Titel

System und Verfahren zum Ausrichten einer zum Kalibrieren von Fahrzeugumfeldsensoren

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Ausrichten einer Kalibriervorrichtung, wie sie zum Kalibrieren von Fahrzeugumfeldsensoren verwendet wird.

Stand der Technik

Moderne Kraftfahrzeuge sind häufig mit Fahrerassistenzsystemen ausgestattet, beispielsweise mit einem automatischen Abstandswarner und/oder -halter, einem Spurhalteassistenten, einer Spurwechselwarnung ("lane change warning"), einer Spurverlassenswarnung ("lane departure warning"), und/oder einer Einparkhilfe.

Um eine zuverlässige Funktion eines Fahrerassistenzsystems zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die Sensoren des Fahrerassistenzsystems, beispiels weise Kameras und/oder Radarsensoren, ein präzises, gut mit der Realität übereinstimmendes und korrekt auf das Fahrzeug ausgerichtetes Bild der Umgebung des Fahrzeugs liefern. Hierfür müssen die Sensoren des Fahrerassis tenzsystems kalibriert werden, insbesondere relativ zur Bewegungsbahn des Fahrzeugs. Die Kalibriervorgänge und die hierfür notwendigen vorbereitenden Schritte, wie z.B. die Bestimmung der Position und Ausrichtung der Fahrerassis tenzsystem-Sensoren in Bezug auf das Fahrzeug, sind häufig sehr aufwendig.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kalibrierung von Fahrer assistenzsystemen, insbesondere von Fahrerassistenzsystem-Sensoren, zu vereinfachen.

Offenbarung der Erfindung Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein System zum Ausrichten einer Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren wenigstens eines

Fahrzeugumfeldsensors, insbesondere eines Fahrzeugumfeldsensors eines Fahrerassistenzsystems, einen Messplatz, auf dem ein mit wenigstens einem Fahrzeugumfeldsensor ausgerüstetes Fahrzeug positionierbar ist. Das System umfasst auch ein auf dem Messplatz anordbares oder angeordnetes Passpunkt system; eine mobile, auf dem Messplatz anordbare Kalibriervorrichtung; eine an einer ersten Kamera- Position an oder auf dem Messplatz angeordnete erste Kamera- Haltevorrichtung (Kamera-Aufnahmevorrichtung), die zum Aufnehmen / Halten einer Kamera ausgebildet ist; eine an einer zweiten Kamera- Position an oder auf dem Messplatz angeordnete zweite Kamera- Haltevorrichtung (Kamera- Aufnahmevorrichtung), die zum Aufnehmen / Halten einer Kamera ausgebildet ist; und wenigstens eine Kamera, die in der ersten und/oder in der zweiten Kamera- Haltevorrichtung anordbar ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Verfahren des Ausrichtens einer Kalibriervorrichtung, die zum Kalibrieren wenigstens eines Fahrzeugumfeldsensors verwendet wird, eine Kamera an einer ersten Kamera- Position an einem Messplatz anzuordnen, auf dem ein Passpunktsystem

(Messplatzsystem) ausgebildet ist; ein Fahrzeug, das mit wenigstens einem zu kalibrierenden Fahrzeugumfeldsensor ausgestattet ist, so über den Messplatz zu fahren, dass es das dort angeordnete Passpunktsystem nicht verdeckt, und mit der Kamera Bilder des sich bewegenden Fahrzeugs und des Passpunktsystems aufzunehmen; aus wenigstens einem von der Kamera aufgenommenen Bild die Position und Orientierung der Kamera im Passpunktsystem zu bestimmen; in den von der Kamera aufgenommenen Bildern mindestens ein Merkmal auf dem Fahrzeug zu identifizieren und hieraus die Richtung der geometrischen

Fahrachse des Fahrzeugs im Messplatzsystem zu bestimmen; das Fahrzeug so auf dem Messplatz zu platzieren, dass es das Passpunktsystem nicht verdeckt; die oder eine andere Kamera an einer zweiten Kamera- Position an dem

Messplatz anzuordnen; die mobile Kalibriervorrichtung zwischen dem Fahrzeug und der Kamera, die an der zweiten Kamera- Position angeordnet ist, auf dem Messplatz zu platzieren; vor oder nach dem Platzieren der der mobilen

Kalibriervorrichtung an dem Messplatz mit der Kamera, die an der zweiten Kamera- Position angeordnet ist, Bilder des Passpunktsystems auf dem

Messplatz aufzunehmen; nach dem Platzieren der mobilen Kalibriervorrichtung auf dem Messplatz mit der Kamera, die an der zweiten Kamera- Position ange ordnet ist, wenigstens ein Bild der mobilen Kalibriervorrichtung und des Passpunktsystems auf dem Messplatz aufzunehmen; aus wenigsten einem der Bilder, die von der an der zweiten Kamera- Position angeordneten Kamera aufgenommen worden sind, die Position und Orientierung der Kamera im Messplatzsystem zu bestimmen; aus wenigsten einem der Bilder, die von der an der zweiten Kamera- Position angeordneten Kamera aufgenommen worden sind, die Position und die Orientierung der Kalibriervorrichtung auf dem Messplatz zu bestimmen; und die Kalibriervorrichtung in einer vorgegebenen Position und Orientierung auf dem Messplatz auszurichten.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Ausrichten einer Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren wenigstens eines Fahrzeugumfeldsensors, ein mobiles Passpunktsystem auf einem Messplatz anzuordnen, so dass es ein Messplatzsystem zur Verfügung stellt; eine Kamera an einer ersten Kamera- Position anzuordnen; ein Fahrzeug, das mit wenigstens einem zu kalibrierenden Fahrzeugumfeldsensor ausgestattet ist, so über den Messplatz zu fahren, dass es das Passpunktsystem nicht verdeckt, und mit der Kamera Bilder des sich bewegenden Fahrzeugs und des Passpunktsystems aufzunehmen; aus wenigstens einem der von der Kamera aufgenommenen Bild die Position und Orientierung der Kamera im Messplatzsystem zu bestimmen; in von der Kamera aufgenommenen Bildern mindestens ein Merkmal auf dem Fahrzeug zu identifizieren und hieraus die Richtung der geometrischen

Fahrachse des Fahrzeugs im Messplatzsystem zu bestimmen; das Fahrzeug so auf dem Messplatz zu platzieren, dass es das Passpunktsystem nicht verdeckt; die oder eine andere Kamera an der zweiten Kamera- Position anzuordnen; die mobile Kalibriervorrichtung zwischen dem Fahrzeug und der Kamera, die an der zweiten Kamera- Position angeordnet ist, auf dem Messplatz zu platzieren; vor oder nach dem Platzieren der mobilen Kalibriervorrichtung auf dem Messplatz mit der Kamera, die an der zweiten Kamera- Position angeordnet ist, Bilder des Passpunktsystems auf dem Messplatz aufzunehmen; nach dem Platzieren der der mobilen Kalibriervorrichtung auf dem Messplatz mit der Kamera, die an der zweiten Kamera- Position angeordnet ist, Bilder der mobilen Kalibriervorrichtung und des Passpunktsystems auf dem Messplatz aufzunehmen; aus wenigstens einem der Bilder, die von der an der zweiten Kamera- Position angeordneten Kamera aufgenommen worden sind, die Position und Orientierung der Kamera im Messplatzsystem zu bestimmen; aus wenigstens einem der von der an der zweiten Kamera- Position angeordneten Kamera aufgenommenen Bildern die Position und die Orientierung der Kalibriervorrichtung auf dem Messplatz zu bestimmen; und die Kalibriervorrichtung in einer vorgegebenen Position und Orientierung auf dem Messplatz auszurichten.

Die Positionen der Messmerkmale des Messplatzsystems dürfen während des gesamten Verfahrens nicht verändert werden. D.h., das Messplatzsystem ist wenigstens für die Zeit der Durchführung eines Verfahrens zum Ausrichten einer Kalibriervorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Erfindung stationär.

Durch den Wechsel der Position der Kamera zwischen den beiden Teilschritten des Bestimmens der geometrischen Fahrachse des Fahrzeugs (Teilschritt 1) und des Bestimmens der Position und der Ausrichtung der Kalibriervorrichtung (Teilschritt 2) kann die Kamera in jedem der beiden Teilschritte optimal positioniert werden. Die Kalibriervorrichtung kann daher mit hoher Genauigkeit positioniert und ausgerichtet werden. Mit einer Kalibriervorrichtung, die auf diese Weise positioniert und ausgerichtet ist, kann das Fahrerassistenzsystem mit hoher Genauigkeit kalibriert werden.

Ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann mit einer einzigen Kamera durchgeführt werden, die zwischen dem ersten und dem zweiten Teilschritt von der ersten Kamera- Position an die zweite Kamera- Position um gesetzt wird.

Die Kamera kann beispielsweise von einer ersten in eine zweite Kamera- Halte vorrichtung umgesetzt werden. Alternativ kann eine mobile Kamera-Haltevorrich- tung verwendet werden, die von einer ersten Kamera- Position umgesetzt wird. Die mobile Kamera-Haltevorrichtung kann beispielsweise ein mit Rollen ausgestattetes Stativ sein, an/auf dem die Kamera montiert wird.

Alternativ können auch zwei Kameras verwendet werden, wobei eine erste Kamera in der ersten Kamera-Haltevorrichtung installiert ist und eine zweite Kamera in der zweiten Kamera-Haltevorrichtung installiert ist. Der Aufwand des Umsetzens der Kamera von der ersten Kamera-Haltevorrichtung in die zweite Kamera-Haltevorrichtung kann so durch das Bereitstellen einer zweiten Kamera vermieden werden.

In einer Ausführungsform weist die Kalibriervorrichtung Kalibriervorrichtungs- Messmerkmale auf, die zur Bestimmung der Position der Kalibriervorrichtung auf dem Messplatz geeignet sind. Durch auf der Kalibriervorrichtung ausgebildete Kalibriervorrichtungs-Messmerkmale kann die Position der Kalibriervorrichtung auf dem Messplatz zuverlässig und mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

In einer Ausführungsform weist die Kalibriervorrichtung zusätzlich Fahrzeug umfeldsensor-Messmerkmale auf, die zum Kalibrieren eines Fahrzeugumfeld sensors ausgebildet sind. Die Kalibriervorrichtungs-Messmerkmale und die Fahr- zeugumfeldsensor-Messmerkmale können insbesondere auf gegenüberliegen den Seiten der Kalibriervorrichtung ausgebildet sein, so dass die Fahrzeugum feldsensor-Messmerkmale von einem am Fahrzeug angebrachten Fahrzeug umfeldsensor erfassbar sind und die Kalibriervorrichtungs-Messmerkmale von einer Kamera erfassbar sind, wenn die Kalibriervorrichtung zwischen dem Fahr zeug und der Kamera angeordnet ist.

In einer Ausführungsform ist das Passpunktsystem ein mobiles Passpunkt system, das auf dem Boden des Messplatzes anordbar ist. Ein mobiles

Passpunktsystem ermöglicht es, das Verfahren zum Kalibrieren eines

Fahrerassistenzsystems an verschiedenen Messplätzen durchzuführen.

In einer Ausführungsform ist das Passpunktsystem fest auf dem Boden des Messplatzes ausgebildet. Ein fest auf dem Messplatz ausgebildetes Pass punktsystem macht das Verfahren robuster, da die Messmerkmale des Pass punktsystems nicht versehentlich verschoben werden können.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, wenigstens einen Messpunkt auf dem Fahrzeug anzubringen, bevor das Fahrzeug über den Messplatz gefahren wird. Durch einen auf dem Fahrzeug angebrachten Messpunkt kann die geometrische Fahrachse des Fahrzeugs auf dem Messplatz zuverlässig und mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.

Kurze Beschreibung der Figuren:

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Messplatzes mit einem System gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und einem Fahrzeug bei der Bestimmung der geometrischen Fahrachse des Fahrzeugs. Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des in der Figur 1 gezeigten

Messplatzes mit einer zusätzlichen Kalibriervorrichtung.

Figur 3 veranschaulicht die beiden Teilschritte eines erfindungsgemäßen Verfah rens in einer schematischen seitlichen Darstellung des Fahrzeuges auf dem Messplatz.

Figurenbeschreibung

Figur 1 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung ein Fahrzeug 1 mit einem zu kalibrierenden Fahrzeugumfeldsensor 2 eines Fahrerassistenzsys tems 7, beispielsweise einem Abstandssensor 2, und zwei Scheinwerfern 3, 4 in einem Frontbereich 5 des Fahrzeugs 1.

Das Fahrzeug 1 steht auf einem Messplatz 8, der mit einem System 20 zum Ausrichten einer Kalibriervorrichtung 23_zum Kalibrieren des Fahrzeugumfeld sensors 2 ausgestattet ist. Figur 3 zeigt eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs 1 auf dem Messplatz 8.

Auf einer Fahrbahnebene (Boden) 12 des Messplatzes 8 befindet sich ein Pass punktsystem 14. Das Passpunktsystem 14 umfasst wenigstens drei Messmerk male 13, die nicht auf einer gemeinsamen Linie angeordnet sind. Das Passpunkt system 14 repräsentiert den Messplatz 8 und wird daher auch als

Messplatzsystem 14 bezeichnet.

Das Passpunktsystem 14 kann dauerhaft auf dem Boden 12 des Messplatzes 8 ausgebildet, z.B. aufgemalt oder aufgeklebt, sein. Alternativ kann das Pass punktsystem 14 als mobiles Passpunktsystem 14 (nur) während des Kalibrier vorgangs auf dem Boden 12 des Messplatzes 8 angeordnet sein.

Ein mobiles Passpunktsystem 14 ermöglicht es, das Verfahren des Kalibrierens eines Fahrzeugumfeldsensors 2 eines Fahrerassistenzsystems 7 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung an verschiedenen Messplätzen 8

durchzuführen. Ein fest auf dem Messplatz 8 ausgebildetes Passpunktsystem 14 macht das Verfahren robuster, da die Messmerkmale 13 des Passpunktsystems 14 nicht versehentlich verschoben werden können.

An dem Messplatz 8 ist eine Kamera 10 vorgesehen, die ausgebildet ist, Bilder des auf dem Messplatz 8 platzierten Fahrzeugs 1 aufzunehmen. Die Kamera 10 ist insbesondere an einer ersten Kamera- Position 25a in einer ersten Kamera- Haltevorrichtung 21a angeordnet.

Eine Sichtachse 22 der Kamera 10 ist so ausgerichtet, dass die Kamera 10 in der Lage ist, sowohl die auf der Fahrbahnebene 12 des Messplatzes 8 ausgebildeten Messmerkmale 13 des Passpunktsystems 14 als auch das Fahrzeug 1 optisch zu erfassen.

Das Fahrzeug 1 wird so über den Messplatz 8 gefahren, dass es das Passpunkt system 14 nicht verdeckt. Während der Bewegung des Fahrzeugs 1 werden von der Kamera 10 Bilder des sich bewegenden Fahrzeugs 1 und des stationären, d.h. während der Messung nicht bewegten, Passpunktsystems 14

aufgenommen.

Eine Auswerteeinrichtung 11 ist ausgebildet, in wenigstens einem von der Kamera 10 aufgenommen Bild die Messmerkmale 13 des Passpunktsystems 14 zu identifizieren und daraus die Orientierung der Kamera 10 im Passpunktsystem (Messplatzsystem) zu bestimmen.

Es können auch mehrere Bilder ausgewertet werden, um durch Mittelwertbildung Rauschen zu mindern und die Genauigkeit zu steigern.

Die Auswerteeinrichtung 11 ist weiter ausgebildet, in den von der Kamera 10 auf genommenen Bildern wenigstens ein Merkmal 6 des Fahrzeugs 1 zu

identifizieren. Dabei kann es sich um einen oder mehrere auf das Fahrzeug 1 aufgebrachte Messpunkte 6 oder um natürliche Merkmale, beispielsweise um charakteristische Ecken oder Kanten, des Fahrzeugs 1 handeln.

Die Auswerteeinrichtung 11 ist weiter ausgebildet, die Bewegungsbahn des wenigstens einen identifizierten Merkmals 6 des Fahrzeugs 1 in Bezug auf das Pass punktsystem 14 zu bestimmen und hieraus die Richtung der geometrischen Fahrachse 15 des Fahrzeugs 1 im Messplatzsystem zu ermitteln. Das weitere Verfahren wird unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschrie ben.

Nachdem die geometrische Fahrachse 15 des Fahrzeugs 1 bestimmt worden ist, wird die eine Kamera 10 an einer zweiten Kamera- Position 25b in einer zweiten Kamera-Haltevorrichtung 21b angeordnet. Die zweite Kamera-Haltevorrichtung 21b ist in einem größeren Abstand von dem Passpunktsystem 14 angeordnet als die erste Kamera-Haltevorrichtung 21a.

Eine mobile Kalibriervorrichtung 23 wird so auf dem Messplatz 14 platziert, dass sie sich zwischen dem Fahrzeug 1 und der Kamera 10, die in der zweiten Kamera-Haltevorrichtung 21b angeordnet ist, befindet.

Die Kalibriervorrichtung 23 hat ein Fahrgestell 18 und ein auf dem Fahrgestell 18 angeordnetes Target 17. Das Target 17 weist auf seiner dem Fahrzeug 1 zuge wandten Seite C, Vorderseite“) eine Referenzebene 16 mit einem Normalenvektor N auf, die zur Wechselwirkung mit dem zu kalibrierenden Fahrzeugumfeldsensor 2 ausgebildet ist. Auf der Referenzebene 16 des Targets 17 können

beispielsweise (in der Figur 2 nicht sichtbare) optische Fahrzeugumfeldsensor- Messmerkmale 9 ausgebildet sein, die von einer Kamera des Fahrzeugumfeld sensors 2 optisch erfassbar sind. Je nach Art des zu kalibrierenden Fahrzeugum feldsensors 2 können auch andere Messmerkmale 9, z.B. Radarreflektoren, auf der Referenzebene 16 ausgebildet sein. Die Messmerkmale 9 repräsentieren den Normalenvektor N der Referenzebene 16.

Auf seiner der Kamera 10 zugewandten Rückseite weist das Target 17 mindes tens drei Kalibriervorrichtungs-Messmerkmale 19 auf. Die Kalibriervorrichtungs- Messmerkmale 19 bilden ein Passpunktsystem, d.h. sie dürfen nicht auf einer gemeinsamen Linie angeordnet sein und ihre Koordinaten müssen bekannt sein. Die Kalibriervorrichtungs-Messmerkmale 19 weisen einen bekannten Bezug zur Referenzebene 16 auf und definieren den Normalenvektor N der dem Fahrzeug 1 zugewandten Referenzebene 16 des Targets 17.

Die mobile Kalibriervorrichtung 23 wird so zwischen dem Fahrzeug 1 und der Kamera 10 platziert, dass eine in der zweiten Kamera-Haltevorrichtung 21b angeordnete Kamera 10 in der Lage ist, Bilder aufzunehmen, die das

Passpunktsystem 14 und die Kalibriervorrichtungs-Messmerkmale 19 enthalten. Die Auswerteeinrichtung 11 ist ausgebildet, aus wenigsten einem der von der Kamera 10 aufgenommenen Bilder die Lage und die Ausrichtung der Referenz ebene 16 des Targets 17 in Bezug auf das Fahrzeug 1, insbesondere gegenüber der zuvor bestimmten geometrischen Fahrachse 15 des Fahrzeugs 1, zu bestimmen. Mit dieser Information kann die Referenzebene 16 des Targets 17 in einer zum Kalibrieren des Fahrzeugumfeldsensors 2 geeigneten Position ange ordnet und ausgerichtet werden. Insbesondere kann die korrekte Ausrichtung der Referenzebene 16 überprüft und das Target 17 verschoben und verdreht werden, bis die Referenzebene 16 in der gewünschten Position und Ausrichtung vor dem Fahrzeug 1 angeordnet ist.

Die Messmerkmale 13 des Passpunktsystems 14 verknüpfen die Position der Kamera 10 in der ersten Kamera-Haltevorrichtung 21a mit der Position der Kamera 10 in der zweiten Kamera-Haltevorrichtung 21b. Die Positionen der Messmerkmale 13 des Passpunktsystems 14 dürfen daher während des gesamten Verfahrens nicht verändert werden.

Durch Umsetzen der Kamera 10 zwischen den beiden Teilschritten, erster Teilschritt: Bestimmen der geometrischen Fahrachse des Fahrzeugs 1 (Fig. 1), zweiter Teilschritt: Bestimmen der Position und Ausrichtung der Referenzebene 16 des Targets 17 (Fig. 2), kann die Position der Kamera 10 in jedem der beiden Teilschritte optimiert werden. Die Referenzebene 16 des Targets 17 kann daher mit hoher Genauigkeit vor dem Fahrzeug 1 positioniert und ausgerichtet werden. Demzufolge kann auch der Fahrzeugumfeldsensor 2 des Fahrerassistenzsys tems 7 mit hoher Genauigkeit kalibriert werden.

Statt die Kamera 10 zwischen dem ersten und dem zweiten Teilschritt, wie beschrieben, von der ersten Kamera-Haltevorrichtung 21a in die zweite Kamera- Haltevorrichtung 21b umzusetzen, können auch zwei Kameras 10 verwendet werden: eine erste Kamera 10, die in der ersten Kamera-Haltevorrichtung 21a installiert ist, und eine zweite Kamera 10, die in der zweiten Kamera-Halte vorrichtung 21b installiert ist. Der Aufwand des Umsetzens der Kamera 10 von der ersten Kamera-Haltevorrichtung 21a in die zweite Kamera-Haltevorrichtung 21b kann so durch das Bereitstellen einer zweiten Kamera 10 vermieden werden.