CH643656A5 - Retroriflettometro a lettura diretta. - Google Patents

Description

La presente invenzione concerne un retroriflettometro a lettura diretta, di costruzione semplice, pratica ed economica, le cui caratteristiche risultano dalla prima rivendicazione. In esso la sorgente di luce, il fascio di luce incidente ed il fascio di luce retroriflesso sono perfettamente assimilabili alle reali condizioni di illuminazione e di visibilità di un autoveicolo, con eliminazione della necessità di sistemi ottici per la focalizzazione ed il rinvio del fascio luminoso. Inoltre, la lettura del grado di retroriflessione viene eseguita direttamente sul campione in esame, eliminando la necessità di un campione di confronto, essendo altresì prevista la possibilità di variare l'angolo di inclinazione del fascio di luce incidente lasciando invariato l'angolo di divergenza o sfasamento, o variando a piacere detto angolo a seconda delle diverse esigenze operative.

Le suddette caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno d'ai seguito della descrizione e dai disegni annessi, in cui è data a t'itolo di esempio indicativo, ma non limitativo, una forma di realizzazione di un retroriflettometro perfezionato a lettura diretta.

Fig. 1 è una vista assometrica di trequarti del retroriflettometro perfezionato secondo l'invenzione.

Fig. 2 è una vista dall'alto dell'oggetto di fig. 1.

Fig. 3 è una vista dal basso dell'oggetto di fig. 3.

Fig. 4 è una vista laterale schematica dell'interno del retroriflettometro perfezionato, sezionato secondo la linea spezzata A-A indicata in fig. 2.

Fig. 5 è uno schema a blocchi del circuito di alimentazione e di rilevazione dell'oggetto di fig. 1.

L'apparecchio è alimentatale prelevando l'energia occorrente per il suo funzionamento sia dalla rete di distribuzione a corrente alternata, sia da una batteria di accumulatori a secco ricaricabili, in tampone sul circuito di alimentazione.

Tale apparecchio è essenzialmente costituito da una scatola o camera 1 impermeabile alla luce, presentante inferiormente, in prossimità di una delle sue estremità, una apertura o finestra rettangolare 2, il cui perimetro è contornato da una cornice 3 di materiale sufficientemente elastico atto ad aderire contro la superficie della strada e/o della pista, in modo da impedire qualsiasi infiltrazione di luce all'interno della camera stessa. Alternativamente tale cornice 3 può essere costituita da un soffietto del tipo utilizzato nelle macchine fotografiche.

La camera 1, preferibilmente in prossimità dell'estremità opposta a quella in cu'i è prevista l'apertura 2, presenta superiormente un rialzo su cui è posto un quadro 'di comando e di lettura dtell'apparecchio. Sempre superior-5 mente, sono previste una maniglia 5 per il trasporto del-l'apparecch'io e due livelle toriche 6 e 7, disposte con assi a 90°, per il controllo della orizzontalità dell'apparecchio stesso, quando è appoggiato a terra, rispettivamente in direzione longitudinale e in direzione trasversale, io L'orizzontalità dello strumento viene realizzata agendo sui volantini 8 collegati a viti calanti, o di livello, d'i tipo noto, fino a quando si avrà la perfetta centratura d'elle bolle.

Come si vede in fig. 4 all'interno della camera 1 è preis vista un'asta 9 rigida, imperniata girevole attorno all'asse della cerniera 10, su cui è fissato il supporto 11 d'i un riflettore a parabola 12 munito di attacco 13 per la lampada 14. Preferibilmente la superficie parabolica riflettente del riflettore 12 non è una superficie uniformemente specu-20 lare, ma una superficie stampata, di tipo noto, costituita da una pluralità di sfaccettature a forma di figure geometriche ad esempio esagoni disposti a nido d'ape, al fine di mantenere la quantità di flusso luminoso quanto più possibile uguale a quella di emissione.

25 Anteriormente alla superficie parabolica del riflettore a parabola 12, in una posizione dell'asta 9 compresa fra detta superficie parabolica e la cerniera 10, è previsto un supporto 15 per una lente convergente 16, posta lungo il percorso luminoso ad una distanza predeterminata dalla 30 sorgente, tale da convogliare sull'apertura 2, collocata sul campione 20 da misurare, la maggior quantità di luce emessa evitandone la dispersione e riducendo la distanza ottica tra la sorgente e l'apertura stessa.

Gli apparecchi noti prevedono un'angolazione del fascio 35 luminoso incidente intorno a 3° 4°, mentre nella realtà l'angolazione del fascio luminoso di un faro d'i automezzo, misurato fra il centro della focale della parabola ed il punto che sperimentalmente corrisponde al centro della zona d'i massima luminosità varia fra 9° 11°.

40 Inoltre, tali apparecchi noti non tengono conto del fatto che le condizioni di visibilità, come si è già detto, sono variabili in funzione della posizione d'i guida corrispondente a ciascuna categoria di veicoli.

Per ovviare tali inconvenienti, l'apparecchio secondo 45 l'invenzione è concepito in modo da permettere di variare l'angolazione del fascio luminoso incidente, idealmente rappresentato dalla linea tratteggiata 17, secondo un certo numero di angoli a predeterminati, taratali in fase di assemblaggio e/o d'i regolazione dell'apparecchio, evitando così 50 d'i incorrere in errori operazionali. Le angolazioni prescelte sono tali da simulare le reali condizioni corrispondenti alle diverse altezze e/o inclinazioni delle sorgenti luminose,

ossia dei fari di automezzi di diversa categoria come, ad esempio, autoveicoli, automezzi pesanti, aereomobili ecc., 55 e/o ai diversi tipi di fari come, ad esempio, fari abbaglianti, fari anabbaglianti, fari antinebbia e simili.

A tal fine l'asta 9, su cui sono solidali il riflettore a parabola 12 e la lente convergente 16 d'i focalizzazione della sorgente luminosa, è imperniata girevole attorno all'asse 60 della cerniera 10 solidale alla base della camera 1 e pertanto suscettibile di essere disposta secondo almeno tre angolazioni desiderate, ad esempio 11°, 13,5° e 16°.

Operativamente il cambio da una angolazione ad un'altra è ottenuto mediante un selezionatore 18, costituito d'a 65 un dispositivo meccanico e/o elettromeccanico di tipo noto, comandatale dall'esterno mediante i pulsanti 19, di cui, ad esempio, tre corrispondono a tre diverse angolazioni prefissate dell'asta 9, mentre il quarto pulsante quando viene

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premuto è girevole sul suo asse e serve per realizzare le operazioni di taratura e/o la scelta di un'a diversa combinazione di angolazioni. Invece, quando è sollevato resta bloccato in ogni sua posizione, al fine di evitare starature e/o variazioni accidentali-.

Internamente alla camera 1 è visibile un supporto 21 a forma di una U rovesciata im cui è montato girevole un asse orizzontale 22 solidale ad una piastrina 23 atta a sostenere almeno un fotoelemento 24 suscettibile di raccogliere il fascio luminoso retroriflesso, idealmente rappresentato dalla linea tratteggiata 25.

La rotazione dell'asse 22 è comandatale dall'esterno mediante una manopola 26 ad esso solidale. Detta manopola 26 è bloccata in posizioni predeterminate, correlate alle diverse angolazioni dell'asta 9, ossia del fascio di luce incidente 17, ed il suo indice di fede scorre lungo un settore graduato 27, suddiviso ad esempio in gradi sessagesimali e frazioni, corrispondenti alla angolazione'della piastrina 23.

Un dispositivo a frizione incorporato nella manopola 26 consente la taratura delle angolazioni e/o la scelta di una diversa combinazione di angolazioni della piastrina 23.

In tal modo, analogamente a quanto è previsto per la variazione dell'angolazione del fascio di luce incidente, l'apparecchio secondo la presente invenzione è concepito in modo da permettere di variare l'angolazione del fotoelemento 24 rispetto al fascio luminoso retroriflesso 25, intervenendo così sul valore dell'angolo di sfasamento ß-a fra fascio incidente e fascio retroriflesso. L'angolo ß è l'angolo compreso fra la direzione del fascio di luce retroriflesso e l'orizzontale.

Preferibilmente, ma non esclusivamente, la posizione del fotoelemento 24 in relazione al percorso ottico del fascio retroriflesso 25 è scelta in corrispondenza della metà della focale d'ella lente 16 rispetto alfa intersezione delle diagonali del campione d'a misurare 20 delimitato dalla finestra 2, in modo che il fotoelemento 24 sia interessato da un cono di luce retroriflessa sufficientemente ridotto, tale da eliminare la necessità di impiego di sistemi ottici, che senza meno assorbirebbero una parte del flusso luminoso inficiando l'affidabilità del valore rilevato.

Nei disegni annessi è indicato con 28 una presa per il collegamento dell'apparecchio alla rete di alimentazione C.A. e con 29 un interruttore luminoso a pulsante, inserito-disin'serito, rispetto alla rete stessa.

Inoltre, è indicato con 30 un commutatore di funzioni, delle quali una corrisponde all'alimentazione dell'apparecchio attraverso la rete ed una alla sola alimentazione del circuito di ricarica di una batteria di accumulatori 31 che è incorporata nell'apparecchio stesso e che in fase operativa risulta collegata in tampone; con 32 il pulsante di un temporizzatore 33 che comanda l'accensione della lampada 14 per un tempo standardizzato; con 34 un interruttore a due posizioni che esclude od include il temporizzatore 33, con 35 un interruttore a due posizioni per l'accensione d'ella lampada 14 a tempo indeterminato, a comando dell'operatore, quando l'interruttore 34 è nella posizione «escluso».

Sono inoltre previsti un comando a manopola, biocca-bile in ogni sua posizione, per un variatore micrometrico

36 dell'intensità luminosa della lampada 14, un voltmetro

37 per la lettura della tensione effettiva in fase operativa o della tensione effettiva degli accumulatori 31 durante la ricarica; un milKamperometro 38 che misura l'assorbimento della lampada 14, e di conseguenza la sua intensità luminosa, o la corrente di ricarica della batteria 31; un visualizzatore 39, di tipo noto, ad esempio un visualizzatore digitale a sensibilità variabile, per la lettura dei valori rilevati e trasdotti ed infine il comando a manopola 40 per la commutazione di un variatore di fondo scala per detto visualizzatore, utilizzabile con stabilità d'i lettura fino alla seconda cifra decimale.

Un interruttore 41 a due posizioni collega od esclude il visualizzatore 39 dal circuito dell'apparecchio, mentre spie luminose 42 rivelano la posizione «incluso» dei rispettivi interruttori 34, 35, 41, e del pulsante 32 del temporizzatore 33.

Con riferimento ai disegni annessi, ed in particolare allo schema a blocchi di fig. 5, la tensione della rete di alimentazione C.A., ad esempio 220 V, viene portata a 25 V mediante il trasformatore 43 e resa continua attraverso un raddrizzatore 44 ed un filtro 45. All'uscita del filtro 45 è previsto il collegamento in tampone della batteria di accumulatori 31 ed a valle d'i tale collegamento è inserito un commutatore di funzioni 30. Quando detto commutatore è in posizione operativa, la corrente in uscita viene ripartita su tre rami, di cui: imo va al blocco 46, che rappresenta sostanzialmente un circuito integrato duale stabilizzatore d'i tensione ± 15 V, con protezione in. corrente e temperatura; uno è diretto al blocco 47, che rappresenta sostanzialmente un circuito integrato regolatore serie, stabilizzatore di tensione 0 25 V, con protezione in corrente e temperatura, che controlla un transistor di potenza 48 posto esternamente, munito di radiatore di raffreddamento 49; ed uno è diretto al blocco 50 che rappresenta sostanzialmente un circuito integrato stabilizzatore di tensione + 5 V, con protezione in potenza e temperatura.

L'uscita del blocco 46 è collegata al blocco 51 che ha la funzione di trasformare la tensione in frequenza ed è collegato in parallelo al fotoelemento 24.

Quando la camera 1 è al buio il fotoelemento 24 presenta una tensione all'ingresso elevata ed inibisce il convertitore tensione-frequenza 51. Invece, quando il fotoelemento 24 è sollecitato dal fascio luminoso retroriflesso 25 la tensione all'ingresso diminuisce ed abilita detto convertitore 51 a funzionare linearmente ed a presentare in uscita treni di impulsi variabili in funzione del livello di tensione in ingresso, ossia della maggiore o minore intensità del fascio retroriflesso rilevata dal fotoelemento 24.

Successivamente agli impulsi presenti all'uscita del commutatore elettronico rappresentato dal blocco 52, abilitato in funzione del tempo determinato dal temporizzatore 33, vengono filtrati, contati, decodificati e memorizzati attraverso il circuito logico di controllo rappresentato dal blocco 53 e quindi resi disponibili in uscita per il visualizzatore 39. Opzionalmente è prevista una interfaccia 54 per la registrazione dei dati rilevati, ad esempio su cassette e/o una stampante, ed una seconda interfaccia 55 per la teletrasmissione dei dati rilevati.

Come si vede in fig. 5, mediante il variatore micrometrico 36 inserito sul circuito in uscita dal blocco 47 è possibile variare l'assorbimento della lampada 14 e di conseguenza la sua intensità luminosa.

Ciò si rende necessario in quanto l'intensità luminosa della lampada ed il suo tempo di accensione (flash), regolato dal temporizzatore 33, rappresentano i parametri fondamentali che devono rimanere costanti al fine della riproducibilità delle misurazioni.

Modificando uno dei due parametri, ad es. il tempo di accensione a parità di intensità luminosa, il fotoelemento non risponderebbe più alla misura ottimale ricavata sperimentalmente, in quanto, ad es. con un tempo maggiore, il fotoelemento finirebbe per registrare forme spurie di luce, come luce diffusa e luce riflessa, inquinando il valore della luce retroriflessa.

Si tenga presente che la lampada 14 è intercambiabile a seconda delle condizioni di illuminatone che si desidera s

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simulare, e così può essere, ad es., di forma e/o di gamma di emissione diversa, cui corrispondono ovviamente valori sperimentali diversi, determinati in laboratorio.

Per la valutazione della retroriflessione o visibilità notturna del campione da rilevare, il retroriflettometro secondo la presente invenzione prevede una scala di lettura sul visualizzatore 39, che va dal valore 0, corrispondente al 100% di retroriflessione, al valore 10 (EEE) corrispondente al 100% di buio, o nero, esistente all'interno della camera 1, le cui pareti inteme sono nere opache, quando l'apparecchio è in posizione di riposo e la cornice 3 aderisce perfettamente alla superficie del campione.

In un certo senso si può dire che l'apparecchio così concepito misura la differenza di buio, o nero, esistente all'interno della camera prima dell'esposizione e durante l'esposizione del campione al lampo di luce incidente.

Resta così realizzata una misura diretta del valore della retroriflessione del campione in esame, indipendentemente dalla necessità di confronto con un campione standard e conseguentemente dalla necessità di azzeramento dell'apparecchio prima della misurazione, evitando così di incorrere in errori operazionali.

Secondo una variante di realizzazione dell'invenzione, l'apparato di rivelazione è costituito d'a una pluralità di fotoelementi 24 collegati in serie, ciascuno dei quali è suscettibile di rilevare una porzione dell'intensità del fascio luminoso retroriflesso allo scopo di avere un valore selettivo per ogni singola porzione, detti valori essendo successivamente trasdotti in valori logici cumulativi.

5 Tale variante consente una indagine più approfondita del comportamento del campione.

Nella forma di realizzazione data a titolo di esempio indicativo, ma non limitativo, tutti gli elementi che costituiscono il retroriflettometro sono riuniti in un unico io corpo, ma nulla vieta che, per maggiore comodità di impiego, l'apparecchio secondo l'invenzione possa essere realizzato in più parti o sezioni, ad esempio separando dal corpo della camera, con i suoi elementi foto-ottici e di alimentazione a batteria di accumulatori, tutta la strumenta-15 zione di controllo e di lettura, che potrebbe essere vantaggiosamente montata su una plancia portatile, collegabile alla camera mediante cavi elettrioi.

Sempre per una maggiore comodità operativa, il retroriflettometro può essere vantaggiosamente sistemato su un 20 telaio montato telescopicamente su un carrello a rulli o ruotine a snodo, suscettibile di innalzarsi e di abbassarsi, fino a consentire il contatto con il suolo della camera, ad esempio mediante un settore dentato ed una cremagliera azionabili mediante la stessa asta di traino e/o mediante 25 dispositivi oleodinamici.

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5 fogli disegni

Claims (3)

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1. Retroriflettometro a lettura diretta, per la misura del valore di retroriflessione di una pittura applicata sul supporto stradale per la realizzazione della segnaletica a terra, comprendente una camera (1) impermeabile alla luce, di forma sostanzialmente prismatica, presentante inferiormente una apertura rettangolare (2) il cui perimetro è contornato da una cornice (3) di materiale elastico ed impermeabile alla luce atto ad aderire alla superficie di appoggio, caratterizzato dal fatto che esso comprende:

una sorgente luminosa costituita da una superficie parabolica riflettente di un riflettore a parabola (12) e da ima lampada (14), sostenute da un'asta (9) accoppiata girevole in un piano verticale, ad una sua estremità, all'asse di una cerniera (10) solidale internamente alla base della camera (1) in prossimità della finestra (2) che delimita il campione di pittura (20) da misurare, e da una lente convergente (16), anch'essa sostenuta dall'asta (9), atta a convogliare sul campione (20) il fascio (17) di luce emessa dalla sorgente (12, 14) evitandone la dispersione, detta asta (9) essendo inclinabile rispetto all'orizzontale secondo almeno tre angolazioni, corrispondenti a tre diverse inclinazioni («) del fascio di luce incidente (17), predeterminate e selezionabili mediante un selezionatore (18) comandabile dall'esterno mediante pulsanti (19);

almeno un fotoelemento (24), suscettibile di raccogliere il fascio luminoso retroriflesso (25) dal campione (20) in esame, tale fotoelemento (24) essendo sostenuto da ima piastrina (23) solidale ad un asse (22) montato girevole trasversalmente fra le pareti laterali della camera (1) in una posizione rispetto al percorso ottico del fascio luminoso retroriflesso corrispondente all'incirca alla metà della lunghezza focale della lente (16) — senza altri sistemi ottici di focalizzazione e/o rinvio — ed orientabile secondo almeno tre angolazioni predeterminate e selezionabili mediante una manopola esterna (26) che comanda la rotazione dell'asse (22);

essendo previsto che il valore di retroriflessione del campione rilevato dal fotoelemento (24) venga elaborato, memorizzato e trasdotto e quindi reso disponibile per la lettura su un visualizzatore (39).

2. Retroriflettometro secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che uno dei pulsanti (19) del selezionatore (18) è previsto per realizzare la scelta e la taratura di combinazioni predeterminate delle angolazioni dell'asta (9); e quindi delle inclinazioni (a) del fascio d'i luce incidente (17) intervenendo così sul valore dell'angolo di sfasamento (ß-a) fra fascio luminoso incidente e fascio luminoso retroriflesso, l'angolo (ß) essendo l'angolo compreso fra il fascio retroriflesso e l'orizzontale.

3. Retroriflettometro secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che gli angoli (a) ottimali del fascio di luce incidente (17), ricavati sperimentalmente, sono 11°, 13,5° e 16°.

4. Retroriflettometro secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che il tempo ottimale di accensione della lampada (14), fissato da un temporizzatore (33),

è della durata di 20" e che trascorso tale tempo l'apparecchio si azzera automaticamente.

5. Retroriflettometro secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che l'apparato di rilevazione fotosensibile è costituito da una pluralità di fotoelementi (24) collegati in serie, ciascuno dei quali è suscettibile d'i rilevare una porzione dell'intensità del fascio luminoso retro-riflesso allo scopo di rilevare un valore selettivo per ogni singola porzione, detti valori essendo successivamente trasdotti in valori cumulativi.

6. Retroriflettometro secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso è realizzato in due sezioni separate, una sezione comprendente il corpo della camera con i suoi elementi foto-ottici e la batteria di accumulatori e l'altra sezione, a forma di plancia o di consolle portatile, comprendente tutta la strumentazione di controllo e lettura.

7. Retroriflettometro secondo le rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che esso è solidale ad un telaio aperto verso il basso, montato telescopicamente su un carrello a rulli o ruotine a snodo, suscettibile di essere innalzato ed abbassato, fino a consentire il contatto della camera con il suolo, mediante un settore dentato ed una cremagliera e/o dispositivo oleodinamici azionabili mediante la stessa asta per il traino e la guida del carrello.

I prodotti normalmente utilizzati per la realizzazione della segnaletica orizzontale e/o verticale negli impianti stradali, aereoportuali e simili, comprendono essenzialmente pitture caratterizzate dal fatto di inglobare materiali più o meno geometricamente definiti, ad esempio biglie di vetro, suscettibili di rinviare verso una sorgente luminosa una porzione della quantità di luce contenuta nel raggio incidente di emissione.

Nella fisica ottica tale fenomeno viene descritto come «retroriflessione» e nella tecnologia degli impianti segnaletici la quantità di luce retroriflessa rappresenta la visibilità notturna del segnale sotto l'effetto della luce dei fari in dotazione ai mezzi mobili (autoveicoli e più generalmente aereomobili in fase di rullaggio e di atterraggio a vista).

Si pone quindi il problema, sia in fase di ricerca e progettazione, come in quella di esecuzione d'i controllo dello stato di conservazione e di efficienza della segnaletica, di misurare il valore di retroriflessione, ossia la visibilità notturna dei prodotti applicati sul rapporto stradale per realizzare il segnale, ad esempio strisce spartitraffico longitudinali o trasversali, continue o tratteggiate, e simili.

Detti controlli e misure devono essere eseguiti in condizioni di riproducibilità, tali da consentire il confronto dei dati eliminando ogni valutazione soggettiva da parte dell'operatore.

Fino ad oggi sono noti apparecchi per la misura della retroriflessione in cui detta misura è realizzata per confronto fra la quantità di luce retroriflessa dal campione del prodotto in esame e quella retroriflessa da un campione standard, ad esempio una lamina d'i colore bianco opaco, tutti e due illuminati in condizioni geometriche assimilabili alle condizioni d'i visibilità dei conducenti degli autoveicoli, tenendo conto dell'angolo di divergenza, o angolo di sfasamento, tra il fascio luminoso incidente ed il fascio luminoso retroriflesso.

L'intensità del fascio retroriflesso viene raccolta da un fotoelemento ed il valore della retroriflessione viene letto su uno strumento di misura ad esso collegato.

Tali retroriflettometri noti presentano tuttavia numerosi svantaggi che risultano eliminati mediante l'impiego del retroriflettometro perfezionato a lettura diretta, secondo la presente invenzione.

a) Nei retroriflettometri noti, il fascio di luce incidente ed il fascio di luce retroriflesso vengono concentrati e guidati mediante sistemi ottici a base di lenti, prismi, specchi e simili, tali da modificare sostanzialmente il confronto fra le condizioni geometriche di illuminazione del campione ottenute all'interno dell'apparecchio e quelle di effettiva visibilità da parte dei conducenti degli autoveicoli.

b) La misura del valore di retroriflessione è condizionata dal confronto con un campione che non è standaidiz-

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zato secondo norme convenzionalmente riconosciute ed è comunque suscettibile di alterarsi, ad esempio per effetto di deformazioni e/o per la presenza di materiali estranei come polvere, grassi e simili e/o per alterazioni cromatiche, per cui non risultano confrontabili fra loro, e quindi indicizzatali, non solo i dati rilevati mediante apparecchi di tipo diverso, ma anche quelli rilevati mediante apparecchi dello stesso tipo o, al limite, mediante uno stesso apparecchio ma in tempi diversi.

Inoltre tali apparecchiature note richiedono, prima dell'uso, l'azzeramento dello strumento rispetto al campione e la verifica dello stato di pulizia e/o conservazione e dell'esatto posizionamento del campione di confronto, operazioni che sono influenzate dall'operatore e tendono a far diminuire l'affidabilità dei dati rilevati a tutto svantaggio della riproducibilità delle misure.

c) Gli angoli del fascio di luce incidente e del fascio di luce retroriflesso sono fissi, per cui non è possibile adattare lo strumento per misurazioni in condizioni di visibilità diverse, come quelle, ad esempio, corrispondenti alle reali condizioni di visibilità di un conducente di una autovettura o di un autocarro, oppure alle condizioni di visibilità corrispondenti all'uso di fari antinebbia o a quelle di un pilota alla guida di un aeromobile.