EP4662465A1 - Sensoreinheit sowie system und verfahren zur schadenserkennung - Google Patents

Sensoreinheit sowie system und verfahren zur schadenserkennung

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Publication number
EP4662465A1
EP4662465A1 EP24702218.9A EP24702218A EP4662465A1 EP 4662465 A1 EP4662465 A1 EP 4662465A1 EP 24702218 A EP24702218 A EP 24702218A EP 4662465 A1 EP4662465 A1 EP 4662465A1
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EP
European Patent Office
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damage
sensor unit
sound
microphone
signals
Prior art date
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Pending
Application number
EP24702218.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhold Tholen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Divft GmbH
Original Assignee
Divft GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4662465A1 publication Critical patent/EP4662465A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01H1/04—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of vibrations which are transverse to direction of propagation
    • G—PHYSICS
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    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
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    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G08B13/19639—Details of the system layout
    • G08B13/19647—Systems specially adapted for intrusion detection in or around a vehicle

Definitions

  • the present invention relates to a sensor unit for the acoustic detection of damage events on materials, in particular on glass panes of vehicles, as well as a system comprising such a sensor unit for the acoustic detection of damage events on materials.
  • the invention further relates to a method for the acoustic detection of damage events on materials, in particular on
  • EP 0657 330 A1 discloses an alarm system for detecting broken glass, in which an electrically conductive track is embedded or laid down in a glass pane to be monitored. If the glass breaks, the electrically conductive track is interrupted, triggering an alarm.
  • the application of the electrically conductive track is, however, very Another disadvantage is that this alarm system cannot distinguish between different types of damage (e.g. falling rocks or cracks).
  • WO 2004/011311 A1 describes a breakage detector for a windshield. This detector is also based on an electrically conductive material being applied to the window.
  • the disadvantage here (in addition to the disadvantages already mentioned for EP 0 657 330 A1) is that the transparency of the windshield is impaired by the material applied there.
  • the object of the present invention is therefore to enable or improve automatic damage detection on materials, in particular on vehicle glass panes, while avoiding the disadvantages mentioned above.
  • the sensor unit according to the invention is a sensor unit for the acoustic detection of damage events on materials, in particular on glass panes of vehicles.
  • the sensor unit is intended for attachment to the surface of a material which is to be monitored with regard to the occurrence of damage events; in particular, the Sensor unit intended for attachment to the surface of a glass pane. That side of the sensor unit which is intended for attachment to the surface of a material and which, after attachment of the sensor unit, is adjacent to the mentioned surface of the material (ie rests against this surface), is referred to as the "attachment side".
  • the sensor unit has at least the following components and features:
  • circuit board arranged in the housing and connected to it, with a gap between the underside of the circuit board and the front wall of the housing opposite it;
  • a microphone mounted on the component side of the circuit board with a wall which, together with the circuit board, encloses an interior space;
  • circuit board arranged sound transducer
  • the fastener is either attached to the edge of the side wall and extends to the fastening side, or the fastener is attached to the component side of the board, but outside the microphone and inside the housing, and extends to the fastening side.
  • the housing usually made of plastic or metal, surrounds the circuit board with the microphone on it with its front wall and its surrounding side wall.
  • the wall area of the housing known as the "front wall” limits the sensor unit to the outside on the side opposite the fastening side.
  • the side wall can be designed like the shell of a cylinder, for example, or with a rectangular or square contour.
  • the housing, consisting of the front wall and surrounding side wall, is preferably made in one piece.
  • the housing is preferably open towards the fastening side if the fastening means - as mentioned above - is attached to the component side of the board.
  • the edge of the side wall which extends towards the fastening side has a distance (gap) from this surface when attached to the surface. This can be achieved in particular by selecting the height of the fastening means(s) so that the mentioned distance is maintained.
  • the distance is preferably 1 to 3 mm.
  • fastening means is attached to the edge of the side wall according to the above mentioned alternative, the fastening means which is attached to this edge and the
  • the thickness (height) of the fastening means determines the distance of the edge of the side wall to the material surface. This distance is also preferably 1 to 3 mm, but can also be less.
  • a circuit board connected to the housing is arranged in the housing, whereby it is preferred that there is a distance between the underside of the circuit board and the front wall of the housing opposite it, whereby an intermediate
  • the circuit board is aligned parallel or approximately parallel to the front wall of the housing above it.
  • Microphone is arranged is aligned towards the mounting side.
  • the circuit board is generally aligned approximately parallel to this surface.
  • a commercially available circuit board printed circuit board
  • the circuit board preferably has a thickness in the range of 0.5 - 1.5 mm, in particular 0.8 - 1.2 mm.
  • At least one microphone is mounted on the component side of the circuit board, which has a wall (or “housing” or “capsule”; e.g. made of metal (particularly aluminum) or plastic) which, together with the circuit board, encloses an interior space.
  • a wall or “housing” or “capsule”; e.g. made of metal (particularly aluminum) or plastic
  • the wall of the microphone has a wall area which is opposite the circuit board and faces the fastening side; preferably this wall area has a flat outer surface which, when fastened to the surface of a material, runs parallel or substantially parallel to this surface.
  • the mentioned wall area has a sound opening, which serves to create a connection between the interior of the microphone and the environment of the sensor unit.
  • the sound opening is not arranged above the sound transducer (i.e. opposite it), but offset to the side (i.e. outside the base area of the sound transducer, in plan view), so that the sound entering through the sound opening hits the sound transducer partly directly, partly indirectly - after reflection on various surfaces in the interior of the microphone.
  • the sound opening is covered by a sound-permeable connecting layer, which is attached to the mentioned wall area of the microphone on its outer surface.
  • this connecting layer is located between the mentioned wall area of the microphone and the material surface, thus creating a preferably full-surface contact between the microphone and the material surface.
  • This connecting layer enables the transmission of low-frequency vibrations in the infrasound range, which are caused by a damage event in the material to be monitored, e.g. a pane of glass, to the microphone so that these vibrations (infrasound signals) can be recorded by the microphone (i.e. its sound transducer).
  • this connecting layer suppresses or reduces the background noise caused by vibrations. Such background noise would be caused by the movements of the material surface to be monitored that occur during a damage event if the microphone were to rest directly, i.e. without a connecting layer, on this material surface, e.g. a pane of glass.
  • this connecting layer is thus sound-permeable (ie permeable to airborne sound) and also enables the transmission of infrasound signals; on the other hand, this connecting layer absorbs inherent noise, which which could arise due to the vibration-related movement of the material to be monitored, to which the sensor unit is attached, are prevented or suppressed.
  • the thickness of the connecting layer is preferably 0.1 to 1 mm, in particular 0.2 - 0.6 mm.
  • the sensor unit has at least one fastening means. This is either attached to the edge of the side wall and extends to the fastening side, or the fastening means is attached to the component side of the circuit board, outside the microphone and inside the housing, and extends to the fastening side.
  • the sensor unit when it is attached as intended to a material surface to be monitored, is connected to the material surface to be monitored by the fastening means(s).
  • the fastening means extends, preferably in a ring shape, over the entire circumference of the sensor unit, or two or more individual fastening means, e.g. in the form of supports or segments, can be provided.
  • a double-sided, preferably elastic adhesive tape with a thickness of 0.3 - 3 mm, in particular 1 to 2 mm, is preferably used as the fastening means.
  • a double-sided, elastic PVC adhesive tape with a thickness of 1 - 2 mm can be used.
  • a preferably elastic adhesive layer produced by applying an adhesive can also serve as the fastening means.
  • fastening means is attached to the edge of the side wall as mentioned above, it extends preferably over the entire circumference of the edge of the side wall.
  • fastening means the fastening means mentioned above can be used.
  • the sensor unit according to the invention is advantageously suitable for the acoustic detection of damage events on materials, in particular on glass panes.
  • the combination of the following two features is particularly advantageous:
  • the housing has no direct contact with this material surface because - as described above - the edge of the side wall of the housing is at a distance from this surface when attached to a material surface.
  • a connecting layer which, when the sensor unit is attached to a material surface, creates a Establishes contact between the microphone and the material surface.
  • the sensor unit When the sensor unit is attached to the surface of a material to be monitored as intended, it is only in contact with the surface of the material via the fastening means and the connecting layer. This enables the microphone to record the sound signals (airborne sound) and infrasound signals generated when a damage event occurs, for example when a stone hits a pane of glass, and at the same time suppresses or reduces the recording of disturbing background noise.
  • the frequency range of the sound signals is 0 to 30 kHz; it includes both sound waves that propagate in air (airborne sound) and sound waves that propagate in solids, especially glass.
  • the present invention is based, among other things, on the realization that, in order to detect different damage events as accurately as possible, it is essential to use a sensor unit that is able to use the microphone arranged in the sensor unit to detect the sound signals generated by a damage event (ie airborne sound) and also the infrasound signals generated thereby.
  • the special features of the sensor unit prevent the strong infrasound signals of a damage event from superimposing the airborne sound signals; at least the extent of such superimposition is reduced.
  • this sensor unit is generally I think I am able to separate the infrasound signals and the airborne sound signals of a damage event and to record both types of signals.
  • the impact of a stone on a pane of glass creates a second important component because the impact causes a local natural vibration of the pane, which generates an infrasound signal in the frequency range of 1 to 50 Hz.
  • This signal also spreads directly in the damaged material (pane of glass) and reaches the microphone faster than the noise generated by the damage event (stone impact).
  • the latter only spreads by air conduction, whereas the infrasound signal also spreads directly in the damaged material (structure-borne sound). Infrasound spreads much faster in glass and other solid bodies than sound in air.
  • the sensor unit according to the invention can be used advantageously to detect different damage events. in particular in the system according to the invention for the acoustic detection of damage events to materials, as described below.
  • the circuit board bulges towards the front wall of the housing (i.e. away from the fastening side) when the sensor unit is fastened to a material to be monitored.
  • This can be achieved, for example, by dimensioning the height of the fastening means or/and the height of the side wall of the housing such that the microphone (with the connecting layer located thereon) exerts pressure on the circuit board, whereby the circuit board is elastically deformed and bulges in the direction mentioned.
  • the circuit board can bulge in the above-mentioned positions between the underside of the
  • the elastic deformation of the circuit board and the resulting spring tension means that the microphone with its connecting layer is pressed against the surface of the material by a contact pressure when the sensor unit is attached to it. This ensures a reliable connection between the sensor unit and the material surface and improves the transmission of the sound signals.
  • the housing has, when the sensor unit is attached to a material surface, e.g. a glass pane, no direct contact with this material surface (as explained above). Between the microphone and the material surface there is a connecting layer which, when the sensor unit is attached to a material surface, creates contact between the microphone and the material surface. As explained above, the microphone is pressed against the surface of the material by a contact pressure when the sensor unit is attached to such a material.
  • a material surface e.g. a glass pane
  • Circuit in particular an integrated circuit, is arranged and electrically connected to the microphone, e.g. via conductor tracks in the circuit board.
  • the electronic circuit is designed in particular to carry out one or more of the following functions: preamplifier, analog-digital converter, audio filter, noise suppression. This makes it possible, among other things, to convert the analog signal of the sound transducer into a digital signal and to amplify it. Alternatively, these functions can also be carried out by a separate circuit outside the sensor unit.
  • Miniaturized microphones are preferably used as microphones, in particular microphones made using SMD technology, e.g.
  • Electret microphones or MEMS microphones the latter being particularly preferred.
  • a MEMS transducer is used as the sound transducer, wherein a circuit board connected to the MEMS
  • An integrated circuit in particular an ASIC, is arranged in an electrically conductive manner on the sound transducer.
  • the integrated circuit or ASIC is preferably designed to carry out one or more of the following functions: preamplifier, analog-digital converter, audio filter, noise suppression.
  • MEMS microphones comprising a circuit board with sound transducer (MEMS transducer), ASIC and housing
  • MEMS microphone (wall) with sound opening, are suitable for use in a sensor unit according to the invention or for the construction of such a sensor unit and are preferred due to their small dimensions and high sensitivity.
  • An example of a commercially available MEMS microphone is the MEMS
  • SMD component from the manufacturer Adafruit Industries (New York) with the type designation "SPW2430" (dimensions: approx. 16mm x 14mm x 3mm).
  • a MEMS microphone is particularly preferably equipped with a sound opening that is arranged laterally offset from the sound transducer (sound pickup), so that the sound entering through the sound opening strikes the sound transducer partly directly and partly indirectly (after reflection from surfaces in the interior of the microphone).
  • the surface of the encapsulation material (“molding”, e.g. "glob top molding") with which the ASIC is encapsulated also serves as a sound-reflecting surface.
  • the ASIC of the MEMS microphone is particularly designed to carry out one or more
  • the MEMS microphone is designed to perform the following functions: preamplifier, analog-digital converter, audio filter, noise suppression.
  • the MEMS microphone preferably has an integrated analog-digital converter so that a digital audio signal is output. If the MEMS microphone used outputs an analog audio signal, a downstream analog-digital converter is preferably used to generate a digital audio signal.
  • the microphone of the sensor unit is preferably a microphone designed to detect sound in the frequency range from 50 Hz to 20 kHz (audible sound range), in particular from 50 to 15 kHz, and infrasound ⁇ 50 Hz, in particular in the
  • MEMS microphones are generally designed to record sound and infrasound in the frequency ranges mentioned.
  • the properties of the various MEMS microphones can be found in the respective manufacturer information.
  • the sensitivity of such MEMS microphones is usually in the range of -45 to -35 dBV, with a signal-to-noise ratio in the range of 57 - 65 dB (A).
  • Microphone is designed to record ultrasonic signals (> 20 kHz).
  • MEMS microphones as described above, generally also record a proportion of sound signals in the ultrasonic range. Although this proportion is comparatively small, these ultrasonic signals can be used to specifically detect different damage patterns, e.g. stone chip patterns, ie can be taken into account in the evaluation.
  • the sensor unit is usually equipped with means for supplying power or voltage to the microphone and, if necessary, an electronic circuit, as well as for forwarding the analog or digital signal generated by the sensor unit; such means are known to those skilled in the art (e.g. electrical connections, plug connections, electrical connecting cables).
  • the power supply of the sensor unit can comprise batteries, rechargeable batteries, solar cells, capacitors (preferably supercapacitors) or similar means known to those skilled in the art.
  • the sensor unit according to the invention can be attached to a variety of different materials in order to record damage events occurring there. Examples and preferred materials and areas of application are:
  • Glass panes of (air/land/water) vehicles in particular motor vehicles (cars, trucks, buses, rail vehicles, cable cars, etc.); also glass panes on stationary facilities (architecture/buildings, industrial plants, etc.).
  • the sensor unit is preferably attached to the inside of a glass pane (e.g. of a motor vehicle).
  • metal structures and components particularly the bodywork and components of motor vehicles.
  • the sensor unit can be used to detect the following damage events:
  • Sheet metal parts scratches in plastic parts or in composite parts; breakage damage in plastic parts or in composite parts; impact or breakage damage to vehicle exterior mirrors; impact or breakage damage to lighting devices, in particular headlights and taillights. It is preferably used to record damage to vehicles, in particular motor vehicles.
  • the present invention further comprises a system for the acoustic detection of damage events on materials, in particular on glass panes of vehicles.
  • Detection means that the type of damage event that has occurred is detected, preferably also its other properties (e.g. the strength or intensity of the damage event).
  • Acoustic means that the detection is based on sound signals (including infrasound). For example, the following types of damage events on glass panes can be distinguished: Scratches
  • the system according to the invention enables the detection and differentiation of such damage events. It can also be used to differentiate between non-damaging, noise-generating physical effects (e.g. impact of a rubber ball on a pane of glass) and actual damage events.
  • the system according to the invention for the acoustic detection of damage events is based on the knowledge that a certain damage event - depending on the type and energy (strength) as well as the type of material damaged - generates a certain acoustic pattern during its duration, which is characteristic of the respective type of damage event. According to the present invention, it is of essential importance that both airborne sound signals (particularly in the audible sound range) and infrasound signals of a damage event are recorded and evaluated.
  • the system for acoustic detection of damage events shall comprise at least the following:
  • Attachment to a surface of a material to be monitored wherein the sensor unit is designed to detect the sound signals caused by a damage event (i.e. airborne sound, in particular in the audible sound range) and
  • a damage event i.e. airborne sound, in particular in the audible sound range
  • At least one electronic circuit conductively connected to the microphone which is designed to carry out one or more of the following functions: preamplifier, analog-digital converter, audio filter, noise suppression; the circuit is preferably arranged in the sensor unit;
  • At least one evaluation unit which is connected to the aforementioned circuit of the sensor unit and is designed to evaluate the signals transmitted by the circuit and to detect the damage event based on the result of the evaluation.
  • the system according to the invention advantageously enables the detection of damage in actual time, since the respective damage event and at the same time the type of damage are detected at the time at which the damage event takes place (in contrast to a subsequent assessment of damage).
  • the sensor unit of the system is a sensor unit according to the invention, whereby several sensor units can also be used in combination. Due to the special properties and advantages, as explained above, the sensor unit according to the invention is particularly suitable for use as a component of the system.
  • the electronic circuit which can perform the functions of a preamplifier, analog-digital converter, etc., can, for example, form a unit together with the microphone, as described above.
  • the evaluation unit is preferably a computer which, by means of appropriate software, evaluates the signals received from the sensor unit and also... detection of the damage event, as described in more detail below.
  • each sensor unit can be connected to a respective evaluation unit, or a common evaluation unit can be installed which is set up to receive and evaluate data from two or more sensor units.
  • Microcontrollers are preferably used as the hardware of the evaluation unit. These generally contain a processor (CPU), RAM, program memory, interfaces (e.g. network, USB), input and output ports (I/O ports).
  • the evaluation unit can also contain an analog-digital converter if the sensor unit used does not have an analog-digital converter.
  • a preferred example of a microcontroller is the
  • RP2040 this is a 32-bit microcontroller from the “Raspberry Pi Foundation” (Cambridge, UK). The technical characteristics of this microcontroller are as follows: CPU: 32-bit RP2040 dual-core processor with 133 MHz clock frequency;
  • Random access memory 264 kByte SRAM
  • Program memory 2Mbyte Q-SPI Flash
  • I/O ports 26 multifunctional general-purpose inputs and outputs (GPIO), 3.3V compatible.
  • the microcontroller can also be equipped with a suitable radio module, e.g. Bluetooth or WiFi module, to enable the sending of the evaluation data via a wireless
  • the microcontroller software is preferably designed for pattern recognition of sound signals, whereby the data provided by the sensor unit mentioned is evaluated in all frequency ranges.
  • the evaluation software can preferably be created on the basis of "Raspberry Libraries”.
  • the evaluation unit is designed to carry out an evaluation of the temporal course of infrasound signals and the temporal course of sound signals (airborne sound).
  • the power supply of the evaluation unit can comprise batteries, rechargeable batteries, solar cells, capacitors (preferably supercapacitors) or similar means known to those skilled in the art.
  • the data or signals provided by the sensor unit(s) are evaluated by the evaluation unit at specific intervals, with these intervals preferably being 1 second or less.
  • the detection of sound signals by the sensor unit(s) usually takes place continuously.
  • the temporal progression of the infrasound or airborne sound signals, in particular the amplitudes or frequencies, during the duration of the respective damage event results in a characteristic pattern which can be used by the evaluation unit to identify the type of damage event.
  • this pattern can be characterized using other parameters, as described below.
  • the evaluation unit is preferably designed to carry out the above-mentioned evaluation of the temporal progression of the infrasound and airborne sound signals on the basis of one or more of the following parameters: frequency range, frequency spectrum, gaps in the frequency spectrum, change in frequency over time, minimum/maximum amplitude, amplitude (sound energy or intensity) over time, level decrease at the end, total duration of the damage event.
  • frequency range frequency spectrum
  • gaps in the frequency spectrum change in frequency over time
  • minimum/maximum amplitude amplitude (sound energy or intensity) over time
  • level decrease at the end total duration of the damage event.
  • the evaluation unit is preferably designed to use one or more of the following programs or methods when evaluating the signals and/or to detect a damage event: audio filters, Fourier transformations, wavelet transformations, pattern
  • the evaluation of the signals using software is based on the fact that during a damage event (e.g. stone impact on a glass pane) a signal pattern is created which consists of different sound components (audible noise, infrasound, possibly ultrasound) and is changes over time. It is particularly important that the infrasound signals propagate faster in the material than the audible sound component (noise) propagates in the air, so that the infrasound signals reach the microphone faster than the audible sound signals.
  • the temporal course of the signal pattern can, for example, have an initial phase with a strong infrasound signal, followed by a phase with a strong sound signal in the audible range (e.g. impact noise), followed by a decay phase due to reverberation.
  • software is therefore preferably used that works with adjustable parameters that characterize the mentioned phases or sections. For example, these can be parameters that determine the
  • the evaluation unit is designed to take into account various adjustable threshold values during pattern recognition, so that if a threshold value is exceeded, the occurrence of damage is recognized or the severity of the damage can be classified.
  • the threshold values can be determined using practical tests and thus continuously developed further in order to improve damage detection or to adapt it to special conditions.
  • pattern recognition will be optimized using AI (artificial intelligence) methods.
  • AI artificial intelligence
  • the system ie the software of the The evaluation unit is constantly learning from new data from further damage events.
  • Neural networks or deep learning functions can be used in particular. The use of these methods is particularly advantageous for improving pattern recognition of damage events that are particularly difficult to detect.
  • the evaluation unit is designed to store the data generated during the evaluation and/or to transmit it to another device, preferably by means of a wireless data connection or a radio network, in particular by means of Bluetooth, WLAN or a wireless Internet connection.
  • another device preferably by means of a wireless data connection or a radio network, in particular by means of Bluetooth, WLAN or a wireless Internet connection.
  • other devices include a smartphone, a computer/server, or an on-board diagnostic system or infotainment system of a motor vehicle.
  • the evaluation unit is designed to send a message, e.g. via WLAN, WiFi or Bluetooth, to a mobile device (mobile phone, smartphone, notebook, tablet, etc.) when a damage pattern is detected, which is preferably equipped with an app designed for this purpose.
  • a mobile device mobile phone, smartphone, notebook, tablet, etc.
  • the sent message can also contain the data generated by the evaluation of the evaluation unit.
  • the mobile device or the app installed on it can be set up to forward this message, preferably together with the data of the damage pattern, to a server (e.g. of a service provider).
  • This sending of data from the mobile device to a server preferably takes place automatically, ie without human intervention (program-controlled).
  • the mobile device mentioned is the cell phone or smartphone of the driver of a vehicle in which a damage event has been detected by the evaluation unit.
  • the evaluation unit is designed to assign the pattern of the sound and infrasound signals of a damage event obtained by the evaluation to one of several damage pattern types, the damage pattern types comprising in particular the following: glass stone chip damage, glass breakage damage, glass cracks; accident damage, in particular dents, in
  • Sheet metal parts scratches in sheet metal parts; scratches in plastic parts or in composite parts; breakages in plastic
  • the evaluation unit is designed to detect vandalism damage or parking damage caused by a third party to a vehicle depending on the pattern obtained for the respective damage event.
  • the evaluation unit is designed to generate an alarm or emergency signal depending on the damage event detected, or to transmit an emergency call to a rescue control center.
  • the system comprises at least one camera which is suitable for continuously making video recordings and optionally storing them.
  • a camera is installed in a vehicle which is equipped with a system according to the invention for acoustic detection of damage events.
  • the camera is preferably installed in such a way that its angle of view covers the front area of the vehicle.
  • Such a camera can also be installed to monitor the rear area. In this way, the course of the damage can be recognized visually in addition to acoustic detection. Since the camera is continuously in
  • Operation it also detects and documents the damage progression shortly before the occurrence of a damage event, in particular a frontal collision.
  • the present invention further extends to a vehicle, in particular a motor vehicle, which is equipped with at least one sensor unit or a system according to the above description.
  • the recording of the temporal progression of the signals is generally carried out continuously, i.e. without interruption.
  • the airborne sound and infrasound signals are evaluated at certain intervals, whereby these intervals are preferably 1 second or less.
  • the evaluation of the temporal course of the signals is carried out on the basis of one or more of the following parameters: frequency range, frequency spectrum, gaps in the frequency spectrum, change in frequency over time, minimum/maximum amplitude, amplitude (sound energy or intensity) over time, level decrease at the end, total duration of the damage event.
  • the method comprises a subsequent step in which the pattern of airborne sound and infrasound obtained by evaluating
  • Signals of a damage event are assigned to one of several damage pattern types, whereby these damage pattern types include in particular the following: glass stone chip damage, glass breakage damage, glass cracks; hail damage to glass or sheet metal, accident damage, in particular dents, in sheet metal parts;
  • Composite material parts breakage damage in plastic parts or in composite material parts; impact or breakage damage to vehicle exterior mirrors; impact or breakage damage to lighting devices, in particular to headlights and tail lights of motor vehicles.
  • one or more of the following programs or methods are preferably used: audio filters, Fourier transformations, wavelet transformations, pattern recognition, statistical methods.
  • the evaluation is carried out in such a way that various adjustable threshold values are taken into account during pattern recognition, so that when a threshold value is exceeded, the occurrence of a
  • the method comprises a further step in which the data generated during the evaluation are transmitted to another device, preferably by means of a wireless data connection or a radio network, in particular by means of Bluetooth, WLAN or a wireless Internet connection.
  • the method is designed so that if a damage pattern is detected, a message is sent from the evaluation unit to a mobile device (mobile phone, smartphone, notebook, tablet, etc.) via WLAN, WiFi or Bluetooth, for example, which is preferably equipped with an app designed for this purpose.
  • a mobile device mobile phone, smartphone, notebook, tablet, etc.
  • WLAN wireless local area network
  • WiFi wireless local area network
  • Bluetooth wireless local area network
  • the sent message can also contain the data generated by the evaluation of the evaluation unit.
  • the mobile device or the app installed on it can be set up to forward this message, preferably together with the data of the damage pattern, to a server (for example of a service provider).
  • This sending of data from the mobile device to a server preferably takes place automatically, i.e. without human intervention (program-controlled).
  • the method preferably comprises a further step in which an alarm or emergency signal is generated or an emergency call is transmitted to a rescue control center, depending on the pattern obtained during the evaluation for the respective damage event.
  • a damage event caused by vandalism or parking damage caused by a third party is detected on a vehicle
  • a notification is sent to the driver and/or owner of the vehicle, and optionally the damage pattern of the detected damage event, the detected damage pattern type as well as information on the vehicle part(s) affected by the damage event and information on the time and place of the damage occurrence are stored for the purpose of preserving evidence, whereby the transmission of the notification and the storage are triggered automatically when damage occurs.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the sensor unit according to the invention in the state of attachment to a material.
  • FIG. 2 shows (in plan view) a sensor unit according to the invention (as shown in FIG. 1) in the state of attachment to a material.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a modification of the embodiment of the invention shown in FIG. 1.
  • Sensor unit in the state of attachment to a material shows .
  • the sensor unit (1) is attached to the surface (11a) of a material (11) to be monitored (e.g. glass pane).
  • a material (11) to be monitored e.g. glass pane
  • the housing (7) of the sensor unit consists of a front wall
  • This side wall extends towards the fastening side (A); the edge (7c) of the side wall (7b) does not touch the surface (Ila) of the material (11), but maintains a distance (d) from this surface so that an air gap is created .
  • the housing is open on one side, namely towards the fastening side (A).
  • a circuit board (6) is arranged in the housing (7) and connected to the housing, as shown in the drawing.
  • the circuit board is aligned approximately parallel to the end wall (7a) of the housing and to the surface (11a) to which the sensor unit (1) is attached. There is a distance (e) between the underside (6a) of the circuit board (6) and the opposite end wall (7a) of the housing (7), so that a cavity is formed between them.
  • a sound transducer (4) is arranged on the component side of the circuit board (6).
  • the microphone (2) has a sound opening (8) which is arranged in a wall area (2 '' ) of the microphone (2) which is opposite the circuit board (6) and faces the fastening side (A).
  • the wall area (2 '' ) is essentially flat and runs approximately parallel to the surface (11a) on which the sensor unit (1) is fastened.
  • the sound opening (8) is not located opposite the sound transducer (4), but at a laterally offset position.
  • a sound-permeable connecting layer (10) with a thickness (a), which is attached to the outer surface in the mentioned area and covers the sound opening (8).
  • the connecting layer (10) is located between this surface and the outer surface of the wall area (2 '' ) of the microphone and connects these two surfaces.
  • Fastening means (9, 9') for fastening the sensor unit (1) to the material surface (11a) are provided on the component side of the circuit board (6); these are located outside the area of the microphone (2) but inside the housing (7) and extend to the fastening side (A) or to the surface (11a) of the material (in the illustrated state of fastening the sensor unit to the surface of a material, the plane of the fastening side of the sensor unit indicated by the dashed line (A) is identical to the surface (11a) of the material).
  • An elastic, double-sided PVC adhesive tape with a thickness of 1-2 mm can be used as the material for the fastening device(s).
  • the height (c) of the fastening means (9, 9 ') is selected so that the edge (7c) of the side wall (7b) has the mentioned distance (d) to the surface
  • the housing therefore has no
  • an electronic circuit (5) e.g. an ASIC, which comprises, for example, a preamplifier and an analog-digital converter.
  • the circuit is encapsulated in an encapsulating material (5a).
  • the sensor unit in the state of attachment to a material (11), is only connected to the surface (11a) of the material (11) via the fastening means (9, 9') and the connecting layer (10).
  • the arrow (12) indicates that the board
  • the curvature of the board is not shown in Fig. 1, but is merely indicated by the arrow (12)).
  • This can be achieved - as shown in Fig. 1 - by choosing the height (c) of the fastening means (9, 9') such that it is shorter than the sum of the height (b) of the microphone and the thickness (a) of the connecting layer (10).
  • the circuit board which is curved in the direction of the arrow (12), exerts pressure (through spring force) on the microphone and the connecting layer (10) located thereon in the direction of the material 11.
  • the sensor unit (1) is mounted on a material to be monitored
  • the circuit board (6) is located inside the housing, shown here transparent, the surrounding edge (7b) of which is shown by a thick line.
  • the position of the microphone (2) on the circuit board is indicated by a dashed line, as are the positions of the sound transducer (4) and the circuit (5) . Both elements are located together in the interior of the microphone (2) (as in Fig. 1).
  • the sound opening (8) is located above the circuit (5) and offset to the side (distance (f) from the sound transducer (4) .
  • the fastening means (9, 9 ' ) are mounted opposite each other in the outer area of the circuit board (6).
  • the sensor unit (1) shown in this drawing is a modification of the sensor unit according to Fig. 1 and differs from it as follows:
  • the fastening means (9, 9') is not attached to the circuit board (6), but to the edge (7c) of the side wall (7b) of the housing (7).
  • the edge (7c) can be bent or folded inwards (ie towards the microphone (2)) as shown in Fig. 3.
  • the edge (7c) has no direct contact with the material surface (11a), but is connected to it via the fastening means (9, 9').
  • Fastening means e.g. a double-sided adhesive tape, preferably extends over the entire circumference of the edge (7c) (not shown).
  • the fastening means (9, 9 ') connects the housing (7) of the sensor unit to the material (11).
  • the height of the fastening means (9, 9 *) in this case corresponds to the distance (d) between the material surface (11a) and the edge (7c) of the side wall (7b) of the housing (7).
  • the housing has no direct contact with the surface (11a), but is only connected to the
  • the arrow (12) indicates that the circuit board (6) bulges (12) towards the front wall (7a) of the housing (7) when the sensor unit is attached to the material (11). This can be achieved by appropriate dimensioning of the side wall (7b) and the height/thickness (d) of the fastening means in relation to the height (b) of the microphone (2) and the thickness (a) of the connecting layer (10).
  • Fig. 4A to 4F show the temporal course (pattern) of the infrasound signals or airborne sound signals for different damage events on a glass pane (stone chips, glass breakage).
  • a production vehicle (car) was fitted with a windshield to which a sensor unit according to the invention was adhesively attached, as described above.
  • the position of the sensor unit on the windshield was varied during the tests (e.g. top left or bottom center).
  • the tests were carried out at an ambient temperature of 26 °C; the test room was open to the outside so that background noise caused by road traffic was present.
  • Fig. 4A to 4F show screenshots of the sound signal patterns recorded using this software.
  • infrasound phase A very strong infrasound signal is generated during the damage event ("infrasound phase"). These infrasound ranges are characterized by a strong overmodulation of the signal and usually have only a few zero crossings on the X-axis. The signals in the airborne sound range are usually not overmodulated (because they have lower energy or lower volume) and are characterized by a large number of zero crossings.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit für die akustische Erfassung von Schadensereignissen an Materialien, ein eine solche Sensoreinheit umfassendes System, sowie ein Verfahren zur akustischen Erkennung von Schadensereignissen. Die Sensoreinheit (1) umfasst: • ein Gehäuse (7) mit einer Stirnwand (7a) und einer Seitenwand (7b), • eine im Gehäuse (7) angeordnete Platine (6); • ein auf der Bestückungsseite der Platine (6) angebrachtes Mikrofon (2) mit einer Wand (2 1, 2 11), welche zusammen mit der Platine einen Innenraum (3) umschließt; • einen im Innenraum (3) des Mikrofons (2) auf der Platine (6) angeordneten Schallwandler (4); • eine Schallöffnung (8) in einem Wandbereich (2 11) des Mikrofons (2); • eine schalldurchlässige Verbindungsschicht (10), welche die Schallöffnung (8) überdeckt; • ein Befestigungsmittel (9, 9') zum Befestigen der Sensoreinheit (1) auf der Materialoberfläche (11a).

Description

Sensoreinheit sowie System und Verfahren zur
Schadenserkennung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit für die akustische Erfassung von Schadensereignissen an Materialien, insbesondere an Glasscheiben von Fahrzeugen, sowie ein eine solche Sensoreinheit umfassendes System zur akustischen Er- kennung von Schadensereignissen an Materialien. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur akustischen Erken- nung von Schadensereignissen an Materialien, insbesondere an
Glasscheiben von Fahrzeugen.
Insbesondere bei Kraftfahrzeugen besteht ein Bedürfnis, uner- wartet auftretende Schäden beispielsweise an Glasscheiben oder der Karosserie direkt beim Eintritt des Schadens und automatisch zu erkennen. Auf diese Weise ist es beispiels- weise möglich, automatische Notfallmeldungen abzusetzen oder
Vandalismusschäden oder fremdverursachte Parkschäden zu er- kennen und entsprechende Maßnahmen einzuleiten. Diese Scha- denserkennung ermöglicht es außerdem, die näheren Angaben zu erkannten Schäden zwecks Beweissicherung zu speichern. Die sensorbasierte Schadenerkennung ermöglicht auch die Erkennung von Schäden, die durch visuelle Inspektion kaum oder nur mit hohem Aufwand festgestellt werden können.
Aus EP 0657 330 A1 ist ein Alarmsystem zur Scheibenbrucher- kennung bekannt, bei welchem eine elektrisch leitende Spur in einer zu überwachenden Glasscheibe eingelassen oder niederge- legt ist. Wenn das Glas bricht, wird die elektrisch leitende Spur unterbrochen, wodurch ein Alarm ausgelöst wird. Das Auf- bringen der elektrisch leitenden Spur ist allerdings sehr aufwendig . Nachteilig ist außerdem, dass dieses Alarmsystem nicht zwischen unterschiedlichen Schadenstypen (z . B . Stein- schlag oder Sprung) unterscheiden kann.
WO 2004/011311 A1 beschreibt einen Bruchdetektor für eine Windschutzscheibe . Auch dieser Detektor beruht darauf , dass ein. elektrisch leitfähiges Material auf die Scheibe aufge- bracht wird. Nachteilig ist dabei (neben den bereits zu EP 0 657 330 A1 genannten Nachteilen) , dass die Transparenz der Windschutzscheibe durch das dort aufgebrachte Material beein- trächtigt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindu es deshalb, eine auto- matische Schadenserkennung an Materialien, insbesondere an Glasscheiben von Fahrzeugen, zu ermöglichen oder zu verbes- sern, unter Vermeidung der oben genannten Nachteile .
Diese Aufgabe wird durch, eine Sensoreinheit , ein eine solche Sensoreinheit umfassendes System, sowie ein. Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst, sowie durch, die in den abhängigen Ansprüchen und in der nachfolgen den Beschrei- bung angegebenen Aus führungs formen. Weitere Vorteile , Wirkun- gen und Anwendungsmöglichkeiten ergeben, sich aus der nachfol- genden Beschreibung und den Zeichnungen.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit ist eine Sensoreinheit für die akustische Erfassung von Schadensereignissen an Materia- lien, insbesondere an Glasscheiben von Fahrzeugen. Die Sen- soreinheit ist zur Befestigung auf der Oberfläche eines Mate- rials vorgesehen, welches hinsichtlich des Auftretens von Schadereignissen überwacht werden soll ; insbesondere ist die Sensoreinheit zur Befestigung auf der Oberfläche einer Glas- scheibe vorgesehen. Diejenige Seite der Sensoreinheit, die zur Befestigung an der Oberfläche eines Materials bestimmt ist und die im Zustand nach Befestigung der Sensoreinheit zu der erwähnten Oberfläche des Materials benachbart ist (d. h. an dieser Oberfläche anliegt), wird als "Befestigungsseite" bezeichnet.
Die Sensoreinheit weist zumindest folgende Bestandteile und Merkmale auf:
- ein Gehäuse mit einer Stirnwand und einer mit dieser ver- bundenen, umlaufenden Seitenwand, die sich zur Befesti- gungsseite hin erstreckt und deren Rand im Zustand nach Be- festigung auf der Oberfläche einen Abstand zu dieser Ober- fläche aufweist;
- eine im Gehäuse angeordnete und mit diesem verbundene Pla- tine, wobei zwischen der Unterseite der Platine und der dieser gegenüber liegenden Stirnwand des Gehäuses ein Ab- stand vorhanden ist;
- ein auf der Bestückungsseite der Platine angebrachtes Mik- rofon mit einer Wand, welche zusammen mit der Platine einen Innenraum umschließt;
- mindestens einen im Innenraum des Mikrofons auf der
Platine angeordneten SchalIwandler;
- eine Schallöffnung, die in einem Wandbereich des Mikrofons angebracht ist, welcher der Platine gegenüberliegt und der Befestigungsseite zugewandt ist;
- eine schalldurchlässige Verbindungsschicht, welche in dem erwähnten Wandbereich des Mikrofons auf dessen äußerer Oberfläche angebracht ist und die Schallöffnung überdeckt;
- mindestens ein.Befestigungsmittel zum Befestigen der Sen- soreinheit auf der Materialoberfläche, insbesondere auf der Oberfläche einer Glasscheibe. Das Befestigungsmittel ist entweder am Rand der Seitenwand angebracht und erstreckt sich bis zur Befestigungsseite hin, oder das Befestigungs- mittel ist auf der Bestückungsseite der Platine, jedoch au- ßerhalb des Mikrofons und innerhalb des Gehäuses, ange- bracht und erstreckt sich bis zur Befestigungsseite hin.
Das Gehäuse, üblicherweise aus Kunststoff oder Metall, umgibt mit seiner Stirnwand und seiner umlaufenden Seitenwand die darin,untergebrachte Platine mit dem darauf befindlichen Mik- rofon. Der als "Stirnwand” bezeichnete Wandbereich,des Gehäu- ses begrenzt die Sensoreinheit auf der der Befestigungsseite gegenüberliegenden Seite nach außen hin. Die Seitenwand kann beispielsweise wie der Mantel eines Zylinders gestaltet sein, oder mit einer rechteckigen,oder quadratischen.Kontur. Bevor- zugt ist das Gehäuse, bestehend aus Stirnwand und umlaufender Seitenwand, einstückig gefertigt.
Zur Befestigungsseite hin ist das Gehäuse vorzugsweise offen,wenn das Befestigungsmittel - wie oben erwähnt - auf der Be- stückungsseite der Platine angebracht ist. Dabei weist der Rand der Seitenwand, die sich zur Befestigungsseite hin er- streckt, im Zustand nach Befestigung auf der Oberfläche einen Abstand (Spalt) zu dieser Oberfläche auf. Dies kann insbeson- dere dadurch erreicht werden, dass die Höhe des/der Befesti- gungsmittel so gewählt wird, dass der erwähnte Abstand einge- halten wird. Der Abstand beträgt vorzugsweise 1 bis 3 mm.
Dadurch wird ein.direkter Kontakt zwischen dem Gehäuse und der Materialoberfläche vermieden, wenn die Sensoreinheit be- stimmungsgemäß auf einer solchen.Oberfläche befestigt ist, um auf tretende Schadensereignisse zu erfassen. Ein direkter Kon- takt des Gehäuses mit der Materialoberfläche könnte Eigenge- räusche des Gehäuses verursachen, welche die akustischen Sig- nale eines Schadensereignisses verfälschen könnten.
Falls das Befestigungsmittel gemäß der oben erwähnten Alter- native am Rand der Sei tenwand angebracht ist , wird durch das Befestigungsmittel , welch chen diesem Rand und der
Materialoberfläche befindet, ein direkter Kontakt des Gehau - ses mit der Materialoberfläche vermieden. In diesem Fall be- stimmt die Dicke (Höhe) des Befestigungsmittels den Abstand des Randes der Seitenwand zur Materialoberfläche . Dieser Ab- stand beträgt ebenfalls vorzugsweise 1 bis 3 mm, kann jedoch auch geringer sein.
Im Gehäuse ist eine mit diesem verbundene Platine angeordnet , wobei bevorzugt wird, dass zwischen der Unterseite der Pla- tine und der dieser gegenüberliegenden Stirnwand des Gehäuses ein Abstand vorhanden ist , wodurch ein dazwischenliegender
Hohlraum gebildet wird.
Bevorzugt isc die Platine parallel oder annähernd parallel zur darüber befindlichen Stirnwand des Gehäuses ausgerichtet .
Die Oberseite der Platine (Bestückungsseite) , auf welcher das
Mikrofon angeordnet ist, ist zur Befestigungsseite hin ausge- richtet . Im Zustand nach Befestigung der Sensoreinheit auf der Oberfläche eines zu überwachenden Materials ist die Pla- tine im allgemeinen, etwa annähernd parallel zu dieser Ober- fläche ausgerichtet . Als Platine kann, eine handelsübliche Platine (Leiterplatte) verwendet werden . Die Platine hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0 , 5 - 1, 5 mm, insbesondere 0 , 8 - 1, 2 mm.
Auf der Bestückungsseite der Platine ist mindestens ein Mik- rofon. angebracht, welches eine Wand (oder "Gehäuse" oder "Kapsel" ; z . B . aus Metall (insbesondere Aluminium) oder Kunststoff) aufweist, die zusammen mit der Platine einen In- nenraum umschließt , I n d ies em Innenraum befindet sich, der Schallwandler des Mikrofons , oder zwei oder mehrere solcher Schallwandler, um die von einem Schadensereignis verursachten Schallwechseldruckschwingungen in elektrische Signale umzu- wandeln (= Mikrofonsignal) .
Die Wand des Mikrofons weist einen Wandbereich auf , welcher der Platine gegenüberliegt und. der Befestigungsseite zuge- wandt ist; vorzugsweise hat dieser Wandbereich eine ebene Au- ßenfläche , die im Zustand der Befestigung auf der Oberfläche eines Materials parallel oder im wesentlichen parallel zu dieser Oberfläche verläuft .
Der erwähnte Wandbereich weist eine Schallöf fnung auf , welche dazu dient , eine Verbindung zwischen dem. Innenraum des Mikro- fons und der Umgebung der Sensoreinheit herzustellen. Vor- zugsweise ist die Schallöffnung nicht über dem Schal Iwandler (d . h. gegenüber) angeordnet, sondern seitlich versetzt zu diesem (d. h. außerhalb der Grundfläche des Schallwandlers , in Draufsicht) , so dass der durch die Schallöffnung eintre- tende Schall teils direkt, teils indirekt - nach Reflexion an verschiedenen Oberflächen im Innenraum des Mikrofons - auf den Schal Iwandler auf trifft . Die Schallöffnung wird von einer schalldurchlässigen Verbin- dungsschicht überdeckt, welche erwähnten Wandbereich des Mikrofons auf dessen äußerer Oberfläche angebracht ist .
Im Zustand der Befestigung der Sen.sorelnh.eit auf der Oberflä- che eines Materials befindet sich diese Verbindungsschicht zwischen dem erwähnten Wandbereich des Mikrofons und der Ma- terialober fläche, und stellt so einen vorzugsweise vollf lä- chigen Kontakt zwischen dem Mikrofon und der Materialoberflä- che her . Ein direkter Kontakt des Mikrofons (d. h. seiner
Wand) mit der Materialoberfläche wird dadurch vermieden.
Diese Verbindungsschicht ermöglicht die Übertragung von nied- rigfrequenten Erschütterungen im Infraschallbereich, welche durch ein Schadensereignis in dem zu überwachenden Material , z . B . einer Glasscheibe, hervorgerufen werden, auf das Mikro- fon, so dass diese Erschütterungen (Infraschall-Signale) durch das Mikrofon (d. h. dessen Schallwandler) erfasst wer- den können. Andererseits werden durch diese Verbindungs- schicht die durch Erschütterungen verursachten Nebengeräusche unterdrückt oder verringert . Solche Nebengeräusche würden durch die bei einem Schadensereignis auftretenden Eigenbewe- gungen der zu überwachenden Materialoberfläche, entstehen, wenn das Mikrofon direkt, d. h. ohne Verbindungsschicht , auf dieser Materialoberfläche, z . B . einer Glasscheibe, aufliegen würde .
Das Material dieser Verbindungsschicht ist somit schalldurch- lässig (d. h. durchlässig für Luftschall) und ermöglicht zu- dem die Übertragung von Infraschal l - Signalen; andererseits werden durch diese Verbindungsschicht Eigengeräusche, welche durch die erschütterungsbedingte Bewegung des zu überwachen- den Materials, an welchem die Sensoreinheit befestigt ist , entstehen könnten, verhindert oder unterdrückt .
Als geeignete Materialien für die Verbindungsschicht kommen insbesondere folgende in Betracht : Gummi , Elastomere, Filz , Weich-PVC, auch in Kombination (Laminate) . Aufgrund der Ver- wendung dieser Materialien ist die Verbindungsschicht elas- tisch, insbesondere druckelastisch. Die Dicke der Verbin- dungsschicht beträgt vorzugsweise 0 , 1 bis 1 mm, insbesondere 0 , 2 - 0 , 6 mm.
Zur Befestigung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit auf einer zu überwachenden Materialoberfläche, insbesondere auf der Oberfläche einer Glasscheibe, weist die Sensoreinheit mindes- tens ein Befestigungsmittel auf . Dieses ist entweder am Rand der Seitenwand angebracht und erstreckt sich bis zur Befesti- gungsseite hin, oder das Befestigungsmittel ist auf der Be- stückungsseite der Platine, außerhalb des Mikrofons und in- nerhalb des Gehäuses , angebracht und erstreckt sich bis zur Befestigungsseite hin. Infolgedessen ist die Sensoreinheit, wenn sie bestimmungsgemäß an einer zu überwachenden Material - Oberfläche befestigt ist, durch das/die Befestigungsmittel mit der zu überwachenden Materialoberfläche verbunden.
Falls das Befestigungsmittel , wie vorstehend beschrieben, auf der Bestückungsseite der Platine angebracht ist, besteht im Zustand der Befestigung der Sensoreinheit auf einer Material - Oberfläche ein freier Spalt (Luftspalt) zwischen dem Rand der Seitenwand des Gehäuses und der Materialoberfläche . Ein Kon- takt des Gehäuses mit der Materialoberfläche ist dadurch aus- geschlossen. Das Spaltmaß beträgt vorzugsweise 1 bis 3 mm. Das Befestigungsmittel erstreckt sich, vorzugsweise ringförmig über den gesamten Umfang der Sensoreinheit , oder es können zwei oder mehrere einzelne Befestigungsmittel , z . B . in Form von Stützen oder Segmenten, vorgesehen sein. Als Befesti- gungsitmtel wird bevorzugt orzugt ein doppelseitiges, vorzugsweise elastisches Klebeband verwendet , mit einer Dicke von 0 , 3 - 3 mm, insbesondere 1 bis 2 mm. Beispielsweise kann ein doppel- seitiges , elastisches PVC-Klebeband mit einer Dicke von 1 - 2 mm verwendet werden. Anstelle eines Klebebandes kann auch eine durch Aufträgen eines Klebstof fs erzeugte, vorzugsweise elastische K lebschicht als Befestigungsmittel dienen.
Falls das Befestigungsmittel , wie oben erwähnt, am Rand der Seitenwand angebracht ist, erstreckt es sich, vorzugsweise über den gesamten Umfang des Randes der Seitenwan Be- festigungsmittel können die vorstehend genannten Befesti- gungsmittel verwendet werden.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Merkmal rfin- dungsgemäße Sensoreinheit in vorteilhafter Weise für die akustische Erfassung von. Schadensereignissen, an Materialien, insbesondere an Glasscheiben, geeignet . Besonders vorteilhaft i st dabei die Kombination der beiden, folgenden Merkmale :
- das Gehäuse hat im Zustand der Befestigung der Sensorein- heit auf einer Materialoberfläche, z . B . einer Glasscheibe, keinen direkten Kontakt zu dieser Materialoberfläche, da - wie oben beschrieben - der Rand der Seitenwand des Gehäuses im Zustand nach Befestigung auf einer Materialoberfläche einen Abstand zu dieser Oberfläche aufweist .
- Zwischen dem Mikrofon, und der Materialoberfläche ist eine Verbindungsschicht angeordnet , die im Zustand der Befesti- gung der Sensoreinheit auf einer Materialoberfläche einen Kontakt zwischen dem Mikrofon und der Materialoberfläche herstellt.
Durch diese Konstruktionsmerkmale wird erreicht, dass die
Sensoreinheit, wenn sie bestimmungsgemäß auf der Oberfläche eines zu überwachenden Materials befestigt ist, nur über das/die Befestigungsmittel und über die Verbindungsschicht mit dieser Materialoberfläche in Kontakt steht. Dadurch wird beim Auftreten eines Schadensereignisses, beispielsweise beim Aufprall eines Steins auf eine Glasscheibe, die Erfassung der dadurch erzeugten Schallsignale (Luftschall) und Infraschall- Signale durch das Mikrofon ermöglicht und zugleich die Erfas- sung von störenden Nebengeräuschen unterdrückt oder vermin- dert.
Der Frequenzbereich der Schallsignale beträgt 0 bis 30 kHz; er umfasst sowohl Schallwellen, die sich in Luft ausbreiten (Luftschall) als auch Schallwellen, die sich in Festkörpern, insbesondere Glas, ausbreiten.
Die vorliegende Erfindung beruht u. a. auf der Erkenntnis, dass es im Hinblick auf eine möglichst genaue Erkennung von unterschiedlichen Schadensereignissen von wesentlicher Bedeu- tung ist, eine Sensoreinheit zu verwenden, die in der Lage ist, mittels des in der Sensoreinheit angeordneten Mikrofons die durch ein Schadensereignis erzeugten Schallsignale (d. h. Luftschall) und zusätzlich die dabei erzeugten Infraschall- Signale zu erfassen. Durch die besonderen Merkmale der Sen- soreinheit wird verhindert, dass die starken Infraschallsig- nale eines Schadensereignisses die Luftschallsignale überla- gern; zumindest wird das Ausmaß einer solchen Überlagerung vermindert. Infolgedessen ist diese Sensoreinheit im Allge- meinen in der Lage, die Infraschallsignale und die Luft- schallsignale eines Schadensereignisses zu trennen und beide Signaltypen zu erfassen.
Beispielsweise werden Glasschäden häufig dadurch verursacht, dass ein Stein gegen eine Scheibe geschleudert wird, wodurch ein deutlich hörbares Steinschlag-Geräusch verursacht wird. Dieses über die Luft übertragene Schall -Signal kann mit dem Mikrofon einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit, wie vorste- hend beschrieben, mit allen seinen Eigenschaften und speziel- len Charakteristika aufgenommen, d. h. erfasst werden.
Allerdings entsteht beispielsweise durch den Aufprall eines Steins auf eine Glasscheibe noch eine zweite wichtige Kompo- nente, weil durch den Aufprall eine lokale Eigenschwingung der Scheibe verursacht wird, wodurch ein Infraschallsignal im Frequenzbereich von 1 bis 50 Hz erzeugt wird. Dieses Signal breitet sich auch direkt in dem geschädigten Material (Glas- scheibe) aus und erreicht das Mikrofon schneller als das durch das Schadensereignis (Steinschlag) erzeugte Geräusch. Letzteres breitet sich nur durch Luftleitung aus, wohingegen sich das Infraschallsignal sich auch direkt im geschädigten Material ausbreitet (Körperschall) . Infraschall breitet sich im Glas und anderen Festkörpern viel schneller aus als Schall in der Luft.
Aufgrund ihrer Eigenschaft, sowohl die von einem Schadenser- eignis erzeugten Schallsignale (Luftschall) als auch die da- bei ebenfalls erzeugten Infraschallsignale aufzunehmen, kann die erfindungsgemäße Sensoreinheit in vorteilhafter Weise zur Erkennung von unterschiedlichen Schadensereignissen verwendet werden, insbesondere im erfindungsgemäßen System zur akusti- schen Erkennung von Schadensereignissen an Materialien, wie nachfolgend beschrieben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Platine im Zustand der Befestigung der Sensoreinheit auf einem zu überwachenden Material zur Stirnwand des Gehäu- ses hin vorwölbt (d. h. von der Befestigungsseite weg) . Dies kann z . B. erreicht werden, indem die Höhe des oder der Be- festigungsmittel oder/und die Höhe der Seitenwand des Gehäu- ses so bemessen wird, dass das Mikrofon (mit der darauf be- findlichen Verbindungsschicht) auf die Platine einen Druck ausübt, wodurch die Platine elastisch verformt und in die er- wähnte Richtung vorgewölbt wird. Insbesondere kann sich die Platine in den oben erwähnten, zwischen der Unterseite der
Platine und der dieser gegenüberliegenden Stirnwand liegenden Hohlraum vorwölben.
Durch die elastische Verformung der Platine und die daraus resultierende Federspannung (Druckspannung) wird bewirkt, dass das Mikrofon mit seiner Verbindungsschicht durch einen Anpressdruck an die Oberfläche des Materials angedrückt wird, wenn die Sensoreinheit daran befestigt ist . Dadurch wird eine zuverlässige Verbindung der Sensoreinheit mit der Material - Oberfläche gewährleistet und die Übertragung der Schallsig- nale verbessert.
Besonders vorteilhaft ist deshalb die Kombination der folgen- den Merkmale:
- das Gehäuse hat im Zustand der Befestigung der Sensorein- heit auf einer Materialoberfläche, z . B. einer Glasscheibe, keinen direkten Kontakt zu dieser Materialoberfläche (wie oben erläutert) . Zwischen dem Mikrofon und der Materialoberfläche ist eine - Verbindungsschicht angeordnet, die im Zustand der Befesti- gung der Sensoreinheit auf einer Materialoberfläche einen Kontakt zwischen dem Mikrofon und der Materialoberfläche herstellt. das Mikrofon wird - wie oben erläutert - durch einen An- pressdruck an die Oberfläche des Materials angedrückt, wenn die Sensoreinheit an einem solchen Material befestigt ist .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Sensoreinheit ist vorgesehen, dass auf der Pla- tine im Innenraum des Mikrofons ferner eine elektronische
Schaltung, insbesondere ein integrierter Schaltkreis, ange- ordnet und mit dem Mikrofon elektrisch verbunden ist, z . B. über Leiterbahnen in der Platine. Die elektronische Schaltung ist insbesondere zur Durchführung einer oder mehrerer der folgenden Funktionen ausgelegt ist : Vorverstärker, Analog-Di- gital -Wandler, Audiofilter, Rauschunterdrückung . Dadurch wird es u. a. ermöglicht, das analoge Signal des Schallwandlers in ein digitales Signal zu konvertieren und zu verstärken. Al- ternativ können diese Funktionen auch durch eine separate Schaltung außerhalb der Sensoreinheit ausgeführt werden.
Die Sensoreinheit ist vorzugsweise ein miniaturisiertes (Micro Electro Mechanical System = mikro-elektromechanisches System = MEMS) , in SMD-Technik ausgeführtes Bauteil . Als Mik- rofone werden vorzugsweise miniaturisierte Mikrofone einge- setzt, insbesondere in SMD-Technik ausgeführte Mikrofone, z .
B. Elektretmikrofone oder MEMS -Mikrofone, wobei letztere be- sonders bevorzugt sind. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Schallwandler ein MEMS- Schallwandler (MEMS -Transducer) ver- wendet, wobei auf der Platine ferner ein mit dem MEMS-
Schallwandler elektrisch leitend verbundener, integrierter Schaltkreis, insbesondere ein ASIC, angeordnet ist . Vorzugs- weise ist der integrierte Schaltkreis oder ASIC dazu ausge- legt, einer oder mehrere der folgenden Funktionen auszufüh- ren: Vorverstärker, Analog-Digital -Wandler, Audiofilter, Rau- schunterdrückung .
Im Handel erhältliche "MEMS -Mikrofone " , umfassend eine Pla- tine mit Schallwandler (MEMS -Transducer) , ASIC und Gehäuse
(Wand) mit Schallöffnung, sind zur Verwendung in einer erfin- dungsgemäßen Sensoreinheit bzw. zum Aufbau einer solchen Sen- soreinheit geeignet und werden aufgrund ihrer geringen Abmes- sungen und der hohen Empfindlichkeit bevorzugt. Als Beispiel für ein im Handel erhältliches MEMS -Mikrofon kann das MEMS-
SMD- Bauteil des Herstellers Adafruit Industries (New York) mit der Typenbezeichnung "SPW2430" genannt werden (Abmessun- gen: ca. 16mm x 14mm x 3mm) .
Besonders bevorzugt ist ein MEMS -Mikrofon mit einer Schall - Öffnung, die seitlich versetzt zu dem Schallwandler (Schall- aufnehmer) angeordnet ist, ausgestattet, so dass der durch die Schallöffnung eintretende Schall teils direkt, teils in- direkt (nach Reflexion an Oberflächen im Innenraum des Mikro - fons) auf den Schallwandler auftrifft . Als schallref lektie- rende Oberfläche dient dabei auch die Oberfläche des Einkap- selungsmaterials ("Molding" , z . B. "Gl ob Top Molding") , mit welchem der ASIC eingekapselt ist. Der ASIC des MEMS- Mikrofons ist insbesondere zur Durchführung einer oder mehre- rer der folgenden Funktionen ausgelegt : Vorverstärker, Ana- log-Digital -Wandler, Audiofilter, Rauschunterdrückung. Bevor- zugt verfügt das MEMS-Mikrofon über einen integrierten Ana- log -Digital -Wandler, so dass ein digitales Audiosignal ausge- geben wird. Falls das verwendete MEMS-Mikrofon ein analoges Audiosignal ausgibt, wird vorzugsweise ein nachgeschalteter Analog-Digital -Wandler verwendet, um ein digitales Audiosig- nal zu erzeugen.
Als Mikrofon der Sensoreinheit wird vorzugsweise ein Mikrofon verwendet, welches dazu ausgelegt ist, Schall im Frequenzbe- reich von 50 Hz bis 20 kHz (Hörschallbereich) , insbesondere von 50 bis 15 kHz, und Infraschall < 50 Hz, insbesondere im
Bereich von 5 Hz bis < 25 Hz, aufzunehmen. MEMS -Mikrofone sind im Allgemeinen dazu ausgelegt, Schall und Infraschall der genannten Frequenzbereiche aufzunehmen. Die Eigenschaften der verschiedenen MEMS -Mikrofons lassen sich den jeweiligen Hersteller- Informationen entnehmen. Üblicherweise liegt die Empfindlichkeit solcher MEMS -Mikrofone im Bereich von -45 bis -35 dBV, mit einem Signal -Rausch-Verhältnis im Bereich von 57 - 65 dB (A) .
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn das verwendete
Mikrofon dazu ausgelegt ist, Ultraschallsignale (> 20 kHz) zu aufzunehmen. Im Handel erhältliche MEMS -Mikrofone, wie oben beschrieben, erfassen im Allgemeinen auch einen Anteil von Schall -Signalen im Ultraschall-Bereich. Obwohl dieser Anteil vergleichsweise gering ist, können diese Ultraschall -Signale zur spezifischen Erkennung unterschiedlicher Schädigungsmus- ter, z . B . Steinschlag-Muster, herangezogen werden, d. h. bei der Auswertung berücksichtigt werden. Die Sensoreinheit ist üblicherweise mit Mitteln zur Strom- bzw. Spannungsversorgung des Mikrofons und gegebenenfalls ei- ner elektronischen Schaltung, sowie zur Weiterleitung des von der Sensoreinheit erzeugten analogen oder digitalen Signals ausgestattet; derartige Mittel sind dem Fachmann bekannt (z . B. elektrische Anschlüsse, Steckverbindungen, elektrische An- schlussleitungen) . üm eine unterbrechungsfreie Mikrofonauf- zeichnung zu ermöglichen, kann die Stromversorgung der Sen- soreinheit Batterien, Akkus, Solarzellen, Kondensatoren (vor- zugsweise Superkondensatoren) oder ähnliche dem Fachmann be- kannte Mittel umfassen.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit kann auf einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialien angebracht werden, um dort auf tretende Schadensereignisse zu erfassen. Als Beispiele und bevorzugte Materialien und Einsatzgebiete sind zu nennen:
Glasscheiben von (Luft-/Land-/Wasser- ) Fahrzeugen, insbeson- dere von Kraftfahrzeugen (PKW, LKW, Busse, Schienenfahrzeuge, Seilbahnen, etc. ) ; ferner Glasscheiben an stationären Ein- richtungen (Architektur/Gebäude, Industrieanlagen etc. ) . Vor- zugsweise wird die Sensoreinheit auf der Innenseite einer Glasscheibe (z . B. eines Kraftfahrzeugs) angebracht.
Weitere Materialien und Einsatzgebiete sind z . B. : Strukturen und Bauteile aus Metall, insbesondere Karosserie und -Bauteile von Kraftfahrzeugen.
Strukturen und Bauteile aus Kunststoffen oder Verbundwerk - stoffen (z . B. carbonfaserverstärkter Kunststoff) , insbeson- dere Karosserie und -Bauteile von Kraftfahrzeugen sowie Be- leuchtungseinrichtungen und Außenspiegel von Kraftfahrzeugen. Insbesondere kann die Sensoreinheit zur Erfassung folgender Schadensereignisse verwendet werden:
Glas -Steinschlagschäden, Glas -Bruchschäden, Glas-Risse; Un- fallschäden, insbesondere Beulen, in Blechteilen; Kratzer in
Blechteilen; Kratzer in Kunststoffteilen oder in Verbundwerk- stof fteilen; Bruchschäden in Kunst stof fteilen oder in Ver- bundwerkstof fteilen; Schlag- oder Bruchschäden an Fahrzeug- Außenspiegeln; Schlag- oder Bruchschäden an Beleuchtungsein- richtungen, insbesondere an Scheinwerfern und Rückleuchten- Bevorzugt ist die Verwendung zur Erfassung von Schäden an Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen.
Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein System zur akus- tischen Erkennung von Schadensereignissen an Materialien, insbesondere an Glasscheiben von Fahrzeugen. "Erkennung" be- deutet, dass die Art (oder der Typ) des jeweils auf getretenen Schadensereignisses erkannt wird, bevorzugt auch dessen wei- tere Eigenschaften (z . B. die Stärke oder Intensität des Schadensereignisses) . "Akustisch" bedeutet, dass die Erken- nung auf Schallsignalen (einschließlich Infraschall) beruht. Beispielsweise können bei Schadensereignissen an Glasscheiben u. a. folgende Arten oder Typen unterschieden werden: Kratzer
(nur oberflächlich) , Steinschlagschäden, Risse oder Sprünge, Bruch, Totalzerstörung. Das erfindungsgemäße System ermög- licht die Erkennung und Unterscheidung derartiger Schadenser- eignisse. Es kann ferner auch verwendet werden, um zwischen nichtschädigenden, Geräusche erzeugenden physikalischen Ein- wirkungen (z . B. Aufprall eines Gummiballs auf eine Glas- scheibe) und tatsächlichen Schadensereignissen zu unterschei- den. Das erfindungsgemäße System zur akustischen Erkennung von Schadensereignissen beruht auf der Erkenntnis, dass ein be- stimmtes Schadensereignis - abhängig u. a. von der Art und Energie (Stärke) sowie von der Art des jeweils geschädigten Materials - während seiner Zeitdauer ein bestimmtes akusti- sches Muster erzeugt, welches für den jeweiligen Typ eines Schadensereignisses charakteristisch ist . Gemäß vorliegender Erfindung ist dabei von wesentlicher Bedeutung, dass sowohl Luftschall- Signale (insbesondere im Hörschall -Bereich) als auch Infraschall -Signale eines Schadensereignisses erfasst und ausgewertet werden.
Das System zur akustischen Erkennung von Schadensereignissen umfasst zumindest Folgendes :
- mindestens eine ein Mikrofon enthaltende Sensoreinheit zur
Befestigung an einer Oberfläche eines zu überwachenden Ma- terials, wobei die Sensoreinheit dazu ausgelegt ist, die von einem Schadensereignis verursachten Schallsignale (d. h. Luftschall, insbesondere im Hörschall -Bereich) und
Infraschallsignale zu erfassen, und in elektrische Signale umzuwandeln;
- mindestens eine mit dem Mikrofon leitend verbundene elekt- ronische Schaltung, welche zur Durchführung einer oder meh- rerer der folgenden Funktionen ausgelegt ist: Vorverstär- ker, Analog-Digital-Wandler, Audiofilter, Rauschunterdrü- ckung; wobei die Schaltung vorzugsweise in der Sensorein- heit angeordnet ist;
- mindestens eine Auswertungseinheit, welche mit der erwähn- ten Schaltung der Sensoreinheit verbunden und zur Auswer- tung der von der Schaltung übermittelten Signale sowie zur Erkennung des Schadensereignisses basierend auf dem Ergeb- nis der Auswertung ausgelegt ist. Die Vorteile der Verwendung eines Mikrofons, welches geeignet ist, sowohl die von einem Schadensereignis verursachten Schallsignale (d. h. Luftschall, insbesondere im Hörschall- Bereich) als auch die durch dieses Schadensereignis verur- sachten Infraschallsignale zu erfassen, sind bereits oben er- läutert worden, um die Sensitivität und/oder Genauigkeit bei der Erkennung von Schadensereignissen zu erhöhen, kann es vorteilhaft sein, wenn das System mit zwei oder mehreren der genannten Sensoreinheiten ausgestattet ist, die an dem zu überwachenden Material angebracht werden können.
Das erfindungsgemäße System ermöglicht in vorteilhafter Weise die Erkennung von Schäden in Ist-Zeit, da das jeweilige Scha- densereignis und zugleich der Schadens -Typ zu der Zeit er- kannt werden, in der das Schadensereignis stattfindet (im Un- terschied zu einer nachträglichen Begutachtung von Schäden) .
Vorzugsweise ist die Sensoreinheit des Systems eine erfin- dungsgemäße Sensoreinheit, wobei auch mehrere Sensoreinheiten in Kombination eingesetzt werden können. Aufgrund der beson- deren Eigenschaften und Vorteile, wie oben erläutert, ist die erfindungsgemäße Sensoreinheit besonders für die Verwendung als Komponente des Systems geeignet.
Die elektronische Schaltung, welche Funktionen eines Vorver- stärkers, Analog-Digital -Wandlers usw. ausführen kann, kann beispielsweise zusammen mit dem Mikrofon eine Einheit bilden, wie weiter oben beschrieben.
Die Auswertungseinheit ist vorzugsweise ein Rechner (Compu- ter) , der mittels einer entsprechenden Software zur Auswer- tung der von der Sensoreinheit erhaltenen Signale sowie zur. Erkennung des Schadensereignisses ausgelegt ist, wie weiter unten genauer beschrieben.
Falls beispielsweise in einem Fahrzeug zwei oder mehrere Sen- soreinheiten installiert sind (z . B. an unterschiedlichen
Stellen der Frontscheibe oder an unterschiedlichen Scheiben) , kann jede Sensoreinheit mit einer jeweiligen Auswertungsein- heit in Verbindung stehen, oder es kann eine gemeinsame Aus- wertungseinheit installiert sein, welche dazu eingerichtet ist, Daten von zwei oder mehreren Sensoreinheiten zu empfan- gen und auszuwerten.
Als Hardware der Auswertungseinheit kommen vorzugsweise Mikrocontroller zum Einsatz . Diese enthalten im allgemeinen einen Prozessor (CPU) , Arbeitsspeicher, Programmspeicher, Schnittstellen (z . B. Netzwerk, USB) , Ein- und Ausgangsports (I/O-Ports) . Ferner kann die Auswertungseinheit einen Analog- Digital -Wandler enthalten, sofern die jeweils verwendete Sen- soreinheit keinen Analog-Digital -Wandler aufweist .
Ein bevorzugtes Beispiel eines Mikrocontrollers ist der
"RP2040" ; hierbei handelt es sich um einen 32-Bit Mikrocon- troller der "Raspberry Pi Foundation" (Cambridge, UK) . Die technischen Merkmale dieses Mikrocontrollers sind wie folgt : CPU: 32-Bit RP2040 Dual -Core -Prozessor mit 133 MHz Takt- frequenz ;
Arbeitsspeicher (RAM) : 264 kByte SRAM;
Programmspeicher: 2Mbyte Q-SPI- Flash;
I/O-Ports : 26 multifunktionale Allzweck-Eingänge und -Ausgänge (GPIO) , 3, 3V-kompatibel . Der Mikrocontroller kann ferner mit einem geeigneten Funkmo- dul , z . B. Bluetooth- oder WiFi -Modul, ausgestattet sein, um u. a. das Senden der Auswertungsdaten über eine drahtlose
Verbindung zu ermöglichen.
Die Software des Mikrocontrollers ist bevorzugt für die Mus- tererkennung von Schallsignalen ausgelegt, wobei die von der erwähnten Sensoreinheit gelieferten Daten in allen Frequenz- bereichen ausgewertet werden. Die Auswertungssoftware kann bevorzugt auf Basis von "Raspberry Libraries" erstellt wer- den.
Insbesondere ist die Auswertungseinheit dazu ausgelegt, eine Auswertung des zeitlichen Verlaufs von Infraschall -Signalen und des zeitlichen Verlaufs von Schallsignalen (Luftschall) durchzuführen .
Die Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Signale erfolgt im Allgemeinen ununterbrochen. Um eine möglichst unterbrechungs- freie Auswertung zu ermöglichen, kann die Stromversorgung der Auswertungseinheit Batterien, Akkus, Solarzellen, Kondensato- ren (vorzugsweise Superkondensatoren) oder ähnliche dem Fach- mann bekannte Mittel umfassen.
Bevorzugt werden die von der oder den Sensoreinheit (en) ge- lieferten Daten oder Signale durch die Auswertungseinheit in bestimmten Abständen (Intervallen) ausgewertet, wobei diese Abstände vorzugsweise 1 Sekunde oder weniger betragen. Die Erfassung von Schallsignalen durch die Sensoreinheit (en) er- folgt üblicherweise kontinuierlich. Die zeitlichen Verläufe der Infraschall- bzw. Luftschallsig- nale, insbesondere der Amplituden oder Frequenzen, während der Dauer des jeweiligen Schadensereignisses ergeben ein cha- rakteristisches Muster, welches zur Erkennung des Schadenser- eignis-Typs durch die Auswertungseinheit verwendet werden kann. Zusätzlich kann dieses Muster anhand weiterer Parameter charakterisiert werden, wie nachfolgend beschrieben.
Die Auswertungseinheit ist vorzugsweise dazu ausgelegt, die oben erwähnte Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Infra- schall- und Luftschallsignale auf Grundlage eines oder mehre- rer der folgenden Parameter durchzuführen: Frequenzbereich, Frequenzspektrum, Lücken im Frequenzspektrum, Veränderung der Frequenz im zeitlichen Verlauf , minimale/ maximale Amplitude, Amplitude (Schallenergie oder Intensität) im zeitlichen Ver- lauf, Pegelabnahme am Ende, Gesamtdauer des Schadensereignis- ses . Diese Funktionen können durch eine geeignete Software realisiert werden oder in einem ASIC implementiert sein.
Weiterhin ist die Auswertungseinheit vorzugsweise dazu ausge- legt, bei der Auswertung der Signale und/oder zur Erkennung eines Schadensereignisses eine oder mehrere der nachfolgend genannten Programme oder Verfahren anzuwenden: Audio-Filter, Fourier-Transformationen, Wavelet -Transformationen, Muster-
Erkennung, statistische Verfahren. Derartige Verfahren dafür geeignete Programme bzw. Software sind dem Fachmann bekannt .
Die Auswertung der Signale mittels Software beruht grundsätz- lich darauf, dass während eines Schadensereignisses (z . B. Steinschlag auf Glasscheibe) ein Signalmuster entsteht, wel- ches aus unterschiedlichen Schall -Komponenten besteht (hörba- res Geräusch, Infraschall, evtl . Ultraschall) und sich im zeitlichen Verlauf ändert. Dabei ist insbesondere von Bedeu- tung, dass Ausbreitung der Infraschall -Signale im Material schneller erfolgt als die Ausbreitung der Hörschall- Kompo- nente (Geräusch) in der Luft, so dass die Infraschall -Signale das Mikrofon schneller erreichen als die Hörschall- Signale. Der zeitliche Verlauf des Signalmusters kann beispielsweise eine Anfangsphase mit einem starken Infraschall -Signal auf- weisen, gefolgt von einer Phase mit einem starken Schall -Sig- nal im Hörbereich (z . B. Schlag-Geräusch) , gefolgt von einer Auskling -Phase durch Hall-Hef lektionen. Für die Auswertung der Signale wird deshalb vorzugsweise eine Software verwen- det, die mit einstellbaren Parametern arbeitet, welche die erwähnten Phasen oder Abschnitte charakterisieren. Beispiels- weise kann es sich dabei um Parameter handeln, welche die
Signalstärke (Amplitude; Minimum/Maximum) , den Frequenz-Be- reich der Signale und/oder die Dauer der jeweiligen Phase be- schreiben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswertungs- einheit dazu ausgelegt, dass bei der Mustererkennung ver- schiedene einstellbare Schwellenwerte berücksichtigt werden, so dass bei überschreiten eines Schwellenwertes das Eintreten eines Schadens erkannt wird oder der Schweregrad des Schadens eingestuft werden kann. Die Schwellenwerte können mithilfe von Praxistests ermittelt und so ständig weiterentwickelt werden, um die Schadenserkennung zu verbessern oder an spezi- elle Bedingungen anzupassen.
Des weiteren ist vorgesehen, dass die Mustererkennung durch Kl-Methoden (Künstliche Intelligenz) optimiert wird. Dies be- deutet insbesondere, dass das System (d. h. die Software der Auswertungseinheit) durch neue Daten aus weiteren Schadenser- eignissen permanent dazulernt. Dabei können insbesondere neu- ronale Netze oder Deep- Learning -Funktionen zum Einsatz kom- men. Der Einsatz dieser Methoden ist insbesondere vorteil- haft, um die Mustererkennung von besonders schwer erkennbaren Schadensereignissen zu verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswertungs- einheit dazu ausgelegt, die bei der Auswertung erzeugten Da- ten zu speichern oder/und an ein anderes Gerät zu übertragen, vorzugsweise mittels einer drahtlosen Datenverbindung oder eines Funknetzwerks, insbesondere mittels Bluetooth, WLAN oder einer drahtlosen Internet -Verbindung. Als "anderes Ge- rät" kommen z . B. ein Smartphone, ein Computer/Server, oder ein On-Board-Diagnosesystem oder Infotainment -System eines KFZ) in Betracht .
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Auswertungseinheit dazu ausgelegt, im Falle des Erkennens eines Schadensmusters eine Nachricht z . B. über WLAN, WiFi oder Bluetooth auf ein mobiles Endgerät (Mobiltelefon, Smart- phone, Notebook, Tablet etc. ) zu senden, welches bevorzugt mit einer für diesen Zweck konzipierten App ausgestattet ist . Die gesendete Nachricht kann neben der Information über das eingetretene Schadensereignis auch die durch die Auswertung der Auswertungseinheit erzeugten Daten enthalten. Zusätzlich kann das mobile Endgerät bzw. die darauf installierte App dazu eingerichtet sein, diese Nachricht, bevorzugt zusammen mit den Daten des Schadensmusters, an einen Server (bei- spielsweise eines Dienstleistungsunternehmens) weiterzulei- ben. Dieses Senden der Daten von dem mobilen Endgerät an einen Server erfolgt vorzugsweise automatisch, d. h. ohne menschli- ches Eingreifen (programmgesteuert) . Typischerweise handelt es sich bei dem erwähnten mobilen Endgerät um das Mobiltele- fon oder Smartphone des Fahrers eines Fahrzeugs, bei welchem durch die Auswertungseinheit ein Schadensereignis erkannt worden ist .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Auswertungseinheit dazu ausgelegt ist, das durch die Aus- wertung erhaltene Muster der Schall- und Infraschall-Signale eines Schadensereignisses einem von mehreren Schadensmuster- Typen zuzuordnen, wobei die Schadensmuster-Typen insbesondere folgende umfassen: Glas-Steinschlagschaden, Glas -Bruchscha- den, Glas -Risse; Unfallschäden, insbesondere Beulen, in
Blechteilen; Kratzer in Blechteilen; Kratzer in Kunststoff- teilen oder in Verbundwerkstoffteilen; Bruchschäden in Kunst-
Stoffteilen oder in Verbundwerkstof fteilen; Schlag- oder Bruchschäden an Fahrzeug-Außenspiegeln; Schlag- oder Bruch- schäden an Beleuchtungseinrichtungen, insbesondere an Schein- werfern und Rückleuchten von Kraftfahrzeugen. Die erwähnten Schadensmuster-Typen können in der Auswertungseinheit abge- speichert vorliegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswertungsein- heit dazu ausgelegt, abhängig von dem für das jeweilige Scha- densereignis erhaltene Muster einen Vandalismusschaden oder fremdverursachten Parkschaden an einem Fahrzeug zu erkennen.
Insbesondere bei Verwendung des Systems in einem Kraftfahr- zeug ist es von Vorteil, wenn die Auswertungseinheit dazu ausgelegt ist, abhängig von dem jeweils erkannten Schadenser- eignis ein Alarm- oder Notfallsignal zu erzeugen, oder einen Notruf an eine Rettungsleitstelle zu übermitteln.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das System mindestens eine Kamera, welche dazu geeignet ist, kontinuierlich Videoaufnahmen anzufertigen und optional zu speichern. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine solche Ka- mera in einem Fahrzeug angebracht ist, welches mit einem er- findungsgemäßen System zur akustischen Erkennung von Schaden- sereignissen ausgestattet ist. Vorzugsweise ist die Kamera in der Weise angebracht, dass ihr Blickwinkel den Frontbereich des Fahrzeugs erfasst . Auch zur Überwachung des Heckbereichs kann eine solche Kamera angebracht sein. Auf diese Weise kann der Schadensverlauf, zusätzlich zur akustischen Erkennung, auch visuell erkannt werden. Da die Kamera kontinuierlich in
Betrieb ist, wird durch sie auch der Schadensverlauf kurz vor dem Eintritt eines Schadensereignisses, insbesondere einer Frontalkollision, erkannt und dokumentiert.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich ferner auf ein Fahr- zeug, insbesondere Kraftfahrzeug, welches mit mindestens ei- ner Sensoreinheit oder einem System gemäß obiger Beschreibung ausgestattet ist.
Des weiteren wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfah- ren zur akustischen Erkennung von Schadensereignissen an Ma- terialien, insbesondere an Glasscheiben von Fahrzeugen, be- reitgestellt, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst : a) Auf nehmen von durch ein Schadensereignis erzeugten Schall - Signalen im Frequenzbereich von 50 Hz bis 20 kHz (= Luft- schallbereich) , vorzugsweise 50 bis 15 kHz, und zusätzlich von Infraschall -Signalen im Frequenzbereich < 50 Hz, ins- besondere im Bereich von 5 Hz bis < 25 Hz, mittels mindes- tens einer Sensoreinheit, die mindestens ein Mikrofon ent- hält und an einer Oberfläche eines zu überwachenden Mate- rials befestigt ist; b) Auswerten des zeitlichen Verlaufs der Luftschallsignale und des zeitlichen Verlaufs der Infraschallsignale, wodurch ein Muster der Luftschall- und Infraschall -Signale des Schadensereignisses an dem zu überwachenden Material erhalten wird.
Geeignete Mittel und Methoden zur Durchführung dieser Verfah- rensschritte sind weiter oben beschrieben worden. Allgemein erfolgt die Durchführung software- bzw. programmgesteuert, unter Verwendung von hierfür geeigneten Rechnern/Computern, insbesondere Mikrocontroller.
Das Erfassen des zeitlichen Verlaufs der Signale erfolgt im Allgemeinen kontinuierlich, d. h. unterbrechungsfrei .
Bevorzugt werden die Luftschall- und Infraschall-Signale in bestimmten Abständen (Intervallen) ausgewertet, wobei diese Abstände vorzugsweise 1 Sekunde oder weniger betragen.
Vorzugsweise erfolgt das Auswerten des zeitlichen Verlaufs der Signale auf Grundlage einer oder mehrerer der folgenden Parameter: Frequenzbereich, Frequenzspektrum, Lücken im Fre- quenzspektrum, Veränderung der Frequenz im zeitlichen Ver- lauf, minimale/ maximale Amplitude, Amplitude (Schallenergie oder Intensität) im zeitlichen Verlauf, Pegelabnahme am Ende, Gesamtdauer des Schadensereignisses .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren einen nachfolgenden Schritt auf , in welchem das durch das Auswerten erhaltene Muster der Luftschall- und Infraschall -
Signale eines Schadensereignisses einem von mehreren Scha- densmuster-Typen zugeordnet wird, wobei diese Schadensmuster - Typen insbesondere folgende umfassen: Glas -Steinschlagscha- den, Glas -Bruchschaden, Glas-Risse; Hagelschäden an Glas oder Blech, Unfallschäden, insbesondere Beulen, in Blechteilen;
Kratzer in Blechteilen; Kratzer in Kunststoffteilen oder in
Verbundwerkstoffteilen; Bruchschäden in Kunststoffteilen oder in Verbundwerkstoffteilen; Schlag- oder Bruchschäden an Fahr- zeug-Außenspiegeln; Schlag- oder Bruchschäden an Beleuch- tungseinrichtungen, insbesondere an Scheinwerfern und Rück- leuchten von Kraftfahrzeugen.
Beim Erfassen des zeitlichen Verlaufs der Signale und beim Auswerten der Signale wird vorzugsweise eines oder mehrere der nachfolgend genannten Programme oder Verfahren angewandt: Audio-Filter, Fourier-Transformationen, Wavelet-Transformati- onen, Muster-Erkennung, statistische Verfahren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Auswer- tung in der Weise, dass bei der Mustererkennung verschiedene einstellbare Schwellenwerte berücksichtigt werden, so dass bei Überschreiten eines Schwellenwertes das Eintreten eines
Schadens erkannt wird oder der Schweregrad des Schadens ein- gestuft werden kann. Vorzugsweise weist das Verfahren einen weiteren Schritt auf , in welchem die beim Auswerten erzeugten Daten an ein anderes Gerät zu übertragen werden, vorzugsweise mittels einer draht- losen Datenverbindung oder eines Funknetzwerks, insbesondere mittels Bluetooth, WLAN oder einer drahtlosen Internet-Ver- bindung .
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dazu ausgelegt, dass im Falle des Erkennens eines Schadensmusters eine Nachricht z . B. über WLAN, WiFi oder Bluetooth von der Auswertungseinheit auf ein mobiles Endgerät (Mobiltelefon, Smartphone, Notebook, Tablet etc . ) gesendet wird, welches bevorzugt mit einer für diesen Zweck konzipierten App ausgestattet ist . Die gesendete Nachricht kann neben der Information über das eingetretene Schadenser- eignis auch die durch die Auswertung der Auswertungseinheit erzeugten Daten enthalten. Zusätzlich kann das mobile Endge- rät bzw. die darauf installierte App dazu eingerichtet sein, diese Nachricht, bevorzugt zusammen mit den Daten des Scha- densmusters, an einen Server (beispielsweise eines Dienst- leistungsunternehmens) weiterzuleiten. Dieses Senden der Da- ten von dem mobilen Endgerät an einen Server erfolgt vorzugs- weise automatisch, d. h. ohne menschliches Eingreifen (pro- grammgesteuert) .
Ferner weist das Verfahren bevorzugt einen weiteren Schritt auf, in welchem ein Alarm- oder Notfallsignal erzeugt wird oder ein Notruf an eine Rettungsleitstelle übermittelt wird, abhängig von dem bei der Auswertung für das jeweilige Scha- densereignis erhaltene Muster. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vor- gesehen, dass, falls an einem Fahrzeug ein durch Vandalismus verursachtes Schadensereignis oder ein fremdverursachter Parkschaden erkannt wird, eine Benachrichtigung an den Fahrer und/oder Halter des Fahrzeugs übermittelt wird, und wahlweise das Schadensmuster des erkannten Schadensereignisses, der er- kannte Schadensmuster -Typ sowie Angaben zu dem/den vom Scha- densereignis betroffenen Fahrzeugteil (en) und Angaben zu Uhr- zeit und Ort des Schadenseintritts, zwecks Beweissicherung gespeichert werden, wobei die Übermittlung der Benachrichti- gung und die Speicherung bei Schadenseintritt automatisch ausgelöst wird.
Beschreibung der Zeichnungen und Beispiele
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen (Fig. 1 bis 3 ; Fig. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F) beispielhaft veranschaulicht und nachfolgend erläutert . Die Zeichnungen sind schematische Dar- stellungen und nicht maßstabsgetreu.
FIG. 1 ist eine Schnittdarstellung, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinheit im Zustand der Befesti- gung an einem Material zeigt .
FIG. 2 zeigt (in Draufsicht) eine erfindungsgemäße Sensorein- heit (wie in Fig. 1 dargestellt) im Zustand der Befestigung an einem Material .
FIG. 3 ist eine Schnittdarstellung, die eine Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinheit im Zustand der Befestigung an einem Material zeigt .
Fig. 1:
Die Sensoreinheit (1) ist an der Oberfläche (11a) eines zu überwachenden Materials (11) (z . B. Glasscheibe) befestigt.
Das Gehäuse (7) der Sensoreinheit besteht aus einer Stirnwand
(7a) und einer mit dieser verbundenen, umlaufenden Seitenwand
(7b) . Diese Seitenwand erstreckt sich zur Befestigungsseite (A) hin; der Rand (7c) der Seitenwand (7b) berührt die Ober- fläche (Ila) des Materials (11) nicht, sondern hält einen Ab- stand (d) zu dieser Oberfläche ein, so dass ein Luftspalt entsteht . Dadurch ist das Gehäuse einseitig offen, nämlich zur Befestigungsseite (A) hin.
Im Gehäuse (7) ist eine Platine (6) angeordnet und mit dem Gehäuse verbunden, wie in der Zeichnung dargestellt . Die Pla- tine ist annähernd parallel zur Stirnwand (7a) des Gehäuses und zur Oberfläche (11a) , an welcher die Sensoreinheit (1) befestigt ist, ausgerichtet . Zwischen der Unterseite (6a) der Platine (6) und der dieser gegenüber liegenden Stirnwand (7a) des Gehäuses (7) ist ein Abstand (e) vorhanden, so dass ein dazwischenliegender Hohlraum gebildet wird.
Auf der (der Unterseite (6a) gegenüberliegenden) Bestückungs- seite der Platine (6) ist ein Mikrofon (2) mit einer Wand
(2 ' , 2 ' ' ) angebracht, welche zusammen mit der Platine einen Innenraum (3) umschließt . In diesem Innenraum (3) ist auf der
Bestückungsseite der Platine (6) ein Schallwandler (4) ange- ordnet . Das Mikrofon (2) weist eine Schallöffnung (8) auf, die in ei- nem Wandbereich ( 2 ' ' ) des Mikrofons (2) angebracht ist, wel- cher der Platine (6) gegenüberliegt und der Befestigungsseite (A) zugewandt ist . Der Wandbereich ( 2 ' ' ) ist im wesentlichen eben und verläuft annähernd parallel zur Oberfläche (11a) , auf welcher die Sensoreinheit (1) befestigt ist.
Die Schallöffnung (8) befindet sich nicht gegenüber dem Schallwandler (4) , sondern an einer seitlich versetzten Posi- tion.
Ebenfalls im Wandbereich ( 2 ' ' ) des Mikrofons (2) ist eine schalldurchlässige Verbindungsschicht (10) mit einer Dicke (a) angeordnet, welche in dem erwähnten Bereich auf dessen äußerer Oberfläche angebracht ist und die Schallöffnung (8) überdeckt. Im Zustand der Befestigung der Sensoreinheit auf der Oberfläche (11a) befindet sich die Verbindungsschicht (10) zwischen dieser Oberfläche und der äußeren Oberfläche des Wandbereichs ( 2 ' ' ) des Mikrofons und verbindet diese bei- den Flächen.
Auf der Bestückungsseite der Platine (6) sind Befestigungs- mittel (9, 9 ' ) zum Befestigen der Sensoreinheit (1) auf der Materialoberfläche (11a) angebracht; diese befinden sich au- ßerhalb des Bereichs des Mikrofons (2) jedoch innerhalb des Gehäuses (7) , und erstrecken sich bis zur Befestigungsseite (A) hin bzw. bis zur Oberfläche (11a) des Materials (im dar- gestellten Zustand der Befestigung der Sensoreinheit an der Oberfläche eines Materials ist die mit der gestrichelten Li- nie (A) bezeichnete Ebene der Befestigungsseite der Sensor- einheit identisch mit der Oberfläche (11a) des Materials) . Als Material für das/die Befestigungsmittel kann ein elasti- sches, doppelseitiges PVC-Klebeband mit einer Dicke von 1-2 mm verwendet werden.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Höhe (c) der Be- festigungsmittel (9, 9 ' ) so gewählt, dass der Rand (7c) der Seitenwand (7b) den erwähnten Abstand (d) zur Oberfläche
(11a) des Materials einhält. Das Gehäuse hat deshalb keinen
Kontakt zur Materialoberfläche (11a) .
Ebenfalls auf der Bestückungsseite der Platine (6) und im In- nenraum (3) des Mikrofons (2) ist eine elektronische Schal- tung (5) , z . B. ein ASIC, angeordnet, die beispielsweise ei- nen Vorverstärker und einen Analog-Digital -Wandler umfasst .
Die Schaltung ist in einem Einkapselungsmaterial (5a) einge- kapselt .
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Sensoreinheit im Zustand der Befestigung an ein Material (11) nur über die Be- festigungsmittel (9, 9 ' ) und die Verbindungsschicht (10) mit der Oberfläche (11a) des Materials (11) verbunden.
Durch den Pfeil (12) wird angedeutet, dass sich die Platine
(6) im Zustand der Befestigung der Sensoreinheit auf dem Ma- terial (11) zur Stirnwand (7a) des Gehäuses (7) hin vorwölbt
(12) , wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen (die Wölbung der Platine ist in Fig. 1 nicht dargestellt, sondern wird lediglich durch den Pfeil (12) angedeutet) . Dies kann - wie in Fig. 1 gezeigt - erreicht werden, indem die Höhe (c) der Befestigungsmittel (9, 9 ' ) so gewählt wird, dass diese kürzer ist als die Summe der Höhe (b) des Mikrofons und der Dicke (a) der Verbindungsschicht (10) . Die in Richtung des Pfeiles (12) vorgewölbte Platine übt auf- grund ihrer elastischen Eigenschaften einen Druck (durch Fe- derkraft) auf das Mikrofon und die darauf befindliche Verbin- dungsschicht (10) in Richtung zum Material 11 hin aus .
Dadurch wird der Kontakt zwischen dem Mikrofon (2 , 2 ' ' ) und der Verbindungsschicht (10) zur Oberfläche (11a) des Materi- als (11) verbessert .
Fig. 2 :
Die Sensoreinheit (1) ist auf einem zu überwachenden Material
(11) befestigt . Die Platine (6) befindet sich innerhalb des hier transparent dargestellten Gehäuses, dessen umlaufender Rand (7b) durch eine dicke Linie dargestellt ist. Die Posi- tion des Mikrofons (2) auf der Platine ist durch eine gestri- chelte Linie angegeben, ebenso die Positionen des Schallwand- lers (4) und der Schaltung (5) . Beide Elemente befinden sich (wie in Fig. 1) gemeinsam im Innenraum des Mikrofons (2) . Die Schallöffnung (8) befindet sich über der Schaltung (5) und seitlich versetzt (Abstand (f) zum Schallwandler (4) .
Die Befestigungsmittel (9, 9 ' ) sind gegenüberliegend im äuße- ren Bereich der Platine (6) angebracht.
Fig. 3 :
Die in dieser Zeichnung dargestellte Sensoreinheit (1) ist eine Abwandlung der Sensoreinheit gemäß Fig. 1 und unter- scheidet sich von dieser wie folgt: Das Befestigungsmittel (9 , 9 ' ) ist nicht an der Platine (6) , sondern am Rand (7c) der Seitenwand (7b) des Gehäuses (7) an- gebracht . Der Rand (7c) kann dabei - wie in Fig. 3 darge- stellt - nach innen (d. h. zum Mikrofon (2) hin gerichtet) umgebogen oder gefalzt sein. Der Rand (7c) hat keinen direk- ten Kontakt zur Materialoberfläche (11a) , sondern ist mit dieser über das Befestigungsmittel (9, 9 )' verbunden. Das
Bef estigungsmittel , z . B. ein doppelseitiges Klebeband, er- streckt sich vorzugsweise über den gesamten Umfang des Randes (7c) (nicht dargestellt) .
Wenn die Sensoreinheit (1) - wie in Fig. 3 abgebildet - an der Oberfläche (11a) eines zu überwachenden Materials (11) , beispielsweise einer Glasscheibe, befestigt ist, verbindet das Befestigungsmittel (9, 9 ' ) das Gehäuse (7) der Sensorein- heit mit dem Material (11) . Die Höhe des Befestigungsmittels (9 , 9 * ) entspricht in diesem Fall dem Abstand (d) zwischen der Material -Oberfläche (11a) und dem am Rand (7c) der Sei- tenwand (7b) des Gehäuses (7) . Das Gehäuse hat keinen direk- ten Kontakt zur Oberfläche (Ila) , sondern ist nur durch das
Befestigungsmittel mit dieser verbunden.
Wie in Fig. 1 wird durch den Pfeil (12) angedeutet, dass sich die Platine (6) im Zustand der Befestigung der Sensoreinheit auf dem Material (11) zur Stirnwand (7a) des Gehäuses (7) hin vorwölbt (12) . Dies kann durch eine entsprechende Dimensio- nierung der Seitenwand (7b) und der Höhe/Dicke (d) des Befes- tigungsmittel in Relation zur Höhe (b) des Mikrofons (2) und der Dicke (a) der Verbindungsschicht (10) erreicht werden. Beispiele
Die Fig. 4A bis 4F zeigen den zeitlichen Verlauf (Muster) der Infraschall -Signale bzw. Luftschall- Signale bei unterschied- lichen Schadensereignissen an einer Glasscheibe (Steinschlag, Glasbruch) .
Der Versuchsaufbau, mit welchem die abgebildeten Schallsig- nale erhalten wurden, ist wie folgt:
Ein Serienfahrzeug (PKW) wurde jeweils mit einer Frontscheibe bestückt, an welcher eine erfindungsgemäße Sensoreinheit kle- bend befestigt wurde, wie weiter oben beschrieben. Die Posi- tion der Anbringung der Sensoreinheit auf der Scheibe wurde bei den Versuchen variiert (z . B . links oben oder unten mittig) .
Die Versuche wurden bei einer üingebungstemperatur von 26 °C durchgeführt; der Versuchsraum war nach außen hin geöffnet, so dass eine durch Straßenverkehr verursachte Geräuschkulisse vorhanden war.
Um Schadensereignisse (z . B. Steinschlag) zu simulieren, wurde ein Metallstift verwendet, der mit einstellbarer
Schlagkraft an eine Stelle der jeweiligen Scheibe schlägt . An einer Frontscheibe wurden auf diese Weise jeweils 96 Ein- schläge erzeugt, wobei die Bedingungen wie folgt variiert wurden :
1) 700 g Krafteinsatz, auf einer Fläche von 0, 3 mm2.
2) 1200 g Krafteinsatz, auf einer Fläche von 0, 3 mm2.
3) 1700 g Krafteinsatz, auf einer Fläche von 0, 3 mm2.
4) 2200 g Krafteinsatz, auf einer Fläche von 0, 3 mm2. Nach jedem Versuchsdurchlauf wurde die Scheibe aus dem Fahr- zeug herausgetrennt und durch eine neue Scheibe ersetzt, welche mit einer neuen Sensoreinheit bestückt wurde (Klebver- bindung) .
Die bei den Versuchen erzeugten Schallsignale wurden durch eine Audioaufzeichnungssoftware ("Audacity" ; freie Software) auf gezeichnet . Die Fig. 4A bis 4F zeigen Screenshots der mit dieser Software auf gezeichneten Schallsignalmuster.
Aus dem zeitlichen Verlauf der aufgezeichneten Signale (von links nach rechts) ist ersichtlich, dass bei Eintritt des
Schadensereignisses ein sehr starkes Infraschall -Signal er- zeugt wird ("Infraschall -Phase") . Diese Infraschall -Bereiche sind durch eine starke Übersteuerung des Signals gekennzeich- net und weisen meist nur wenige Nulldurchgänge auf der X- Achse auf . Die im Luftschallbereich liegenden Signale sind meist nicht übersteuert (da niedrigere Energie bzw. geringere Lautstärke) und zeichnen sich durch eine Vielzahl von Null- durchgängen aus .
Diese Infraschall -Phase geht stufenlos über in ein charakte- ristisches Signalmuster im Hörschall -Bereich ("Schlagmuster- Phase") . Schließlich folgt ein "Ausklingen" durch Hall-Refle- xionen. Infraschall- und (Luft-) Schallsignale können sich überlagern, wobei auch in diesem Fall die (Luft-) Schallsig- nale anhand ihres Signalverlaufs erkennbar sind ("schnelle" Schwingungen, überlagerte Sinuskurven) . Liste der Bezugszeichen
(1) Sensoreinheit
(2) Mikrofon
(2 ' ) Wand d. Mikrofons
(2 * ' ) Wandbereich
(3) Innenraum d. Mikrofons
(4) Schallwandler
(5) el . Schaltung
(5a) Einkapselungsmaterial
(6) Platine
(6a) Unterseite d. Platine
(7) Gehäuse
(7a) Stirnwand d. Gehäuses
(7b) Seitenwand d. Gehäuses
(7c) Rand d. Seitenwand
(8) Schallöffnung
(9) Befestigungsmittel
(9 ' ) Befestigungsmittel
(10) Verbindungsschicht
(11) Material (zu überwachendes M. )
(11a) Oberfläche d. Materials
(12) Richtung d. Vorwölbung d. Platine
(A) Befestigungsseite; Ebene
(a) Dicke d. Verbindungs schicht
(b) Höhe d. Mikrofons
(c) Höhe d. Befestigungsmittel
(d) Abstand d. Randes (7c) zur Oberfläche (11a)
(e) Abstand zwischen Unterseite (6a) u. Stirnwand (7a)
(f) seitl . Abstand zwischen Schallöffnung (8) u. Schall- wandler (4) .

Claims

ANSPRÜCHE
1. Sensoreinheit (1) für die akustische Erfassung von Scha- densereignissen an Materialien, insbesondere an Glasscheiben von Fahrzeugen, zur Befestigung auf einer Oberfläche (11a) eines Materials (11) , insbesondere auf der Oberfläche einer
Glasscheibe, wobei die Sensoreinheit Folgendes aufweist:
- ein Gehäuse (7) mit einer Stirnwand (7a) und einer mit die- ser verbundenen, umlaufenden Seitenwand (7b) , die sich zur
Befestigungsseite (A) hin erstreckt und deren Rand (7c) im Zustand nach Befestigung auf der Oberfläche (11a) einen Ab- stand (d) zu dieser Oberfläche aufweist; wobei die "Befes- tigungsseite (A) diejenige Seite der Sensoreinheit (1) ist, die im Zustand nach Befestigung auf der Oberfläche (11a) zu dieser benachbart ist;
- eine im Gehäuse (7) angeordnete und mit diesem verbundene
Platine (6) ;
- ein auf der Bestückungsseite der Platine (6) angebrachtes
Mikrofon (2) mit einer Wand (2 ' , 2 ' ' ) , welche zusammen mit der Platine einen Innenraum (3) umschließt;
- mindestens einen im Innenraum (3) des Mikrofons (2) auf der
Platine (6) angeordneten Schallwandler (4) ;
- eine Schallöffnung (8) , die in einem Wandbereich (2 ' ' ) des
Mikrofons (2) angebracht ist, welcher der Platine (6) ge- genüberliegt und der Befestigungsseite (A) zugewandt ist;
- eine schalldurchlässige Verbindungsschicht (10) , welche in dem erwähnten Bereich (2 ' ' ) des Mikrofons (2) auf dessen äußerer Oberfläche angebracht ist und die Schallöffnung (8) überdeckt;
- mindestens ein Befestigungsmittel (9 , 9 ' ) zum Befestigen der Sensoreinheit (1) auf der Materialoberfläche (11a) , insbesondere auf der Oberfläche einer Glasscheibe, wobei das Befestigungsmittel entweder am Rand (7c) der Seitenwand (7b) angebracht ist und sich bis zur Befestigungsseite (A) hin erstreckt, oder auf der Bestückungsseite der Platine (6) , außerhalb des Mikrofons (2) und innerhalb des Gehäuses
(7) angebracht ist und sich bis zur Befestigungsseite (A) hin erstreckt .
2. Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (c, d) des oder der Befestigungsmittel (9, 9 ' ) so bemessen ist, dass sich die Platine (6) im Zustand der Be- festigung der Sensoreinheit auf dem Material (11) durch den vom Mikrofon (2) und der darauf befindlichen Verbindungs- schicht (10) erzeugten Druck zur Stirnwand (7a) des Gehäuses (7) hin vorwölbt (12) .
3. Sensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekenn- zeichnet, dass auf der Platine (6) im Innenraum (3) des Mik- rofons (2) ferner eine elektronische Schaltung (5) , insbeson- dere ein integrierter Schaltkreis, angeordnet ist; wobei die elektronische Schaltung insbesondere zur Durchführung einer oder mehrerer der folgenden Funktionen ausgelegt ist: Vorver- stärker, Analog-Digital-Wandler, Audiofilter, Rauschunterdrü- ckung .
4. Sensoreinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein miniaturisiertes (mikro- elektromechanisches System = MEMS) , in SMD-Technik ausgeführ- tes Bauteil ist .
5. Sensoreinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwandler (4) ein MEMS-
Schallwandler (Transducer) ist, und dass auf der Platine (6) ferner ein mit dem MEMS- Schallwandler elektrisch leitend ver- bundener, integrierter Schaltkreis, insbesondere ein ASIC, angeordnet ist; wobei der integrierte Schaltkreis oder ASIC insbesondere zur Durchführung einer oder mehrerer der folgen- den Funktionen ausgelegt ist : Vorverstärker, Analog-Digital- Wandler, Audiofilter, Rauschunterdrückung .
6. Sensoreinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallöffnung (8) zum Schallwandler (4) seitlich versetzt angeordnet ist (f) .
7. Sensoreinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon dazu ausgelegt ist, Luftschall im Frequenzbereich von 50 Hz bis 20 kHz, vorzugs- weise 50 bis 15 kHz, und Infraschall < 50 Hz, insbesondere im
Bereich von 5 Hz bis < 25 Hz, aufzunehmen.
8. System zur akustischen Erkennung von Schadensereignissen an Materialien, insbesondere an Glasscheiben von Fahrzeugen, wobei das System Folgendes umfasst:
- mindestens eine ein Mikrofon enthaltende Sensoreinheit zur
Befestigung an einer Oberfläche eines zu überwachenden Ma- terials, wobei die Sensoreinheit dazu ausgelegt ist, die von einem Schadensereignis verursachten Luftschallsignale und Infraschallsignale zu erfassen, und in elektrische Sig- nale umzuwandeln;
- mindestens eine mit dem Mikrofon leitend verbundene elekt- ronische Schaltung, welche zur Durchführung einer oder meh- rerer der folgenden Funktionen ausgelegt ist: Vorverstär- ker, Analog-Digital-Wandler, Audiofilter, Rauschunterdrü- ckung; wobei die Schaltung vorzugsweise in der Sensorein- heit angeordnet ist; - mindestens eine Auswertungseinheit, welche mit der erwähn- ten Schaltung der Sensoreinheit verbunden und zur Auswer- tung der von der Schaltung übermittelten Signale sowie zur Erkennung des Schadensereignisses basierend auf dem Ergeb- nis der Auswertung ausgelegt ist.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit dazu ausgelegt ist, eine Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Infraschall -Signale und des zeitli- chen Verlaufs der Schallsignale (Luftschall) durchzuführen.
10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit dazu ausgelegt ist, die Auswer- tung des zeitlichen Verlaufs der Luftschallsignale und des zeitlichen Verlaufs der Infraschallsignale auf Grundlage ei- nes oder mehrerer der folgenden Parameter durchzuführen: Frequenzbereich, Frequenzspektrum, Lücken im Frequenz Spekt- rum, Veränderung der Frequenz im zeitlichen Verlauf, mini- male/ maximale Amplitude, Amplitude (Schallenergie oder In- tensität) im zeitlichen Verlauf , Pegelabnahme am Ende, Ge- samtdauer des Schadensereignisses.
11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Auswertungseinheit dazu ausgelegt ist, bei der Auswertung der Signale und/oder zur Erkennung eines Schadensereignisses eine oder mehrere der nachfolgend genann- ten Programme oder Verfahren anzuwenden: Audio-Filter, Fou- rier-Transformationen, Wavelet -Transformationen, Muster-Er- kennung, statistische Verfahren.
12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Sensoreinheit eine Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
13. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Auswertungseinheit dazu ausgelegt ist, die bei der Auswertung erzeugten Daten zu speichern oder/und an ein anderes Gerät zu übertragen, vorzugsweise mittels ei- ner drahtlosen Datenverbindung oder eines Funknetzwerks, ins- besondere mittels Bluetooth, WLAN, WiFi, oder einer drahtlo- sen Internet -Verbindung.
14. System nach einem der Ansprüche 8 bis 13 , dadurch ge- kennzeichnet , dass die Auswertungseinheit dazu ausgelegt ist, das durch die Auswertung erhaltene Muster der Schall- und Infraschall -Signale eines Schadensereignisses einem von meh- reren Schadensmuster -Typen zuzuordnen, wobei die Schadensmus- ter-Typen insbesondere folgende umfassen: Glas- Steinschlag- schaden, Glas -Bruchschaden, Glas-Risse; Unfallschäden, insbe- sondere Beulen, in Blechteilen; Kratzer in Blechteilen; Krat- zer in Kunststoffteilen oder in Verbundwerkstof fteilen;
Bruchschäden in Kunststoffteilen oder in Verbundwerkstof ftei- len; Schlag- oder Bruchschäden an Fahrzeug -Außenspiegeln;
Schlag- oder Bruchschäden an Beleuchtungseinrichtungen, ins- besondere an Scheinwerfern und Rückleuchten von Kraftfahrzeu- gen.
15. System nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Auswertungseinheit dazu ausgelegt ist, abhängig von dem für das jeweilige Schadensereignis erhaltene Muster ein Alarm- oder Notfallsignal zu erzeugen, oder einen Notruf an eine Rettungsleit stelle zu übermitteln.
16. System nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Auswertungseinheit dazu ausgelegt ist, abhängig von dem für das jeweilige Schadensereignis erhaltene Muster einen Vandalismus schaden oder fremdverursachten Park- schaden an einem Fahrzeug zu erkennen.
17. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, welches mit min- destens einer Sensoreinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einem System gemäß einem der Ansprüche 8 bis 16 ausge- stattet ist.
18. Verfahren zur akustischen Erkennung von Schadensereig- nissen an Materialien, insbesondere an Glasscheiben von Fahr- zeugen, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a) Aufnehmen von durch ein Schadensereignis erzeugten Luft- schall-Signalen im Frequenzbereich von 50 Hz bis 20 kHz (= Hörschallbereich) , vorzugsweise 50 bis 15 kHz, und zusätz- lich von Infraschall -Signalen im Frequenzbereich < 50 Hz, insbesondere im Bereich von 5 Hz bis < 25 Hz, mittels min- destens einer Sensoreinheit, die mindestens ein Mikrofon enthält und an einer Oberfläche eines zu überwachenden Ma- terials befestigt ist; b) Auswerten des zeitlichen Verlaufs der Luftschallsignale und des zeitlichen Verlaufs der Infraschallsignale, wodurch ein Schadensmuster des Schadensereignisses an dem zu überwachenden Material erhalten wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten des zeitlichen Verlaufs der Signale auf Grund- lage einer oder mehrerer der folgenden Parameter erfolgt: Frequenzbereich, Frequenz Spektrum, Lücken im Frequenz Spekt- rum, Veränderung der Frequenz im zeitlichen Verlauf, mini- male/ maximale Amplitude, Amplitude (Schallenergie oder In- tensität) im zeitlichen Verlauf, Pegelabnahme am Ende, Ge- samtdauer des Schadensereignisses .
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich- net, dass in einem nachfolgenden Schritt (c) das für das je- weilige Schadensereignis erhaltene Muster einem von mehreren vorgegebenen, bekannten Schadensmuster -Typen zugeordnet wird, wobei diese Schadensmuster-Typen insbesondere folgende um- fasst : Glas -Steinschlagschaden, Glas-Bruchschaden, Glas- Risse; Hagelschäden an Glas oder Blech, Unfall Schäden, insbe- sondere Beulen, in Blechteilen; Kratzer in Blechteilen; Krat- zer in Kunststof fteilen oder in Verbundwerkstoffteilen;
Bruchschäden in Kunststof fteilen oder in Verbundwerkstofftei- len; Schlag- oder Bruchschäden an Fahrzeug-Außenspiegeln;
Schlag- oder Bruchschäden an Beleuchtungseinrichtungen, ins- besondere an Scheinwerfern und Rückleuchten von Kraftfahrzeu- gen.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet , dass zur Durchführung eine Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder ein System nach einem der Ansprüche 8 bis 16 verwendet wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet , dass beim Auswerten der Signale eines oder mehrere der nachfolgend genannten Programme oder Verfahren angewandt werden: Audio-Filter, Fourier-Transformationen, Wa- velet -Transformationen, Muster -Erkennung, statistische Ver- fahren.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22 , dadurch gekennzeichnet , dass es einen weiteren Schritt aufweist, in welchem die beim Auswerten (Schritt b) erzeugten Daten an ein anderes Gerät zu übertragen werden, vorzugsweise mittels ei- ner drahtlosen Datenverbindung oder eines Funknetzwerks, ins- besondere mittels Bluetooth, WLAN, Wi-Fi oder einer drahtlo- sen Internet -Verbindung.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23 , dadurch gekennzeichnet , dass es einen weiteren Schritt aufweist, in welchem ein Alarm- oder Hot fall signal erzeugt wird oder ein Notruf an eine Rettungsleitstelle übermittelt wird, abhängig von dem in Schritt (b) für das jeweilige Schadensereignis er- haltene Muster.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24 , dadurch gekennzeichnet , dass bei Erkennung eines an einem Fahrzeug durch Vandalismus verursachten Schadensereignisses oder eines fremdverursachten Parkschadens eine Benachrichtigung an den Fahrer und/oder Halter des Fahrzeugs übermittelt wird, und wahlweise das Schadensmuster des erkannten Schadensereignis- ses, der erkannte Schadensmust er -Typ sowie Angaben zu dem/den vom Schadensereignis betroffenen Fahrzeugteil (en) und Angaben zu Uhrzeit und Ort des Schadenseintritts, zwecks Beweissiche- rung gespeichert werden, wobei die Übermittlung der Benach- richtigung und die Speicherung bei Schadenseintritt automa- tisch ausgelöst wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024209067A1 (de) * 2024-09-20 2026-03-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Windschutzscheibe

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192931B1 (en) * 1992-02-11 1999-09-28 Slc Technologies Inc Dual channel glass break detector
US5389911A (en) 1993-12-06 1995-02-14 Ford Motor Company Alarm system for detecting glass breakage
US6794882B2 (en) 2002-07-30 2004-09-21 Ppg Industries Ohio, Inc. Rupture detector for windshield assembly
US7388487B2 (en) * 2004-06-17 2008-06-17 Honeywell International, Inc. Method of eliminating impact/shock related false alarms in an acoustical glassbreak detector
DE102006038843A1 (de) * 2006-08-18 2008-02-21 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Erfassung von Körperschall
DE102017201481A1 (de) * 2017-01-31 2018-08-02 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Modul und Verfahren zum Erfassen von Schwingungen, insbesondere Körperschall
GB201701924D0 (en) * 2017-02-06 2017-03-22 Belron Int Ltd Systems and methods for damage detection
AU2018371173A1 (en) * 2017-11-22 2020-06-11 Agc Glass Europe Glazing having sensors

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