CH700358B1 - Anordnung und Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen. - Google Patents

Abstract

Offenbart sind eine Anordnung und ein Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen, wobei zwei Lasersysteme (4, 6) einer optischen Ablenkeinrichtung (8) mit entgegengesetzten Spiegelflächen (22, 24) zugeordnet sind, so dass die Lasersysteme (4, 6) entgegengesetzte Scanbereiche (26, 28) bzw. Blickwinkel über eine Fahrbahn aufweisen.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein derartiges Verfahren.

[0002] Eine bekannte Anordnung zur Erfassung von Fahrzeugen ist in der US 6 304 321 B1 beschrieben. Diese Anordnung verfügt über ein Lasersystem zum Aussenden und Empfangen von Laserstrahlen und eine optische Ablenkeinrichtung zum Ablenken der Laserstrahlen. Die Ablenkeinrichtung weist einen drehbaren Polygonspiegel auf, auf dem abwechselnd zwei Spiegelflächen mit unterschiedlichen Winkeln aufgebracht sind. Bei einer Rotation des Polygonspiegels trifft der Laserstrahl auf die Spiegelflächen auf und wird entsprechend deren Anstellung abgelenkt, so dass nacheinander unterschiedliche Bereiche gescannt werden. Der Laserstrahl kann dabei derart abgelenkt werden, dass er in Fahrtrichtung des Fahrzeugs und entgegen dessen Fahrtrichtung orientiert ist. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass nicht beide Bereiche gleichzeitig gescannt werden können. Ferner weist der Polygonspiegel einen komplexen Aufbau auf.

[0003] Aus der US 6 304 321 B1 ist es ebenfalls bekannt, zwei Lasersysteme und eine Ablenkeinrichtung mit einem ebenen rotierenden Spiegel mit einer Spiegelfläche zu verwenden. Mit einem derartigen System ist es zwar wie bei der vorgenannten Lösung möglich, Laserstrahlen auszusenden, die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs und entgegen dessen Fahrtrichtung orientiert sind, dennoch erlaubt auch dieses System keine gleichzeitige Erfassung von zwei Fahrzeugen.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zum Erfassen von Fahrzeugen, die ein gleichzeitiges Scannen von zwei Scanbereichen ermöglicht sowie ein derartiges Verfahren zu schaffen.

[0005] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 11.

[0006] Die erfindungsgemässe Anordnung zur Erfassung von Fahrzeugen hat zwei Lasersysteme und eine optische Ablenkeinrichtung. Die Lasersysteme dienen zum Aussenden jeweils eines Laserstrahls und zum Empfangen des jeweils von einem Fahrzeug reflektierten Laserstrahls. Die optische Ablenkeinrichtung dient zum Ablenken der Laserstrahlen. Erfindungsgemäss hat die Ablenkeinrichtung zwei entgegengesetzt zueinander angeordnete Spiegelflächen, von denen jede einem Lasersystem zugeordnet ist. Die erfindungsgemässe Lösung wird insbesondere zur Geschwindigkeitsmessung in der Verkehrstechnik verwendet und hat den Vorteil, dass gleichzeitig zwei Fahrbahnbereiche gescannt und somit Daten von mehreren Fahrzeugen gleichzeitig erfasst werden können. Dadurch kann beispielsweise sowohl die Geschwindigkeit des ankommenden als auch des abfliessenden Verkehrs im Wesentlichen zeitgleich gemessen werden.

[0007] Weiterhin ist es vorteilhaft, dass sich die Scanbereiche der Lasersysteme auf einen bestimmten Winkel, beispielsweise jeweils 45°, einschränken lassen. Hierdurch können bei gleicher Scan-Zeit und bei kleinerem Scan-Winkel entweder die Lasersysteme mit einer feineren Winkelauflösung betrieben oder die Reichweite der Lasersysteme kann erhöht werden. Eine Kombination beider Alternativen ist selbstverständlich möglich. Ferner kann somit ein Winkelbereich, in dem nur die Fahrzeugseite gescannt werden kann, ausgeschlossen werden.

[0008] Erfindungsgemäss wird es bevorzugt, wenn die Laserstrahlen in einer Nulllage der Spiegelflächen jeweils in einem Winkel auf die Spiegelflächen auftreffen, der dem halben Winkel des zu erfassenden Scanbereichs entspricht.

[0009] Vorzugsweise treffen die ausgesendeten Laserstrahlen in einer Nulllage der Spiegelflächen im gleichen Winkel von beispielsweise 22,5° relativ zu dem Einfalllot des Spiegels auf die Spiegelflächen auf. Dabei bilden die Laserstrahlen einen Winkel von 135° zueinander.

[0010] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lasersysteme drehsymmetrisch um die Schwenkachse der Spiegelflächen angeordnet. Dies erleichtert die Ausrichtung der Anordnung an einer Fahrbahnbegrenzung.

[0011] Die Spiegelflächen der Ablenkeinrichtung sind vorzugsweise über einen gemeinsamen Schwenkantrieb verschwenkbar, der aus der Nulllage heraus eine Verschwenkung um die Schwenkachse in beide Richtungen um den gleichen Schwenkwinkel erlaubt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Spiegelflächen um ±11,25° aus ihrer Nulllage verschwenkbar. Die ausgesendeten Laserstrahlen scannen bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen Fahrbahnbereich von etwa 45° relativ zu der Fahrbahnbegrenzung.

[0012] Bei einer Verschwenkung der Spiegelflächen um die Schwenkachse kann der Laserstrahl des einen Lasersystems um einen minimalen Winkel und der Laserstrahl des anderen Lasersystems um einen maximalen Winkel ablenkbar sein. Bei einer Variante beträgt der minimale Winkel 11,25° und der maximale Winkel 33,75°.

[0013] Eine besonders kompakte, leichte und kostengünstige Anordnung ist erreichbar, wenn die Lasersysteme mit der Ablenkeinheit auf einer gemeinsamen Grundplatte montiert und die Spiegelflächen von einem Doppelspiegel gebildet sind. So kann die Justage der Lasersysteme zur Ablenkeinrichtung bereits bei der Produktion durchgeführt werden. Die Anordnung ist klein ausführbar, was sowohl bei transportabler als auch bei stationärer Ausführung von Vorteil ist. Eine Kostenreduktion wird erreicht, da das Montagechassis, die Elektronik und die Ablenkeinheit nur einmal vorhanden sein müssen.

[0014] Bei einem erfindungsgemässen Verfahren wird die Anordnung derart zur Fahrbahnbegrenzung ausgerichtet, dass die ausgesendeten und abzulenkenden Laserstrahlen jeweils einen Winkel von < 90° zur Fahrbahnbegrenzung bilden. Die Spiegelflächen sind in ihrer Nulllage quer zur Fahrbahnbegrenzung orientiert. Anschliessend werden die Lasersysteme angesteuert, und jeweils ein Laserstrahl wird ausgesendet. Die Spiegelflächen werden aus ihrer Nulllage um die Schwenkachse um einen Winkel derart verschwenkt, dass die Laserstrahlen jeweils einen Fahrbahnbereich (Scanbereich) von < 90°, vorzugsweise von etwa 45°, scannen. Abschliessend werden die von den Fahrzeugen reflektierten Laserstrahlen mit den Lasersystemen zugeordneten oder extern vorgesehenen Empfangseinrichtungen empfangen.

[0015] Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die ausgesendeten und von den Spiegelflächen abzulenkenden Laserstrahlen in der Nulllage des Spiegelsystems jeweils einen Winkel von 22,5° mit der Fahrbahnbegrenzung ausbilden. Die Spiegelflächen werden vorzugsweise um ±11,25° aus ihrer Nulllage verschwenkt, und die ausgesendeten Laserstrahlen scannen bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen Fahrbahnbereich von etwa 45° relativ zu der Fahrbahnbegrenzung.

[0016] Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

[0017] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Anordnung und <tb>Fig. 2<SEP>eine Prinzipskizze der Anordnung aus Fig. 1 .

[0018] Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Anordnung 2 zur Erfassung von Fahrzeugen. Die Anordnung 2 weist zwei Lasersysteme 4, 6 sowie eine Ablenkeinrichtung 8 auf, wobei die Anordnung 2 im Bereich einer Fahrbahnbegrenzung 10 einer Fahrbahn mit zwei Fahrbahnspuren 12, 14 zum Beispiel für sich entgegenkommenden Verkehr angeordnet ist. Die Lasersysteme 4, 6 senden jeweils einen Laserstrahl 16, 18 aus und empfangen jeweils den von einem nicht dargestellten Fahrzeug reflektierten Laserstrahl. Sie sind unabhängig voneinander und/oder gemeinsam ansteuerbar und drehsymmetrisch zur Schwenkachse der Ablenkeinrichtung 8 ausgebildet. Vorzugsweise sind die Lasersysteme 4, 6 auf einer nicht dargestellten gemeinsamen Grundplatte montiert.

[0019] Die Ablenkeinrichtung 8 dient zum Ablenken der ausgesendeten und reflektierten Laserstrahlen 16, 18. Hierzu ist die Ablenkeinrichtung 8 mit einem Doppelspiegel 20 bzw. Galvospiegel mit zwei entgegengesetzt zueinander angeordneten Spiegelflächen 22, 24 versehen. Der Doppelspiegel 20 ist über einen nicht gezeigten Schwenkantrieb um eine Schwenkachse verschwenkbar. Jede der Spiegelflächen 22, 24 ist einem Lasersystem 4, 6 zugeordnet. Dabei trifft der in der Fig. 1 gezeigte linke Laserstrahl 16 auf die linke Spiegelfläche 22 und scannt bei Verschwenkung des Doppelspiegels 20 die Fahrbahnspuren 12, 14 in einem linken Scanbereich 26. Der in der Fig. 1 gezeigte rechte Laserstrahl 18 trifft auf die rechte Spiegelfläche 24 und scannt bei Verschwenkung des Doppelspiegels 20 die Fahrbahnspuren 12, 14 in einem rechten Scanbereich 28. Die Scanbereiche 26, 28 sind trichterförmig ausgebildet und gleich gross.

[0020] Die Verschwenkung des Doppelspiegels 20 ist derart gewählt, dass zwischen den Scanbereichen 26, 28 ein Blindbereich 30 gebildet ist. Dieser Blindbereich 30 wird von den Laserstrahlen 16, 18 nicht gescannt, da Fahrzeuge, die sich in diesem Blindbereich 30 befinden, nur seitlich erfasst werden würden. Die Fahrzeugseite stellt jedoch für eine polizeiliche Verwertung kein aussagekräftiges Merkmal dar.

[0021] Durch die beiden Lasersysteme 4, 6 und die gemeinsame Ablenkeinrichtung 8 können somit Fahrzeuge auf beiden Fahrbahnspuren 12, 14 parallel erfasst werden. Dadurch kann sowohl die Geschwindigkeit des ankommenden als auch des abfliessenden Verkehrs gemessen werden. Ebenso ist es möglich, mehrere Fahrzeuge auf einer Fahrbahnspur 12, 14 zu erfassen.

[0022] Gemäss der Prinzipskizze in Fig. 2 bilden die Laserstrahlen 4, 6 einen Winkel α. Dieser beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 135°. Der Doppelspiegel 20 ist um ±11,25° aus seiner Nulllage 32 verschwenkbar. Die einzelnen maximalen Schwenkstellungen des Doppelspiegels 20 sind durch die Positionen 1 und 2 der gestrichelten Linien in der Fig. 2 angezeigt. Insgesamt ist der Doppelspiegel 20 somit um den Winkel β von 22,5° verschwenkbar. In der Nulllage 32 befinden sich die Spiegelflächen 22, 24 quer zur Fahrbahn und somit quer zur Fahrbahnbegrenzung 10. Demnach treffen die Laserstrahlen 16, 18 in der Nulllage 32 des Doppelspiegels 20 in einem Winkel von γ bzw. δ von 22,5° zur Flächennormalen (= Einfallslot) des Doppelspiegels 20 auf die jeweilige Spiegelfläche 22, 24 auf. Der Scanbereich 26, 28 jedes Laserstrahls 16, 18 bildet jeweils gemessen von der Fahrbahnbegrenzung 10 in Richtung der Fahrbahn einen Winkel ε bzw. ζ von ca. 45°. Der Blindbereich 30 zwischen den Scanbereichen 26, 28 erstreckt sich somit über einen Winkel η von 90°; d. h., 45° von der Nulllage 32 des Doppelspiegels 20 in Richtung des linken Scanbereichs 26 und 45° in Richtung des rechten Scanbereichs 28.

[0023] Bei einem erfindungsgemässen Verfahren wird die Anordnung 2 derart zur Fahrbahnbegrenzung 10 positioniert, dass der Doppelspiegel 20 in seiner Nulllage 32 senkrecht bzw. quer zur Fahrbahn ausgerichtet ist. Bei dem Winkel α von etwa 135° zwischen den ausgesendeten Laserstrahlen 14, 16 betragen die Winkel γ bzw. δ zwischen den Laserstrahlen 16, 18 und der Fahrbahnbegrenzung 10 jeweils 22,5°. Die Lasersysteme 4, 6 werden angesteuert und senden jeweils einen Laserstrahl 16, 18 aus. Der Doppelspiegel 20 wird aus seiner Nulllage 32 um ±11,25° verschwenkt, und der auf die jeweilige Spiegelfläche 22, 24 auftreffende Laserstrahl 16, 18 überstreicht einen Scanbereich 26, 28 über beide Fahrbahnspuren 10, 12 hinweg von ε bzw. ζ gleich ca. 45°.

[0024] Dem Verfahren bzw. der Anordnung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich bei einem Doppelspiegel 20, der aus seiner Nulllage 32 um eine Schwenkachse verschwenkt wird, automatisch die Einfall- und entsprechend die Ausfallwinkel der auf die entgegengesetzten Spiegelflächen 24, 26 auftreffenden Laserstrahlen 16, 18 der Lasersysteme 4, 6 ändern. Dabei bilden die maximalen Schwenkwinkel des Doppelspiegels 20 aus seiner Nulllage 32 die äusseren Grenzen der Scanbereiche 26, 28. In Position 1 des Doppelspiegels 20 wird der linke Laserstrahl 16 in einem Winkel ε von 45° über die Fahrbahnspuren 12, 14 gestrahlt und der rechte Laserstrahl 18 parallel bzw. entlang der Fahrbahnbegrenzung 10 abgelenkt. In der Position 2 hingegen wird der rechte Laserstrahl 18 in einem Winkel ζ, von 45° über die Fahrbahnspuren 12, 14 gestrahlt und der linke Laserstrahl 16 parallel bzw. entlang der Fahrbahnbegrenzung 10 abgelenkt. Mit anderen Worten, bei einer Verschwenkung des Doppelspiegels 20 wird der eine Laserstrahl 16, 18 um einen minimalen Winkel von 11,25° (= 22,5°–11,25°) und der andere Laserstrahl 18, 16 um einen maximalen Winkel 33,75° (= 22,5°+11,25°) abgelenkt.

[0025] Selbstverständlich sind andere Scanbereiche 24, 26 sowie ein anderer Blindbereich 30, ein anderer Schwenkwinkel β des Doppelspiegels 20 und ein anderer Winkel α zwischen den ausgesendeten Laserstrahlen 14 vorstellbar.

[0026] Es sei ferner erwähnt, dass die angegebenen Winkel Toleranzen beinhalten können.

[0027] Die Lasersysteme 4, 6 können gleichzeitig oder einzeln angesteuert werden.

[0028] Der Doppelspiegel 20 kann entweder zweiseitig verspiegelt oder es können auf der optischen Achse zwei Spiegel entgegengesetzt zueinander angeordnet sein.

[0029] Offenbart ist eine Anordnung und ein Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen, wobei zwei Lasersysteme einer optischen Ablenkeinrichtung mit entgegengesetzten Spiegelflächen zugeordnet sind, so dass die Lasersysteme gleichzeitig entgegengesetzte Scanbereiche bzw. Blickwinkel über eine Fahrbahn aufweisen.

Bezugszeichenliste

[0030] <tb>2<SEP>Anordnung <tb>4<SEP>Lasersystem <tb>6<SEP>Lasersystem <tb>8<SEP>Ablenkeinrichtung <tb>10<SEP>Fahrbahnbegrenzung <tb>12<SEP>Fahrbahnspur <tb>14<SEP>Fahrbahnspur <tb>16<SEP>Laserstrahl <tb>18<SEP>Laserstrahl <tb>20<SEP>Doppelspiegel <tb>22<SEP>Spiegelfläche <tb>24<SEP>Spiegelfläche <tb>26<SEP>linker Scanbereich <tb>28<SEP>rechter Scanbereich <tb>30<SEP>Blindbereich <tb>32<SEP>Nulllage

Claims (14)

1. Anordnung zur Erfassung von Fahrzeugen, mit zwei Lasersystemen (4, 6), zum Aussenden jeweils eines Laserstrahls (16, 18) und zum Empfangen des jeweils reflektierten Laserstrahls und einer optischen Ablenkeinrichtung (8) zum Ablenken der Laserstrahlen (16, 18) mit mindestens einem Schwenkantrieb, eine Schwenkachse aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinrichtung (8) zwei entgegengesetzt zueinander angeordnete Spiegelflächen (22, 24) aufweist und jede Spiegelfläche (22, 24) einem der Lasersysteme (4, 6) zugeordnet ist, womit die Laserstrahlen (16, 18) gleichzeitig zwei Scanbereiche (26, 28) scannen können.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei in einer Nulllage (32) der Spiegelflächen (22, 24) der jeweilige ausgesendete Laserstrahl (16, 18) im gleichen Winkel auf die ihm zugeordnete Spiegelfläche (22, 24) auftrifft.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Laserstrahlen (16, 18) in der Nulllage (32) der Spiegelflächen (22, 24) jeweils in einem Winkel um die Schwenkachse auf die Spiegelflächen (22, 24) auftreffen, der dem halben Winkel des jeweils zu erfassenden Scanbereichs entspricht.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laserstrahlen in der Nulllage (32) der Spiegelflächen (22, 24) jeweils in einem Winkel von 22,5° auf die Spiegelflächen (22, 24) auftreffen.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ausgesendeten und abzulenkenden Laserstrahlen (16, 18) einen Winkel von 135° bilden.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lasersysteme (4, 6) drehsymmetrisch um die Schwenkachse der Spiegelflächen (22, 24) angeordnet sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiegelflächen (22, 24) um +11,25° aus ihrer Nulllage (32) verschwenkbar sind.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Verschwenkung der Spiegelflächen (22, 24) der Laserstrahl (16, 18) des einen Lasersystems (4, 6) um einen minimalen Winkel und der Laserstrahl (18, 16) des anderen Lasersystems (6, 4) um einen maximalen Winkel ablenkbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei der jeweilige minimale Winkel 11,25° und der jeweilige maximale Winkel 33,75° beträgt.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiegelflächen (22, 24) von einem Doppelspiegel (20) gebildet sind.

11. Verfahren zur Erfassung von Fahrzeugen mit einer Anordnung (2) nach den Ansprüchen 1 bis 10, mit den Schritten: – Positionieren der Ablenkeinrichtung (8) derart, dass die Spiegelflächen (22, 24) in ihrer Nulllage (32) quer zur Fahrbahnbegrenzung (10) orientiert sind; – Ansteuern der Lasersysteme (4, 6) und Aussenden jeweils eines Laserstrahls (14, 16); – Verschwenken der Spiegelflächen (22, 24) aus ihrer Nulllage (32), so dass die Laserstrahlen (14, 16) jeweils einen Fahrbahnbereich von < 90° scannen; – Empfangen des jeweiligen von einem Fahrzeug reflektierten Laserstrahls.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Lasersysteme (4, 6) derart angeordnet werden, dass die ausgesendeten und von den Spiegelflächen (22, 24) zu reflektierenden Laserstrahlen (14, 16) jeweils einen Winkel mit der Fahrbahnbegrenzung (10) bilden, der dem halben Winkel des zu erfassenden Scanbereichs entspricht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Lasersysteme (4, 6) derart angeordnet werden, dass die ausgesendeten und von den Spiegelflächen (22, 24) zu reflektierenden Laserstrahlen (14, 16) jeweils einen Winkel von 22,5° mit der Fahrbahnbegrenzung (10) bilden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die ausgesendeten Laserstrahlen (16, 18) jeweils einen Fahrbahnbereich von 45° scannen.