DE102009024961B4 - Method and device for evaluating headlights - Google Patents

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Torsten Rehberg
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    • G01M11/06Testing the alignment of vehicle headlight devices
    • G01M11/064Testing the alignment of vehicle headlight devices by using camera or other imaging system for the light analysis

Abstract

Verfahren zur Aufnahme des Leuchtdichtefeldes von Fahrzeugscheinwerfern (1), bei welchem eine über dem durch den Fahrzeugscheinwerfer (1) ausgeleuchteten Straßenbereich (4) angeordnete Leuchtdichtemesskamera, im Folgenden kurz Kamera (2) genannt, aus einer Sicht von oben das durch die Oberfläche der Straße (5) zur Kamera (2) reflektierte Licht erfasst und entsprechend der Bildpunktrasterung des digitalen Bildsensors der Kamera (2) ein aufgelöstes, entsprechend der Leuchtdichte differenziertes Rasterbild ermittelt, aus dem unter Kenntnis der geometrischen Abmessungen des Kamerastandortes und der optischen Eigenschaften von Objektiv und Bildsensor ein von der Straße (5) zur Kamera (2) reflektiertes Beleuchtungsstärkefeld ermittelt wird, wobei Fahrzeugscheinwerfer (1) und Kamera (2) relativ zueinander entlang der Abstrahlungsachse (A) des Fahrzeugscheinwerfers (1) bewegt werden, aufeinanderfolgende durch die Kamera (2) erfassbare Ausleuchtungsbereiche (3) vermessen werden und nachfolgend zu einem Gesamtbild des Leuchtdichtefeldes des Fahrzeugscheinwerfers (1) zusammengesetzt werden.Method for recording the luminance field of vehicle headlights (1), in which a luminance measuring camera, hereinafter referred to as camera (2), arranged above the road area (4) illuminated by the vehicle headlight (1), through the surface of the road from a view from above (5) Detects light reflected to the camera (2) and, according to the pixel grid of the digital image sensor of the camera (2), determines a resolved raster image differentiated according to the luminance, from which, knowing the geometric dimensions of the camera location and the optical properties of the lens and image sensor an illuminance field reflected from the road (5) to the camera (2) is determined, the vehicle headlight (1) and camera (2) being moved relative to one another along the emission axis (A) of the vehicle headlight (1), successively by the camera (2) detectable illumination areas (3) are measured and subsequently can be combined to form an overall image of the luminance field of the vehicle headlight (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewertung von Scheinwerfern hinsichtlich deren Leuchtdichte- und/oder Beleuchtungsstärke- und/oder Lichtstärkeverteilung in einem möglichst realen Fahrzeugumfeld. Vorbekannt ist die Messung von Lichtintensität und Verteilung eines Scheinwerfers aus der DE 2 239 959 A , wobei mittels einer Vielzahl von flächig verteilten Intensitätssensoren die Lichtstärke ortsabhängig einzeln erfasst wird. Weiterhin kann eine Kamera vorgesehen sein, welche die Lage des zu prüfenden Scheinwerfers in Bezug zu den Intensitätssensoren erfasst, so dass Korrekturen des Messaufbaus möglich sind. Für die Messung ist eine Vielzahl von Intensitätssensoren notwendig, wobei die Lichtverteilung nur punktuell ermittelt werden kann.
Weiterhin vorbekannt ist die Messung der Lichtstärkeverteilung mittels Goniometriemessung. Goniometrische Messungen sind bei entsprechend vergleichbarer Auflösung sehr zeitaufwändig, da schrittweise über zwei Winkelkoordinaten eine Punktewolke ermittelt wird. Weiterhin erfolgt die Berechnung der Leuchtdichte oder Beleuchtungsstärke unter Annahme idealisierter vereinfachter Straßenbedingungen. Eine reale Messung kann damit nicht erfolgen.
The invention relates to a method and a device for evaluating headlights with regard to their luminance and / or illuminance and / or light intensity distribution in a vehicle environment that is as realistic as possible. The measurement of light intensity and distribution of a headlight from the is already known DE 2 239 959 A , whereby the light intensity is individually detected as a function of location by means of a large number of areally distributed intensity sensors. Furthermore, a camera can be provided which detects the position of the headlight to be tested in relation to the intensity sensors, so that corrections to the measurement setup are possible. A large number of intensity sensors are required for the measurement, whereby the light distribution can only be determined selectively.
The measurement of the light intensity distribution by means of goniometry is also previously known. With a correspondingly comparable resolution, goniometric measurements are very time-consuming, since a point cloud is determined step by step over two angular coordinates. Furthermore, the calculation of the luminance or illuminance takes place under the assumption of idealized simplified road conditions. A real measurement cannot be made with it.

Aus der EP 1 953 520 A2 ist eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Fahrzeug-Umfeldsensors oder Scheinwerfers bekannt, bei dem eine Kamera die Ausrichtung einer Justage-Hilfseinrichtung, wie einer eine Lichtverteilung von Scheinwerfern erfassenden Einrichtung relativ im Messplatz-Koordinatensystem, insbesondere zur Fahrzeugachse, anhand von Messpunkten ermöglicht.From the EP 1 953 520 A2 A device for aligning a vehicle environment sensor or headlight is known in which a camera enables the alignment of an auxiliary adjustment device, such as a device detecting a light distribution from headlights, relative to the measuring station coordinate system, in particular to the vehicle axis, based on measuring points.

Aus der GB 2 076 174 A ist eine höhenverstellbare Vorrichtung zum Testen von Fahrzeuglampen bekannt, die die Lichtverteilung im Strahlengang des ausgesendeten Lichtes bestimmt.From the GB 2 076 174 A a height-adjustable device for testing vehicle lamps is known, which determines the light distribution in the beam path of the emitted light.

Aus der DE 197 04 427 A1 ist eine Einrichtung zur Regelung der Leuchtweite von Scheinwerfern von Fahrzeugen bekannt, bei der zwei als Spots geformte Lichtbündel in einem definierten Abstand vor dem Fahrzeug ausgesandt werden, die von einer im Fahrzeug angeordneten elektrooptischen Sensoreinrichtung erfasst werden.From the DE 197 04 427 A1 a device for regulating the range of headlights of vehicles is known, in which two light bundles shaped as spots are emitted at a defined distance in front of the vehicle, which are detected by an electro-optical sensor device arranged in the vehicle.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hochaufgelöstes Leuchtdichte- oder Beleuchtungsstärkefeld oder eine Lichtstärkeverteilung eines Scheinwerfers mit geringem Zeitaufwand zu ermitteln.The object of the invention is to determine a high-resolution luminance or illuminance field or a light intensity distribution of a headlight with little expenditure of time.

Diese Aufgabe wird für das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie für die Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruches 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen sowie der Beschreibung aufgeführt.
Erfindungsgemäß vorteilhaft erfasst das Verfahren zur Aufnahme des Leuchtdichtefeldes von Fahrzeugscheinwerfern die ausgeleuchteten Straßenbereiche über eine darüber angeordnete Leuchtdichtemesskamera, im Folgenden verkürzt Leuchtdichtekamera oder Kamera genannt aus einer Sicht von oben. Die Beobachtungsrichtung ist dabei vorzugsweise senkrecht zur Fahrbahnoberfläche. Das durch die Oberfläche der Straße zur Kamera reflektierte Licht wird durch das Objektiv erfasst und entsprechend der Bildpunktrasterung des digitalen Bildsensors der Kamera wird ein aufgelöstes, entsprechend der eingestrahlten Lichtstärke differenziertes Rasterbild erzeugt. Die einzelnen Bildpunkte spiegeln dabei jeweils kleinste Ausschnitte aus der ausgeleuchteten Straße wieder. Unter Kenntnis der geometrischen Abmessungen des Kamerastandortes vor allem der Höhe über der Straße sowie der optischen Eigenschaften von Objektiv - z. B. Öffnungswinkel und den Eigenschaften des Bildsensors - Rasterung, Bildpunktanzahl etc. - wird ein von der Straße zur Kamera reflektiertes Beleuchtungsstärkefeld ermittelt. Fahrzeugscheinwerfer und Kamera werden dabei jeweils zwischen aufeinanderfolgenden Messungen relativ zueinander entlang der Abstrahlungsachse des Fahrzeugscheinwerfers bewegt. Damit werden aufeinanderfolgende durch die Kamera erfassbare Ausleuchtungsbereiche vermessen. Die einzelnen Ausleuchtungsbereiche werden danach zu einem Gesamtbild des Leuchtdichtefeldes des Fahrzeugscheinwerfers zusammengesetzt. Aufgrund der Anordnung der Kamera über dem ausgeleuchteten Straßenbereich kann der durch die Kamera erfassbare Ausleuchtungsbereich hoch aufgelöst erfasst werden. Die Relativbewegung zwischen Scheinwerfer und Kamera zwischen den Messungen ermöglicht dabei mit wenigen Messungen ein hochaufgelöstes Gesamtbild zu erreichen. Nimmt man einen typischen Kamerastandort 8 m über der Straße und eine Bildauflösung einer modernen Leuchtdichtekamera von mindestens 1000 × 1000 Bildpunkten sowie einen Objektivöffnungswinkel von 30° an, so entspricht das aus 8 m Höhe beim Blickfeld von 4,3 m × 4,3 m einer Auflösung von 4 mm x 4 mm. In einer Messentfernung von 65 m, wo etwa die Hell-Dunkel-Grenze den Boden berührt, entspricht das einer Winkelauflösung, die besser als 0,0001 ° ist, verglichen mit der Messauflösung von 0,01 ° eines üblichen Photogoniometers. Aus der Abwägung Messdauer-Messauflösung sind photogoniometrische Messungen von 0,1° Messauflösung üblich. Das entspricht wiederum einer Auflösung von mehr als 10 m auf 65 m. Weiterhin wird eine wesentlich geringere Anzahl an Messschritten erforderlich, was sich in einer Zeitverkürzung widerspiegelt. Ein weiterer Vorteil der Kameramessung senkrecht von oben ist der sich nur geringfügig durch die Objektivaufweitung ändernde Beobachtungswinkel, der die Lichtintensitätsmessung nur gering beeinflusst. Weiterhin werden gerichtete Reflexionen des Scheinwerfers, deren Einstrahlungswinkel dem Abstrahlungswinkel entspricht, nicht zur Kamera reflektiert. Es wird damit nur diffus gestreutes Licht gemessen. Der Reflexionsgrad der Oberfläche muss bekannt sein, hängt aber lediglich vom Abstrahlwinkel des Fahrzeugscheinwerfers zur Fahrbahn ab. Aus der gemessenen Leuchtdichte L wird die Beleuchtungsstärke E⊥errechnet: E⊥ = q⊥ L Der Leuchtdichtekoeffizient q⊥ ist im Allgemeinen eine Funktion, die stark von vier Parametern abhängt: dem horizontalen und dem vertikalen Einstrahlwinkel und dem horizontalen und vertikalen Beobachtungswinkel. Diese Funktion ist außerdem abhängig von der Straßenbeschaffenheit und muss für jede Fahrbahn sehr zeitaufwendig bestimmt werden. Aus der vorgeschlagenen Perspektive ist die Funktion praktisch nur noch schwach von dem horizontalen Einfallswinkel abhängig. In der Praxis muss aus dieser Perspektive für jede Leuchtdichteaufnahme nur an einem Punkt mit einem Photometer eine Referenzmessung der horizontalen Beleuchtungsstärke durchgeführt werden, um q⊥ = E⊥/L zu erhalten. Dieser Faktor kann zur Umrechnung des gesamten Leuchtdichtebildes dienen, da die Änderungen von q⊥ nach den Winkeln klein sind (vgl. 4). Damit kann das Verfahren für jeden homogenen Untergrund angewendet werden ohne vorheriges Vermessen seiner Reflektionseigenschaften. Probleme, die dadurch auftreten, dass zum Beispiel eine nasse Straße während der Messung langsam trocknet und sich somit ihre Reflektionseigenschaften auch zeitlich ändern, entfallen, da die Referenzmessung unmittelbar vor oder nach der Leuchtdichteaufnahme (Belichtungszeit: mehrere Sekunden) durchgeführt wird und somit in wenigen Sekunden abgeschlossen ist. Ein Ergebnis ist in 5 dargestellt.
This object is achieved for the method according to the invention by the features of claim 1 and for the device by the features of claim 5. Further advantageous refinements are listed in the subclaims and the description.
According to the invention, the method for recording the luminance field of vehicle headlights detects the illuminated road areas via a luminance measuring camera arranged above, hereinafter referred to as luminance camera or camera for short, from a view from above. The direction of observation is preferably perpendicular to the road surface. The light reflected by the surface of the road to the camera is captured by the lens and a resolved raster image that is differentiated according to the incident light intensity is generated in accordance with the pixel grid of the digital image sensor of the camera. The individual pixels reflect the smallest sections of the illuminated street. Knowing the geometric dimensions of the camera location, especially the height above the road and the optical properties of the lens - e.g. B. opening angle and the properties of the image sensor - grid, number of pixels, etc. - an illuminance field reflected from the road to the camera is determined. The vehicle headlight and camera are moved relative to one another along the emission axis of the vehicle headlight between successive measurements. In this way, successive illumination areas that can be recorded by the camera are measured. The individual illumination areas are then combined to form an overall image of the luminance field of the vehicle headlight. Due to the arrangement of the camera above the illuminated road area, the illumination area that can be captured by the camera can be captured with high resolution. The relative movement between the headlight and the camera between the measurements makes it possible to achieve a high-resolution overall image with just a few measurements. Assuming a typical camera location 8 m above the street and an image resolution of a modern luminance camera of at least 1000 × 1000 pixels and a lens aperture angle of 30 °, this corresponds to a field of view of 4.3 m × 4.3 m from a height of 8 m Resolution of 4 mm x 4 mm. At a measuring distance of 65 m, where the cut-off line touches the ground, this corresponds to an angular resolution that is better than 0.0001 ° compared to the measuring resolution of 0.01 ° of a conventional photogoniometer. Taking into account the measurement duration and measurement resolution, photogoniometric measurements with a measurement resolution of 0.1 ° are common. This in turn corresponds to a resolution of more than 10 m by 65 m. Furthermore, a significantly lower number of measurement steps is required, which is reflected in a reduction in time. Another advantage of the camera measurement vertically from above is the observation angle, which changes only slightly due to the lens expansion, which only affects the light intensity measurement little influenced. Furthermore, directed reflections of the headlight, the angle of incidence of which corresponds to the angle of radiation, are not reflected to the camera. Only diffusely scattered light is measured with it. The degree of reflection of the surface must be known, but only depends on the beam angle of the vehicle headlight to the road. The illuminance E⊥ is calculated from the measured luminance L: E⊥ = q⊥ L The luminance coefficient q⊥ is generally a function that depends heavily on four parameters: the horizontal and vertical angles of incidence and the horizontal and vertical viewing angles. This function is also dependent on the road conditions and has to be determined for each lane, which is very time-consuming. From the proposed perspective, the function is practically only slightly dependent on the horizontal angle of incidence. In practice, from this perspective, a reference measurement of the horizontal illuminance only needs to be carried out at one point with a photometer for each luminance recording in order to obtain q⊥ = E⊥ / L. This factor can be used to convert the entire luminance image, since the changes in q⊥ after the angles are small (cf. 4th ). This means that the method can be used for any homogeneous subsurface without prior measurement of its reflective properties. Problems that arise because, for example, a wet road dries slowly during the measurement and thus its reflection properties also change over time, do not apply, since the reference measurement is carried out immediately before or after the luminance recording (exposure time: several seconds) and thus in a few seconds is completed. One result is in 5 shown.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Fahrzeugscheinwerfer während der Messung ortsfest angeordnet und zwischen den Messungen nicht bewegt. Die aufeinanderfolgenden durch die Kamera erfassbaren Ausleuchtungsbereiche werden nacheinander durch eine Bewegung und damit Neupositionierung der Kamera zwischen den Messungen erfasst, wobei aufeinanderfolgende unterschiedliche Straßenbereiche vermessen werden. In vorteilhafter Weise kann die Ausrichtung und Positionierung des Scheinwerfers gleich bleiben, während die Kamera zwischen den Messungen entlang der Abstrahlachse verfahren wird.
Alternativ ist die Kamera während der Messung ortsfest angeordnet und aufeinanderfolgende Ausleuchtungsbereiche werden durch eine Bewegung des Scheinwerfers zwischen den Messungen erfasst. Die Scheinwerferposition und/oder Ausrichtung wird zwischen den Messungen geändert, wobei jeweils derselbe Straßenbereich durch die Kamera vermessen wird. In vorteilhafter Weise bleibt so der Reflexionsgrad der Oberfläche gleich, so dass bei der nachfolgenden Umrechnung in die Beleuchtungsstärke ein bei Kamerabewegung entlang der Abstrahlachse differierender Reflexionsgrad als Fehlerquelle entfällt.
In an advantageous embodiment, the vehicle headlight is arranged in a stationary manner during the measurement and is not moved between the measurements. The successive illumination areas that can be detected by the camera are detected one after the other by a movement and thus repositioning of the camera between the measurements, with successive different road areas being measured. The alignment and positioning of the headlight can advantageously remain the same while the camera is moved along the emission axis between the measurements.
Alternatively, the camera is arranged in a stationary manner during the measurement and successive illumination areas are recorded by moving the headlight between the measurements. The headlight position and / or alignment is changed between the measurements, the same road area being measured by the camera in each case. In an advantageous manner, the degree of reflection of the surface remains the same, so that in the subsequent conversion into the illuminance, a degree of reflection that differs when the camera is moved along the emission axis is omitted as a source of error.

In einer Ausbildung des Verfahrens bleibt der Abstrahlwinkel des Scheinwerfers gleich und der mobil angeordnete Scheinwerfer wird zwischen den Messungen entlang seiner Abstrahlachse verfahren, so dass die fest positionierte Kamera auf demselben Straßenabschnitt unterschiedliche Leuchtdichteverteilungen aufnimmt. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, wenn eine entsprechend lange Messstrecke (typischerweise 65 m für Abblend- und 120 m für Fernlichtbilder) zur Verfügung steht. Wird eine Messung in einem geschlossenen Raum durchgeführt, der aufgrund der gleichbleibenden Umgebungsbedingungen hinsichtlich der Genauigkeit Vorteile bringt, so wird ein Messtunnel mit mindestens 120 m messbarer Entfernung benötigt. Alternativ kann durch eine Verstellung des Scheinwerfers mit kürzeren Messtunneln gearbeitet werden. Um ein Fernlichtbild zu vermessen, wird dafür der Scheinwerfer in seiner Höhe über der Straße verändert und die zur normalen Fahrzeuglage veränderte Höhe wird anschließend bei der Aufnahme der Leuchtdichteverteilung berücksichtigt, wobei die von der Kamera im beobachteten Ausleuchtungsbereich aufgenommene Leuchtdichte entsprechend umgerechnet wird. Betrachtet man einen einzelnen Lichtstrahl aus dem Scheinwerfer, ändert sich im Allgemeinen bei Höhenverstellung des Scheinwerfers der Auftreffpunkt des Strahls auf der Straße und damit bei feststehenden Beobachter der Beobachtungswinkel. Diese Änderung entfällt bei senkrechtem Beobachten von oben. Die Umrechnung von dem verkürzten Leuchtdichtebild in das realistische erfolgt über die Lichtstärkeverteilung unter Verwendung des photometrischen Entfernungsgesetzes (pEg): L ( v e r k u ¨ r z t ) = 1 q E ( v e r k u ¨ r z t ) p E g :   E = I r 2 L ( v e r k u ¨ r z t ) = 1 q 1 r 2 ( v e r k u ¨ r z t ) I I = L ( v e r k u ¨ r z t ) q r 2 ( v e r k u ¨ r z t ) I   e i n s e t z e n   i n L ( r e a l ) = 1 q 1 r 2 ( r e a l ) I

Figure DE102009024961B4_0001
In one embodiment of the method, the beam angle of the headlight remains the same and the mobile headlight is moved along its emission axis between the measurements so that the fixed camera records different luminance distributions on the same road section. This method is advantageous if a correspondingly long measuring section (typically 65 m for low beam and 120 m for high beam images) is available. If a measurement is carried out in a closed room, which has advantages in terms of accuracy due to the constant ambient conditions, a measurement tunnel with a measurable distance of at least 120 m is required. Alternatively, you can work with shorter measuring tunnels by adjusting the headlight. To measure a high beam image, the headlight is changed in its height above the road and the height changed from the normal vehicle position is then taken into account when recording the luminance distribution, with the luminance recorded by the camera in the observed illumination area being converted accordingly. If you look at a single light beam from the headlight, the point of impact of the beam on the road changes when the headlight is adjusted in height, and thus the angle of observation changes when the observer is stationary. This change does not apply to vertical observation from above. The conversion from the shortened luminance image to the realistic one takes place via the luminous intensity distribution using the photometric distance law (pEg): L. ( v e r k u ¨ r z t ) = 1 q E. ( v e r k u ¨ r z t ) p E. G : E. = I. r 2 L. ( v e r k u ¨ r z t ) = 1 q 1 r 2 ( v e r k u ¨ r z t ) I. I. = L. ( v e r k u ¨ r z t ) q r 2 ( v e r k u ¨ r z t ) I. e i n s e t z e n i n L. ( r e a l ) = 1 q 1 r 2 ( r e a l ) I.
Figure DE102009024961B4_0001

Hierbei ist L(verkürzt) der Messwert. r(verkürzt) ist der Abstand Lampe-Auftreffpunkt des Lichtstrahls auf der Straße und für jeden Punkt der Straße aus der Geometrie bekannt. Unter Verwendung des eigentlichen Abstandes r(real) erhält man die eigentliche Leuchtdichte- bzw. Beleuchtungsstärkeverteilung L,B(real). Als Beispiel:

  • ein Scheinwerfer hat die eigentliche Höhe 0,65 m. Ein Lichtstrahl trifft in 50 m auf die Straße. Dann ist nach dem Satz des Pythagoras r(real) = 50,00 m. Wird der Scheinwerfer auf 0,30 m abgesenkt, ist r(verkürzt) = 23,08 m. Mit Hilfe eines Bildverarbeitungsprogrammes kann die Umrechnung pixelweise erfolgen. Das photometrische Entfernungsgesetz ist eine Näherung für große r im Bezug zu dem Scheinwerferdurchmesser. Daher sollte die Vermessung des Nahfeldes in realer Scheinwerfereinstellung erfolgen und nur das über den Tunnel hinausgehende Fernfeld über das beschriebene Verfahren gewonnen werden. Ein größerer Effekt hat ein Verkippen um δ des Scheinwerfers nach unten. Dann muss zusätzlich in der Bildverarbeitung der sich ändernde Einstrahlwinkel berücksichtigt werden, was in q⊥ erfasst wird. Die Transformation r(gedreht) -> r(real) verkompliziert sich marginal: r(gedreht) = Höhe Scheinwerfer/cos(α + δ) -> r(real) = Höhe Scheinwerfer/cos(α), α eigentlicher Einstrahlwinkel.
Here L (shortened) is the measured value. r (abbreviated) is the distance between the lamp and the point of incidence of the light beam on the road and is known from the geometry for each point on the road. Using the actual distance r (real) one obtains the actual luminance or illuminance distribution L, B (real). As an an example:
  • a headlight is actually 0.65 m high and a beam of light hits the road at 50 m. Then according to the Pythagorean theorem r (real) = 50.00 m. If the headlight is lowered to 0.30 m, r (shortened) = 23.08 m. The conversion can be done pixel by pixel with the help of an image processing program. The photometric distance law is an approximation for large r in relation to the headlight diameter. For this reason, the near field should be measured with the real headlight setting and only the far field going beyond the tunnel should be obtained using the method described. Tilting the headlight down by δ has a greater effect. Then the changing angle of incidence must also be taken into account in the image processing, which is recorded in q⊥. The transformation r (rotated) -> r (real) is marginally complicated: r (rotated) = height of headlight / cos (α + δ) -> r (real) = height of headlight / cos (α), α actual angle of incidence.

Erfindungsgemäß vorteilhaft weist die Vorrichtung zur Aufnahme des Leuchtdichtefeldes von Fahrzeugscheinwerfern eine kommerziell erhältliche Leuchtdichtekamera auf, die über dem durch den Fahrzeugscheinwerfer ausgeleuchteten Straßenbereich angeordnet ist, wobei aus einer Sicht von oben das durch die Straße zur Kamera reflektierte Licht erfassbar ist. Ein digitaler Bildsensor mit einer entsprechenden Bildpunktrasterung erzeugt ein aufgelöstes und entsprechend der eingestrahlten Lichtstärke differenziertes Rasterbild am Kameraausgang. Der Kamera ist nachfolgend eine Bildverarbeitungseinheit angeschalten. Der Aufbau ist derart gestaltet, dass Fahrzeugscheinwerfer und Kamera relativ zueinander entlang der Abstrahlungsachse des Fahrzeugscheinwerfers bewegbar sind. Hierbei ist in einer ersten alternativen Anordnung die Kamera an einer bewegbaren Halterung befestigt und hinsichtlich ihrer Relativlage zum Scheinwerfer entlang von dessen Abstrahlungsachse bewegbar.
Die Vorrichtung zur Aufnahme des Leuchtdichtefeldes ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung in einem Raum mit Streulicht absorbierenden Wänden angeordnet, wobei die Kamera an einem Schienensystem entlang der Abstrahlungsachse des Scheinwerfers bewegbar ist. Das vorzugsweise an der Decke angeordnete Schienensystem bietet dabei den Vorteil schneller automatisierter Vermessungen.
According to the invention, the device for recording the luminance field of vehicle headlights has a commercially available luminance camera which is arranged above the road area illuminated by the vehicle headlight, the light reflected by the road to the camera being detectable from above. A digital image sensor with a corresponding pixel grid generates a resolved and differentiated grid image at the camera output according to the incident light intensity. An image processing unit is then connected to the camera. The structure is designed in such a way that the vehicle headlight and camera can be moved relative to one another along the emission axis of the vehicle headlight. Here, in a first alternative arrangement, the camera is attached to a movable holder and, with regard to its position relative to the headlight, can be moved along its emission axis.
In an advantageous embodiment, the device for recording the luminance field is arranged in a room with walls that absorb scattered light, the camera being movable on a rail system along the emission axis of the headlight. The rail system, which is preferably arranged on the ceiling, offers the advantage of faster, automated measurements.

In einer zweiten alternativen Ausgestaltung wird der Scheinwerfer entlang seiner Abstrahlachse bewegt und die Kameraposition bleibt festgelegt. Das Verfahren des Scheinwerfers kann dabei entsprechend mit einer Schlittenkonstruktion erfolgen, welche eine genaue Zuordnung gewährleistet.
In allen Ausführungsformen können einzeln auf Halterungen montierte Scheinwerfer vermessen werden, wobei diese auch in ihrer Einbaulage fest im Fahrzeug montiert vermessen werden können was mit einer photogoniometrischen Messung nicht möglich ist.
In a second alternative embodiment, the headlight is moved along its emission axis and the camera position remains fixed. The headlight can be moved accordingly with a slide construction which ensures an exact assignment.
In all embodiments, headlights mounted individually on holders can be measured, whereby these can also be measured in their installation position permanently mounted in the vehicle, which is not possible with a photogoniometric measurement.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention is described below using an exemplary embodiment.

Hierbei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung des Messaufbaus in einer Ansicht von oben, bei welcher zwischen den Messungen die Kamera verfahren wird,
  • 2a, b eine schematische Darstellung des Messaufbaus, bei welcher zwischen den Messungen der Scheinwerfer entlang seiner Abstrahlachse verfahren wird,
  • 3a, b eine schematische Darstellung des Messaufbaus, bei welchem zwischen den Messungen der Scheinwerfer in seiner Höhe über der Straße verfahren wird.
Here show:
  • 1 a schematic representation of the measurement setup in a view from above, in which the camera is moved between the measurements,
  • 2a, b a schematic representation of the measurement setup, in which the headlight is moved along its emission axis between measurements,
  • 3a, b a schematic representation of the measurement setup, in which between the measurements the headlight is moved in its height above the road.

In 1 ist ein Fahrzeugscheinwerfer 1 dargestellt, der einen Straßenbereich 4 entlang einer Straße 5 ausleuchtet. Eine Kamera 2 ist an einer verfahrbaren Halterung so angeordnet, dass diese durch die Kamera 2 erfassbare Ausleuchtungsbereiche 3 von oben erfassen kann. Die Kamera 2 ist dabei um ein Vielfaches höher als der Scheinwerfer über der Straße. Die Verfahrbewegung der Kamera 2 erfolgt entlang der Abstrahlungsachse A des Fahrzeugscheinwerfers 1.In 1 is a vehicle headlight 1 shown, which is a street area 4th along a road 5 illuminates. A camera 2 is arranged on a movable bracket in such a way that it is supported by the camera 2 detectable illumination areas 3 can capture from above. The camera 2 is many times higher than the headlight above the road. The movement of the camera 2 takes place along the emission axis A. of the vehicle headlight 1 .

2a und b zeigen einen ähnlichen Aufbau wie zu 1 beschrieben, wobei identische Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Abweichend von 1 erfolgt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen eine Relativbewegung des Scheinwerfers zum durch die Kamera 2 erfassbaren Ausleuchtungsbereich. 2a und 2b stellen jeweils den Moment einer Einzelmessung dar, während zwischen den Aufnahmen der Fahrzeugscheinwerfer 1 entlang der Abstrahlungsachse A verschoben wurde. 2a and b show a structure similar to that of FIG 1 described, wherein identical parts are provided with the same reference numerals. Deviating from 1 a relative movement of the headlight to that by the camera occurs between two successive measurements 2 detectable illumination area. 2a and 2 B each represent the moment of an individual measurement, while the vehicle headlights are taken between the recordings 1 along the emission axis A. was moved.

3 a und b zeigen den Messaufbau in einer Seitendarstellung. Bei identischer Kameraposition wird zwischen den Messungen die Höhe H des Scheinwerfers über der Straße 5 variiert. Die Kameraposition bleibt in diesem Beispiel unverändert, kann jedoch gleichfalls geändert werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dabei, eine Anzahl von aufeinanderfolgenden von der Kamera 2 erfassbaren Ausleuchtungsbereichen 3 durch Verfahren der Kameraposition aufzunehmen und nach Verstellung der Höhe H des Fahrzeugscheinwerfers 1 über der Oberfläche der Straße 5 denselben Bereich erneut zu vermessen und in das benötigte Fernlichtfeld umzurechnen. 3 a and b show the measurement setup in a side view. If the camera position is identical, the height between the measurements H of the headlight over the street 5 varies. The camera position remains unchanged in this example, but can also be changed. An advantageous embodiment is a number of consecutive from the camera 2 detectable illumination areas 3 by moving the camera position and after adjusting the height H of the vehicle headlight 1 above the surface of the road 5 to measure the same area again and to convert it into the required high beam field.

4 zeigt den horizontalen Leuchtdichtekoeffizienten q⊥ einer Straße im trockenen und im nassen Zustand. Pro Leuchtdichtebild wird im beschriebenen Verfahren in eine Referenzmessung von q⊥ aufgenommen. Der Einstrahlwinkel ergibt sich aus der Entfernung Scheinwerfer-Mittelpunkt des entsprechenden Straßenausschnittes und der Scheinwerferhöhe. 4th shows the horizontal luminance coefficient q⊥ of a road in dry and wet conditions. In the method described, a reference measurement of q⊥ is included for each luminance image. The angle of incidence results from the distance between the headlight and the center of the corresponding road section and the height of the headlight.

5 zeigt ein zusammengesetztes Leuchtdichtebild aus jeweils senkrechter Beobachtungsrichtung. Durch Referenzmessung wurde pro Bild q⊥ bestimmt, durch Multiplikation des einzelnen Leuchtdichtebildes mit dem entsprechendem Faktor q⊥ ergibt sich die Leuchtdichte. Die Einzelbilder wurden mit dem Messsystem LMK 98-4 color der FA. TechnoTeam aufgenommen und mit der Software LMK 2000 der FA TechnoTeam verarbeitet. Die dargestellte Skala und die Einzelbilder wurden ebenfalls mit der Software LMK2000 der FA TechnoTeam erstellt. 5 shows a composite luminance image from a vertical direction of observation. A reference measurement was used to determine q⊥ per image; the luminance is obtained by multiplying the individual luminance image by the corresponding factor q⊥. The individual images were taken with the LMK 98-4 color measuring system from FA. TechnoTeam recorded and processed with the software LMK 2000 of the FA TechnoTeam. The displayed scale and the individual images were also created with the LMK2000 software from FA TechnoTeam.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
FahrzeugscheinwerferVehicle headlights
22
Kameracamera
33
von der Kamera erfassbarer AusleuchtungsbereichIllumination area that can be captured by the camera
44th
ausgeleuchteter Straßenbereichilluminated street area
55
Straße Street
AA.
AbstrahlungsachseEmission axis
HH
Höhe des Fahrzeugscheinwerfers 1 Vehicle headlight height 1

Claims (7)

Verfahren zur Aufnahme des Leuchtdichtefeldes von Fahrzeugscheinwerfern (1), bei welchem eine über dem durch den Fahrzeugscheinwerfer (1) ausgeleuchteten Straßenbereich (4) angeordnete Leuchtdichtemesskamera, im Folgenden kurz Kamera (2) genannt, aus einer Sicht von oben das durch die Oberfläche der Straße (5) zur Kamera (2) reflektierte Licht erfasst und entsprechend der Bildpunktrasterung des digitalen Bildsensors der Kamera (2) ein aufgelöstes, entsprechend der Leuchtdichte differenziertes Rasterbild ermittelt, aus dem unter Kenntnis der geometrischen Abmessungen des Kamerastandortes und der optischen Eigenschaften von Objektiv und Bildsensor ein von der Straße (5) zur Kamera (2) reflektiertes Beleuchtungsstärkefeld ermittelt wird, wobei Fahrzeugscheinwerfer (1) und Kamera (2) relativ zueinander entlang der Abstrahlungsachse (A) des Fahrzeugscheinwerfers (1) bewegt werden, aufeinanderfolgende durch die Kamera (2) erfassbare Ausleuchtungsbereiche (3) vermessen werden und nachfolgend zu einem Gesamtbild des Leuchtdichtefeldes des Fahrzeugscheinwerfers (1) zusammengesetzt werden.Method for recording the luminance field of vehicle headlights (1), in which a luminance measuring camera, hereinafter referred to as camera (2), arranged above the road area (4) illuminated by the vehicle headlight (1), through the surface of the road from above (5) detects light reflected to the camera (2) and, according to the pixel grid of the digital image sensor of the camera (2), determines a resolved raster image differentiated according to the luminance, from which, knowing the geometric dimensions of the camera location and the optical properties of the lens and image sensor an illuminance field reflected from the road (5) to the camera (2) is determined, the vehicle headlight (1) and camera (2) being moved relative to one another along the emission axis (A) of the vehicle headlight (1), successively by the camera (2) detectable illumination areas (3) are measured and subsequently can be combined to form an overall image of the luminance field of the vehicle headlight (1). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugscheinwerfer (1) während der Messung ortsfest angeordnet ist und die aufeinanderfolgenden durch die Kamera (2) erfassbaren Ausleuchtungsbereiche (3) nacheinander durch eine Bewegung und damit Neupositionierung der Kamera (2) zwischen den Messungen erfasst werden, wobei aufeinanderfolgende unterschiedliche Abschnitte der Straße (5) vermessen werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the vehicle headlight (1) is stationary during the measurement and the successive illumination areas (3) that can be captured by the camera (2) are captured one after the other by a movement and thus repositioning of the camera (2) between the measurements, with successive different sections of the road (5) are measured. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) während der Messung ortsfest angeordnet ist und die aufeinanderfolgenden Ausleuchtungsbereiche (3) durch eine Bewegung des Fahrzeugscheinwerfers (1) erfasst werden, wobei jeweils derselbe Abschnitt der Straße (5) vermessen wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the camera (2) is stationary during the measurement and the successive illumination areas (3) are detected by a movement of the vehicle headlight (1), the same section of the road (5) being measured in each case. Verfahren nach Anspruch 1 o. 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugscheinwerfer (1) entlang der Abstrahlungsachse (A) bewegt und/oder in seiner Höhe über der Oberfläche der Straße (5) verändert wird.Procedure according to Claim 1 o. 3, characterized in that the vehicle headlight (1) is moved along the emission axis (A) and / or its height above the surface of the road (5) is changed. Vorrichtung zur Aufnahme des Leuchtdichtefeldes von Fahrzeugscheinwerfern (1), bei welcher eine Kamera (2) über dem durch den Fahrzeugscheinwerfer (1) ausgeleuchteten Straßenbereich (4) angeordnet ist, durch welche aus einer Sicht senkrecht von oben das durch die Straße (5) zur Kamera (2) reflektierte Licht erfassbar ist, und entsprechend der Bildpunktrasterung des digitalen Bildsensors der Kamera (2) ein aufgelöstes, entsprechend der Leuchtdichte differenziertes Rasterbild an ihrem Ausgang anliegt, welches nachfolgend einer Bildverarbeitungseinheit angeschalten ist, wobei Fahrzeugscheinwerfer (1) und Kamera (2) relativ zueinander entlang der Abstrahlungsachse (A) des Fahrzeugscheinwerfers (1) bewegbar sind.Device for recording the luminance field of vehicle headlights (1), in which a camera (2) is arranged over the road area (4) illuminated by the vehicle headlight (1), through which the road (5) to the Camera (2) reflected light can be detected, and according to the pixel grid of the digital image sensor of the camera (2) a resolved raster image differentiated according to the luminance is present at its output, which is subsequently switched on to an image processing unit, whereby the vehicle headlights (1) and camera (2 ) are movable relative to one another along the emission axis (A) of the vehicle headlight (1). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) an einer bewegbaren Halterung befestigt ist und hinsichtlich ihrer Relativlage zum Fahrzeugscheinwerfer (1) entlang von dessen Abstrahlungsachse (A) bewegbar ist.Device according to Claim 5 , characterized in that the camera (2) is attached to a movable holder and is movable with respect to its position relative to the vehicle headlight (1) along its emission axis (A). Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Aufnahme des Leuchtdichtefeldes in einem Raum mit Streulicht absorbierenden Wänden angeordnet ist, wobei die Kamera (2) an einem Schienensystem entlang der Abstrahlungsachse (A) des Fahrzeugscheinwerfers (1) bewegbar ist.Device according to Claim 6 , characterized in that the device for recording the luminance field is arranged in a room with walls that absorb scattered light, the camera (2) being movable on a rail system along the emission axis (A) of the vehicle headlight (1).
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