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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur
berührungslosen
online-Messung bzw. online-Detektion von konjugierten organischen
Verbindungen, wie z. B. von aromatischen Kohlenwasserstoffen und
deren Verbindungen und Fettsäureestern
(Biokraftstoffen) auf Fahrbahnoberflächen.
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Organische
Verbindungen, wie Öle,
Fette, Benzin, Diesel, Biokraftstoffe usw. verschmutzen, insbesondere
nach Unfällen
und dergleichen, häufig Fahrbahnoberflächen. Da
solche Rückstände auf
der Fahrbahn einen Gefahrenherd für weitere Unfälle darstellen,
ist es notwendig, die Fahrbahn von diesen zu befreien. Dies erfolgt
zumeist mit speziellen Reinigungsfahrzeugen, welche eine spezielle
Bürstentechnik
in Kombination mit bestimmten Reinigungsmitteln nutzen, um die Fahrbahn
zu reinigen.
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Gerade
bei Unfällen
ist der verschmutzte Bereich der Fahrbahn lokal begrenzt. Es reicht
daher häufig
aus, nur einen bestimmten Abschnitt der Fahrbahn zu reinigen. Hierbei
wird derzeit manuell durch den Fahrer des jeweiligen Reinigungsfahrzeugs
abgeschätzt,
wie weit sich der verschmutzte Bereich der Fahrbahn erstreckt, woraufhin
die Reinigung dieses Bereichs vorgenommen wird. Eine solche Verfahrensweise
ist jedoch weder genau noch effektiv.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und ein System zur berührungslosen
online-Messung bzw. online-Detektion von konjugierten organischen
Verbindungen, wie aromatischen Kohlenwasserstoffen und Fettsäureester
aus Pflanzenölen
(Biokraftstoffe), z. B. Biodiesel aus Rapsöl, einschließlich natürlich bzw.
gentechnisch veränderten
Blüten-
und Blattfarbstoffen sowie künstlich
beigemischte fluoreszierende Farbstoffe wie auf Fahrbahnoberflächen zur
Verfügung
zu stellen, mit welchen ein verschmutzter Bereich der Fahrbahnoberfläche genau
erfasst werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren der oben genannten Gattung gelöst, wobei
eine Fahrbahnoberfläche
durch wenigstens eine Lichtquelle mit gepulstem UV-Licht bestrahlt
wird, durch wenigstens einen Lichtempfänger von der Fahrbahnoberfläche emittiertes
Licht bei Bestrahlung mit UV-Licht und ohne Bestrahlung mit UV-Licht
in Abstimmung mit der Frequenz der Lichtquelle erfasst wird, und
die Signale des Lichtempfängers
von einem Farb- und/oder Helligkeitssignalauswertesystem verglichen
und ausgewertet werden.
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Durch
die Bestrahlung der Fahrbahnoberfläche mit UV-Licht werden konjugierte
organische Verbindungen, welche auf der Fahrbahnoberfläche vorliegen,
derart angeregt, dass Fluoreszenzstrahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich
emittiert wird. Die Fluoreszenzstrahlung kann durch den Lichtempfänger erfasst
und mittels des Farb- und/oder
Helligkeitssignalauswertesystems so ausgewertet werden, dass aus
den Signalen daraus geschlossen werden kann, ob z. B. aromatische
Kohlenwasserstoffe oder deren Verbindungen auf der Fahrbahnoberfläche vorliegen
oder nicht.
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Da
das Material der Fahrbahn selbst bei Bestrahlung mit UV-Licht keine
Fluoreszenzstrahlung abgibt, ist das von der Fahrbahnoberfläche empfangene
Licht unabhängig
vom Fahrbahnuntergrund, so dass die empfangenen Signale mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
fahrbahnunabhängig
erfasst werden können.
Da auch Wasser, Schnee und dergleichen bei Bestrahlung mit UV-Licht
keine Fluoreszenzstrahlung abgeben, sind die erfindungsgemäß erhaltenen
Signale zudem witterungsunabhängig.
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Indem
der Lichtempfänger
hinsichtlich seiner Frequenz mit der Frequenz der Lichtquelle abgestimmt
wird, werden durch den Lichtempfänger
nur diejenigen Fluoreszenzeffekte detektiert, die mit der Frequenz
der sendenden Lichtquelle übereinstimmen.
Somit können
Fehldetektionen vermieden werden. Durch die Pulsung der Lichtquelle
wird außerdem
erreicht, dass Tageslichteinflüsse,
welche einen bestimmten Anteil an UV-Licht enthalten, aus dem Mess- bzw.
Detektionssignal weitgehend ausgeschlossen werden können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird die Fahrbahnoberfläche mit Licht einer Wellenlänge von
etwa 230 nm bis etwa 400 nm bestrahlt. Das kurzwellige UV-Licht wird
z. B. von aromatischen Kohlenwasserstoffen und deren Verbindungen
gut absorbiert, woraufhin längerwelliges
Licht von den aromatischen Kohlenwasserstoffen und deren Verbindungen
abgestrahlt wird, was besonders gut zur Auswertung geeignet ist.
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In
einem bevorzugten Beispiel der Erfindung wird das UV-Licht bei einer
Frequenz von etwa 10 Hz bis etwa 250 Hz, vorzugsweise mit einer
Frequenz von etwa 100 Hz, gepulst. Durch die Pulsung des UV-Lichtes
kann der Lichtempfänger,
wie beispielsweise eine Farbkamera, Bilder von der Fahrbahnoberfläche mit
und ohne UV-Beleuchtung aufnehmen, wobei sich bei den genannten
Frequenzen besonders gut verwertbare Unterschiede bei der Farb-
und Helligkeitsauswertung bemerkbar machen. Infolgedessen ist es
möglich,
mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
sogar sehr geringe Spuren an konjugierten organischen Verbindungen
oder Fettsäureestern
basierend auf Biokraftstoffen, einschließlich natürlich oder genetisch veränderten
Blüten- und Blattfarbstoffen
sowie künstlich
beigemischter Farbstoffe auf Fahrbahnoberflächen nachzuweisen.
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Entsprechend
einer Weiterbildung der Erfindung werden die Signale des Lichtempfängers anhand
einer mit UV-Licht bestrahlten Fahrbahnoberfläche, auf welcher im Wesentlichen
keine konjugierten organischen Verbindungen oder Fettsäureester
basierend auf Biokraftstoffen vorhanden sind, kalibriert. Somit
kann eine unverschmutzte Fahrbahnoberfläche als Referenzfläche bzw.
als Vergleichsmaterial für
eine Voreinstellung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
genutzt werden.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn der Lichtempfänger oder das Farb- und/oder
Helligkeitssignalauswertesystem einen Vektor einer Fluoreszenzfarbe
des reflektierten Lichts in einem RGB-Raum berechnet und abspeichert.
Somit kann die gemessene bzw. detektierte Fluoreszenz rechentechnisch erfasst
und als Wert abgelegt werden.
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Hierbei
bietet es sich an, wenn ein Filter des Lichtempfängers so eingestellt wird,
dass nur ein Punkt des Vektors oder ein den berechneten Vektor umgebender
Farbbereich des emittierten Lichts von dem Lichtempfänger erfasst
wird. Somit kann der Lichtempfänger,
der beispielsweise eine Farbkamera sein kann, entsprechend angelernt
werden, um Fluoreszenzerscheinungen eindeutig detektieren zu können.
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Dabei
ist es ganz besonders von Vorteil, wenn aus dem Vektor der Fluoreszenzfarbe
im RGB-Raum auf das fluoreszierende Medium der Fahrbahnoberfläche geschlossen
wird. Somit kann konkret eine Detektion des jeweils auf der Fahrbahnoberfläche vorliegenden
Mediums erfolgen.
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Es
hat sich zudem als günstig
erwiesen, wenn ein Mess- bzw. Detektionsergebnis mit einem Ausgabegerät im Fahrzeug
ausgegeben wird. Dabei kann das Ausgabegerät als Drucker und/oder als
Monitor ausgeführt
sein, woraufhin ein Bediener des Fahrzeugs eine online-Information über den
Zustand der Fahrbahnoberfläche
erhält.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante
der vorliegenden Erfindung erfolgt die online-Messung bzw. die online-Detektion
von konjugierten organischen Verbindungen oder Fettsäureestern
basierend auf Biokraftstoffen auf der Fahrbahnoberfläche nach
einer Reinigung der Fahrbahnoberfläche. Hierdurch kann nach der
Reinigung der Fahrbahnoberfläche
geprüft
werden, ob noch Fette, Öle,
Benzin, Diesel und dergleichen auf der Fahrbahnoberfläche vorhanden
sind bzw. ob die Reinigung den gewünschten Reinigungserfolg hatte.
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Die
Aufgabe wird ferner durch ein System der oben genannten Gattung
gelöst,
wobei das System wenigstens eine gepulste UV-Lichtquelle zum Bestrahlen
eines Bereichs einer Fahrbahnoberfläche, wenigstens einen Lichtempfänger zum
Erfassen von von der Fahrbahnoberfläche emittiertem Licht, und
ein mit dem Lichtempfänger
gekoppeltes Farb- und/oder Helligkeitssignalauswertesystem aufweist.
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Das
erfindungsgemäße System
ermöglicht es,
konjugierte organische Verbindungen, wie sie in Öl, Benzin, Diesel und dergleichen
enthalten sein können,
online und berührungslos
auf einer Fahrbahnoberfläche
zu erfassen. Durch die Beleuchtung mit der UV-Lichtquelle können konjugierte
organische Verbindungen und Fettsäureester, basierend auf Biokraftstoffen,
die sich auf der Fahrbahnoberfläche
befinden, zur Abstrahlung von Fluoreszenzlicht angeregt werden,
welches von dem Lichtempfänger empfangen
und durch das Farb- und/oder Helligkeitssignalauswertesystem ausgewertet
werden kann, um entscheiden zu können,
ob konjugierte organische Verbindungen und Fettsäureester basierend auf Biokraftstoffen
auf der Fahrbahnoberfläche vorhanden
sind oder nicht.
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Da
sich in Abhängigkeit
von der Menge der konjugierten organischen Verbindungen und Fettsäureestern
basierend auf Biokraftstoffen die auf der Fahrbahnoberfläche präsent sind,
die Intensität
des emittierten Lichts ändert,
können
konjugierte organische Verbindungen und Fettsäureester, basierend auf Biokraftstoffen,
bis zu einem gewissen Schwellwert quantitativ erfasst werden. Durch
den Einsatz einer gepulsten UV-Quelle können durch Vergleich von den
erfassten Bildern bzw. Daten mit und ohne UV-Beleuchtung sehr genau Unterschiede
bei der Farb- und Helligkeitsauswertung der Signale ermittelt werden,
wodurch selbst sehr geringe Spuren an konjugierten organischen Verbindungen
und Fettsäureestern,
basierend auf Biokraftstoffen, auf der Fahrbahn nachgewiesen werden
können.
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Da
das erfindungsgemäße System
auf der Basis emittierten Fluoreszenzlichts arbeitet, welches typischerweise
weder von der Fahrbahnoberfläche selbst
noch von Wasser oder anderen Rückständen auf
der Fahrbahnoberfläche
bei Bestrahlung mit UV-Licht emittiert wird, kann das erfindungsgemäße System
nahezu fahrbahnunabhängig
und witterungsunabhängig
zur Messung bzw. Detektion von konjugierten organischen Verbindungen
und Fettsäureestern,
basierend auf Biokraftstoffen, auf Fahrbahnoberflächen eingesetzt
werden.
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Vorzugsweise
ist das System an einem Fahrzeug integriert oder mit einem Fahrzeug
verbunden. Das System kann sowohl vor, nach oder unter einem Fahrzeug
vorgesehen sein. Hierdurch kann während des Fahrens eines Fahrzeugs
online und kontinuierlich das Vorhandensein von konjugierten organischen
Verbindungen und Fettsäureestern,
basierend auf Biokraftstoffen, auf der Fahrbahnoberfläche geprüft werden.
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Hierbei
ist es besonders günstig,
wenn das System mit einem Reinigungsfahrzeug kombiniert ist. Auf
diese Weise, können
in Abhängigkeit
von den gemessenen bzw. detektierten konjugierten organischen Verbindungen,
wie z. B. aromatischen Kohlenwasserstoffen und deren Verbindungen,
auf der Fahrbahnoberfläche
Reinigungsmittel des Reinigungsfahrzeugs zum Einsatz kommen, um
die jeweiligen konjugierten organischen Verbindungen und Fettsäureester,
basierend auf Biokraftstoffen, von der Fahrbahnoberfläche zu beseitigen.
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Vorteilhafterweise
weist das System eine Abdeckung auf, welche zumindest den bestrahlten
Bereich der Fahrbahnoberfläche
abschirmt. Die spezielle Abdeckung kann beispielsweise an einem
Reinigungsträger
befestigt sein. Durch die Abdeckung kann die UV-Beleuchtung besonders
gegenüber
Umwelteinflüssen
abgeschirmt werden, um sehr gute Mess- bzw. Detektionsergebnisse
zu erhalten.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst der Lichtempfänger wenigstens eine Farbkamera.
Mit der Farbkamera kann die Fluoreszenzfarbe des von der Fahrbahnoberfläche emittierten
Lichts gut erkannt werden, woraufhin eine besonders günstige Auswertung
der Farbsignale erfolgen kann. Alternativ kann auch ein Polychromator
in Kombination mit einem Photomultiplier, bzw. eine Kamera mit vorgeschaltetem
Bildverstärker,
verwendet werden.
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Gemäß einem
Beispiel der Erfindung ist die Farbkamera eine CCD-Kamera mit einem
Weitwinkelobjektiv. Hierdurch ist es möglich, einen relativ großen Bereich
der Fahrbahnoberfläche,
beispielsweise eine gesamte Fahrzeugbreite, zu erfassen.
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In
einem anderen, ebenfalls günstigen
Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Lichtempfänger wenigstens
einen Lumineszenzsensor und/oder wenigstens eine Fotodiode. Auch
mit Lumineszenzsensoren oder Fotodioden können sehr gut Fluoreszenzeffekte
von konjugierten organischen Verbindungen, wie sie in Ölen, Diesel oder
Benzin enthalten sein können,
auf Fahrbahnbelägen
erkannt werden.
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Das
erfindungsgemäße System
kann so ausgestaltet sein, dass mehrere Lichtempfänger in einer
oder mehreren Reihen quer zur Fahrbahnoberfläche angeordnet sind. Auf diese
Weise lässt
sich beispielsweise ein Bereich der Fahrbahnoberfläche entsprechend
einer Fahrzeugbreite recht gut erfassen.
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In
einer anderen Ausführungsvariante
der Erfindung umfasst die UV-Lichtquelle wenigstens eine quer zur
Fahrbahnoberfläche
angeordnete Leuchtröhre.
Eine solche Leuchtröhre
eignet sich besonders gut, um beispielsweise einen Bereich der Fahrbahnoberfläche entsprechend
einer Fahrzeugbreite gut mit UV-Licht auszuleuchten, um die auf
diesem Bereich befindlichen konjugierten organischen Verbindungen
oder Fettsäureester
basierend auf Biokraftstoffen und eventuell darin enthaltener Blüten- und
Blattfarbstoffe zur Fluoreszenz anzuregen.
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Entsprechend
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
umfasst die UV-Lichtquelle einen oder mehrere Punktstrahler, die
in einer oder mehreren Reihen quer zur Fahrbahnoberfläche angeordnet
sind. Auch hiermit lässt sich
eine gute Ausleuchtung der Fahrbahnoberfläche erreichen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beträgt
der Abstand von dem Lichtempfänger
zur Fahrbahnoberfläche
wenigstens 300 mm. Dieser Abstand eignet sich besonders gut, um
schon bei Einsatz einer Kamera einen Bereich der Fahrbahnoberfläche entsprechend
einer Fahrzeugbreite erfassen zu können. Ist der Abstand geringer,
sind mehr Kameras erforderlich.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren
der Zeichnung näher
erläutert,
wobei
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1 schematisch
einen möglichen
Grundaufbau eines erfindungsgemäßen Systems
zur berührungslosen
online-Messung bzw. online-Detektion von konjugierten organischen
Verbindungen, wie z. B. aromatischen Kohlenwasserstoffen und deren Verbindungen
auf einer Fahrbahnoberfläche
zeigt; und
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2 schematisch
eine mögliche
Anordnung eines erfindungsgemäßen Mess-
bzw. Detektionssystems an einem Fahrzeug zeigt.
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1 zeigt
schematisch einen möglichen Grundaufbau
eines erfindungsgemäßen Systems 1 zur
berührungslosen
online-Messung bzw. online-Detektion von konjugierten organischen
Verbindungen, wie z. B. aromatischen Kohlenwasserstoffen und deren
Verbindungen auf einer Fahrbahnoberfläche 2. Das System 1 weist
in dem in 1 gezeigten Beispiel eine Sende-
und Empfangseinheit auf, welche durch eine Abdeckung 7 gegenüber Umgebungseinflüssen, wie
Umgebungslicht, abgeschirmt ist. Die Abdeckung 7 kann beispielsweise
an einem Träger
eines Reinigungsfahrzeugs 12, wie in 2 gezeigt,
montiert sein.
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Unter
der Abdeckung 7 befinden sich in dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
drei Farbkameras 6, welche die Empfangseinheit des Systems 1 ausbilden
sowie eine sich im wesentlichen über
die Breite der Abdeckung 7 erstreckende Lichtquelle in Form
einer Leuchtröhre 3,
welche die Sendeeinheit des Systems 1 ausbildet. Anstelle
der Leuchtröhre 3 können in
anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung auch ein oder mehrere Punktstrahler verwendet
werden, die in einer oder mehreren Reihen quer zu der Fahrbahnoberfläche 2 angeordnet
sind. Desweiteren können
anstelle der in 1 gezeigten drei Farbkameras 6 auch
andere Lichtempfänger,
wie z. B. Lumineszenzsensoren und/oder Fotodioden eingesetzt werden,
welche in einer oder mehreren Reihen quer zur Fahrbahnoberfläche 2 angeordnet
sein können.
Es können
auch weniger oder mehr als drei Lichtempfänger eingesetzt werden.
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In
einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung können
anstelle der Farbkameras 6 auch eine oder mehrere Schwarz/Weiß-Kamera(s)
verwendet werden.
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Die
Lichtquelle 3 sendet UV-Licht 4 in Richtung der
Fahrbahnoberfläche 2 aus.
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Das
von der Lichtquelle 3 abgestrahlte UV-Licht 4 weist
vorzugsweise eine Wellenlänge
von etwa 230 nm bis etwa 400 nm auf.
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Die
Lichtquelle 3 ist eine gepulste Lichtquelle, von welcher
in dem gezeigten Beispiel UV-Licht 4 mit einer Frequenz
von etwa 10 Hz bis etwa 250 Hz, vorzugsweise mit einer Frequenz
von etwa 100 Hz, abgestrahlt wird.
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In
dem in 1 gezeigten Beispiel sind auf der Fahrbahnoberfläche 2 Bereiche 8 mit
konjugierten organischen Verbindungen, wie sie in Ölen, Fetten,
Diesel, Biodiesel, Benzin, Kerosin oder dergleichen enthalten sein
können,
verschmutzt. Das UV-Licht 4, das auf die verschmutzten
Bereiche 8 auftrifft, regt die konjugierten organischen
Verbindungen zur Fluoreszenz an. Dabei wird Licht 5 von
den verschmutzten Bereichen 8 emittiert. Die Wellenlänge des
emittierten Lichtes 5 ist dabei größer als die Wellenlänge des
von der Lichtquelle 3 ausgesandten Lichtes 4.
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Das
emittierte Licht 5 wird von den Kameras 6 des
Systems 1 aufgenommen. Die Kameras 6 sind in dem
gezeigten Beispiel CCD-Kamerasysteme mit Weitwinkelobjektiv 9,
welche Fluoreszenzfarben erkennen. Die Kameras 6 besitzen
zudem Module, mit welchen ein Vektor einer Fluoreszenzfarbe im RGB-Raum
berechnet und abgespeichert werden kann. Hierdurch können die
Kameras 6 angelernt werden, das heißt, in den Kameras 6 enthaltene
bzw. bei der Bildauswertung realisierbare Filter können während des
Anlernens so eingestellt werden, dass nur noch ein Punkt bzw. ein
Bereich des detektierten Farbvektors durchgelassen wird. Somit ist
es möglich,
Fluoreszenzerscheinungen eindeutig zu detektieren. Durch eine Berechnung
der jeweiligen Farbe im ROB-Farbraum
kann zudem eine Detektion des jeweils auf den verschmutzten Bereichen 8 detektierten
Mediums erfolgen.
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Werden
anstelle von Farbkameras Schwarz/Weiß-Kameras verwendet, erfolgt
der Betrieb des Systems 1 ebenfalls mit gepulstem UV-Licht,
welches bei konjugierten organischen Verbindungen Fluoreszenzerscheinungen
auf der Fahrbahn bewirkt, welche sich in einer Helligkeitsänderung
bei einer Aufnahme durch eine Schwarz/Weiß-Kamera bemerkbar machen.
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In
dem in 1 gezeigten Beispiel beträgt der Abstand d zwischen den
Kameras 6 und der Fahrbahnoberfläche 2 wenigstens 300
mm. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsvarianten der vorliegenden
Erfindung kann der Abstand zwischen dem bzw. den Lichtempfänger(n)
und der Fahrbahnoberfläche 2 auch
geringer eingestellt werden, wobei bei geringer werdendem Abstand
unter Umständen mehr
Lichtempfänger
eingesetzt werden müssen,
um eine gewisse Breite der Fahrbahnoberfläche 2 optisch erfassen
zu können.
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Vorzugsweise
entspricht die Breite des in 1 gezeigten
Systems 1 etwa der Breite eines Fahrzeugs, wie z. B. 1,70
m. Die Systembreite ist jedoch grundsätzlich variabel.
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Wie
in 1 gezeigt, sind die Farbkameras 6 mit
einem Computer 10 gekoppelt. Der Computer 10 bildet
hier das Farb- und/oder Helligkeitssignalauswertesystem des Systems 1,
welches jedoch auch schon teilweise in einer intelligenten Kamera
integriert sein kann. Die von den Farbkameras 6 aufgenommenen
Daten werden mit Hilfe des Computers 10 ausgewertet und
dokumentiert. Das Farb- und/oder Helligkeitssignalauswertesystem
vergleicht Bilder und/oder Daten mit und ohne UV-Beleuchtung. Aus
der Differenz der Bilder und/oder Daten wird die Anwesenheit fluoreszierender
Medien nachgewiesen.
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Der
Computer 10 ist wiederum mit einem Ausgabegerät 11 gekoppelt.
Das Ausgabegerät 11 kann
als Drucker und/oder als Monitor ausgeführt sein. In dem in 1 gezeigten
Beispiel befindet sich das Ausgabegerät 11 in einem Fahrzeug,
wie in dem in 2 gezeigten Reinigungsfahrzeug 12.
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2 zeigt
schematisch das in 1 gezeigte System 1 zur
berührungslosen
online-Messung bzw.
online-Detektion von konjugierten organischen Verbindungen oder
Fettsäureestern,
basierend auf Biokraftstoffen, auf der Fahrbahnoberfläche 2,
wobei das System 1 mit dem Reinigungsfahrzeug 12 kombiniert
ist. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist das
System 1 vor dem Reinigungsfahrzeug 12 angeordnet.
Das System 1 kann jedoch in anderen, ebenfalls vorteilhaften
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung auch unterhalb des Fahrzeugs 12 oder
hinter dem Fahrzeug 12 angeordnet sein.
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Mit
dem Reinigungsfahrzeug 12 können Verkehrsflächen, wie
Straßen,
Flughäfen,
Parkhäuser und ähnliches,
auf Vorhandensein von konjugierten organischen Verbindungen auf
der jeweiligen Oberfläche 2 untersucht
und nachfolgend gereinigt werden. Dadurch kann gewährleistet
werden, dass gerade die betroffenen, verschmutzten Bereiche 8 auf
der Fahrbahnoberfläche 2 durch
das Reinigungsfahrzeug 12 gesäubert werden, wobei durch den
Computer 10 und das Ausgabegerät 11, welches sich
vorzugsweise in dem Reinigungsfahrzeug 12 befindet, die
Reinigung dokumentiert wird.
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Im
Folgenden wird anhand der 1 und 2 ein
Beispiel zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum berührungslosen
online-Messen bzw. zur online-Detektion
von konjugierten organischen Verbindungen auf der Fahrbahnoberfläche 2 näher beschrieben.
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Mit
der Lichtquelle 3 wird die Fahrbahnoberfläche 2 mit
gepulstem UV-Licht 4 bestrahlt. Das UV-Licht wird dabei
mit einer Frequenz von etwa 10 Hz bis etwa 250 Hz, vorzugsweise
mit einer Frequenz von etwa 100 Hz, gepulst. Das UV-Licht 4 weist
eine Wellenlänge
von etwa 230 nm bis etwa 400 nm auf.
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Zunächst wird
mit dem UV-Licht 4 ein Bereich der Fahrbahnoberfläche 2 bestrahlt,
auf welchem im Wesentlichen keine konjugierten organischen Verbindungen,
wie sie in Ölen,
Fetten, Diesel, Biodiesel, Benzin, Kerosin oder dergleichen, vorhanden
sein können.
Das von der sauberen Fahrbahnoberfläche 2 empfangene Licht 5 wird
von den Farbkameras 6 erfasst und als Referenzsignal verwendet. Das
entsprechende Referenzsignal wird von dem Farb- und/oder Helligkeitssignalauswertesystem
des Systems 1 zur Kalibrierung des Systems 1 eingesetzt.
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Daraufhin
wird mit Hilfe des Fahrzeugs 12 das System 1 in
eine Position auf der Fahrbahnoberfläche 2 gebracht, in
welcher sich das System 1 auf einer von konjugierten organischen
Verbindungen oder Fettsäureester,
basierend auf Biokraftstoff, verschmutzten Fahrbahnoberfläche 2 befindet.
Auch hier erfolgt eine Bestrahlung der Fahrbahnoberfläche 2 mit
UV-Licht 4 mit einer Wellenlänge von etwa 230 nm bis etwa
400 nm. Auch hier wird das UV-Licht mit einer Frequenz von etwa
10 Hz bis etwa 250 Hz, vorzugsweise mit einer Frequenz von 100 Hz,
gepulst.
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Das
UV-Licht 4 regt die konjugierten organischen Verbindungen
zur Fluoreszenz an. Das entsprechend von den verschmutzten Bereichen 8 auf der
Fahrbahnoberfläche 2 emittierte
Fluoreszenzlicht 5 wird durch die Kameras 6 empfangen,
wobei die Kameras 6 die Fluoreszenzeffekte in Übereinstimmung
mit der Frequenz der Lichtquelle 3 empfangen. Die Kameras 6 berechnen
jeweils den Vektor der empfangenen Fluoreszenzfarbe im RGB-Raum
und speichern diesen ab.
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Die
Signale der Farbkameras 6 werden dann von diesen an den
Computer 10 geleitet, in welchem eine Berechnung der von
der jeweiligen Farbkamera 6 erfassten Farbe im RGB-Farbraum
und darauf basierend eine Detektion der jeweiligen konjugierten
organischen Verbindung erfolgt. Der Computer 10 wertet
die Daten aus und dokumentiert diese.
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Über das
Ausgabegerät 11 werden
die Messergebnisse des Computers 10 in einem Fahrzeug ausgegeben,
was als Ausdruck auf einem Drucker und/oder als grafische Darstellung
auf einem Monitor erfolgen kann.
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Entsprechend
der Feststellung, ob auf der untersuchten Fahrbahnoberfläche 2 konjugierte
organische Verbindung vorliegen oder nicht, erfolgt durch das Reinigungsfahrzeug 12 eine
Reinigung des jeweiligen Fahrbahnoberflächenbereichs 8 mit einem
sich an das System 1 anschließenden Reinigungsmodul 14.
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Im
Folgenden kann durch das System 1 nachgeprüft werden,
ob die jeweilige konjugierte organische Verbindung von der Fahrbahnoberfläche 2 entfernt
wurde bzw. ob die Fahrbahnoberfläche 2 sauber
ist.
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Die
Erfindung macht es somit möglich,
konjugierte organische Verbindungen, wie sie in Ölen, Fetten, Benzin, Diesel,
Biodiesel, Kühlflüssigkeit
und dergleichen enthalten sein können,
optisch auf einer Fahrbahnoberfläche 2 berührungslos
und online zu detektieren. Dabei ist es sogar möglich, anhand der Intensität der emittierten
Lichtstrahlung 5 auf die Quantität der auf der Fahrbahnoberfläche 2 vorliegenden
konjugierten organischen Verbindung bis zu einem gewissen Schwellwert
zu schließen,
da sich in Abhängigkeit
von der Menge der auf der Fahrbahnoberfläche 2 befindlichen
konjugierten organischen Verbindungen die Intensität der durch
die Kamera(s) 6 aufgenommenen emittierten Strahlung 5 ändert.
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Grundsätzlich ist
es auch möglich,
das Spektrum der emittierten Strahlung 5 zu erfassen, um
eine Unterscheidung der konjugierten organischen Verbindungen zu
ermöglichen.
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Wird
das System 1 jedoch nur für die Straßenreinigung eingesetzt, ist
lediglich die durch das System 1 ermittelbare Menge des
Fluoreszenzlichts 5 und dessen örtliche Verteilung auf der
Fahrbahnoberfläche 2 interessant,
wobei keine Unterscheidung nach Ölsorten
oder dergleichen erforderlich ist.
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Systems und
dem entsprechenden Verfahren kann die Fläche unter der Abdeckung 7,
die in dem Beispiel von 2 an dem Reinigungsträger 13 befestigt
ist, gut erfasst und ausgewertet werden. Die Abdeckung 7 gewährleistet
hierbei eine zuverlässige
Abschirmung der UV-Beleuchtung des Systems 1 gegenüber dem
Umgebungslicht.
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Indem
erfindungsgemäß das UV-Licht 4 gepulst
wird, nehmen die Kameras 6 Bilder von der Fahrbahnoberfläche 2 sowohl
mit als auch ohne UV-Beleuchtung auf. Entsprechend ergeben sich
Unterschiede bei der Farb- und Helligkeitsauswertung der erfassten
Fläche.
Somit ist es erfindungsgemäß möglich, auch
sehr geringe Spuren an konjugierten organischen Verbindungen auf
der Fahrbahnoberfläche 2 nachzuweisen.
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Durch
die Kopplung der Kameras 6 mit dem im Computer 10 integrierten
Auswertesystem kann ein Vergleich zwischen beleuchteten und unbeleuchteten
Bereichen der Fahrbahnoberfläche 2 sehr schnell
und effektiv erfolgen und der Vektor des Fluoreszenzlichts 5 im
RGB-Raum beispielsweise mittels Standardsoftware auf einfache Weise
berechnet werden.
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Durch
das erfindungsgemäße System 1 und das
entsprechende Verfahren kann das Mess- bzw. Detektionsergebnis sowohl
als JA/NEIN-Entscheidung, ob konjugierte organische Verbindungen
auf der Fahrbahnoberfläche 2 vorliegen
oder nicht, als auch als Bild- oder Datenausgabe ausgegeben werden.
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Da
auf der Fahrbahnoberfläche 2 vorliegende
konjugierte organische Verbindungen, wie sie in Ölen, Fetten, Benzin, Diesel
und dergleichen enthalten sein können,
bedingt durch ihre chemische Struktur bei Bestrahlung mit UV-Licht 4 Fluoreszenzlicht 5 aussenden
und die darunterliegende Fahrbahnoberfläche 2, wie Asphalt,
Granit oder Betonpflaster, bei Bestrahlung mit UV-Licht kein Fluoreszenzlicht
abstrahlt, ist das erhaltene Mess- bzw. Detektionsergebnis fahrbahnunabhängig. Selbst
auf der Fahrbahnoberfläche 2 befindliches
Wasser oder dergleichen hat keinen störenden Einfluss auf das Mess- bzw.
Detektionsergebnis, so dass die Messung bzw. Detektion zudem witterungsunabhängig ist.
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Die
Erfindung besitzt darüber
hinaus den Vorteil, dass eine Messung bzw. Detektion von konjugierten
organischen Verbindungen auf der Fahrbahnoberfläche 2 sowohl vor als
auch nach einer Reinigung möglich
ist, so dass ein Soll-Ist-Vergleich des Zustands der Fahrbahnoberfläche 2 durchgeführt werden
kann.
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Das
System 1 kann als autarkes, selbstfahrendes Messsystem
gestaltet sein und ist insbesondere für einen Einsatz im Zusammenhang
mit einem Fahrzeug zur Beseitigung von Ölspuren und dergleichen geeignet.