具有角度偏移功能的传感器校准设置工具的制作方法

1.本公开涉及车辆传感器的校准，并且特别是可以由车辆的自主功能利用的车辆传感器。


背景技术：

2.机动车辆可以利用一个或多个传感器来辅助自主地、半自主地或者通过向驾驶员提供信息来导航周围环境。例如，在具有高级驾驶员辅助系统的车辆中，传感器可以是接近传感器，其用于识别车辆附近的物体，并且与计算系统相结合，自主地在物体周围导航或者通知驾驶员物体的接近。在自适应巡航控制系统中，传感器识别从一辆车辆到另一辆车辆的距离，并自动调整跟随车辆的巡航速度，以确保安全的跟随距离。这种传感器的一个示例是雷达传感器。因此，具有自主功能的车辆，使得车辆可以在没有来自驾驶员的输入的情况下制动或转向，传感器有效地为车辆提供视野，并在车辆导航中发挥重要作用，因此这种传感器的校准对于确保恰当的功能可能是必要的。
3.传感器可能需要对这种自主系统进行校准，以实现最佳性能。作为定期维护的一部分，可能需要对传感器进行校准或测试，以确保其符合恰当的操作规范，从而确保这种自主系统的安全。在修理车辆之后，还可能需要进行传感器校准，诸如更换挡风玻璃或容纳或支撑传感器的其他车身部件。目前的校准工具通常体积笨重且静止不动，并且需要将车辆带到汽车服务中心或类似的受控环境中。随着车辆变得越来越自主，可以设想的是，在传感器被修理、校准或校准被验证之前，具有故障传感器的车辆可能无法安全驾驶（或者可能无法自己驾驶）。在校准设备大且笨重的情景下，或者仅在维修中心处可用的情况下，将需要牵引车辆。
4.因此，期望有一种校准设备，该校准设备具有足够的移动性，使得校准程序可以在汽车服务中心之外的位置处执行，诸如在停车场、车主车库、沿着路边或者当期望校准时车辆所处的任何地方。


技术实现要素：

5.本公开的一个方面涉及一种用于辅助车辆传感器校准的设置工具。在这个方面，设置工具具有至少一个横向构件、第一接触构件、第二接触构件、量角器结构和激光承载结构。横向构件具有设置在第一端部区域和第二端部区域之间的中心区域。第一接触构件连接到横向构件的第一端部区域并远离该第一端部区域延伸。第一接触构件还具有被构造成接触车辆的第一部分。第二接触构件连接到横向构件的第二端部区域并远离该第二端部区域延伸。第二接触构件还具有被构造成接触车辆的第二部分。第一和第二接触构件当在横向构件的同一侧上与车辆接触时限定设置工具的面向车辆侧。然后同样，通过与车辆的这种接触，第一和第二接触构件限定设置工具的面向场地侧，其与面向车辆侧相对。
6.量角器结构基本上在横向构件中心区域上的居中。量角器结构具有中心点，并在面向场地侧上从中心点向外提供可测量的角度描绘。激光承载结构枢转地连接到设置工
具。量角器结构具有激光发射部件，该激光发射部件被构造成沿着量角器的角度描绘中一个在设置工具的面向场地侧上在向外延伸的方向上投射基本上竖直的平刃激光。
7.在这个方面，设置工具还可以具有第一接触构件和第二接触构件，这两个构件都从横向构件基本上正交地延伸。横向构件也可以是大致笔直的，并且量角器结构可以具有基本上平行于横向构件的基线。另外，在这个方面，第一和第二接触构件被构造成接触车辆并分别提供第一和第二接触点，其中当设置工具在车辆上居中时，第一和第二接触点识别/限定车辆的横向轴线。然后，设置工具被构造成具有量角器结构，该量角器结构具有基本上平行于车辆横向轴线的基线。
8.在这个方面，激光发射部件可以放置在反向的位置中。当激光发射部件处于反向位置时，它向后朝向面向车辆侧发射竖直平刃激光的激光投射。该投射可以在与设置工具的基线或车辆的横向轴线基本上成90度的方向上。该投射通过沿车辆前部横向移动（滑动）设置工具、直到激光线与车辆的所识别的中心点或对准点对齐，从而有助于辅助用户将设置工具与车辆的中心线成一直线而居中。在车辆前部的设计中，大多数汽车在视觉上是对称的，并且平刃激光线可以与前饰板、保险杠、发动机罩的中心分隔线、车标、牌照支架、前摄像头或传感器上的中心点或车辆的任何其他确定的中心点对准。对于不同的车辆品牌、型号和装饰包装，可推荐或指定车辆上的优选对准点。
9.一旦居中，激光承载结构然后可以从反向或面向车辆侧的位置枢转到从90度到270度的另一角度描绘。这些描绘提供了从车辆前中心点以已知角度向外延伸的平刃激光线，从而允许目标或反射表面被放置在车辆前方的数个不同角度偏移位置中。将目标放置在车辆前方的不同角度位置处可以允许测试或重新校准单个传感器或传感器阵列的视场。这可用于校准、重新校准或测试传感器是否与车辆或关于其他传感器正确对准。该设置工具也可用于以类似方式对准车辆后部上的传感器。
10.设置工具还可以包括目标。该目标被构造成可沿着投射的平刃激光放置，该平刃激光在设置工具的面向场地侧上沿着量角器的角度描绘中的一个投射。目标还可以具有被构造成与投射的平刃激光对准的对准部件。该对准部件可以是目标上的可见线、可以是反射器、或者可以是接收或识别所投射的激光并提供恰当对准指示的电子装置。可以用目标上的指示器灯来完成与激光器恰当对准的指示。
11.本公开的另一方面涉及一种用于辅助车辆传感器校准的设置工具，该车辆具有主结构，该主结构具有被构造成接触车辆的第一和第二接触点。第二接触点从第一接触点偏移，并且当处于接触车辆的恰当位置时，限定校准轴线。在这个方面，量角器连接到主结构，该主结构具有基本上平行于校准轴线的基线。量角器提供至少三个角度描绘，三个角度描绘中的一个垂直于校准轴线。在这个方面，线激光投射装置连接到主结构，并且可在量角器上旋转，以沿着每个角度描绘投射激光线。
12.该设置工具的激光线投射装置可旋转地连接到主结构，以沿着每个角度描绘投射激光线，并且它还可逆地连接，以沿着相同的角度描绘在相反的方向上投射激光线。在第一位置中，线激光投射装置沿着角度描绘中的一个在远离车辆的方向上投射激光线。在第二位置，即从第一位置的可逆位置，线激光投射装置沿着角度描绘中的一个在朝向车辆的方向上投射激光线。
13.当第一和第二接触点与车辆接触时，并且当线激光投射装置处于第二位置并且处
于垂直于横向轴线的角度描绘时，线激光投射装置投射激光线，该激光线允许用户视觉上利用设置工具与车辆的中心对齐。一旦设置工具以车辆的中心线定向，激光投射装置就可构造（可逆）成移动到第一位置和除垂直于横向轴线的角度描绘之外的角度描绘（可旋转）。这允许激光线以离散的角度延伸离开车辆的中心点，从而辅助放置用于车辆传感器校准的目标。
14.主结构还可以有可调支脚和调平气泡。可以有利的是，将车辆定位在合理平坦的表面上并调平设置工具以获得更准确的所显示的激光线。主结构可以具有三个或更多个支脚，其中三个支脚在接触地面时提供支撑以定向设置工具。三个支脚中的至少一个可能够竖直调节，并且结合至少一个调平气泡，用户可以在至少一个方向上调平设置工具。如果设置工具具有全部三个可竖直调节的支脚和呈基本垂直的布置的调平气泡，则用户可以调平整个主结构，从而提供参考重力的水平平面。在基本上竖直的平刃激光线的情况下，设置工具的调平可以提供更真实的竖直激光线投射，从而增加主结构居中和目标放置的准确度。
15.因此，该另一方面还可以包括目标。该目标与主结构分离，并被构造成可沿着所投射的激光线放置。目标还可以具有被构造成与所投射的激光线对准的对准部件。该对准部件可以是目标上的可见线、可以是反射器、或者可以是接收或识别所投射的激光线并提供恰当对准指示的电子装置。可以用目标上的指示器灯来完成与激光器恰当对准指示。
16.本公开的另一方面涉及一种将传感器目标放置在与车辆成角度偏移的位置的方法。首先，将设置工具放置在邻近车辆前表面或后表面的地面上。然后，使车辆的前或后表面与设置工具的第一和第二接触点接触。这两个接触点限定校准轴线。接下来，在垂直于校准轴线的面向车辆侧位置上，从设置工具投射基本上竖直的平刃激光线。这允许通过将平刃激光与前表面或后表面的中心对准来使设置工具居中。最后，激光投射装置被转变成与提供角度描绘的量角器协作、在设置工具的面向场地侧上沿着地面投射平刃激光。
17.利用这种方法，可以沿着激光线以可辨别的角度描绘放置目标。该方法还可以采用调平设置工具的步骤。
18.下面将参考附图更详细地解释本公开的上述方面和其他方面。
附图说明
19.图1是一个设置工具的透视图，展示了量角器和沿着量角器的一个角度描绘投射的激光器。
20.图2是设置工具的正视图，该设置工具在第二位置或可逆位置中朝向车辆投射线激光，用于使设置工具在车辆上居中。
21.图3是设置工具的侧视图，该设置工具以远离车辆的离散角度描绘在第一位置中投射线激光。
22.图4是设置工具的俯视图，该设置工具以远离车辆的离散角度描绘在第一位置中投射线激光。
23.图5是侧透视图，示出了激光线以离散的角度从车辆前方投射出去，其中目标沿着激光线放置。
24.图6是示出利用本说明书中描述的设置工具以已知角度在车辆前方设置目标的示例的流程图。
具体实施方式
25.参考附图公开了图示的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例意图仅仅是可以以各种和替代形式实施的示例。附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或缩小以显示特定部件的细节。所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是作为教导本领域技术人员如何实践所公开的概念的代表性基础。
26.图1示出了设置工具的主结构10。主结构10具有横向构件12，横向构件12具有第一端部区域14、第二端部区域16和设置在第一端部区域14和第二端部区域16之间的中心区域18。在该实施例中，横向构件12大致是笔直的，尽管可以使用不同的形状来提供结构支撑和主结构10上其他部件的分离。术语“大致”在此应用于单词“笔直的”时，意味着横向构件不必完全笔直，并且标准几何公差可应用于横向构件的直线度。
27.在该实施例中，第一接触构件24被示出为远离横向构件12的第一端部区域14连接地延伸。第一接触构件24也大致是笔直的，尽管可以设想可以使用其他形状，并且从横向构件12基本上正交地延伸。如这里所使用的，基本上正交意味着它不必完美地成90
°
，而是可以在如应用于领域/工业的标准几何公差范围内，或者在85
°
到95
°
之间，以较大者为准。第二接触构件26被示为远离横向构件12的第二端部区域16连接地延伸。第二接触构件26也是大致笔直的，并且也从横向构件12基本上正交地延伸。
28.该设置工具的主结构10具有支脚30。在该具体实施例中，示出了三个可调支脚30a、30b、30c。尽管该实施例被示为具有连接到主结构10的三个可调支脚30a、30b、30c，但是可以存在不包括支脚中的任何可调节性或者仅包括单个可调支脚30的实施例。其他实施例可以存在有多于三个支脚30，无论是否可调节，以及其间的任何组合。支脚30a、30b、30c被示为可在竖直方向上调节，以允许在每个相应的支脚30的方向上调平主结构10。该实施例中的支脚30使用与手柄32连接的螺纹轴，类似于阀手柄的螺纹轴，当转动时，该螺纹轴相对于主结构10升高或降低支脚30。
29.调平气泡34可以连接到主结构10，从而允许用户调节支脚30中的一个并在至少一个方向上调平设置工具。在该实施例中，示出了至少两个调平气泡34a、34b。调平气泡34a和34b基本上彼此正交地对准。用户可以调节支脚30，直到气泡在调平气泡34a、34b的中心线内居中，并提供基本上竖直于重力的平面。如这里所使用的，基本上意味着在任一方向上5
°
以内。调平气泡34可以在相对于大部分主结构不移动的固定部件上附接到主结构10，诸如横向构件12，或者第一和第二接触构件24、26，或者调平气泡34可以附接到可以移动的结构，如这里所示。可以有利的是，放置基本上平行于投射激光54的第一调平气泡34a（见下文）和基本上竖直于投射激光54的第二调平气泡34b。也可以利用第三调平气泡（未示出），第三调平气泡可以正交于于第一和第二调平气泡34a、34b两者。
30.量角器结构40连接到主结构10。量角器40在横向构件12的中心区域18上基本居中。这里使用的“基本居中”意味着量角器的中心在横向构件12中心的 /-5厘米范围内。量角器40具有基线42。基线42基本上平行于横向构件12。如这里使用的基本上平行是指在任一方向上5
°
以内。量角器结构40具有中心点44和从中心点44向外延伸的多个角度描绘46。顾名思义，中心点44在量角器结构40上也基本上居中，并且因此在横向构件12上居中。如这里所使用的，基本居中意味着中心点在量角器结构40或横向构件12的中心的 /-5厘米内。角度描绘（angular delineation）46可以具有与基线42基本上成90
°
的第一角度描绘46a、
与基线42基本上成0
°
的第二角度描绘46b、以及与基线42基本上成180
°
的第三角度描绘46c，即，笔直向前的方向，并且直接朝向主结构10的左侧和右侧的方向。“基本上”（如这里参考角度描绘所使用的）意味着在 /-2
°
内。第二和第三角度描绘46b、46c也可以在45
°
和135
°
处，或者根据期望的任何其他描绘。量角器40也可以具有180个不同且分离的可测量的角度描绘46，如图1所示。
31.另外，激光承载结构50或线激光投射装置50枢转地连接到主结构10，并且优选地连接到量角器结构40。激光器结构/装置50具有发射激光54或其他可见定向光源的激光发射部件52。激光器结构/装置50以这样一种方式枢转连接，使得所发射的激光54从中心点44且沿着量角器40的角度描绘46中的一个且向外跟踪。因此，激光器结构/装置50的枢轴点可以在量角器40的中心点44处。激光器结构/装置50可以具有锁定棘爪，以在结构上与量角器40上的角度描绘46对准，从而锁定到特定角度。
32.激光发射部件52可以发射平刃激光（flat blade laser）54，其本质上从透镜向外发射平的v形光（在图2和3中最佳可见），然而也可以使用朝向地板成角度的针点激光器，或者任何其他光投射装置或类型，以允许在正常日光条件下在远离主结构10的合理距离的地板或地面上看到视觉线。优选地，投射的激光线54是平束激光线，其相对于由调平气泡34提供的平面投射基本上竖直的平束激光。
33.激光发射部件52还相对于激光器结构/装置50可逆地连接，使得它可以沿着任何角度描绘46向外发射激光线54，或者它可以反向，使得它沿着任何角度描绘46在相反的方向上发射激光线54。然而，为了清楚起见，在图1中，激光发射部件52显示为处于向前位置，并且图2示为处于反向位置。发射的激光线54的这种可逆性辅助主结构10与汽车的对准。因此，当激光器结构/装置50枢转到量角器40上的90
°
角度描绘46a并且激光发射部件52处于反向位置时，可以发射竖直平刃激光，以视觉上辅助主结构与车辆的前部或后部对中。
34.第二激光器56也可以连接到主结构10。第二激光器56可以是连接到量角器结构40的针点激光器或激光器结构/装置50，其被构造成从中心点44沿基本上竖直的方向延伸第二激光线（未示出）。量角器结构40和激光器结构/装置50可以经由轨道58连接到主结构40。轨道58可以从横向构件12基本上正交地延伸，并且允许量角器结构40沿着轨道58移动。轨道58或滑架58允许量角器40的基线42和中心点44相对于横向构件12以及第一和第二接触构件24、26基本上正交地移动。这允许用户参照车辆60对准主结构10（见图2-5），并使用第二激光器56向前或向后移动量角器结构40，以将基线42、以及尤其是中心点44与车辆的最外边缘对准。
35.图2示出了紧邻并接触车辆60的主结构10。在该示例中，主结构10位于车辆60的前饰板62的前方。车辆60具有从车辆60的前部延伸至后部的纵向轴线x。车辆60还具有横向轴线y，该横向轴线y与纵向轴线x正交，并且例如在车辆的车轴方向上横穿车辆。车辆60还具有中心线（由饰板62中的分隔线64表示）。应当注意的是，车辆的每种品牌、型号、年份以及有时还有包装都将具有不同的车身形状和特征以及尤其是饰板，然而可以选择视觉指示器（诸如分隔线、标志、格栅的测量的
½
距离或任何其他指示器）来表示车辆的中心线。制造商可希望指导用户确定车辆中心线64的视觉表示的最佳方式。
36.在该示例中，第一接触构件24具有被构造成接触车辆60的第一部分70。在这种情况下，第一部分70接触前饰板62的右侧，并提供第一接触点72。第二接触构件26的第二部分
74被构造成接触车辆60，在这种情况下是前饰板62的左侧，并提供从第一接触点72偏移的第二接触点76。然后，通过将所发射的激光线54与车辆的中心线64（在这种情况下是分隔线64）的视觉指示器视觉地对准，主结构10在车辆60上居中。这是通过将激光器结构/装置50枢转到90
°
角度描绘46a并将激光发射部件52旋转到反向位置来实现的。现在，所发射的激光线54、在这个示例中是竖直的平刃激光线54从设置工具的主结构10的中心线朝向车辆60发射。
37.当设置工具在车辆60上居中时，第一和第二接触点72、76限定车辆的校准轴线。校准轴线基本上平行于车辆60的横向轴线y。同样，校准轴线基本上平行于量角器40的基线42，因此使得量角器40的基线42也基本上平行于车辆60的横向轴线x。在量角器40在车辆60上居中且基线42平行于车辆60的横向轴线x的情况下允许用户旋转激光发射器52，并从车辆前部中心向前以任何期望的角度描绘发射激光线54。应当理解，这也可以从车辆的后部或要检查传感器视野的任何侧表面进行。如上所述，利用调平气泡34（见图1），还允许用户将量角器40放置在基本上垂直于重力的平面内，这提供了更好的准确度。
38.图3和4示出了调平的（在平面上）、居中并接触车辆的第一和第二接触点72、76的设置工具，所述接触点限定基本上平行于横向轴线y的校准轴线78。第一和第二接触构件24、26被构造成在限定设置工具的面向车辆侧80的横向构件12的同一侧上接触车辆60（在第一和第二接触点72、76处）。与设置工具的面向车辆侧80相对的是面向场地侧82。
39.在这种构造中，量角器40的基线42基本上平行于校准轴线78，校准轴线78也基本上平行于车辆60的横向轴线y。量角器40的中心点44基本上与车辆60的中心线64成一直线。量角器40具有从中心点44在面向场地侧82上向外延伸的数个可测量的角度描绘46，并且呈设置工具的最简单的形式，它将具有这些角度描绘中的至少三个。三个角度描绘46中的一个垂直于校准轴线78，或者与车辆的中心线64成一直线。该角度描绘可以被称为与量角器40上的基线42成90
°
。量角器40然后可以具有被识别为传感器视场的外边缘的第二角度描绘；这种角度描绘可称为θ。
40.激光器结构/装置在量角器结构40上枢转到角度θ，并且处于向前位置的激光发射部件52在设置工具的面向场地侧82上沿着角度θ向外延伸的方向上投射基本上竖直的平刃激光54。许多现代车辆具有位于车辆周围各种位置中的传感器，以辅助车辆的操作。这些传感器可以是接近传感器或光学传感器，其扫描车辆周围的区域以检测物体。传感器本质上是物理的，传感器必须附接到车辆并进行校准，以便在车辆周围有恰当的视野。传感器的视野可以用设置在距离车辆前方中心线一定距离和角度的目标来测试。
41.图5示出了目标90。目标90与主结构10分离。目标90被构造成可沿着投射的激光54放置。目标90可以具有沿着激光线54放置的指定距离c。目标90可以具有对准部件94，该对准部件94被构造成与投射的激光线/平刃激光54对准。对准部件94可以是线、蚀刻或电子激光接收装置，其将指示接收透镜何时与激光54成一直线。设置工具可以与重新校准或测试装置（未示出）结合工作，该装置通过obdii端口或其他等同结构访问车辆的计算机/诊断系统。无线加密狗92可以插入obdii端口，并且结合电子诊断工具，可以测试传感器。
42.传感器可以置于测试模式中，使得目标90可以以特定角度放置在车辆60前方，并且如果传感器可以看到目标90，则它在规格内。如果传感器看不到目标90，那么传感器可能需要更换或修改。因此，一旦设置工具被定向，激光投射装置50就可被构造成移动到角度描
绘，以提供从车辆60的前方以离散角度延伸的激光线54，从而辅助放置用于车辆传感器校准的目标90。
43.图6是图示将传感器目标放置在以与车辆成角度偏移的方法的示例的流程图。第一步骤100包括将设置工具放置成邻近车辆。优选在邻近车辆前表面或后表面的地面上。该示例的步骤二102要求使车辆与第一和第二接触点接触。通过使车辆与第一和第二接触点接触，设置工具限定在两个接触点之间延伸的校准轴线。
44.该流程图中的第三步骤104包括将投射的激光与车辆上的定位点对准。在为车辆前表面或后表面的情景下，这可以通过将基本上竖直的平刃激光线投射装置放置在垂直于校准轴线的面向车辆侧的位置中、并且然后视觉上将激光与车辆的中心点对准来实现。
45.该步骤104中的另一对准或部分步骤可以包括使量角器相对于设置工具的主结构移动。优选地，在该移动期间，在保持量角器的基线基本上平行于校准轴线的同时移动量角器。在该移动期间，第二基本上竖直投射的激光可用于将量角器的中心点与车辆上的第二点对准。车辆上期望的第二点可以是车辆最外侧的边缘或轮廓。该部分步骤可以在该方法中的任何时间处执行，然而直接在步骤104之前、之后或同时执行该步骤是最优选的。
46.该示例的第四步骤106包括调平设置工具。一旦居中并调平，校准轴线基本上平行于车辆的横向轴线，并且设置工具具有量角器，该量角器的基线基本上平行于校准轴线和横向轴线，并且中心点也在车辆的中心处。这为量角器提供了车辆中心线的角度描绘。可更期望在步骤104之前执行步骤106，或者可需要迭代方法，因为执行步骤104可需要重新调平。在任何情况下，步骤102
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106可以以不同的顺序执行。
47.现在，该方法提供了第五步骤108，该步骤允许激光投射装置的转变，以便与提供角度描绘的量角器协作，在设置工具的面向场地侧上沿着地面投射激光线。激光线可以由基本上竖直的平束激光线提供。该示例的最后步骤110是以已知的角度描绘沿着激光线放置目标。该目标的放置支持用于检测邻近车辆的物体的车辆传感器的检查、校准、重新校准或修理。
48.虽然上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不旨在描述所公开的设备和方法的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且应当理解，在不脱离所要求保护的本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。各种实施实施例的特征可以被组合以形成所公开概念的进一步实施例。