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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Lage einer Beschädigung an einem Glaskörper, insbesondere an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeuges, mit mindestens einem Körperschallsensor und mindestens einer Auswerteeinrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Vorrichtungen und Verfahren zur Erfassung von Beschädigungen sind bekannt und kommen beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik zum Einsatz. Insbesondere finden sie bei Insassenschutzsystemen, beispielsweise bei deren Auslösung, Verwendung. Beispielsweise ist in der
DE 10 2004 049 380 A1 ein Fahrzeugsensor beschrieben, der zur Detektion von Schwingungen in Frequenzbereichen, die unteranderem durch Körperschall verursacht werden können, vorgesehen ist. Dabei weist der Fahrzeugsensor eine Verarbeitungscharakteristik für durch die Erfassung unterschiedlicher Schwingungen erzeugte elektrische Signale auf. Die Verarbeitungscharakteristik kann automatisch in Abhängigkeit von einem Steuersignal eingestellt werden, wobei das Steuersignal ein durch eine Messung von Schwingungen durch den Fahrzeugsensor erzeugtes Steuersignal oder ein extern erzeugtes Steuersignal sein kann. Beispielsweise kann der Fahrzeugsensor zur Detektion von Sachbeschädigungen wie Blechschäden oder Glasbruch verwendet werden. Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist, dass keine Unterscheidung vorgesehen ist, in welchem Bereich eines Glaskörpers, beispielsweise einer Windschutzscheibe eines Fahrzeuges, eine Beschädigung vorliegt. Eine Information über die räumliche Lage einer Beschädigung auf einer Windschutzscheibe ist beispielsweise für eine Entscheidung von Vorteil, ob die Beschädigung mittels eines Reparaturverfahrens reparierbar ist oder ob dies beispielsweise aus Sicherheitsgründen nicht möglich oder zulässig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der räumlichen Lage einer Beschädigung an einem Glaskörper vorzuschlagen, bei dem eine Information über die räumliche Lage der Beschädigung ausgegeben wird.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Bei einem Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Lage einer Beschädigung an einem Glaskörper, insbesondere an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeuges, mit mindestens einem Körperschallsensor und mindestens einer Auswerteeinrichtung, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass die räumliche Lage einer Signalquelle mindestens eines durch die Beschädigung hervorgerufenen Körperschallsignals erfasst wird, dass aus der räumlichen Lage der Signalquelle auf die räumliche Lage der Beschädigung geschlossen wird, dass die räumliche Lage der Beschädigung auf eine räumliche Überschneidung mit einem vorbestimmten Bereich auf dem Glaskörper untersucht wird, dass bei einer räumlichen Überschneidung diese Information in ein Informationssignal eingeht und dass das Informationssignal ausgegeben wird.
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Durch eine Beschädigung an einem Glaskörper, beispielsweise der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, wird an dem Ort der Beschädigung ein Körperschallsignal verursacht. Das Körperschallsignal kann sich ausgehend von dem Ort der Beschädigung radial auf der Oberfläche des Glaskörpers ausbreiten. Durch die Bestimmung der Signalquelle des Körperschallsignals kann der Ort der Beschädigung in Relation zu der Position des Körperschallsensors bestimmt werden. Die Position der Signalquelle, also die Position der Beschädigung an dem Glaskörper, insbesondere an der Windschutzscheibe eines Fahrzeuges, kann in Form eines Informationssignals ausgegeben werden. Insbesondere kann beispielsweise an den Fahrer eines Fahrzeuges ein Informationssignal ausgegeben werden, wo sich eine Beschädigung auf der Windschutzscheibe befindet. Durch das Informationssignal wird ein Fahrzeugnutzer also nicht nur auf die Beschädigung, sondern auch auf den Ort der Beschädigung der Windschutzscheibe hingewiesen. Das Informationssignal kann beispielsweise durch ein optisches Signal oder auch ein akustisches Signal ausgeben werden. Neben der Ausgabe des Informationssignals an die Fahrzeuginsassen kann ein entsprechendes Informationssignal auch an ein Fahrzeugmanagementsystem gesendet werden, in dem beispielsweise auftretende Beschädigungen registriert werden und von dem entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet oder Hinweise an die Fahrzeuginsassen ausgegeben werden können. Die räumliche Lage der Beschädigung kann auf ihre räumliche Überschneidung mit einem Bereich auf dem Glaskörper untersucht werden. Bei dem vorbestimmten Bereich auf dem Glaskörper kann es sich beispielsweise um einen vorbestimmten Bereich auf einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges handeln, in dem eine Beschädigung ein besonderes Gefahrenpotenzial für die Fahrzeuginsassen darstellt. Wird eine Signalquelle, also eine Beschädigung auf der Windschutzscheibe detektiert, so kann die Position der Signalquelle mit einem vorher bestimmten räumlichen Bereich auf der Windschutzscheibe abgeglichen werden. Befindet sich die Beschädigung in dem vorbestimmten Bereich so kann die Information hierüber in das Informationssignal mit eingehen. Somit kann beispielsweise ein Fahrzeugnutzer auf ein besonderes Gefahrenpotential hingewiesen werden oder die Information kann beispielsweise in einem Reparaturmanagementsystem eines Kraftfahrzeuges hinterlegt werden, so dass diese Information beispielsweise bei einem Werkstattbesuch von dem Werkstattpersonal ausgelesen werden kann und so zur Verfügung steht. Beispielsweise kann der Ort der Beschädigung der Windschutzscheibe in einem Fehlerspeicher oder ähnlichem gespeichert werden, so dass diese Information beim Auslesen des Speichers weitergegeben wird.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens wird mindestens ein Körperschallsignal mit mindestens drei sensorisch aktiven Elementen erfasst, aus einem Zeitversatz des Eintreffens des Körperschallsignals einer bestimmten Frequenz an den drei sensorisch aktiven Elementen wird auf die Richtung, unter der das Körperschallsignal auf den Körperschallsensor trifft, geschlossen, ein Phasenverhältnis mindestens zweier Frequenzen des Körperschallsignals wird an mindestens einem sensorisch aktiven Element erfasst, aus dem Phasenverhältnis wird auf den Abstand zwischen der Signalquelle und dem Sensorelement geschlossen und aus der Richtung und dem Abstand wird auf die räumliche Lage der Signalquelle geschlossen. Die Richtung, aus der das Körperschallsignal auf den Körperschallsensor trifft, kann unabhängig von dem Abstand zwischen der Signalquelle und dem Körperschallsensor ermittelt werden. Zur Erfassung des Winkels, unter dem das Körperschallsignal auf den Körperschallsensor trifft, kann ein Körperschallsensor mit mindestens zwei, insbesondere mit drei sensorisch aktiven Elementen verwendet werden. Das Körperschallsignal trifft mit einem Zeitversatz bei den drei sensorisch aktiven Bereichen ein. Aus dem Zeitversatz kann auf die Richtung des eintreffenden Körperschallsignals geschlossen werden. Neben der Richtung, unter der das durch die Beschädigung verursachte Körperschallsignal auf den Körperschallsensor trifft, ist zu einer eindeutigen Lokalisierung der Körperschallquelle die Entfernung zwischen der Körperschallquelle und dem Körperschallsensor zu ermitteln. Zur Bestimmung des Abstandes zwischen dem Körperschallsensor und der Signalquelle wird ausgenutzt, dass sich Anteile unterschiedlicher Frequenzen eines Signals auf einem Medium unterschiedlich schnell ausbreiten. So sind die Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Anteile einer Körperschallwelle, insbesondere einer Biegewelle, die typischerweise bei Einschlägen auf einer Scheibe entstehen, frequenzabhängig. Es gilt, dass je höher die Frequenz ist, desto höher ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit. Dieses Phänomen wird als Dispersion bezeichnet. Am Ort der Beschädigung, also am Ort der Signalquelle werden alle Frequenzen des Körperschallsignals zum selben Zeitpunkt angeregt und sind somit phasengleich. Aufgrund der frequenzabhängigen Ausbreitungsgeschwindigkeit hat sich das Phasenverhältnis verschiedener Frequenzen am Ort der Körperschallmessung, also an der Position des Körperschallsensors, geändert. Aufgrund dieser Änderung lässt sich auf den Abstand zwischen der Signalquelle und dem Körperschallsensor schließen. Beispielsweise kann das Phasenverhältnis zweier Frequenzen am Körperschallsensor ermittelt werden, so dass der Abstand entsprechend bestimmt werden kann. In die Abstandsberechnung können beispielsweise vorher bestimmte Ausbreitungsgeschwindigkeiten für verschiedene Frequenzen eines Körperschallsignals auf dem entsprechenden Glaskörper eingehen. Durch den berechneten Abstand zwischen der Signalquelle und dem Körperschallsensor, sowie aus der Richtung, aus der das Körperschallsignal auf den Sensor trifft, lässt sich die Position der Signalquelle in Bezug zur Position des Körperschallsensors angeben.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens wird die räumliche Lage der Signalquelle in Relation zur Position des Körperschallsensors in Polarkoordinaten angegeben. In dem Verfahren wird der Abstand zwischen der Körperschallsignalquelle und dem Körperschallsensor und die Richtung, unter der das Körperschallsignal auf den Körperschallsensor trifft, bestimmt. Hierdurch ist eine besonders einfache Darstellung der räumlichen Lage der Körperschallsignalquelle durch Polarkoordinaten ermöglicht. Durch die Angabe eines Richtungswinkels und eines Abstandes kann jeder Punkt auf der zu überwachenden Fläche in Relation zum Körperschallsensor eindeutig bestimmt werden. Die Position des Körperschallsensors dient hierbei als Koordinatenursprung.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens handelt es sich bei dem vorbestimmten Bereich um einen Bereich auf einer Windschutzscheibe und der Bereich weist einen Randbereich auf, der zwischen einer annähernd parallel zur Begrenzung der Windschutzscheibe angeordneten Grenzlinie und der Begrenzung der Windschutzscheibe angeordnet ist. Eine Beschädigung im Randbereich einer Windschutzscheibe stellt eine besondere Gefährdung für die Fahrzeuginsassen dar. Liegt die Signalquelle in diesem Randbereich einer Windschutzscheibe kann ein gesondertes Informationssignal an den Fahrzeugnutzer und/oder ein Fahrzeugreparaturmanagementsystem ausgegeben werden. Der Randbereich kann ausgehend von den begrenzenden Rändern der Windschutzscheibe zwischen den Rändern und einer parallel zu den Rändern der Windschutzscheibe angeordneten Grenzlinie liegen. Der Randbereich ist also als ein Streifen am Rand der Windschutzscheibe ausgebildet. Ein Informationssignal wird bei der Detektion einer Beschädigung zwischen der Grenzlinie und der Begrenzung, also dem Rand der Windschutzscheibe ausgegeben.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens ist die Grenzlinie im Abstand zwischen 5 cm und 15 cm, insbesondere von 10 cm zu der Begrenzung der Windschutzscheibe angeordnet. Der vorbestimmte Bereich weist somit also insbesondere einen 10 cm breiten Bereich entlang der Begrenzung, also den Rändern der Windschutzscheibe auf. In diesem Randbereich stellen Beschädigungen eine besondere Gefahrenquelle dar, so dass hier eine Reparatur, beispielsweise eines Steinschlages, nicht möglich, beziehungsweise rechtlich nicht zulässig ist. Diese Information kann für den festgelegten Bereich, beispielsweise in einer Auswerteeinrichtung, hinterlegt sein und bei einer Detektion einer Signalquelle in dem vorbestimmten Bereich kann ein entsprechendes Informationssignal mit einem Hinweis auf eine nicht mögliche Reparatur an den Fahrzeugnutzer ausgeben werden.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens weist der vorbestimmte Bereich auf der Windschutzscheibe einen annähernd parallel zur Sichtachse eines Fahrers angeordneten Bereich auf. Der parallel zur Sichtachse eines Fahrers angeordnete Bereich entspricht insbesondere dem Sichtbereich eines Fahrers durch die Windschutzscheibe. Insbesondere handelt es sich bei der Sichtachse des Fahrers um eine imaginäre Linie auf der Windschutzscheibe, die senkrecht auf der unteren Begrenzung der Windschutzscheibe in Höhe der Mittelachse des Lenkrades angeordnet ist. Nach unten ist das Sichtfeld des Fahrers durch die Umrandung der Windschutzscheibe begrenzt, während eine obere Begrenzung beispielsweise durch den äußeren Umriss des Wischerbereiches eines über die Windschutzscheibe fahrenden Scheibenwischers gegeben sein kann. Insbesondere kann eine Beschädigung im parallel zur Sichtachse angeordneten Sichtbereich sowie im Randbereich der Windschutzscheibe ein besonderes Gefahrenpotential darstellen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist der parallel zur Sichtachse des Fahrers angeordnete Sichtbereich eine Breite von mindestens 25 cm und höchstens 35 cm, insbesondere von 30 cm, auf. Beispielsweise kann für einen Sichtbereich mit einer Breite von 30 cm, der um die Sichtachse eines Fahrers auf einer Windschutzscheibe eines Fahrzeuges angeordnet ist, eine Reparatur von beispielsweise einem Steinschlag nicht zugelassen sein. Der Sichtbereich des Fahrers sowie der Randbereich der Windschutzscheibe sind als vorbestimmte Bereiche beispielsweise in einer Auswerteeinrichtung hinterlegt und bei Auftreten einer Beschädigung in diesem Bereich wird ein Signal beispielsweise an ein Reparaturmanagementsystem ausgegeben, das in diesem Bereich eine Reparatur nicht möglich ist.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens ist der vorbestimmte Bereich als nicht reparierbar definiert und bei einer räumlichen Überschneidung der räumlichen Lage der Signalquelle mit dem vorbestimmten Bereich wird ein Informationssignal an ein Reparaturmanagementsystem gesendet. Der vorbestimmte Bereich auf der Windschutzscheibe kann sich aus einem 10 cm breiten Randbereich der Windschutzscheibe, so wie aus einem ca. 30 cm breitem Sichtfeld eines Fahrers um die Sichtachse des Fahrers herum zusammensetzen. In diesen Bereichen ist eine Reparatur einer Beschädigung aus Sicherheitsgründen nicht zulässig. Reparaturmethoden, insbesondere Smart-Repair-Methoden, die in anderen Bereichen der Windschutzscheibe zur Ausbesserung beispielsweise einer Abplatzung genutzt werden können, sind in dem vorbestimmten Bereich aus Gründen der Sicherheit nicht einsetzbar. Wird ein Schaden innerhalb dieses vorbestimmten Bereiches detektiert, so kann ein Signal beispielsweise nach der Auswertung durch eine Auswerteeinrichtung an ein Reparaturmanagementsystem gesendet werden. In dem Reparaturmanagementsystem können beispielsweise auch Informationen über die Stärke der Beschädigung hinterlegt werden, so dass beispielsweise beim Vorliegen einer schweren Beschädigung ein Signal an den Fahrzeugfahrer ausgegeben werden kann, dass die Beschädigung an der Windschutzscheibe umgehend zu reparieren, insbesondere dass die Windschutzscheibe auszutauschen ist. Desweiteren kann es möglich sein, dass die Beschädigung in dem Reparaturmanagementsystem gespeichert wird und beispielsweise bei einem Werkstattbesuch, insbesondere beim Auslesen eines Fehlerspeichers, die gespeicherte Information ausgegeben wird und somit eine Sichtkontrolle durch dass Werkstattpersonal nahegelegt wird. Ebenso kann es möglich sein, dass, wenn ein Schaden in einem Bereich außerhalb des vorbestimmten Bereiches detektiert wird, ein Signal an einen Fahrzeugnutzer und/oder ein Reparaturmanagementsystem ausgegeben wird, dass eine Beschädigung vorliegt und diese Beschädigung beispielsweise durch Smart-Repair-Methoden reparierbar ist.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens wird ein Informationssignal an einer außerhalb des Fahrzeuges befindliche Serviceeinrichtung gesendet und das Informationssignal weist Informationen über die räumliche Lage der Beschädigung auf der Windschutzscheibe auf. Bei der Detektion eines Schadens auf der Windschutzscheibe kann neben der Ausgabe eines Informationssignals an beispielsweise den Fahrer oder ein Reparaturmanagementsystem des Fahrzeuges ein Signal an eine externe Einrichtung gesendet werden. Bei der externen Serviceeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Einrichtung des Fahrzeugherstellers, ein Datenzentrum, eine Kraftfahrzeugwerkstatt oder ähnliches handeln. Beispielsweise kann das Informationssignal an ein Datenzentrum des Fahrzeugherstellers übermittelt werden, so dass die Information, dass beispielsweise ein Schaden in einem für Reparaturen nicht zugelassenen vorbestimmten Bereich auf der Windschutzscheibe vorliegt, weitergeleitet werden kann. Beispielsweise kann die Information in schriftlicher Form an den Fahrzeughalter gesendet werden, um ihn darauf aufmerksam zu machen, dass von dem Schaden auf der Windschutzscheibe eine Gefahr ausgeht und dieser schnellstmöglich zu reparieren ist. Beispielsweise kann das Signal auch entsprechend an eine Fachwerkstatt gesendet werden, die sich entsprechend mit dem Fahrzeughalter in Verbindung setzt.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens handelt es sich bei der Serviceeinrichtung um eine Werkstatt, insbesondere um eine Kraftfahrzeugwerkstatt. Durch die Übermittlung des Informationssignals mit der darin enthaltenen Information, dass an dem Fahrzeug eine Beschädigung auf der Windschutzscheibe vorliegt, und in welchem Bereich diese vorliegt, kann eine Kraftfahrzeugwerkstatt eine entsprechende Reparatur vorbereiten. Eine erste Sichtkontrolle durch das Werkstattpersonal zur Einschätzung der Beschädigung kann entfallen, da bereits durch die Information, wo der Schaden vorliegt, geklärt ist, ob eine Reparatur der Windschutzscheibe möglich ist oder ob ein Ersetzen der Windschutzscheibe notwendig ist. Entsprechende Arbeiten können vorbereitet werden und entsprechende Ersatzteile können bestellt werden, ohne dass das Fahrzeug vorher in der Werkstatt war. Verlängerte Wartezeiten oder weitere Werkstattbesuche können somit vermieden werden.
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Desweiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit mindestens einem Körperschallsensor und mindesten einer Auswerteeinrichtung, wobei erfindungswesentlich vorgesehen ist, dass der Körperschallsensor mindestens drei sensorisch aktive Elemente aufweist. Durch die drei sensorisch aktiven Elemente ist eine Bestimmung der Richtung, aus der das Körperschallsignal auf den Körperschallsensor trifft, möglich. Bei dem Körperschallsensor kann es sich beispielsweise um eine Anordnung von piezoelektrischen Folien handeln, die auf die Windschutzscheibe aufgebracht werden. Der Körperschallsensor kann mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sein, in der entsprechend die Position der Signalquelle bestimmt werden kann. Zur Ausgabe eines Informationssignals weist die Vorrichtung mindestens eine Signalausgabeeinrichtung auf, wobei diese beispielsweise zur Ausgabe eines optischen oder akustischen Signals an einen Fahrzeuginsassen ausgelegt sein kann oder auch zur Übertragung des Informationssignals an eine externe Einrichtung ausgelegt sein kann. Die Übermittlung des Informationssignals an eine externe Einrichtung kann beispielsweise über eine Funkverbindung, eine Internetverbindung oder ähnliches gewährleistet werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:
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1: einen vorbestimmten Bereich auf der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges.
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In 1 ist die Windschutzscheibe 1 eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Auf der Windschutzscheibe 1 befindet sich ein vorbestimmter Bereich, der aus einem Randbereich 2 und einem Sichtbereich 3 zusammengesetzt ist. Der Randbereich 2 ist zwischen einer Grenzlinie 4 und der Begrenzung 5 der Windschutzscheibe 1 angeordnet. Der Randbereich 2 weist eine Breite von ca. 10 cm auf. Der Sichtbereich 3 ist um eine Sichtachse 6 des Fahrers angeordnet. Die Sichtachse 6 ist in etwa senkrecht zu der Begrenzung 5 der Windschutzscheibe 1 in Höhe der Mittelachse des Lenkrades 8 des Fahrzeuges angeordnet. Nach unten ist der Sichtbereich 3 durch die Begrenzung 5 der Windschutzscheibe 1 begrenzt. Nach oben ist der Sichtbereich 3 durch die äußere Kontur eines Wischerbereiches 7 eines Scheibenwischers begrenzt. In dem aus dem Randbereich 2 und dem Sichtbereich 3 zusammengesetzten vorbestimmten Bereich sind Reparaturen der Windschutzscheibe 1, beispielsweise die Ausbesserung eines Steinschlages mittels Smart-Repair, aus Sicherheitsgründen nicht zulässig. Wird eine Signalquelle, also eine Beschädigung in dem vorbestimmten Bereich detektiert, so kann ein Informationssignal ausgegeben werden, dass eine Beschädigung vorliegt und diese Beschädigung nicht reparierbar ist. Das Informationssignal kann beispielsweise auch an eine externe Serviceeinrichtung gesendet werden, insbesondere an eine Kraftfahrzeugfachwerkstatt in der dann entsprechende Vorbereitungen für eine Reparatur, bzw. einen Austausch der Windschutzscheibe 1 vorbereitet werden können.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004049380 A1 [0002]