-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtung der von Frontscheinwerfern eines Kraftfahrzeugs ausgesendeten Lichtstrahlen. Dabei wird das Kraftfahrzeug in einem ersten Verfahrensschritt a. relativ zu einer Wand positioniert, nämlich derart, dass das Kraftfahrzeug der Wand frontseitig gegenüberliegt, wobei die Wand eine Projektionsfläche für die von den Frontscheinwerfern ausgesendeten Lichtstrahlen bereitstellt. In einem Verfahrensschritt b. werden zumindest zwei Abstandswerte unter Einsatz von zumindest zwei frontseitig in dem Kraftfahrzeug vorgesehenen Abstandssensoren ermittelt. Im Anschluss wird in einem Verfahrensschritt c. eine in Bezug auf einen Referenzwinkel vorliegende Winkelabweichung eines zwischen einer Längsachse des Kraftfahrzeugs und einer Vertikalebene der Wand gebildeten Winkels berechnet. Danach wird die Wand in einem Verfahrensschritt d. mit den von den Frontscheinwerfern ausgesendeten Lichtstrahlen angestrahlt. In einem weiteren Schritt e. wird eine auf die Wand projizierte Strahlverteilung der Lichtstrahlen mit einer Sensoreinheit erfasst. In einem darauffolgenden Verfahrensschritt f. wird eine Soll-Ausrichtung der Lichtstrahlen auf Basis der Abstandswerte, der Winkelabweichung sowie der erfassten Strahlverteilung der Lichtstrahlen berechnet. Zuletzt werden die Lichtstrahlen ausgerichtet, um die berechnete Soll-Ausrichtung bereitzustellen.
-
Zur Ausleuchtung einer von Kraftfahrzeugen befahrenen Straße bzw. eines anderweitigen Fahrwegs (z.B. einer Landstraße oder Autobahn) bei schlechten Sichtverhältnissen oder bei Dunkelheit, sind Kraftfahrzeuge mit Schweinwerfern ausgestattet. Bekannt ist dabei, an der Vorder- bzw. Frontseite des Kraftfahrzeugs sogenannte Frontscheinwerfer vorzusehen. Heutige Fahrzeuge verfügen häufig über zwei oder mehr Scheinwerfer auf jeder Seite der Fahrzeugfront. Jeder Scheinwerfer oder jedes Scheinwerferpaar kann dabei zwei Beleuchtungsszenarien bereitstellen, die als Fern- und Abblendlicht bezeichnet werden. Die Fernlichtstellung bietet eine maximale Ausleuchtung des Fahrwegs, da die Strahlen im Allgemeinen direkt vor dem Fahrzeug ausgerichtet sind. Bei Gegenverkehr wird jedoch durch Fernlicht die Sicht der sich nähernden Fahrer beeinträchtigt, so dass eine Abblendschaltung notwendig wird, bei der das jeweilige Schweinwerferlicht relativ nach unten gerichtet ist.
-
Grundsätzlich ist es bekannt, die von den Frontscheinwerfern ausgesendeten Lichtstrahlen auszurichten. Dies kann automatisiert oder manuell erfolgen. Über einen geeigneten Verstellmechanismus können die von den Frontscheinwerfern erzeugten Lichtstrahlen durch Verschiebung der Scheinwerfer entlang horizontaler und vertikaler Achsen ausgerichtet werden.
-
Scheinwerfer werden initial bei der Herstellung der Scheinwerfer bzw. des Kraftfahrzeugs ausgerichtet. Dabei können die Zielkriterien für Scheinwerferausrichtung je nach Fahrzeughöhe, -breite und anderen Faktoren, die mit der Fahrzeugmarke, -modell und -bau zusammenhängen, variieren. Trotz der initialen Ausrichtung kann sich die Ausrichtung der von den Frontscheinwerfern ausgesendeten Lichtstrahlen im Laufe der Zeit verändern, sei es durch äußere mechanische Einflüsse, Fehljustierungen oder anderweitige Gründe. Eine solche veränderliche Ausrichtung der Lichtstrahlen kann eine Nachjustierung erforderlich machen.
-
Falsch eingestellte Scheinwerfer können (in ihrer Abblend- oder Fernlichtstellung) entweder bei zu tiefer Einstellung den Sichtbereich eines Fahrers des Kraftfahrzeugs einschränken oder bei zu hoher oder falscher seitlicher Einstellung entgegenkommende Fahrzeuge blenden. In vielen Ländern ist es daher vorgesehen, Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs regelmäßig zu überprüfen und bei Notwendigkeit neu zu justieren. Dabei ist zu gewährleisten, dass die Überprüfung und das Einstellen auf Basis objektiv ermittelter Messwerte erfolgt und präzise durchgeführt wird, da andernfalls eine fehlerhafte Einstellung nicht zuverlässig erkannt werden kann oder erst herbeigeführt wird. Auch erweiterte Lichtfunktionen wie z.B. ein blendfreies Fernlicht oder ein gezieltes Anleuchten bzw. Anstrahlen von Fußgängern können eine erhöhte Anforderung an die Genauigkeit bei der Einstellung der Schweinwerfer mit sich bringen.
-
In Werkstätten und Prüforganisationen werden zum Überprüfen und Einstellen von Scheinwerfern Lichteinstell- und Scheinwerfereinstellgeräte verwendet. Ein Lichteinstellgerät wird derart vor dem zu prüfenden Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs positioniert, dass das Licht des Kraftfahrzeugscheinwerfers ein Abbild innerhalb des Lichteinstellgeräts erzeugt. Basierend auf dem Lichtabbild wird dann die Einstellung beispielsweise der vertikalen und horizontalen Position des Scheinwerfers überprüft und ggf. neu eingestellt. Für die Überprüfung und Einstellung ist es erforderlich, dass das Lichteinstellgerät bzw. dessen Prüfeinheit möglichst mittig vor dem zu prüfenden Scheinwerfer platziert wird und die Querachse des Fahrzeugs parallel zur Querachse der Prüfeinheit bzw. einer Linse ausgerichtet wird. Bei einer nichtparallelen Ausrichtung der Prüfvorrichtung wird das Lichtabbild des Scheinwerferstrahls verfälscht, was zu Messfehlern und somit zu falschen Prüfergebnissen und falschen Einstellergebnissen führen kann. Ein derartiges Verfahren ist jedoch relativ aufwendig und fehlerbehaftet. Zudem erfordert ein solches Vorgehen zwingend manuelle Schritte.
-
Entsprechend liegt der hiesigen Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ausrichtung der von Frontscheinwerfern eines Kraftfahrzeugs ausgesendeten Lichtstrahlen bereitzustellen, mit welchem eine einfache, schnelle und präzise Ausrichtung der Lichtstrahlen ermöglicht wird.
-
Die genannte Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Ausrichtung der von Frontscheinwerfern eines Kraftfahrzeugs ausgesendeten Lichtstrahlen. Dabei wird das Kraftfahrzeug in einem ersten Verfahrensschritt a. relativ zu einer Wand positioniert, nämlich derart, dass das Kraftfahrzeug der Wand frontseitig gegenüberliegt, wobei die Wand eine Projektionsfläche für die von den Frontscheinwerfern ausgesendeten Lichtstrahlen bereitstellt. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Wand eine glatte Oberfläche aufweist. Bei der Wand kann es sich um eine Gebäudeaußen- oder eine Gebäudeinnenwand handeln, beispielsweise um eine Wand eines Werkstattgebäudes. Gleichermaßen kann aber auch eine anderweitige eine Projektionsfläche bereitstellende Konstruktion als Wand im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden werden, beispielsweise eine Leinwand oder eine andere flächige bzw. plane Projektionsfläche. Dabei muss die Wand nicht zwingend einer Werkstatt zugeordnet sein.
-
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht darauf, dass die von den Frontscheinwerfern ausgesendeten Lichtstrahlen auch ohne fachmännische Zuhilfenahme im Wege eines automatisierten Verfahrens ausgerichtet werden können. Dazu kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs dieses beispielsweise gegenüber einer Hauswand positionieren bzw. parken. Die Ausrichtung der Lichtstrahlen wird dann im Wege eines automatisch ausgeführten Verfahrens auf Basis der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte ausgeführt. Beachtet sei jedoch, dass die eigentliche Ausrichtung der Lichtstrahlen in einem letzten Verfahrensschritt durch mechanische oder softwarebasierte Einstellung der Scheinwerfer erfolgt. Gleichermaßen kann Ausrichtung aber auch manuell erfolgen. Die Ausrichtung ist also ein separater Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
In einem Verfahrensschritt b. werden zumindest zwei Abstandswerte unter Einsatz von zumindest zwei frontseitig in dem Kraftfahrzeug vorgesehenen Abstandssensoren ermittelt. Die Abstandssensoren dienen der Messung eines Abstands zwischen der Fahrzeugfront und einem der Fahrzeugfront gegenüberliegenden Objekt (beispielsweise einer Wand). Bei den Abstandssensoren kann es sich um grundlegend um optische Abstandssensoren, um auf elektromagnetischen Wellen basierende Sensoren oder um induktive Abstandssensoren handeln. Beispielhaft seien laserbasierte Sensoren, Lidar- oder Radarsensoren, Ultraschallsensoren, Lasertriangulationssensoren etc. genannt.
-
Im Anschluss wird in einem Verfahrensschritt c. eine in Bezug auf einen Referenzwinkel vorliegende Winkelabweichung eines zwischen einer Längsachse des Kraftfahrzeugs und einer Vertikalebene der Wand gebildeten Winkels berechnet. Der Winkelabweichung können jene mit den Abstandssensoren gemessenen Abstandswerte zugrunde gelegt werden. Weiterhin kann der zwischen den Abstandssensoren vorliegende Abstand Berücksichtigung finden. Bei der Berechnung der Winkelabweichung handelt es sich um eine geometrische Berechnung.
-
Danach wird die Wand in einem Verfahrensschritt d. mit den von den Frontscheinwerfern ausgesendeten Lichtstrahlen angestrahlt. Die Anstrahlung kann in der Fernlichtstellung oder der Abblendlichtstellung der Frontscheinwerfer erfolgen.
-
In einem weiteren Schritt e. wird eine auf die Wand projizierte Strahlverteilung der Lichtstrahlen mit einer Sensoreinheit erfasst. Bei der Erfassung kann es sich um eine optische Erfassung der auf die Wand projizierten Lichtstrahlen handeln. Entsprechend kann von der Sensoreinheit ein von den Lichtstrahlen auf der Wand abgebildetes Licht-Pattern erfasst werden. Die so ermittelten Daten können von der Sensoreinheit an eine Datenverarbeitungseinheit weitergeleitet werden.
-
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt f. wird eine Soll-Ausrichtung der Lichtstrahlen auf Basis der Abstandswerte, der Winkelabweichung sowie der erfassten Strahlverteilung der Lichtstrahlen berechnet. Auch dies kann in der genannten Datenverarbeitungseinheit vollzogen werden. Bei der Datenverarbeitungseinheit kann es sich um eine mit der Fahrzeugelektronik verbundene on-board Datenverarbeitungseinheit handeln.
-
Zuletzt werden die Lichtstrahlen ausgerichtet, um die berechnete Soll-Ausrichtung bereitzustellen. Dies kann über mechanische Stellschrauben bzw. Aktuatoren erfolgen, die automatisiert oder manuell betätigt werden können. Weiterhin kann die Ausrichtung softwarebasiert erfolgen, bzw. durch unterschiedliche räumliche, leistungs- oder wellenlängenbasierte Wichtung der ausgesendeten Lichtstrahlung. Auch eine softwarebasierte Einstellung eines erzeugten Strahlprofils ist denkbar.
-
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der nachfolgenden Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen des Verfahrens, sowie in den Unteransprüchen angegeben. Die in den Unteransprüchen enthaltenen vorteilhaften Ausgestaltungen sind ebenfalls nachfolgend beschrieben.
-
Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Kraftfahrzeug derart in Bezug zu der Wand positioniert werden, dass der Winkel ungefähr 90° beträgt. Unter der Angabe „ungefähr“ ist zu verstehen, dass es erfindungsgemäß nicht erforderlich ist, das Fahrzeug derart exakt zu positionieren, dass ein Winkel von genau 90° zwischen der Längsachse des Kraftfahrzeugs und der Vertikalebene der Wand vorliegt. Eine gewisse von 90° vorliegende Winkelabweichung ist also im Rahmen des Verfahrens akzeptabel, wodurch die Praktikabilität des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich erhöht, bzw. die Positionierung vereinfacht wird. Eine Grobpositionierung des Kraftfahrzeugs bzw. der Fahrzeugfront gegenüber der Wand ist demnach ausreichend.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Referenzwinkel auf einen Wert von 90° festgelegt sein. Selbstverständlich kann auch ein anderer Referenzwinkel definiert bzw. ein entsprechender Winkelwert zwischen Längsachse des Kraftfahrzeugs und der Vertikalebene der Wand als Referenzwinkel festgelegt werden.
-
Wie bereits ausgeführt, kann das Kraftfahrzeug derart in Bezug zu der Wand positioniert werden, dass der Winkel um eine bestimmte Winkelabweichung von dem Referenzwinkel abweicht. Dadurch wird der Positionierungsschritt des Kraftfahrzeugs deutlich vereinfacht.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können Abstandssensoren verwendet werden, von denen jeweils ein Abstandssensor in einem linken und rechten Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In vielerlei modernen Kraftfahrzeugen sind bereits serienmäßig Abstandssensoren verbaut. Diese standardmäßig in den Kraftfahrzeugen verbauten Abstandssensoren können ohne Weiteres auch zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. Somit müssen zur Ausführung des Verfahrens keine zusätzlichen Abstandssensoren in das Fahrzeug integriert werden, was erhebliche Kostenvorteile mit sich bringt. Weiterhin ist es möglich, Abstandssensoren als Nachrüstbauteile in ein Kraftfahrzeug einzubauen.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erster Abstandswert unter Einsatz eines im linken Frontbereich angeordneten Abstandssensors und ein zweiter Abstandswert unter Einsatz eines im rechten Frontbereich angeordneten Abstandssensors ermittelt wird. Sodann kann die Winkelabweichung aus dem ersten Abstandswert, dem zweiten Abstandswert sowie einem Abstand zwischen den Abstandssensoren berechnet werden. Insbesondere berechnet sich die Winkelabweichung aus dem Arkustangens des Quotienten aus einer Differenz des ersten und zweiten Abstandswerts und dem Abstand zwischen den Abstandssensoren.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann aus den Abstandswerten ein mittlerer Abstand berechnet wird. Dieser Wert kann bei der Berechnung der Soll-Ausrichtung der Lichtstrahlen berücksichtigt werden.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Soll-Ausrichtung der Lichtstrahlen anhand des mittleren Abstands, der Winkelabweichung, sowie der erfassten Strahlverteilung der Lichtstrahlen berechnet werden. Die Berechnung kann geometrisch oder algorithmisch erfolgen.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Sensoreinheit (zur Erfassung der auf die Wand projizierten Strahlverteilung der Lichtstrahlen) eine Kameraeinheit sein. Die Sensoreinheit bzw. Kameraeinheit kann Bestandteil einer ohnehin im Fahrzeug enthaltenen Bildverarbeitungseinheit sein. Entsprechend kann auch diesbezüglich auf bereits standardmäßig in vielen Fahrzeugen enthaltene Funktionsbestandteile zurückgegriffen werden.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Lichtstrahlen automatisch oder manuell ausgerichtet werden. Eine manuelle Ausrichtung kann insbesondere bei turnusmäßigen Werkstattbesuchen, beispielsweise im Rahmen einer Wartung, Inspektion, oder einer Reparatur vom Fachpersonal der Werkstatt vorgenommen werden. Jedoch kann auch vorgesehen sein in regelmäßigen oder definierbaren Abständen eine automatisierte Ausrichtung der von den Frontscheinwerfern erzeugten Lichtstrahlen vorzunehmen, beispielsweise beim Parken des Fahrzeugs vor einem Garagentor oder einer Hauswand.
-
Weitere Vorteile und Ausgestaltungsvarianten seien anhand eines nachfolgend beschriebenen und in den Figuren illustrierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens genauer erläutert. So zeigt:
- 1 eine schematische Illustration der Positionierung eines Kraftfahrzeugs relativ zu einer Wand;
- 2 eine schematische Illustration einer Abstandsmessung des Kraftfahrzeugs relativ zu der Wand;
- 3 eine schematische Illustration der verfahrensgemäßen Anstrahlung der Wand mit von den Frontscheinwerfern des Kraftfahrzeugs ausgesendeten Lichtstrahlen;
- 4 eine schematische Darstellung der Ermittlung einer Zielausrichtung der von den Frontscheinwerfern des Kraftfahrzeugs ausgesendeten Lichtstrahlen;
- 5 eine schematische Darstellung der Ausrichtung der von den Frontscheinwerfern des Kraftfahrzeugs ausgesendeten Lichtstrahlen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die Ausrichtung der von Frontscheinwerfern 1, 2 eines Kraftfahrzeugs 3 ausgesendeten Lichtstrahlen 4, 5 gerichtet.
-
Wie in der 1 dargestellt, wird getreu dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst ein Kraftfahrzeug 3 relativ zu einer Wand 6 positioniert. Dabei wird das Kraftfahrzeug 3 derart in Bezug zu der Wand 6 positioniert, dass es der Wand 6 mit seiner Frontseite 10 gegenüberliegt. Die Wand 6 bildet eine Projektionsfläche 11 für die von den Frontscheinwerfern 1, 2 des Kraftfahrzeugs 3 ausgesendeten Lichtstrahlen 4, 5 aus. Das Kraftfahrzeug 3 wird dabei derart positioniert, dass ein zwischen der Längsachse L des Kraftfahrzeugs 3 und einer Vertikalebene V vorliegender Winkel βK einen ungefähren Wert von 90° annimmt. Ein von 90° abweichender Winkel βK ist daher unproblematisch.
-
Verfahrensgemäß werden nach der Positionierung des Kraftfahrzeugs 3 von in dem Kraftfahrzeug 3 vorgesehenen Abstandssensoren 7, 8 Abstandswerte A1 , A2 des Kraftfahrzeugs 3 in Bezug zu der Wand 6 ermittelt (vgl. 2). Die Abstandssensoren 7, 8 sind an der linken respektiven rechten Frontseite 10 des Kraftfahrzeugs 3 angebracht. Anhand der ermittelten Abstandswerte A1 , A2 und eines zwischen den Abstandssensoren 7, 8 vorliegenden Abstands AS kann erfindungsgemäß eine in Bezug auf einen Referenzwinkel βR (dieser beträgt in der Regel 90°) vorliegende Winkelabweichung ΔβRK eines zwischen der Längsachse L des Kraftfahrzeugs 3 und der Vertikalebene V der Wand 6 gebildeten Winkels βK berechnet werden.
-
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Wand 6 mit den von den Frontscheinwerfern 1, 2 ausgesendeten Lichtstrahlen 4, 5 angestrahlt. Dabei wird eine zu den Lichtstrahlen 4, 5 korrespondierende Strahlverteilung 12, 13 auf die Wand 6 projiziert. Die Strahlverteilung 12, 13 bzw. ein Pattern des auf die Wand 6 projizierten Lichts wird mit einer Sensoreinheit 9 erfasst. Bei der Sensoreinheit 9 kann es sich um eine Kamera handeln. In dem in 3 illustrierten Beispiel ist die Sensoreinheit 9 im Frontbereich des Fahrzeugdachs angeordnet. Auch andere Anordnungsmöglichkeiten sind grundsätzlich denkbar. Die Sensoreinheit kann die Strahlverteilung 12, 13 aufnehmen, solange diese in einem der Sensoreinheit 9 zugänglichen Aufnahmebereich 12 liegt.
-
Nach der Erfassung der Strahlverteilung 12, 13 kann erfindungsgemäß eine Soll-Ausrichtung der Lichtstrahlen 4, 5 berechnet werden, nämlich auf auf Basis der Abstandswerte A1 , A2 , der Winkelabweichung ΔβRK sowie der erfassten Strahlverteilung 12, 13 der Lichtstrahlen 4, 5.
-
Die 4 zeigt exemplarisch ein Beispiel für eine mögliche Abweichung der Strahlverteilung 12, 13 von gewünschten Sollbereichen. So liegt in dem dort gezeigten Beispiel die durch den linken Frontscheinwerfer 1 erzeugte Strahlverteilung 12 zumindest teilweise unterhalb einer horizontalen Zielebene 15. Ferner ragt die Strahlverteilung 12 über eine vertikale Zielebene 16 hinaus. Die durch den rechten Frontscheinwerfer erzeugte Strahlverteilung 13 weicht ebenfalls von den Zielpositionen der vertikalen rechten Zielebene 17 bzw. der horizontalen Zielebene 15 ab.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Ausrichtung der Lichtstrahlen 4, 5 und damit auch die Position der Strahlverteilungen 12, 13 justiert bzw. eingestellt werden. Die 5 illustriert eine durch eine derartige Justierung bewirkte Anpassung der Position der Strahlverteilungen 12, 13 im Vergleich zur 4.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Frontscheinwerfer
- 2
- Frontscheinwerfer
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Lichtstrahl
- 5
- Lichtstrahl
- 6
- Wand
- 7
- Abstandssensor
- 8
- Abstandssensor
- 9
- Sensoreinheit
- 10
- Frontseite
- 11
- Projektionsfläche
- 12
- Strahlverteilung
- 13
- Strahlverteilung
- 14
- Aufnahmebereich
- 15
- horizontale Zielebene
- 16
- linke vertikale Zielebene
- 17
- vertikale rechte Zielebene
- A1
- Abstandswert
- A2
- Abstandswert
- AS
- Abstand
- L
- Längsachse
- V
- Vertikalebene
- βK
- Winkel
- βR
- Referenzwinkel
- ΔβRK
- Winkelabweichung
