用于檢測玻璃面處的至少一個損傷事件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于檢測玻璃面處的至少一個損傷事件的方法。在用于檢測玻璃面處、尤其車輛的擋風(fēng)玻璃處的至少一個損傷事件的方法中，其中至少一個固體聲信號由傳感器裝置檢測并且所檢測的固體聲信號被引導(dǎo)給至少一個分析裝置，對本發(fā)明重要地規(guī)定：確定所檢測的固體聲信號的第一信號成分，在所檢測的固體聲信號的第一幅度衰減之后才開始進(jìn)一步的分析，檢查所檢測的固體聲信號的變化過程的信號跳躍的存在，以及由至少一個信號跳躍的存在推斷出玻璃面的至少一種損壞。
【專利說明】
用于檢測玻璃面處的至少一個損傷事件的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于檢測玻璃面處、尤其車輛的擋風(fēng)玻璃處的至少一個損傷事件的方法，其中至少一個固體聲信號被傳感器裝置檢測并且所檢測的固體聲信號被引導(dǎo)給至少一個分析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]用于檢測損傷事件的設(shè)備和方法是已知的并且例如在機(jī)動車中被用于乘客保護(hù)系統(tǒng)中。例如在DE 10 2004 049 380 Al中描述了一種車輛傳感器，所述車輛傳感器被設(shè)置用于探測頻域中的振動，所述振動尤其可能由固體聲引起。車輛傳感器在此具有針對通過檢測不同的振動所產(chǎn)生的電信號的處理特性。所述處理特性在此可以根據(jù)控制信號被調(diào)整。車輛傳感器尤其可以被用于物品損壞、例如玻璃破裂的探測。
[0003]在已知的設(shè)備和方法中不利的是，沒有設(shè)置對涉及玻璃面的哪種類型的損壞的區(qū)分。例如沒有設(shè)置如下區(qū)分:例如在擋風(fēng)玻璃處所探測的損傷是龜裂還是擋風(fēng)玻璃中的需要即刻修理的裂紋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所基于的任務(wù)是提出一種用于檢測玻璃面處的損傷事件的方法，在所述方法中能夠區(qū)分損傷的類型和強(qiáng)度。
[0005]該任務(wù)的解決利用具有專利權(quán)利要求1的特征的方法來進(jìn)行。改進(jìn)方案以及有利的構(gòu)型在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中被說明。
[0006]在用于檢測玻璃面處的、尤其車輛的擋風(fēng)玻璃處的至少一個損傷事件的方法中，其中至少一個固體聲信號由傳感器裝置檢測并且所檢測的固體聲信號被引導(dǎo)給至少一個分析裝置，對本發(fā)明重要地規(guī)定:確定所檢測的固體聲信號的第一信號成分，在所檢測的固體聲信號的第一幅度衰減之后才開始進(jìn)一步的分析，檢查所檢測的固體聲信號的變化過程的信號跳躍的存在以及由至少一個信號跳躍的存在推斷出玻璃面的損壞。
[0007]通過與物體、例如石頭的接觸，車輛上的玻璃面、尤其機(jī)動車的擋風(fēng)玻璃可以被置于振動中并且被損壞。在沒有損傷的撞擊事件的情況下玻璃面可以被激發(fā)在線彈性范圍中振動。這意味著，固體聲信號在玻璃面上被產(chǎn)生，所述固體聲信號的幅度可以以連續(xù)地被減弱的方式衰減。為了記錄固體聲信號尤其可以使用壓電薄膜，所述壓電薄膜在拉伸以及壓縮的情況下產(chǎn)生電壓信號，其中由壓電薄膜所產(chǎn)生的電壓信號與玻璃板的延伸成比例。在造成損傷的撞擊事件、例如石頭撞擊的情況下例如可以在玻璃中形成裂紋或者龜裂。在裂紋或者龜裂的情況下玻璃局部地承受超出屈服點(diǎn)的應(yīng)力，由此玻璃的機(jī)械張力跳躍式地降低。玻璃的機(jī)械張力的這種跳躍式的變化在由壓電薄膜所記錄的測量信號中以信號跳躍的形式可見。因此，所探測的固體聲信號中的信號跳躍的存在表明玻璃面的損壞。為了信號跳躍的探測，尤其利用分析裝置檢查所檢測的固體聲信號的變化過程。在所檢測的固體聲信號中在第一信號成分的實際分析開始之前尤其第一信號成分的幅度被確定。第一信號成分大多源于沖擊波，所述沖擊波由例如物體在車輛的玻璃面上的撞擊引起。該撞擊例如可以導(dǎo)致玻璃面的破裂。通過在第一信號成分的幅度衰減之后固體聲信號成分的分析、尤其通過在第一幅度衰減之后信號成分中的信號跳躍的檢測，不僅可以檢測玻璃面的破裂或者裂紋，而且可以檢測僅涉及表面的損壞、諸如龜裂。例如可以通過遲滯元件的引入來等待第一幅度的衰減，所述遲滯元件使得能夠在一時間段之后才分析所檢測的信號。
[0008]在所述方法的一種改進(jìn)方案中，確定信號跳躍的次數(shù)并且由信號跳躍的次數(shù)推斷損壞的類型。例如可以對一個時間窗口中、尤其在第一撞擊之后的一個時間窗口中所檢測的信號的信號跳躍的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)。信號跳躍的次數(shù)越高，所監(jiān)視的玻璃面處的損壞越嚴(yán)重。
[0009]在所述方法的一種改進(jìn)方案中，在信號跳躍的次數(shù)低于或等于80的情況下推斷出輕微的損壞并且在信號跳躍的次數(shù)高于80的情況下推斷出玻璃面的嚴(yán)重的損壞，尤其在信號跳躍的次數(shù)為I至80的情況下推斷出輕微的損壞并且在信號跳躍的次數(shù)為81至300的情況下推斷出嚴(yán)重的損壞。根據(jù)例如在第一信號成分的幅度衰減之后的確定的時間間隔中的信號跳躍的次數(shù)，確定要監(jiān)視的玻璃面的損壞的嚴(yán)重程度。在為80的信號跳躍的次數(shù)之下例如可以推斷出玻璃面的輕微的龜裂，而高于80的信號跳躍的次數(shù)表明要監(jiān)視的玻璃面的嚴(yán)重的損壞、諸如裂紋。所探測的為26的信號跳躍的次數(shù)例如可以表明要監(jiān)視的玻璃面的輕微的龜裂，而所探測的為120的信號跳躍的次數(shù)表明要監(jiān)視的玻璃面中的裂紋。此外，也可以選擇更精細(xì)的劃分，其中相應(yīng)的分級可以是能夠單獨(dú)地調(diào)整的。
[0010]在所述方法的另一改進(jìn)方案中，信號跳躍的強(qiáng)度進(jìn)入損壞的類型的確定中。在這種情況下適用:源于具有玻璃面的嚴(yán)重的損壞的撞擊事件的所探測的固體聲信號具有與源于更輕微的損壞的固體聲信號相比更大的信號跳躍。
[0011]在所述方法的進(jìn)一步發(fā)展中，在檢查固體聲信號變化過程之前將高通濾波器應(yīng)用于所檢測的固體聲信號，其中所檢測的固體聲信號在截止頻率之下的所有頻率被減弱。截止頻率例如可以為10kHz。通過固體聲信號的位于該截止頻率之下的頻率成分的減弱，源于行駛噪聲和/或源于彈性振動部件的頻率成分從固體聲信號頻譜中被濾出。通過該過濾因此確保:要進(jìn)一步分析的信號的頻率進(jìn)一步源于要檢查的玻璃面處的撞擊事件或者接觸事件并且要分析的信號不因另外的頻率成分而失真。在所檢測的固體聲信號的高通濾波之后僅僅剩余頻譜中的信號跳躍。
[0012]在所述方法的一種有利的改進(jìn)方案中，在截止頻率之下的頻率被RC元件減弱并且RC元件的電容由固體聲傳感器給定。優(yōu)選地，固體聲傳感器是壓電薄膜，所述壓電薄膜具有電容C。電阻R例如可以由傳感器電路的輸入電阻給定。因此，通過壓電薄膜到傳感器電路的布置創(chuàng)建高通濾波的RC元件，而不需要附加的組件或者電路元件。
[0013]在所述方法的一種改進(jìn)方案中，被高通濾波的固體聲信號經(jīng)受整流并且僅僅正的電壓成分被輸送給進(jìn)一步的分析。在固體聲信號的整流中可以使用不同類型的整流器。被高通濾波的固體聲信號的整流是特別有利的，因為在所進(jìn)行的整流之后固體聲信號的僅僅正的電壓成分被輸送給進(jìn)一步的分析。負(fù)的電壓成分不包含對于分析來說重要的信息。因此，節(jié)省為了分析負(fù)的電壓成分、即負(fù)的半波所必需的另外的電子組件。由此可以實現(xiàn)電路裝置的成本減少。
[0014]在所述方法的一種改進(jìn)方案中，被整流的信號的包絡(luò)曲線被確定。尤其信號的幅度包絡(luò)曲線被確定。通過計算幅度包絡(luò)曲線使得能夠簡單地分析信號跳躍。
[0015]在所述方法的一種有利的改進(jìn)方案中，包絡(luò)曲線通過低通濾波來確定。在低通濾波的情況下在截止頻率之上的信號被減弱。截止頻率例如可以為10kHz ο例如可以通過信號的低通濾波抑制高頻干擾。此外可能的是，例如源于要監(jiān)視的玻璃面中的微裂紋的各個信號峰值被拉伸。因此，信號的進(jìn)一步處理以及分析被簡化。
[0016]在所述方法的一種改進(jìn)方案中，分析裝置在檢測固體聲信號時從節(jié)能狀態(tài)被切換到運(yùn)行就緒狀態(tài)中。優(yōu)選地，將壓電薄膜用作固體聲傳感器。壓電薄膜在其例如由于要監(jiān)視的玻璃面上的固體聲信號而變形的情況下產(chǎn)生電壓。在由壓電薄膜輸出電壓時，即在出現(xiàn)固體聲信號時，分析裝置可以從節(jié)能狀態(tài)被切換到運(yùn)行就緒狀態(tài)中。僅在相應(yīng)的固體聲信號應(yīng)當(dāng)被分析時才需要例如可以被構(gòu)造為微控制器的分析裝置。在不能查明固體聲活動的時期中分析裝置保持在節(jié)能狀態(tài)中，以便提高傳感器裝置的能量效率。在分析裝置在運(yùn)行就緒狀態(tài)中持久地準(zhǔn)備好的情況下由分析裝置所需的電能將未被利用地丟失。
[0017]在所述方法的一種改進(jìn)方案中，包絡(luò)曲線的幅度被確定，包絡(luò)曲線的幅度與幅度閾值進(jìn)行比較并且在幅度閾值被所確定的幅度超過的情況下分析裝置從節(jié)能狀態(tài)被切換到運(yùn)行就緒狀態(tài)中。通過確定包絡(luò)曲線的幅度以及與事先所規(guī)定的幅度閾值的比較例如可以區(qū)分:所檢測的固體聲信號是否是源于撞擊事件的固體聲信號，所述固體聲信號具有與例如由運(yùn)行引起的振動所產(chǎn)生的固體聲信號相比更大的幅度。在檢測源于撞擊事件的固體聲信號的情況下分析裝置可以被切換到運(yùn)行就緒狀態(tài)中，使得可以由分析裝置例如檢查所檢測的固體聲信號的信號跳躍的存在。
[0018]在所述方法的一種改進(jìn)方案中，在第二幅度閾值被包絡(luò)曲線的幅度超過時確定預(yù)定義的時間間距中的信號跳躍的次數(shù)。通過第二幅度閾值例如可以區(qū)分:可以通過超過第一幅度閾值被分配給撞擊事件的所檢測的固體聲信號是否是源于要監(jiān)視的玻璃面的損壞的固體聲信號或者該固體聲信號是否源于如下撞擊事件，所述撞擊事件引起要監(jiān)視的玻璃面的彈性振動。源于損壞性撞擊的固體聲信號的包絡(luò)曲線的幅度例如可以具有與源于非損壞性撞擊的固體聲信號相比更高的幅度。在一個時期、例如在第一撞擊之后的100毫秒的時間窗口中可以通過例如微控制器或者模擬電子電路形式的分析裝置來探測所檢測的固體聲信號中的信號跳躍。如果沒檢測到信號跳躍，則涉及非損壞性撞擊事件。探測到的跳躍越多，則由撞擊事件所觸發(fā)的損傷越大。例如在要監(jiān)視的玻璃面的輕微的龜裂的情況下在預(yù)給定的時間窗口中可以探測到26次信號跳躍，而在裂開的玻璃板的情況下可以探測到120次信號跳躍。
[0019]在所述方法的一種有利的改進(jìn)方案中，在檢測損傷事件之后輸出報警信號。例如可以根據(jù)損傷的嚴(yán)重程度輸出相應(yīng)的報警信號，所述報警信號指明要監(jiān)視的玻璃面處的損傷的存在并且指明損傷的嚴(yán)重程度。例如可以在車輛的擋風(fēng)玻璃中的裂紋的情況下給車輛使用者輸出如下緊急的指示:盡可能快地修理所出現(xiàn)的損傷，以便避免危及車輛乘客。報警信號例如可以是聲和/或光信號，所述聲和/或光信號例如通過顯示器和/或揚(yáng)聲器系統(tǒng)被輸出給車輛使用者。
【附圖說明】
[0020]隨后借助在附圖中所示出的優(yōu)選的實施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明。示意圖詳細(xì)地: 在圖1中示出源于沒有損傷的撞擊的固體聲信號的信號變化過程；
在圖2中示出源于具有輕微的損傷的撞擊的固體聲信號的信號變化過程；
在圖3中示出源于具有強(qiáng)烈的損傷的撞擊的固體聲信號的信號變化過程;以及在圖4中示出用于檢測損傷事件的算法的框圖。
【具體實施方式】
[0021]在圖1中示范性地示出了源于擋風(fēng)玻璃上的沒有引起損傷的撞擊事件的固體聲信號I。通過撞擊激發(fā)第一信號幅度2，所述第一信號幅度然后以連續(xù)地被減弱的方式衰減。因此，擋風(fēng)玻璃在線彈性范圍中振動。
[0022]在圖2中示出了源于具有輕微的損傷的擋風(fēng)玻璃上的撞擊的固體聲信號I的不連續(xù)的信號變化過程。信號跳躍3的次數(shù)對涉及擋風(fēng)玻璃處的輕微的損傷給以指示。所檢測的固體聲信號I的第一信號成分的第一信號幅度2源于撞擊、例如物體在要監(jiān)視的玻璃面上的撞擊。信號幅度2不被用于損傷事件的分類。固體聲信號I的分析、尤其信號跳躍3的檢測在固體聲信號I的如下區(qū)段中進(jìn)行，在所述區(qū)段中第一信號幅度2已經(jīng)衰減。
[0023]在圖3中示出了源于具有對擋風(fēng)玻璃的強(qiáng)烈損壞的撞擊的固體聲信號I的不連續(xù)的信號變化過程。信號跳躍3的次數(shù)是對損傷的強(qiáng)度的指示。與在圖2中所示出的信號變化過程相比能夠識別信號跳躍3的次數(shù)的顯著提高。
[0024]在圖4中示出了用于檢測玻璃面處的損傷事件的方法流程的框圖。由玻璃面上的撞擊事件所引起的信號I經(jīng)受例如具有1kHz的截止頻率的高通濾波4。通過高通濾波4減弱例如源于例如由于彈性的振動部件的正常行駛運(yùn)行的頻率。被高通濾波的信號經(jīng)歷整流5，其中負(fù)的電壓成分被移除。純粹正的電壓信號的分析是更成本有效的，因為為此需要更少的電子組件。被整流的信號經(jīng)受例如具有10kHz的截止頻率的模擬低通濾波6。由此高頻干擾被抑制。通過信號的包絡(luò)曲線的創(chuàng)建，緊接著的進(jìn)一步的信號處理被簡化。包絡(luò)的幅度被確定并且該幅度與第一模擬幅度閾值7進(jìn)行比較。通過與第一幅度閾值7的比較例如可以將由正常行駛運(yùn)行所引起的固體聲信號與例如源于撞擊事件的那些固體聲信號相區(qū)分。在檢測源于撞擊事件的固體聲信號時、即當(dāng)?shù)谝环乳撝?被所檢測的固體聲信號的幅度超過時，分析裝置從節(jié)能狀態(tài)被切換到運(yùn)行就緒狀態(tài)中。通過遲滯元件8可以將一時間段插入到方法流程中，直到所檢測的固體聲信號的第一幅度已經(jīng)衰減。包絡(luò)曲線的幅度2與第二幅度閾值9的比較可以用于第一區(qū)分:固體聲信號是否是源于玻璃面的損壞的固體聲信號或者固體聲信號是否由要監(jiān)視的玻璃面的振動引起。在包絡(luò)曲線的幅度與第二幅度閾值9的比較之后例如在第一撞擊之后的100毫秒的時間窗口中可以對所檢測的信號10中的信號跳躍3計數(shù)。根據(jù)時間窗口中的信號跳躍3的次數(shù)可以輸出或者不輸出報警信號11。如果在時間窗口中沒有探測到信號跳躍，則可以不發(fā)生報警信號的輸出。高次數(shù)的信號跳躍3被分配給玻璃面的強(qiáng)烈的損壞、例如擋風(fēng)玻璃的裂縫。根據(jù)損傷的強(qiáng)度可以將報警信號11例如輸出給車輛使用者。
[0025]所有的在前面的描述中以及在權(quán)利要求中所提到的特征能夠以任意的選擇與獨(dú)立權(quán)利要求的特征組合。本發(fā)明的公開內(nèi)容因此不限于所描述的或者所要求的特征組合，更確切地說，所有在本發(fā)明的范圍內(nèi)有意義的特征組合都應(yīng)當(dāng)被視為被公開。
【主權(quán)項】
1.用于檢測玻璃面處、尤其車輛的擋風(fēng)玻璃處的至少一個損傷事件的方法，其中至少一個固體聲信號(I)由傳感器裝置檢測并且所檢測的固體聲信號(I)被引導(dǎo)給至少一個分析裝置， 其特征在于， 確定所檢測的固體聲信號(I)的第一信號成分(2)， 在所檢測的固體聲信號(I)的第一幅度(2)衰減之后才開始進(jìn)一步的分析， 檢查所檢測的固體聲信號(I)的變化過程的信號跳躍(3)的存在，以及 由至少一個信號跳躍(3)的存在推斷出所述玻璃面的至少一種損壞。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述信號跳躍(3)的次數(shù)并且由所述信號跳躍(3)的次數(shù)推斷出所述損壞的類型。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述信號跳躍(3)的次數(shù)低于或等于80的情況下推斷出所述玻璃面的輕微的損壞并且在所述信號跳躍(3)的次數(shù)高于80的情況下推斷出所述玻璃面的嚴(yán)重的損壞，尤其在信號跳躍(3)的次數(shù)為I至80的情況下推斷出輕微的損壞并且在信號跳躍的次數(shù)為81至300的情況下推斷出嚴(yán)重的損壞。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述信號跳躍(3)的強(qiáng)度進(jìn)入損壞的類型的確定中。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在檢查所述固體聲信號變化過程之前將高通濾波器(4)應(yīng)用于所檢測的固體聲信號(I)，其中所檢測的固體聲信號(I)在截止頻率之下的所有頻率被減弱。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在截止頻率之下的頻率通過RC元件被減弱，并且所述RC元件的電容由固體聲傳感器給定。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6之一所述的方法，其特征在于，被高通濾波的固體聲信號經(jīng)受整流(5)并且僅僅正的電壓成分被輸送給進(jìn)一步的分析。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，被整流的信號的包絡(luò)曲線被確定。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述包絡(luò)曲線通過低通濾波(6)被確定。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述分析裝置在檢測固體聲信號時從節(jié)能狀態(tài)被切換到運(yùn)行就緒狀態(tài)中。11.根據(jù)權(quán)利要求8至10之一所述的方法，其特征在于，所述包絡(luò)曲線的幅度被確定，所述包絡(luò)曲線的幅度(2)與幅度閾值(7)進(jìn)行比較并且在所述幅度閾值(7)被所確定的幅度超過的情況下所述分析裝置從節(jié)能狀態(tài)被切換到運(yùn)行就緒狀態(tài)中。12.根據(jù)權(quán)利要求8至11之一所述的方法，其特征在于，在第二幅度閾值(9)被所述包絡(luò)曲線的幅度超過的情況下在預(yù)定義的時期中的信號跳躍(3)的次數(shù)被確定。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，在檢測損傷事件之后輸出報警信號(11)。
【文檔編號】G01H11/08GK105922847SQ201610106052
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月26日
【發(fā)明人】K.H.鮑姆格特爾
【申請人】赫拉胡克公司