beschriebene gilt dabei analog für den Verwendung und umgekehrt.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu 1 beschrieben.
- 1 zeigt schematischeine Seitenansicht einer Sensorprüfbox zum Prüfen eines Sensors eines Kraftfahrzeugs.
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In 1 ist ein kartesisches Koordinatensystem dargestellt, dessen drei Achsen X, Y und Z jeweils senkrecht aufeinander stehen. Die X-Ache und die Y-Achse spannen dabei eine horizontale Ebene auf, auf der die Z-Achse als parallel zur vertikal verlaufenden Achse senkrecht steht. Insofern von oben und unten gesprochen wird, bezieht sich dies vorliegend also auf die Z-Achse, wohingegen die Begriffe seitlich sowie vor und zurück jeweils als Bewegung in der durch die X-Achse und die Y-Achse aufgespannten horizontalen Ebene zu verstehen sind. Die X-Ache und die Y-Ache definieren damit die zwei horizontalen Freiheitsgrade.
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Die in 1 dargestellte, geschlossene Sensorprüfbox 1 zum Prüfen eines Sensors 7 eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs umfasst ein im Bereich einer Decke 13 der Sensorbox 1 angeordnete Beregnungseinheit 3, die an ihrer Unterseite mehrere Fluidauslassöffnungen 8 aufweist.
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Die Sensorprüfbox 1 umfasst ferner einen unterhalb der Beregnungseinheit 3 angebrachten Sensorhalter 4, an dem ein Sensor 7 in seiner Position veränderbar anbringbar ist, einen unterhalb der Beregnungseinheit 3 angebrachten Prüfkörperhalter 5, an dem ein Prüfkörper 6 in seiner Position veränderbar angebracht ist, und einen Dosierschieber 10, der in der Beregnungseinheit 3 relativ zu den Fluidauslassöffnungen 8 verschieblich gelagert ist, sodass durch Bewegen des Dosierschiebers 10 relativ zu den Fluidauslassöffnungen 8 eine durch die Fluidauslassöffnungen 8 in einem Bereich zwischen dem Sensorhalter 4 und dem Prüfkörperhalter 5 austretende Fluidmenge einstellbar ist.
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Die Sensorprüfbox 1 umfasst dazu einen zu dem Dosierschieber 10 verbundenen Aktuator 16, der ausgestaltet ist, um den Dosierschieber 10 relativ zu den Fluidauslassöffnungen 8 zu bewegen.
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Die Fluidaustrittsöffnungen 8 der Beregnungseinheit 3 sind dabei so angeordnet, dass das austretende Fluid, hier Wasser, in einem Bereich zwischen dem Sensorhalter 4 und dem Prüfkörperhalter 5, genauer gesagt in einem Bereich zwischen dem Sensor 7 und dem Prüfkörper 6, im Betrieb der Sensorprüfbox 1 herabfällt. Durch diesen Bereich schickt der vorliegend als Ultraschallsensor ausgeführte Sensor 7 Ultraschallsignale zum Prüfkörper 6 und empfängt die vom Prüfkörper 6 reflektierten Ultraschallsignale bzw. -Wellen wieder. Es findet dort also die Sensorkommunikation (mit gestrichelten Pfeilen in 1 angedeutet) statt. Vor dem Sensor 7 ist eine Blende bzw. Abschirmung 11 angeordnet.
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Der Prüfkörperhalter 5 umfasst einen Antrieb 12, vorliegend einen Linearantrieb, der ausgestaltet ist, um eine Position des Prüfkörpers 6 relativ zu dem Sensorhalter 4 und damit relativ zu dem Sensor 7 einzustellen. Insbesondere kann der Prüfkörper auf den Sensorhalter 4 zugefahren oder von diesem entfernt werden (s. Doppelpfeil in 1). Die Offenbarung ist aber nicht auf einen Linearantrieb und auch nicht auf eine Verstellung des Prüfkörpers 6 entlang der Y-Ache beschränkt. Vielmehr können alle Freiheitsgrade ausgenutzt werden. Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn der Antrieb 12 des Prüfkörperhalters 3 dazu eingerichtet ist, den Prüfkörper 6 auch entlang der X-Ache zu bewegen. Dem Fachmann sind hierzu eine Vielzahl von Realisierungsmöglichkeiten bekannt.
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Der Sensorhalter 4 umfasst vorliegend ebenfalls einen (nicht dargestellten) Antrieb, der ausgestaltet ist, um einen vertikalen Abstand des Sensors 7 zum Boden 9 der Sensorprüfbox 1 einzustellen (s. Doppelpfeil in 1). Die Offenbarung ist aber nicht auf eine Verstellung des Sensors 7 entlang der Z-Achse beschränkt. Vielmehr können alle Freiheitsgrade ausgenutzt werden. Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn der Antrieb des Sensorhalters 3 dazu eingerichtet ist, den Sensor 7 auch entlang der X-Ache zu bewegen. Dem Fachmann sind hierzu eine Vielzahl von Realisierungsmöglichkeiten bekannt.
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Die Sensorprüfbox 1 umfasst ferner einen Kühler, der unterhalb der Fluidauslassöffnungen 8 und oberhalb dem Sensorhalter 4 und dem Prüfkörperhalter 5 angeordnet ist und ausgestaltet ist, um das durch die Fluidauslassöffnung 8 austretende Wasser, optional bis zum Erreichen eines festen Aggregatszustands, d.h. bis das Wasser gefroren ist, zu kühlen.
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Um einen Fluidkreislauf in der Sensorprüfbox 1 zu erreichen, umfasst die Sensorprüfbox 1 eine Fluidpumpe und ein am Boden 9 der Sensorbox 1 angeordnetes Fluidsammelbecken 17 zum Sammeln des von der Beregnungseinheit 3 austretenden Fluides. Damit das Fluid zum Sammelbecken 17 gelangen kann, können in der Bodenplatte 2 der Sensorbox 1 Durchgangslöcher vorgesehen sein. Die Fluidpumpe ist eingangsseitig zu dem Fluidsammelbecken 17 und ausgangseitig zu der Beregnungseinheit 3 verbunden und ausgestaltet ist, um das Fluid aus dem Fluidsammelbecken 17 in die Beregnungseinheit 3 zu fördern.
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Die Sensorprüfbox 1 umfasst ferner eine Steuereinheit 14, die ausgestaltet ist, um einen Betrieb der Sensorprüfbox 1, d.h. die Position des Prüfkörpers 6 mittels des Antriebs 12 des Prüfkörperhalters 5, die Position des Sensors 7 mittels des Antriebs des Sensorhalters 4, eine Kühlleistung des Kühlers, eine Stellung des Dosierschiebers 10 mittels des zum Dosierschieber 10 verbundenen Aktuators 16 und optional eine Fördermenge der Fluidpumpe, zu steuern. Alle oben genannten Einheiten 2 - 14, 16 sind dabei innerhalb der geschlossenen Sensorprüfbox 1 angeordnet.
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Zum Steuern des Betriebs der Sensorprüfbox 1 empfängt die Steuereinheit 14 von einer sowohl zu der Steuereinheit 14 als auch zu dem Sensor 7 verbundenen Versuchsteuer- und Auswerteeinheit 15 ein Steuersignal umfassend Informationen über einen Versuchsablauf, wandelt dieses Steuersignal in ein für die jeweiligen Einheiten 12, 16geeignetes Steuersignal um, und steuert diese entsprechend an. Die Versuchsteuer- und Auswerteeinheit 15 empfängt ferner von dem Sensor 7 während des Betriebs der Sensorprüfung 1 von dem Sensor 7 gemessene Sensordaten und wertet diese aus, insbesondere werden die Sensordaten aufgezeichnet.
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Die Ausführungsform basiert folglich auf dem Prinzip eines geschlossenen Systems mit gesteuerter Beregnungseinheit, welches sowohl den Sensor 7 in seiner Position als auch das Zielobjekt bzw. den Prüfkörper 6 in seiner Position automatisiert veränderbar abbildet. Hierbei wird durch die integrierte Steuerung bzw. Steuereinheit 14 die Bandbreite und Objekterkennung bei variablen Einflüssen durch reproduzierbare Positionen und Regenintensität nachprüfbar. Eine schnelle Verifikation der Applikationsanpassung von Sensoren 7 ist somit möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensorprüfbox
- 2
- Bodenplatte
- 3
- Beregnungseinheit
- 4
- Sensorhalter
- 5
- Prüfkörperhalter
- 6
- Prüfkörper
- 7
- Sensor
- 8
- Fluidauslassöffnungen
- 9
- Boden
- 10
- Dosierschieber
- 11
- Blende
- 12
- Linearantrieb
- 13
- Decke
- 14
- Steuereinheit
- 15
- Versuchssteuer- und Auswerteeinheit
- 16
- Aktuator für Dosierschieber
- 17
- Fluidsammelbecken
- X
- Längsrichtung
- Y
- Breitenrichtung
- Z
- Höhenrichtung