DE3640891A1 - Streulichtmessgeraet zur pruefung von windschutzscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Streulichtmessgeraet fuer die Pruefung von Windschutzscheiben nach dem Durchstrahlungsprinzip mit einem Lichtstrahlensenderaggregat und einem Lichtstrahlenempfaengeraggregat, in Form einer zweiarmigen Gabel, an deren einem vorderen Armende das Lichtstrahlenbuendel austritt, das nach Durchstrahlung der Windschutzscheibe von dem anderen vorderen Armende empfangen und in dem Lichtstrahlenempfaengeraggregat in auswertbare elektrische Signale umgeformt wird.

Ueber das Interesse und die Bedeutung der Messung von Streulicht an eingebauten Windschutzscheiben, das durch Oberflaechenschaeden an den Windschutzscheiben hervorgerufen wird, ist in der "Zeitschrift fuer Verkehrssicherheit", 1986, Seite 31 bis 35, eingehend berichtet worden. Ein Streulichtmessgeraet der eingangs genannten Art zur Durchfuehrung von Streulichtmessungen an Windschutzscheiben ist in der aelteren Patentanmeldung P 35 22 179 beschrieben. Bei diesem Streulichtmessgeraet ist der Lichtstrahlensender unter Zwischenschaltung einer Justiereinrichtung am vorderen Ende des einen Armes der Gabel, und der Lichtstrahlenempfaenger am vorderen Ende des anderen Armes der Gabel angeordnet. Die Gabel selbst besteht aus einer biege- und torsionssteifen Konstruktion und ist in etwa horizontaler Ausrichtung hoehenverstellbar an einem stabilen verfahrbaren Staender angeordnet.

Da bei diesem genannten Streulichtmessgeraet der Lichtstrahlensender und der Lichtstrahlenempfaenger einschliesslich der zugehoerigen mechanischen und elektrischen Bauteile jeweils am Ende der Gabelarme angeordnet sind, und die Messgabel in verschiedenen Richtungen verschiebbar an einem fahrbaren Stativ befestigt ist, ergibt sich insgesamt eine verhaeltnismaessig aufwendige und schwere Konstruktion, wodurch die Einsatzmoeglichkeiten des Geraetes beschraenkt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Streulichtmessgeraet der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass unter Beibehaltung der mechanischen Stabilitaet der Aufbau des Geraetes vereinfacht und Abmessungen und Gewicht des Geraetes so weit verringert werden, dass man auf einen fahrbaren Staender verzichten kann und das Geraet problemlos von einer Peron von Hand an den Messort herangebracht werden und die Messung waehrend der manuellen Abstuetzung des Geraetes durchgefuehrt werden kann, ohne dass die Zuverlaessigkeit der Messung dadurch beeintraechtigt wird.

Gemaess der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass das Lichtstrahlensenderaggregat und das Lichtstrahlenempfaengeraggregat einschliesslich der elektronischen Schaltung fuer die Umformung der von den photoelektrischen Wandlern kommenden Signale in der Naehe des Verbindungsarmes innerhalb der Gabelarme, oder in dem Verbindungsarm selbst, angeordnet sind, und dass das innerhalb der Gabelarme verlaufende Lichtstrahlenbuendel durch in Gehaeusen an den den vorderen Gabelenden angeordnete Umlenkspiegel oder -prismen jeweils im rechten Winkel umgelenkt wird.

Durch die erfindungsgemaesse Verlagerung der mechanischen, optischen und elektrischen bzw. elektronischen Bauteile fuer den Lichtstrahlensender und den Lichtstrahlenempfaenger von den Gabelenden jeweils zu der entgegengesetzten Seite der Gabel wird zum einen erreicht, dass die Bauweise des Geraetes insgesamt wesentlich vereinfacht werden kann. Notwendigerweise haben naemlich die Gabelarme eine verhaeltnismaessig grosse Laenge, weil sie von der Seite des Fahrzeugs so weit ueber die Windschutzscheibe geschoben werden, dass der Messtrahl das kritische Feld vor den Augen des Fahrers durchstrahlt. Die Gabelarme koennen nun bei dem erfindungsgemaessen Aufbau eine verhaeltnismaessig leichte Konstruktion aufweisen, da an ihren Enden keine schweren Aggregate mehr angeordnet sind, sondern lediglich Umlenkspiegel oder Umlenkprismen und gegebenenfalls optische Sammellinsensysteme. Zum anderen ist die Gewichtsverteilung in dem erfindungsgemaessen Geraet unter ergonomischen Gesichtspunkten ausserordentlich guenstig, weil der Schwerpunkt des Geraetes nunmehr dort liegt, wo das Geraet von den Haenden erfasst und gehalten wird. Schliesslich gestattet es die erfindungsgemaesse Gestaltung des Geraetes, die Abmessungen des Geraetes in Richtung der Achse des Verbindungsarmes zwischen den Gabelarmen erheblich zu verkuerzen, weil an den Gabelenden keine in Richtung auf die Windschutzscheibe vorstehenden Teile vorhanden sind. Aufgrund der erfindungsgemaessen Konstruktionsmerkmale wird also ein Messgeraet mit verhaeltnismaessig geringen Abmessungen, einem wesentlich verringerten Gewicht bei gleichbleibend hoher Stabilitaet und Praezision geschaffen, das sich in hervorragender Weise fuer den mobilen Einsatz bei manueller Betaetigung beim Messvorgang eignet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen nachfolgend naeher erlaeutert. Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 das Streulichtmessgeraet in einer perspektivischen Gesamtansicht,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch das Messgeraet, und

Fig. 3 das Messgeraet bei der Durchfuehrung einer Messung an einer eingebauten Windschutzscheibe.

Das gabelfoermige Streulichtmessgeraet weist die beiden parallel zueinander angeordneten Gabelarme 1 und 2 und den rechtwinklig hierzu verlaufenden und mit den beiden Armen 1 und 2 fest verbundenen Verbindungsarm 3 auf. Die Arme 1, 2 und 3 bestehen beispielsweise aus Leichtmetallrohren. Die mechanische Konstruktion ist ausreichend stabil und torsions- und biegesteif, so dass keine mechanischen Verbiegungen oder Schwingungen waehrend einer Messung auftreten. Die Laenge L der Gabelarme 1 und 2 ist so gewaehlt, dass, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, das Geraet von aussen seitlich soweit ueber die Windschutzscheibe geschoben werden kann, dass das interessierende Feld der Windschutzscheiben vor dem Kopf des Fahrers von den Gabelenden bequem erreicht wird. Vorzugsweise betraegt die Laenge L der Gabelarme 1 und 2 40 bis 50 cm. Die Breite B des Geraetes, das heisst die durch die Laenge des Verbindungsarmes 3 bestimmte aeussere Querabmessung des Geraetes, betraegt vorzugsweise etwa 60 bis 80 cm, so dass das Geraet bequem von einer Person erfasst, an den Messort verbracht und dort fuer die Dauer der Messung gehalten werden kann.

An dem dem Verbindungsarm 3 benachbarten Ende des Gabelarmes 1 ist in einem beluefteten Gehaeuse 6 das Lichtstrahlensenderaggregat so untergebracht, dass seine optische Achse in Achsrichtung des Gabelarmes 1 verlaeuft. Es umfasst im wesentlichen eine Halogenlampe 7, ein zur Kuehlung der Halogenlampe dienendes Luefterrad 8, das von einem Elektromotor 9 in Drehung versetzt wird, eine vor der Halogenlampe 7 angeordnete Lochblende 10, durch die ein schmales Lichtstrahlenbuendel ausgeblendet wird, sowie ein von einem Elektromotor 11 angetriebenes Chopperrad 12. Das Chopperrad 12, bei dem es sich um eine mit Einschnitten versehene Scheibe handelt, zerhackt das ausgeblendete Lichtstrahlenbuendel mit einer bestimmten Frequenz in einzelne Lichtimpulse.

Das Lichtstrahlenbuendel trifft am Ende des Gabelarmes 1 auf ein Sammellinsensystem 14, dessen Brennweite so gewaehlt ist, dass die Oeffnung 15 der Lochblende 10 sich im Brennpunkt des Sammellinsensystems 14 befindet, so dass aus dem Sammellinsensystem 14 ein paralleles Lichtstrahlenbuendel mit einem Durchmesser von etwa 35 mm austritt. Dieses parallele Lichtstrahlenbuendel trifft auf den unter einer Neigung von 45 Grad angeordneten Umlenkspiegel 16 auf und tritt durch das Fenster 17 unter einem rechten Winkel zu dem Gabelarm 1 aus dem den Gabelarm 1 abschliessenden Gehaeuse 4 aus und trifft als paralleles Licht auf die Glasscheibe 20.

Der direkte Lichtstrahl und das an Oberflaechenschaeden der Glasscheibe 20 innerhalb eines bestimmten Polarwinkelbereichs gestreute Licht treffen durch das Fenster 21 in dem den Gabelarm 2 abschliessenden Gehaeuse 5 auf den wiederum unter 45 Grad angeordneten Umlenkspiegel 22 und von dort auf das Sammellinsensystem 23. Das Sammellinsensystem 23 fokussiert den direkten Lichtstrahl auf den fotoelektrischen Wandler 25 innerhalb des Gehaeusses 26 an dem dem Verbindungsarm 3 benachbarten Ende des Gabelarmes 2. Das gestreute Licht wird in der Fokalebene des Sammellinsensystems 23 als Kreisring abgebildet. Es wird von einem zweiten fotoelektrischen Wandler 27 erfasst. Der fotoelektrische Wandler 27 ist auf einer rotierenden Scheibe 28 exzentrisch angeordnet. Die Scheibe 28 wird von dem Elektromotor 29 in Drehung versetzt, so dass der fotoelektrische Wandler 27 entlang dem Kreisring bewegt wird, der die Abbildung des Streulichts darstellt. Das Chopperrad 12 in dem Lichtstrahlensenderaggregat und die rotierende Scheibe 28 sind derart miteinander synchronisiert, dass von dem fotoelektrischen Wandler 27 auf dem Kreisring das Streulicht in 250 diskreten Intervallen registriert wird. Auf diese Weise wird die Intensitaet des Streulichts in Abhaengigkeit vom Azimutwinkel gemessen.

Die von dem fotoelektrischen Wandler 25 gelieferten elektrischen Signale werden ueber die Leitung 30, und die von dem fotoelektrischen Wandler 27 gelieferten elektrischen Signale ueber einen geeigneten Schleifkontakt 31 und die Leitung 32 einer elektronischen Signalverarbeitungsschaltung 34 zugefuehrt. In der Signalverarbeitungsschaltung 34 werden die Intensitaeten des Streulichts auf die Intensitaet des Nutzlichts bezogen. Die in der Signalverarbeitungsschaltung 34 verarbeiteten und aufbereiteten Signale werden ueber die Leitung 35 dem Kabel 36 zugefuehrt, ueber das sie einem elektronischen Anzeigegeraet 38 und gegebenenfalls einem Drucker 39 zugeleitet werden, der die Messwerte in Form eines Streulichtdiagramms unmittelbar ausdruckt.

Anstelle der Umlenkspiegel 16 und 22 in den die vorderen Enden der Gabelarme 1 und 2 bildenden Gehaeusen 4 und 5 koennen auch Umlenkprismen eingesetzt werden, doch ist im Hinblick auf das Bestreben, den Schwerpunkt des gesamten Geraetes moeglichst weit in Richtung auf den Verbindungsarm 3 zu verlegen, die Anordnung von leichten Umlenkspiegeln vorteilhafter.

Die Umlenkspiegel 16, 22 bzw. die stattdessen einsetzbaren Umlenkprismen sind innerhalb der Gehaeuse 4, 5 justierbar angeordnet, und die Fenster 17, 21 in den Gehaeusen 4, 5 sind zweckmaessigerweise durch Glasscheiben verschlossen.

Es ist auch moeglich, das Lichtstrahlensenderaggregat und das Lichtstrahlenempfaengeraggregat innerhalb des Verbindungsarmes 3 anzuordnen, so dass die optischen Achsen dieser beiden Aggregate beispielsweise mit der Mittelachse des Verbindungsarmes 3 zusammenfallen. In diesem Fall sind jedoch an den Kreuzungspunkten des Verbindungsarmes mit den Gabelarmen zusaetzliche Umlenkspiegel anzuordnen, die das Lichtstrahlenbuendel jeweils aus der Richtung der Gabelarme 1 und 2 in die Richtung des Verbindungarmes 3 umlenken.

Wie im wesentlichen bereits aus der Beschreibung des Geraetes anhand der Fig. 2 hervorgeht, arbeitet das erfindungsgemaesse Geraet nach folgendem Messprinzip: Die Windschutzscheibe 20 wird mit einem parallelen Lichtstrahlenbuendel von etwa 3 bis 4 cm Durchmesser von innen nach aussen durchstrahlt. Das nicht abgelenkte Licht wird als direkter Strahl oder Primaerstrahl von dem Sammellinsensystem 23 auf den in der optischen Achse des Sammellinsesensystems 23 angeordneten photoelektrischen Wandler 25 fokussiert. Das durch die Windschutzscheibe 20 abgelenkte Licht, das heisst das Streulicht, wird von dem Sammellinsensystem 23 in der Fokalebene als Kreisring abgebildet und dort von dem photoelektrischen Wandler 27 in beispielsweise 250 Intervallen erfasst, so dass die Intensitaet des Streulichts in Abhaengigkeit von der Ablenkrichtung quantitativ festgestellt wird. Das Verhaeltnis des von dem Wandler 27 erfassten Streulichts zu dem von dem Wandler 25 erfassten Primaerstrahl ergibt die gewuenschte Aussage ueber das Ausmass des Streulichts.

An das Kabel 36 wird ein elektronisches Anzeigegeraet 38 angeschlossen, das, wie Fig. 3 zeigt, separat in der Naehe der Messgabel aufgestellt werden kann. Desgleichen kann an das Kabel 36 ein Drucker 39 angeschlossen werden, der die verarbeiteten Messwerte unmittelbar in Form eines Streulichtdiagramms ausdruckt.

Claims (8)

1. Streulichtmessgeraet zur Pruefung von Windschutzscheiben nach dem Durchstrahlungsprinzip mit einem Lichtstrahlensenderaggregat und einem photoelektrische Wandler aufweisenden Lichtstrahlenempfaengeraggregat, in Form einer zweiarmigen Gabel, an deren einem vorderen Armende das Lichtstrahlenbuendel austritt, das nach Durchstrahlung der Windschutzscheibe von dem anderen vorderen Armende empfangen und in dem Lichtstrahlenempfaengeraggregat in auswertbare elektrische Signale umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtstrahlensenderaggregat (7 bis 12) und das Lichtstrahlenempfaengeraggregat (25 bis 29) einschliesslich der elektronischen Schaltung (34) fuer die Umformung der von den photoelektrischen Wandlern (25, 27) kommenden Signale in der Naehe des Verbindungsarmes (3) innerhalb der Gabelarme (1, 2), oder in dem Verbindungsarm (3) selbst, angeordnet sind, und dass das innerhalb der Gabelarme (1, 2) verlaufende Lichtstrahlenbuendel durch in Gehaeusen (4, 5) an den vorderen Gabelenden angeordnete Umlenkspiegel (16, 22) oder -prismen jeweils im rechten Winkel umgelenkt wird.

2. Streulichtmessgeraet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkspiegel (16, 22) bzw. Umlenkprismen in den die vorderen Enden der Gabelarme (1, 2) bildenden Gehaeusen (4, 5) justierbar gelagert sind.

3. Streulichtmessgeraet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gabelarme (1, 2) und der Verbindungsarm (3) aus Leichtmetallrohren bestehen.

4. Streulichtmessgeraet nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den die vorderen Enden der Messgabel bildenden Gehaeusen (4, 5) jeweils ein Sammellinsensystem (14, 23) angeordnet ist, wobei im Lichtstrahlensenderaggregat die Lichtquelle (Blendenoeffnung 15) sich im Brennpunkt des Sammellinsensystems (14) befindet, und im Lichtstrahlenempfaengeraggregat ein fotoelektrischer Wandler (25) fuer die Erfassung des nicht abgelenkten Lichtes im Brennpunkt des Sammellinsensystems (23), und ein zweiter fotoelektrischer Wandler (27) fuer die Erfassung des Streulichts seitlich versetzt zu dem fotoelektrischen Wandler (25) in der Fokalebene des Sammellinsensystems (23) angeordnet sind.

5. Streulichtmessgeraet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der den Streulichtanteil erfassende fotoelektrische Wandler (27) auf einer durch einen Elektromotor (29) angetriebenen rotierenden Scheibe (28) angeordnet ist.

6. Streulichtmessgeraet nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kreisringflaeche, die von dem eine Kreisbewegung ausfuehrenden fotoelektrischen Wandler (27) erfasst wird, das Streulicht in einer Anzahl von diskreten Intervallen erfasst, und damit die Intensitaet des Streulichts in Abhaengigkeit von der Ablenkrichtung gemessen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit des Chopperrades (12) im Lichtsenderaggregat mit der Drehgeschwindigkeit der den fotoelektrischen Wandler (27) tragenden Scheibe (28) derart synchronisiert ist, dass die Anzahl der von dem Lichtsenderaggregat gelieferten Lichtimpulse der gewaehlten Anzahl der diskreten Intervalle waehrend eines Umlaufs des fotoelektrischen Wandlers (27) um 360 Grad entspricht.

8. Streulichtmessgeraet nach einem oder mehreren der Ansprueche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung des Lichtstrahlensenderaggregats und des Lichtstrahlenempfaengeraggregats innerhalb des Verbindungsarms (3) unter Verlauf der optischen Achsen dieser Aggregate in Laengsrichtung des Verbindungarms (3) das Lichtstrahlenbuendel durch in den von dem Verbindungsarm (3) und den Gabelarmen (1, 2) gebildeten Eckbereichen angeordnete Umlenkspiegel oder -prismen im rechten Winkel umgelenkt wird.