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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Bodenfreiheit
eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug relativ zu einer Messanordnung
bewegt wird. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Vorrichtung.
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Es
ist bekannt, die Bodenfreiheit von Fahrzeugen, insbesondere von
Kraftfahrzeugen, mit Hilfe von Latten oder Passlehren zu messen.
Dies kann beispielsweise aus Sicherheitsgründen erforderlich sein. Bei
Rennsportveranstaltungen ist oft eine Mindesthöhe für die Bodenfreiheit der teilnehmenden Rennsportfahrzeuge
vorgeschrieben. Bei der Messung der Bodenfreiheit mit Latten wird
ein Fahrzeug über
eine Latte in der vorgeschriebenen Mindesthöhe bewegt. Fällt die
Latte um, liegen zumindest Teile des Fahrzeugunterbodens unterhalb
der vorgeschriebenen Mindesthöhe.
Bleibt die Latte stehen, wird die Einhaltung der Mindestbodenfreiheit
festgestellt. Die Bodenfreiheit kann auch ermittelt werden, indem
Passlehren auf einer Referenzfläche
unter dem Fahrzeugunterboden bewegt werden. Wenn sich die Passlehren
entsprechend frei bewegen lassen, wird die Einhaltung der Mindestbodenfreiheit festgestellt.
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Diese
bekannten Verfahren zur Überprüfung der
Bodenfreiheit eines Fahrzeugs sind zeitaufwendig, ungenau und bedingen
einen hohen Aufwand für das
Prüfpersonal.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine schnellere, einfachere und
genauere Ermittlung der Bodenfreiheit von Fahrzeugen zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs 1. Die Aufgabe wird auch gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs
5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
abhängigen
Patentansprüche.
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Bei
einem Verfahren der eingangs genannten Art werden erfindungsgemäß ein oder
mehrere an einem Fahrzeug angeordnete Magnete von mindestens einer
Vorrichtung zur Magnetfeldmessung erfasst und es wird der Abstand
zwischen der Messanordnung und der Unterseite des Fahrzeugs unter Zuhilfenahme
mindestens einer Vorrichtung zur Abstandsmessung erfasst. Derart
wird ein schnelles, zuverlässiges,
nachvollziehbares und flexibel einsetzbares Verfahren zur Ermittlung
der Bodenfreiheit eines Fahrzeugs bereitgestellt.
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Eine
entsprechende Vorrichtung zum Ermitteln der Bodenfreiheit eines
Fahrzeugs weist eine Messanordnung auf, wobei das Fahrzeug relativ
zu der Messanordnung bewegt werden kann, wobei die Messanordnung
ein oder mehrere Vorrichtungen zur Magnetfeldmessung und ein oder
mehrere Vorrichtungen zur Abstandsmessung aufweist, wobei eine Vorrichtung
zur Magnetfeldmessung ein oder mehrere Magnetfeldsensoren aufweist
und wobei eine Vorrichtung zur Abstandsmessung ein oder mehrere
zur berührungslosen
Abstandsmessung ausgebildete Abstandssensoren aufweist.
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Durch
die Erfindung kann die zur Ermittlung der Bodenfreiheit eines Fahrzeugs
benötigte
Zeitdauer erheblich verkürzt
werden. Weiterhin wird das Prüfpersonal
von körperlicher
Arbeit entlastet. Das Ermitteln der Bodenfreiheit wird zudem erheblich
flexibilisiert. Die erfindungsgemäße Ermittlung der Bodenfreiheit
kann auch für
unterschiedliche Fahrzeugtypen und bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen
zuverlässig
und reproduzierbar durchgeführt werden.
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Mit
Vorteil können
ein oder mehrere Magnete, die z. B. als Permanentmagnete ausgebildet
sein können,
jeweils einem definiertem Messpunkt an dem zu untersuchenden Fahrzeug
zugeordnet sein. Dabei wird mit Vorteil der Abstand zwischen der
Messanordnung und der Unterseite des Fahrzeugs an den definierten
Messpunkten erfasst.
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Mit
Vorteil können
der oder die Messvorgänge
der mindestens einen Vorrichtung zur Abstandsmessung in Abhängigkeit
der mit Hilfe der mindestens einen Vorrichtung zur Magnetfeldmessung
erfassten Messwerte gesteuert werden.
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Die
zum Ermitteln der Bodenfreiheit verwendete Messanordnung kann mit
Vorteil überfahrbar ausgebildet
sein.
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Mit
Vorteil können
jeweils eine Vorrichtung zur Magnetfeldmessung und eine Vorrichtung
zur Abstandsmessung einander zugeordnet sein.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die mindestens eine
Vorrichtung zur Magnetfeldmessung mehrere in einer Reihe angeordnete Magnetfeldsensoren
aufweisen.
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Mit
Vorteil kann die mindestens eine Vorrichtung zur Abstandsmessung
mehrere in einer Reihe und parallel zu den Magnetfeldsensoren angeordnete
Abstandssensoren aufweisen.
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Mit
Vorteil kann die mindestens eine Vorrichtung zur Abstandsmessung
mindestens einen parallel zu den Magnetfeldsensoren verschiebbaren
Abstandssensor aufweisen.
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Mit
Vorteil können
ein oder mehrere – gegebenenfalls
auch alle – Abstandssensoren
als optische Sensoren ausgebildet sein.
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Mit
Vorteil können
ein oder mehrere – gegebenenfalls
auch alle – Abstandssensoren
als Ultraschallsensoren ausgebildet sein.
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Mit
Vorteil können
die ein oder mehreren Vorrichtungen zur Magnetfeldmessung und die
ein oder mehreren Vorrichtungen zur Abstandsmessung mit einer Steuervorrichtung
gekoppelt sein.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 ein
Fahrzeug und eine Messanordnung,
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2 ein
Fahrzeug und eine Messanordnung,
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3 eine
Vorrichtung zur Magnetfeldmessung,
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4 einen
Abstandssensor,
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5 eine
Vorrichtung zur Magnetfeldmessung und eine Vorrichtung zur Abstandsmessung,
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6 eine
Vorrichtung zur Magnetfeldmessung und eine Vorrichtung zur Abstandsmessung
mit bewegbarem Abstandssensor,
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7 ein
Fahrzeug und eine Messanordnung,
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8 die
Koppelung der Messanordnung mit einer Steuervorrichtung.
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Wie
in 1 gezeigt, wird ein Fahrzeug 1, 1' über eine
Messanordnung 2 bewegt. Die Oberseite der Messanordnung 2 bildet
eine über
dem Boden 3 befindliche Bezugsebene aus. Diese Bezugsebene erstreckt
sich in einer Längsrichtung
x und in einer Querrichtung y. Als Maß für die Bodenfreiheit des Fahrzeugs 1, 1' kann ein Abstand
h (siehe 4) dienen, der vorzugsweise
in Höhenrichtung
z gemessen wird. Indem das Fahrzeug 1, 1' während der Messung über die
Bezugsebene und über
die Messanordnung 2 bewegt wird, kann die Bodenfreiheit schneller
und in einem kontinuierlichen Messprozess ermittelt werden.
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2 zeigt
das Fahrzeug 1 von oben gesehen, wobei die Messanordnung 2 schematisch
angedeutet ist. Im gezeigten Beispiel weist das Fahrzeug 1 vier
Messpunkte auf, an denen Magnete 61, 62, 63, 64 angeordnet
sind. Die Magnete 61, 62, 63, 64 können beispielsweise
an den Messpunkten oder z. B. in einem definierten Abstand in Längsrichtung
x vor den Messpunkten am Fahrzeug 1 angeordnet sein. Bei der
gezeigten Messanordnung ergibt sich ein Freiheitsgrad für die Messung
durch die Bewegung des Fahrzeugs 1 über die Messanordnung 2 bzw. über die
Bezugsebene. Die verwendeten Messmittel 11, 12 sind
in 2 lediglich angedeutet. Ein weiterer Freiheitsgrad
kann durch Bewegen der Messmittel 11, 12 z. B.
durch Schwenken und/oder translatorische Bewegung der Messmittel 11, 12 erreicht
werden. Um einen weiteren Freiheitsgrad bei der Messung bereitzustellen,
können
die Messmittel 11, 12 alternativ oder zusätzlich auch
jeweils mehrere Elemente aufweisen.
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Die
Magnete 61, 62, 63, 64 können als
Permanentmagnete ausgebildet sein und erzeugen mit Vorteil ein möglichst
starkes Streufeld. Beispielsweise können Sintermagnete, z. B. Neodym-Magnete verwendet
werden. Da durch den Betrieb des Fahrzeugs 1 hohe Temperaturen
auftreten können,
kann es zweckmäßig sein,
Samarium-Kobalt-Magnete
zu verwenden. In alternativer Ausführung können die Magnete 61, 62, 63, 64 als
Elektromagnete ausgebildet sein. Auch bei der Verwendung von Elektromagneten
zur Erzeugung des Magnetfelds wird vorzugsweise ein möglichst
starkes Streufeld erzeugt. Die Magnete 61, 62, 63, 64 können am
Fahrzeug 1, insbesondere an den Messpunkten, angeschraubt
oder angeklebt werden. Die Magnete können auch durch magnetische
Wechselwirkung am Fahrzeug 1 anhaften. Vorzugsweise erfolgt
die Ausrichtung des Magnetfeldes in Abhängigkeit der verwendeten Magnetfeldsensoren 41, 42, 43 (siehe
unter anderem 3) bzw. in Abhängigkeit
der verwendeten Vorrichtung 40 zur Magnetfeldmessung. Mit
Vorteil kann sich die magnetische Achse der Magnete parallel zur
Längsrichtung
x erstrecken.
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3 zeigt
eine Vorrichtung 40 zur Magnetfeldmessung, wobei die Vorrichtung 40 zur
Magnetfeldmessung mehrere Sensoren 41, 42, 43 zur
Erkennung von Magnetfeldern aufweist. Diese Magnetfeldsensoren 41, 42, 43 erkennen
unter Ausnutzung des magnetoresistiven Effekts Änderungen von Magnetfeldern.
Das einen Magnet 20 umgebende Magnetfeld ist in der Zeichnung
angedeutet. Die Magnetfeldsensoren 41, 42, 43 der
Vorrichtung 40 zur Magnetfeldmessung sind im gezeigten
Beispiel parallel zur Querrichtung y angeordnet. Wird über eine
derartige Vorrichtung 40 zur Magnetfeldmessung ein Magnet 20 bewegt,
so verhalten sich die Ausgangsspannungen der Magnetfeldsensoren 41, 42, 43 proportional
zur Feldstärke
und damit indirekt proportional zum Abstand der Magnetfeldsensoren 41, 42, 43 zum
Magneten 20. Der höchste
Spannungspegel wird dabei von den Magnetfeldsensoren erzeugt, die dem
Magneten am nächsten
sind. Somit ist es möglich, über die
Messung der Ausgangsspannungen der Magnetfeldsensoren 41, 42, 43 und
aufgrund der bekannten Position der einzelnen Magnetfeldsensoren 41, 42, 43 zumindest
die Position des Magneten 20 entlang der Querrichtung y
zu bestimmen.
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4 zeigt
beispielhaft einen Abstandssensor 54 der Messanordnung 2.
Mit Hilfe derartiger Abstandssensoren kann der Abstand h zwischen
den Messpunkten 99 am Fahrzeug und der Bezugsoberfläche bzw.
der Oberfläche
der Messanordnung 2 ermittelt werden. Im gezeigten Beispiel
ist ein Messpunkt 99 im Bereich des Fahrwerks 5 angeordnet. Ein
Messpunkt 99 kann auch an anderen definierten Punkten des
Unterbodens eines Fahrzeugs angeordnet sein. In 4 ist
weiterhin ein Rad 4 des Fahrzeugs angedeutet.
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Wie
in 5 dargestellt, können die Abstandssensoren 51, 52, 53 einer
Vorrichtung 50 zur Abstandsmessung parallel zu den Magnetfeldsensoren 41, 42, 43 einer
Vorrichtung 40 zur Magnetfeldmessung angeordnet sein.
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Wie
in 6 angedeutet, kann die Zahl der verwendeten Abstandssensoren
verringert werden, wenn zumindest ein Abstandssensor 55 parallel
zu den Magnetfeldsensoren 41, 42, 43 verschiebbar ausgebildet
ist.
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Die
Messung des Abstands h (siehe 4) bzw.
der Bodenfreiheit kann über
ein Triangulations-Verfahren erfolgen. Hierzu wird ein Lichtstrahl ausgesendet
und die Reflektion dieses Lichtstrahls am Messpunkt über eine
Spiegelanordnung mit Hilfe eines optischen Sensors gemessen. Der
gemessene Winkel der Projektion des reflektierten Lichtpunkts am
Messpunkt ist proportional zum Abstand des Messpunkts. Die Anordnung
der optischen Sensoren erfolgt vorzugsweise in unmittelbarer Nähe und vorzugsweise
parallel zu den Magnetfeldsensoren (siehe 5). Ein
oder mehrere optische Sensoren können
entweder fest auf der Bezugsebene der Messanordnung 2 oder
beweglich, z. B. auf einem Schlitten, montiert werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die Messung des Abstands h (siehe 4) mit Hilfe
eines oder mehrerer Ultraschallsensoren erfolgen. Dabei wird ein
Ultraschallimpuls ausgesendet und das vom Messpunkt reflektierte
Echo empfangen. Die Laufzeit des Echosignals ist proportional zum
Abstand des Messpunkts. Die Anordnung bzw. Montage der Ultraschallsensoren
kann vergleichbar der Anordnung bzw. Montage der optischen Sensoren,
z. B. wie in den 5 und 6 schematisch
dargestellt, erfolgen.
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Nachfolgend
wird ein beispielhafter Messvorgang anhand von 7 beschrieben.
Zunächst wird
das Fahrzeug 1 ausgerichtet und vorzugsweise mit der Vorderachse
voran mit möglichst
gleichmäßiger Geschwindigkeit über die
Bezugsebene der Messanordnung 2 bewegt. Dabei werden die
Messpunkte und die ihnen zugeordneten Magnete 61, 62, 63, 64 über die
Sensorfelder, d. h. über
die Vorrichtungen 40 zur Magnetfeldmessung und über die
Vorrichtungen 50 zur Abstandsmessung bewegt. Vorzugsweise sind
zwei Messpunkte im Bereich der Vorderachse und zwei Messpunkte im
Bereich der Hinterachse angeordnet. Die Spannungswerte der Magnetfeldsensoren
werden gemessen, ausgelesen und mit Zeitinformationen versehen abgespeichert.
Vorzugsweise erfolgt die Speicherung nur kurzzeitig. Beim Annähern der
mit Hilfe der Magnete 61, 62, 63, 64 markierten
Messpunkte an die Vorrichtung 40 zur Magnetfeldmessung
verändern
sich die Spannungen der in der Nähe
befindlichen Magnetfeldsensoren. Ab einem voreingestellten Schwellwert
wird die Abstandsmessung aktiviert. Ab dem Aktivierungszeitpunkt werden
die gemessenen Abstandswerte gespeichert und vorzugsweise mit Zeitinformationen
versehen protokolliert. Sinken die gemessenen Spannungswerte der
Magnetfeldsensoren unter einen vorgegebenen Schwellwert, wird die
Abstandsmessung beendet. Vorzugsweise werden die Informationen nach Beendigung
der Messung ausgewertet, wobei Ort und Höhe der am Fahrzeug angeordneten
Messpunkte 99 (siehe 4) ermittelt
werden.
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Wie
in 8 dargestellt, sind die Vorrichtungen 40 zur
Magnetfeldmessung und die Vorrichtungen 50 zur Abstandsmessung
mit einer Steuervorrichtung 6 gekoppelt, wobei Messdaten
der Sensoren an die Steuervorrichtung 6 gegeben werden.
Die Aktivierung der Abstandssensoren erfolgt durch die Steuervorrichtung 6 in
Abhängigkeit
der von der von den Magnetfeldsensoren gegebenen Daten. Die Steuervorrichtung 6 weist
vorzugsweise eine Auswerteeinheit und eine Speichereinheit für die Sensordaten
auf. Die Steuervorrichtung 6 kann mit einer Eingabevorrichtung 7 gekoppelt
sein, über
die z. B. der Typ des zu vermessenden Fahrzeugs eingegeben werden
kann. Über
die Eingabevorrichtung 7 können auch Steuerbefehle eingegeben
werden. Das Steuergerät 7 ist
vorzugsweise mit einer Ausgabevorrichtung 8 gekoppelt,
mit Hilfe derer beispielsweise Messwerte und/oder Statusinformationen
angezeigt werden können.
Das Steuergerät 6 kann
mit einer Schnittstellenvorrichtung 9 gekoppelt sein, wobei
mit Hilfe dieser Schnittstellenvorrichtung 9 Daten ein-
und ausgegeben werden können.