DE4322917A1 - Prüfsystem für Fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung der Einstellung und der Helligkeit von Fahrzeugscheinwerfern und auf ein Gerät, das dieses Verfahren durchführt.

Sicherheitsüberprüfung von Kraftfahrzeugen, wie sie staatliche Stellen vorschreiben bzw. die eingesetzt werden, um ein Automobil in Betriebsbe­ reitschaft zu halten, beinhalten eine Vielzahl von Prozeduren, die eine Vielfalt von Betriebssystemen des Fahrzeugs prüfen.

Um Prüfanlagen mit einer vergrößerten Durchstoßmenge, sowie mit größerer Genauigkeit und Beständigkeit der Prüfprozedur zu versehen, hat eine Betonung auf automatischen Prüfprogrammen und Abläufen stattgefunden. Heutzutage sind demnach Prüfanlagen zunehmend automatisiert, mit einer Vielzahl an Prüffunktionen, die unter der Kontrolle eines computergesteu­ erten Prüfsystems ausgeführt werden. Die Prüfung von Scheinwerfern auf Einstellung und Lichtdurchlaß ist oftmals Bestandteil solcher Prüfabläu­ fe. Es ist jedoch vordem schwierig gewesen, automatische Abläufe an solchen Scheinwerferüberprüfungen anzupassen und zu entwickeln.

In der Regel wurde manuelles Prüfgerät erfolglos für automatische Systeme übernommen. Solchen Bemühungen hat es daran gemangelt, den Ablauf genü­ gend zu automatisieren und sie benötigen immer noch bedeutendes Eingrei­ fen von Bedienungspersonal, wodurch dem Ablauf ein erhebliches Fehlerri­ siko innewohnt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisiertes System zum Prüfen von Kraftfahrzeugscheinwerfern zu schaffen, das die Unzulänglichkeiten der früheren Technik vermeidet.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein automatisiertes Scheinwerferprüfsystem und ein Gerät zu schaffen, das ohne größere Personalhilfe benutzt werden kann.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches System und ein solches Gerät zu schaffen, daß das Prüfen von Scheinwer­ fern in schneller Form erlaubt.

Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Scheinwerferprüf­ system zu schaffen, das Abweichungen von Scheinwerferabständen ausglei­ chen kann und das für eine breite Palette von Scheinwerferkonfigurationen und -positionen adaptierbar ist.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Scheinwer­ ferprüfsystems, das mit anderen Fahrzeugprüfgeräten zusammengeschlossen ist, oder mit ihnen genutzt werden kann.

In Übereinstimmung mit dem Vorangegangenen und anderen Objekten und Zwecken wird eine Fahrzeugprüfstation vorgestellt, die eine oder mehrere Fahrzeugprüfbahnen zur Anpassung der Fahrzeuge für Prüfzwecke aufweist. Wird das Fahrzeug auf eine Testposition auf der Fahrbahn gefahren, wird eine Projektionsfläche, auf die die Scheinwerferkegel projiziert werden, in Stellung gebracht. Die Projektionen der Scheinwerferkegel "headlight images" auf der Projektionswand werden von einer Videokamera aufgezeich­ net. Das elektronische Bild auf der Projektionswand, das durch die Kamera erzeugt wird, wird von einer angepaßten Prozessoreinheit analysiert, wodurch die Helligkeit und die Position der Scheinwerferkegelprojektionen festgelegt ist.

Auf der Projektionswand sind Referenzpunkte vorgesehen, deren Bilder zusammen mit denen der Scheinwerferkegelprojektionen aufgezeichnet werden, um es zu gestatten, daß die Scheinwerferkegelprojektionen präzise auf der Projektionswand lokalisiert werden und mit bekannten Helligkeitsstufen korreliert werden können.

Eine zweite Videokamera, adaptiert und lokalisiert um ein Bild der Fahrzeugfront während der Prüfung zu liefern, liefert Daten, wodurch die Position der Scheinwerfer bestimmt werden kann. Mit der Lage und Hellig­ keitsberechnung der Scheinwerfer und Scheinwerferkegel, können Scheinwer­ ferhelligkeits- und -einstellungstests von einem Prozessor durchgeführt werden.

Mit einer angepaßten Sensortechnik-Anwendung kann das Fahrzeug in Front zur Projektionswand unter Zuhilfenahme von relativ breiten Leitlinien positioniert werden, das System bestimmt und kompensiert die präzise Fahrzeugposition und kompensiert jede Fehleinstellung in bezug auf die Referenzposition. Dadurch, daß eine präzise manuelle Positionierung nicht nötig ist, ist das System angepaßt um Variationen anzugleichen und um von solchem Variationen unbeeinflußte standardisierte Werte zu liefern.

Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung erhält man durch die Abbildung einer bevorzugten Anordnung der Erfindung. Es zeigen

Fig. 1 eine seitlich perspektivische Ansicht des Gerätes der vor­ liegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht einer alternativen Anordnung und

Fig. 4 ein Blockdiagramm der Hauptkomponenten der Erfindung.

Wie in den Figuren dargestellt, wird ein Fahrzeug (10), das Scheinwerfer (12) aufweist, in einer Prüfzone oder einem Areal, dargestellt durch einen Fahrstreifen (14), in Position gebracht. Das Areal kann einzig und allein zum Prüfen von Fahrzeugscheinwerfern reserviert sein, oder kann in eine generelle Prüfkonfiguration integriert sein. Wie in den Zeichnungen dargestellt, enthalten die Scheinwerfer (12) rechte und linke Lampen, aber es muß bedacht werden, daß das Fahrzeug entweder aus mehreren Elementen bestehende Lampen oder Paare von Lampen aufweist, um Abblend- ("normal") und Fernlicht ("high beam") auf der rechten und linken Seite zu liefern. Der Fahrstreifen (14) kann in einer bevorzugten Anordnung mit passenden Streifen versehen sein, um generelle Leitlinien für die latera­ le und longitudinale Positionierung des Fahrzeugs auf dem Fahrstreifen zu liefern.

Ist das Fahrzeug in Position auf dem Fahrstreifen, wird eine Projektions­ wand (16) in Front zum Fahrzeug plaziert. In einer bevorzugten Anordnung besteht die Projektionswand aus einem Paar von Toren (18, 20), die als "Scheunentore" ausgebildet sein können, schiebbar entlang einer horizon­ talen Achse, rechtwinklig zur Hauptachse des Fahrstreifens (14), wie es die Pfeile (22) zeigen, so daß die Tore zu Prüfzwecken vor das Fahrzeug geschoben werden können, wie es in den Fig. 1 bis 3 gezeigt wird, oder von dem Fahrstreifen (14) weggeschoben werden, um es dem Automobil bei Beendigung des Tests zu ermöglichen, vorwärts zu fahren. Andere Alterna­ tiven, die drehbare Tore genauso wie von einer Deckenposition herabfahr­ bare Projektionsflächen mit einschließen, sind in den Betrachtungen der Erfindung mit eingeschlossen. Die Projektionswand kann mit passenden Stop- oder Sensormitteln ausgerüstet sein, um sicherzustellen, daß wenn sie für Prüfzwecke in Stellung gebracht ist, sie sich in der bekannten vordefinierten Referenzposition befindet. Die Oberfläche der Projektions­ wand kann ein mattweißes Finish haben.

Die Projektionswand (16) ist mit einer Mehrzahl von Meßpunkten oder Indizes ("Indicia") (24) ausgestattet, die in Form von kleinen Anzeige­ lampen, die Punktbeleuchtung liefern, ausgeformt sein können. Jede der Anzeigelampen ist in einer bekannten Position auf der Oberfläche der Projektionswand. Wird die Projektionswand in eine vorgegebene Lage positioniert, bilden die Anzeigelampen ein Koordinatensystem, das es erlaubt, die Lage der Scheinwerferkegelprojektionen auf der Projektions­ wand zu bestimmen. Zusätzlich werden in der Nähe jeder Scheinwerferkegel­ projektion eine Mehrzahl von Bezugshelligkeitspunkten (28) installiert. Diese Bezugshelligkeitspunkte haben eine bekannte Helligkeit und liefern Helligkeitsreferenzwerte für das System. Es muß festgehalten werden, daß die Lageanzeiger ("location indicia") und die Bezugshelligkeitspunkte von verschiedenen Quellen gespeißt werden können oder miteinander verbunden sind. Die Bezugshelligkeitspunkte werden von auf die Projektionsfläche montierten Lampen, oder von Projektionen von Lichtern, die z. B. von an den Fahrstreifen anstoßenden Lichtern stammen, gespeist.

Eine erste Videokamera (30) ist so aufgestellt, daß sie auf die Projekti­ onsfläche scharfgestellt ist. Wie in den Abbildungen dargestellt, kann die Kamera in einer Grube (32) oder andernfalls anders passend ausgerich­ tet zur Projektionsfläche aufgestellt werden. Eine zweite Videokamera (34) ist auf die Front des Fahrzeugs scharf gestellt und liefert ein Bild der Scheinwerfer. In einer bevorzugten Anordnung ist die Videokamera (34) auf einem Sockel montiert, der entweder an einer der Fahrbahn (14) angrenzenden Ecke, oder vor der Projektionsfläche (16) steht. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Videoausgänge beider Kameras mit einem Digitalum­ setzer (36) verbunden, der ein Rahmenbild auffängt und eine digitalisier­ te Formatdarstellung des aufgefangenen Bildes liefert. Der Prozessor (38) analysiert das Zielbild der Kamera (30), um das Lichtmuster jedes Schein­ werfers zu bestimmen, wie es auf die Projektionswand projiziert wird. Diese Positionen werden festgelegt und mit den Bildpositionen der Bezugs­ helligkeitspunkte (28) verglichen. Da die präzise Position der Bezugshel­ ligkeitspunkte auf der Projektionswand bekannt sind, und da die räumliche Anordnung der Projektionswand selbst bekannt ist, kann eine exakte Lokalisierung der Scheinwerferkegel festgelegt werden.

Typischerweise kann der Punkt der maximalen Helligkeit der Scheinwerfer­ kegel dazu benutzt werden, die Scheinwerfer -"Position"- zu definieren. Weiterhin legt der Prozessor die Helligkeit der Scheinwerferkegel durch Vergleich mit den aufgezeichneten und digitalisierten Bildern der Bezugs­ helligkeitspunkte (28) fest, deren Helligkeitswerte bekannt sind. Die Helligkeit kann z. B. am Punkt der maximalen Scheinwerferkegelhelligkeit festgelegt werden, oder es kann ein relativer oder Mittelwert durch Integration oder Mittelwertsbildung entlang der Breite der Scheinwerfer­ kegel gebildet werden.

Die digitale Bildrepräsentation von der auf die Scheinwerfer gerichteten Kamera (34) wird ähnlich von Prozessor (38) erzeugt, um die Punkte der maximalen Helligkeiten der Scheinwerfer festzulegen. Solche Punkte werden benutzt, um die Höhe der Scheinwerfer über dem Boden festzulegen, genau wie den Abstand zwischen ihnen. Der Prozessor (38) verbindet diese Information dann mit den Bilddaten der Projektionsfläche, um zu bestim­ men, ob die Scharfstellung und die Helligkeit der Scheinwerfer sich im Rahmen angepaßter Leitlinien befinden. Durch Hinzufügung automatischer Scharfstelleinrichtungen in die Kamera kann der Abstand zur Front des Fahrzeugs von einer bekannten Position und einem bekannten Winkel der Kamera bestimmt werden und dies kann zur Berechnung der Höhe und des Abstandes der Scheinwerfer genauso wie zur Berechnung des Abstandes der Scheinwerfer von der Projektionsfläche benutzt werden. Um weiter eine akkurate Orientierung des Fahrzeugs zu sichern, können Sensoren (40), wie sie die Fig. 3 zeigt, benutzt werden. Solche Sensoren dienen der Entfer­ nungsmessung und sind aus dem Stand der Technik bekannt, sie können auf der Basis von optischen oder Echolotentfernungstechniken operieren.

In einer bevorzugten Anordnung werden vier Sensoren benutzt, zwei auf jeder Seite des Fahrzeugs, in der Nähe der Front und in der Nähe des Hecks des Fahrzeugs positioniert. Jedes Paar der Front- und Hecksensoren ist parallel zu der Projektionsfläche angeordnet. Die Abstände zu dem Fahrzeug werden in den Prozessor (38) eingegeben, wie es aus Fig. 4 hervorgeht, der berechnet, ob das Fahrzeug rechtwinklig zur Projektions­ fläche eingestellt ist und der die Summe der Abweichungen berechnet. Kleine Fehler in der Einstellung können dadurch für die Verarbeitung der Bilddaten ausgeglichen werden. Wo die Fahrzeugeinstellung bestimmte festgelegte Richtlinien überschreitet, kann der Prozessor Instruktionen benutzen, damit der Prüfer (operator) wie gefordert das Fahrzeug besser parallel und zentriert hinrückt.

Für diese Zwecke wird eine Deckenbildschirmanzeige (overhead monitor dis­ play) (42) installiert. Zusätzlich dazu, daß dem Prüfer angezeigt wird, das Fahrzeug zurechtzurücken, kann der Monitor andere Instruktionen liefern, einschließlich Instruktionen, das Fahrzeug auf die Fahrbahn zu fahren; die Positionierung des Fahrzeugs zu veranlassen; die Abblend­ scheinwerfer einzuschalten; das Fernlicht anzuschalten, usw. Er kann ebenso vorgefertigte Hinweise anzeigen, daß der Test beendet ist und daß das Auto vorwärts aus dem Prüfareal gefahren werden kann. Er kann darüber hinaus benutzt werden, um dem Prüfer Instruktionen zum Scheinwerferaus­ tausch oder -einstellung zu liefern.

Die nötigen Referenzwerte und Algorithmen zu Verarbeitungszwecken können auf einen Speicher (44) gespeichert werden, der eine hard disc sein kann. Werte der Prüfresultate können ebenso auf ihn gespeichert werden. Der Prozessor (38) ist vorzugsweise ein Personal-Computer Mikroprozessor, in bekannter Weise ausgestaltet, um die festgelegten Abläufe durchzuführen.

Typischerweise beinhaltet der Prozessor (38) Ein- und Ausgabemittel, solche wie eine Tastatur und einen Monitor und/oder einen Drucker, wodurch spezifische Fahrzeuginformationen geladen und die Testergebnisse angezeigt werden können. Um die Prüfprozedur zu erleichtern, kann jedoch eine handgeführte Fernsteuerung (transmitter) (46) in Verbindung mit einem Empfänger (48) benutzt werden, der mit dem Prozessor verbunden ist, um es dem Prüfer zu erlauben, von einem entfernten Punkt aus die Prozedur zu starten und zu kontrollieren. Dies würde es z. B. gestatten, daß sich der Prüfer während der Prüfung in dem Fahrzeug befindet, während der Testablauf durchgeführt wird. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann der Prozes­ sor auch die Aufstellung der Projektionswand (16) mit Mittel (50), z. B. umschaltbare Motorantriebe, kontrollieren. Dies erlaubt dem in dem Fahrzeug sitzenden Prüfer die Tore (18, 20) zu schließen, die Prüfprozedur zu beginnen und die Tore zu öffnen, um das Fahrzeug aus dem Testgelände herauszufahren, ohne das Fahrzeug zu verlassen.

Es ist von Fachleuten anzuerkennen, daß die Modifikation und Anpassung, wie sie kennzeichnend hierin offenbart werden, ohne Abweichung vom Geist oder dem Feld der Erfindung durchgeführt werden können, welche durch die anschließenden Ansprüche begrenzt wird.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Prüfen der Helligkeit und der Einstellung von Fahrzeugscheinwerfern, dadurch gekennzeichnet, daß eine vor das Fahrzeug (10) aufgebaute Projektionswand (16) ein Beleuchtungsmuster der zu prüfenden Scheinwerfer (12) erhält, und daß auf diese Projek­ tionswand (16) Vorrichtungen montiert sind, um eine Mehrzahl von Helligkeitsbildern zu liefern, daß eine erste Videokamera (30) auf die Projektionswand (16) gerichtet ist, um ein Bild der Beleuchtung der Scheinwerfer (12) und der Referenzbilder auf der Projektionswand (16) zu erhalten, daß eine zweite Videokamera (34) auf das Schein­ werfersegment des Fahrzeugs (10) gerichtet ist, um ein Bild davon zu erhalten und daß Vorrichtungen operativ mit den Videokameras (30, 34) verbunden sind, um ein Bild der Projektionswand (16), des Scheinwer­ ferausschnittes zu erhalten und dieses Bild zu verarbeiten, um die Helligkeit und die Einstellung der Scheinwerfer (12) zu bestimmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Video­ monitor (42) in einer von der Fahrerposition aus kontrollierbaren Position angebracht ist und daß der Monitor (42) mit einem Prozessor (38) verbunden ist, um Anweisungen und Datenvergleiche zur Hellig­ keits- und Einstellungsbestimmung auf dem Monitor (42) anzuzeigen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projek­ tionswand (16) in Verbindung mit einem Kontrollsignal in Front zum Fahrzeug (10) in Stellung gebracht wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kabel­ loses Kontrollmittel (50) das Kontrollsignal erzeugt und die Funkti­ onsweise der Prozessoreinheit (38) kontrolliert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Empfangs- und Verarbeitungsvorrichtungen (46, 48) Mittel enthalten, die das Be­ leuchtungsbild der Projektionswand (16) digitalisieren und Mittel enthält, um diese digitalen Informationen zu analysieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hellig­ keitsbezugsflächen (24) Positions- und Bezugshelligkeitspunkte (28) enthalten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Lichtquellen, die die Bezugshelligkeitspunkte (28) erzeugen, auf die Projektionswand (16) montiert sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verar­ beitungsmittel (36, 38, 46, 48) einen Mikrocomputer enthalten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Verarbeitungsmitteln (36, 38, 46, 48) Mittel verbunden sind, die die Lageorientierung des Fahrzeugs (10) im Hinblick auf die Projektions­ wand (16) festlegen und ein Ausgangssignal in Verbindung damit erzeugen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage­ orientierungsmittel Mittel enthalten, die den Abstand des Fahrzeugs (10) zu bekannten Bezugspunkten (40), die entlang der Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind, bestimmen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsbestimmungsmittel (40) ein Paar von optischen Sensoren beinhalten, die auf entgegengesetzten Seiten des Fahrzeuges angeord­ net sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Ausgangssignale eine Nachricht ist, die auf dem Monitor (42) angezeigt wird.

13. Verfahren zum Prüfen der Einstellung und der Helligkeit von Fahr­ zeugscheinwerfern (12), das folgende Schritte enthält:

• i. Aufstellung des Fahrzeugs (10) vor eine Projektionswand (16), so daß die Scheinwerfer (12) ein Bild darauf projizieren;
• ii. Erzeugung einer Vielzahl von Referenzbildern bekannter Position und Helligkeit auf der Projektionswand (16);
• iii. Herstellung eines ersten Videobildes der Projektionswand (16), einschließlich der Scheinwerfer (12) und Bezugsbilder (24);
• iv. Herstellung eines zweiten Videobildes mindestens des Scheinwer­ fersegments des Fahrzeugs (10); und
• v. Analyse des ersten und des zweiten Videobildes, um die Hellig­ keit und die Einstellung der Scheinwerfer (12) festzustellen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufstel­ lungsschritt einen Schritt beinhaltet, in dem ein Signal erzeugt wird, das mit der Orientierung des Fahrzeugs (10) im Hinblick zur Projektionswand (16) korrespondiert und daß der Analyseschritt die Analyse des Orientierungssignals beinhaltet.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufstel­ lungsschritt weiterhin einen Schritt enthält, in dem eine Nachricht erzeugt wird, um dem Prüfer anzuzeigen, ob die Aufstellung innerhalb vorgegebener Leitlinien stattfindet.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Analyse­ schritt einen Schritt enthält, in dem die Videobilder digitalisiert werden und in dem die digitalisierte Darstellung der Scheinwerferke­ gel auf der Projektionswand (16) mit der digitalisierten Darstellung der Positions- und Helligkeitsbilder (24) verglichen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeige­ schritt die Resultate der Analyse auf einen Monitor (42) anzeigt, der vom im Fahrzeug sitzendem Prüfer aus beobachtet werden kann.