Sensoren im Auto Wenn Fahrzeuge sehen lernen

In hochspezialisierten Werken produziert ZF Kamerasysteme für Pkw und Lkw. Diese unterstützen aktuelle Assistenzfunktionen und können in Zukunft wesentlicher Bestandteil autonomer Fahrzeuge sein.

Vor dem Zutritt ins Innerste des ZF-Werks in Peterlee (Großbritannien) steht eine optische Verwandlung: Nur wer eine spezielle Jacke sowie Kopfhaube, antistatische Schuhe und Handschuhe trägt, darf den sogenannten Clean Room betreten. In diesem finden die letzten Schritte im Produktionsprozess von Kameras für Pkw und Lkw statt.

Auch an anderen Stellen des Werks sind die Maßnahmen zur Qualitätssicherung allgegenwärtig. Und das aus gutem Grund: Die optischen Systeme, die in Peterlee entstehen, sollen keine Urlaubsfotos aufnehmen, sondern beispielsweise Spurhalte- oder automatische Notbrems-Assistenten ermöglichen. Präzision und Zuverlässigkeit sind dafür unverzichtbare Voraussetzung. „Es ist unsere Aufgabe, diese Technologien nicht nur in großen Stückzahlen zu produzieren, sondern dabei auch die höchsten Qualitätsstandards einzuhalten“, betont Robin Finley, Werksleiter von ZF Peterlee.

Erfahrung mit Sicherheitstechnologien

Die Qualität der einzelnen Produktionsschritte wird regelmäßig überprüft.

Peterlee ist neben Anting (China) und Marshall (USA) eines der drei ZF-Werke weltweit, in dem das Unternehmen diese speziellen Fahrzeugkameras herstellt. Die Fertigung von sicherheitsrelevanten Technologien hat hier Tradition. Bevor im Jahr 2013 die erste Kamera das Werk verließ, wurden in Peterlee elektronische Steuerungen und Sensoren für Airbags produziert. „Wenn es um Sicherheitstechnologien geht, ist es unser Ziel in puncto Qualität und Produktivität immer auf Top-Niveau arbeiten“, sagt Finley. „Unsere Mitarbeiter werden regelmäßig geschult und wir glauben, dass sie zu den Besten der Branche gehören.“

Daniel Turner ist einer von ihnen. Im Clean Room prüft er nach der Montage jede einzelne Kamera. „Unser System analysiert bis zu 523 verschiedene Parameter“, erzählt Turner und betont nicht ohne Stolz: „Zwischen 98 und 99 Prozent aller Kameras bestehen den Test.“

Steigende Absatzzahlen

Werksleiter Robin Finley baut in Peterlee weitere Produktionskapazitäten auf.

Dabei handelt es sich um beträchtliche Stückzahlen: Alleine von der S-Cam 3.5 verlassen pro Woche 33.000 Einheiten das Werk. Die monokulare Frontkamera unterstützt zahlreiche Sicherheits- und Komfortfunktionen wie vorausschauende Kollisionswarnung, Spurhalte- und Notbrems-Assistenten in Pkw und Lkw. Die Nachfrage nach dem Produkt steigt, und so muss Robin Finley weitere Kapazitäten schaffen: „Für das Jahr 2018 liegt das geplante Volumen an S-Cam 3.5-Kameras bei 1,7 Millionen Einheiten. Hinzu kommen weitere Systeme wie die vorherige Generation S-Cam 2.5 oder das Modell für den Lkw-Bereich. Darum bauen wir derzeit unseren Clean Room aus und stocken das Personal auf rund 1.000 Mitarbeiter auf“, erklärt der Werksleiter. Ein anstehender Produktstart ist in diesen Planungen ebenfalls berücksichtigt: Ab 2019 wird in Peterlee die S-Cam 4 produziert. Das Modell ermöglicht ein breiteres Sichtfeld als die aktuellen Kamerasensoren und sorgt für eine bessere Unterstützung automatisierter Fahrfunktionen wie Traffic Jam Assist oder Highway Driving Assist. So kann die S-Cam 4 Fahrzeugherstellern dabei helfen, die neuesten NCAP-Anforderungen zu erreichen.

Basis für autonome Fahrfunktionen

Die Ansprüche an Sensortechnologien sind hoch und werden in Zukunft noch weiter steigen, denn diese bilden die Voraussetzung für die autonomen Fahrfunktionen von morgen. Damit ein Fahrzeug sich eigenständig bewegen kann, muss es zunächst seine Umgebung korrekt erkennen und in Daten abbilden. Nur auf dieser Grundlage kann eine Steuereinheit wie die ZF ProAI die optimale Reaktion errechnen und die mechatronischen Aktuatoren wie Lenkung oder Bremse ansteuern. Wenn beim vollautomatisierten Fahren kein Mensch mehr über das Fahrzeug wacht, muss dieses jederzeit zuverlässig funktionieren.

Die Entwicklung solcher Systeme treibt ZF unter dem Slogan „See-Think-Act“ voran. Es ist Leitprinzip für den Konzern selbst und ein Alleinstellungsmerkmal für seine Technik-Innovationen: Wenige andere Zulieferer bieten eine derart breites Produktportfolio an. Dieses bedient alle Aspekte, um Fahrzeuge eigenständig sehen, denken und handeln zu lassen.

Rundumsicht dank Datenfusion

Im Bereich der Umfelderkennung – dem „Sehen“ – setzt ZF nicht ausschließlich auf die in Peterlee produzierten Kameras. Der Konzern bietet auch Radar- und laserbasierte Lidar-Sensoren an. Das Zusammenspiel dieser drei ermöglicht eine zuverlässige 360-Grad-Rundumsicht und die notwendige Redundanz, wobei jede Technologie andere Stärken einbringt:

  • Lidarsysteme punkten mit extrem hoher Reichweite und Genauigkeit. Bis zu einer Entfernung von 300 Metern erkennen sie statische und dynamische Objekte rund um das Fahrzeug.
  • Radarsensoren können auch bei schlechten Witterungsverhältnissen wie Nebel oder Schnee zuverlässig Informationen über Position und Geschwindigkeit anderer Verkehrsteilnehmer liefern.
  • Kameras erfassen und analysieren hochauflösende Bilder, um Objekte rund um das Fahrzeug zu erkennen und zu klassifizieren. Sie erkennen zudem Bewegungen quer zur Fahrtrichtung sehr gut.

Diese Technologien werden auch bei den autonomen Fahrzeugen von morgen die Basis der Umfeldsensierung bilden. Wann sich Autos komplett eigenständig bewegen, ist noch nicht abzusehen. Doch wie schnell die technologische Entwicklung voranschreitet, ist im ZF-Werk Peterlee sehr anschaulich zu beobachten: Zum Produktionsstart im Jahr 2013 wurde im Clean-Room-Bereich ein separater, ca. 25 qm großer Raum eingerichtet, dessen Wände mit zahlreichen Markierungen versehen sind. Hier wurden die Kameralinsen bis vor kurzem kalibriert. Heute läuft dieser Arbeitsschritt vollautomatisiert ab und bedarf nur noch eines kleinen Bildschirms am Ende der Produktionslinie. Manchmal kommen Veränderungen eben schneller als gedacht.

In diesem Raum wurden die Kameras ursprünglich kalibriert. Heute benötigt dieser Prozess nur noch einen Bruchteil des Platzes.

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