DE1773618B1

DE1773618B1 - ELECTRO-OPTICAL DEVICE FOR DETERMINING THE SPEED OF AN OBJECT

Info

Publication number: DE1773618B1
Application number: DE19681773618
Authority: DE
Inventors: Walther Dipl-Ing Dr Hess; Joachim Dipl-Ing Muecke; Guenter Dipl-Ing Dr Pusch
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1968-06-12
Filing date: 1968-06-12
Publication date: 1972-03-09

Description

Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet, daß eine bestimmte Fahrspur von mehreren parallel nebeneinander verlaufenden Fahrspuren ausgewählt wird und daß nur diejenigen Fahrzeuge zu der Geschwindigkeitsermittlung erfaßt werden, die sich auf der ausgewählten Fahrspur fortbewegen. The inventive device allows a certain lane of several in parallel side by side lanes selected and that only those vehicles are recorded for the speed determination, moving in the selected lane.

Zur Verdeutlichung dieses Effektes dient die schematische Darstellung gemäß Fig. 2, in der die Ausrichtung der Sende- und Empfangskegel einer der Sende- und Empfangsvorrichtungen der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt ist. Bei dieser Darstellung handelt es sich praktisch um einen Querschnitt durch ein in F i g. 1 gezeigtes mehrspuriges Fahrbahnsystem an der Stelle, an welcher sich der linke Endpunkt der Meßbasis b befindet. Hier isl innerhalb der Parkspur ein Sender, z. B. für sichtbare oder infrarote Strahlung in definierter Anordnung mit einem entsprechenden Empfänger aufgestellt. The schematic illustration serves to illustrate this effect according to Fig. 2, in which the alignment of the transmit and receive cones of one of the transmit and receiving devices of the device according to the invention is shown. at this illustration is practically a cross-section through one in F. i g. 1 shown multi-lane carriageway system at the point where the left end point of the measuring base b is located. Here is a transmitter within the parking lane, z. B. for visible or infrared radiation in a defined arrangement with a corresponding recipient.

Die Empfangsoptik befindet sich im lotrechten Abstand a oberhalb der Sendeoptik (s. F i g. 2). Beide sind in der Weise optisch ausgelegt, daß das Gesichtsfeld der Empfangsoptik, nämlich der Empfangskegel KE, durch einen wesentlich größeren Öffnungswinkel gekennzeichnet ist als das Gesichtsfeld der Sendeoptik, nämlich der Sendekegel Ks. Die Achse des Empfangskegels KE ist außerdem gegenüber der horizontal ausgerichteten Achse des Sendekegels Ks derart geneigt, daß sich Sende- und Empfangskegel in einem nur über die angrenzende SpurI sich erstreckenden Bereich überschneiden. Infolgedessen ist jede Möglichkeit vollkommen ausgeschaltet, daß auf den Spuren II und III vorhandene Fahrzeuge die Messung stören könnten, da alle von ihnen zurückgeworfenen Strahlen außerhalb des Empfangskegels KE verlaufen und nicht zu einem Störmeßimpuls führen können. The receiving optics are at a vertical distance a above the transmission optics (see Fig. 2). Both are optically designed in such a way that the Field of view of the receiving optics, namely the receiving cone KE, through a substantially larger opening angle is marked than the field of view of the transmission optics, namely the transmission cone Ks. The axis of the reception cone KE is also opposite the horizontally aligned axis of the transmission cone Ks inclined so that Transmitting and receiving cones in one that only extends over the adjacent lane I Overlap area. As a result, every possibility is completely eliminated that existing vehicles on lanes II and III could interfere with the measurement, since all of them reflected rays extend outside the reception cone KE and cannot lead to an interference measurement pulse.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung zur Geschwindigkeitsmessung mit Vorteil dadurch gekennzeichnet, daß als Sender Laser-Lichtquellen dienen, mit denen sich sehr gut gebündelte Lichtimpulse erzeugen lassen. Verwendet man Gallium-Arsenid-Laserdioden, so erhält man eine für das menschliche Auge unsichtbare Strahlung mit der Wellenlänge A=0. 91 um. According to a further development of the invention, the device is for speed measurement advantageously characterized in that laser light sources are used as transmitters, with which can be generated very well bundled light pulses. If gallium arsenide laser diodes are used, in this way one obtains a radiation with the wavelength that is invisible to the human eye A = 0. 91 um.

Gesamtaufbau und Funktionsweise der erfindungsgemäßen elektrooptischen Einrichtung einschließlich der angeschlossenen Auswerteelektronik mit digitaler Ausgabe der gesuchten Geschwindigkeitsmeßwerte werden nun an Hand der F i g. 3 näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt ist. Overall structure and mode of operation of the electro-optical according to the invention Equipment including the connected evaluation electronics with digital Output of the measured speed values sought are now shown on the basis of FIGS. 3 closer explained in which an embodiment of the device according to the invention schematically is shown.

Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Sende- und Empfangsvorrichtungen 10 und 11, die gemäß F i g. 1 in den Punkten A und B im Abstand der festen Basis b voneinander aufgestellt sind, einer gepulsten Gallium-Arsenid-Laserdiode 12 als Sender, von der ein verzweigtes Lichtleitersystem mit den flexiblen Lichtleitern 13 und 14 zu den einzelnen Sendeoptiken 15 und 16 führt und einer mit den beiden Empfangsvorrichtungen gekoppelten Auswerteelektronik 19. The device essentially consists of two transmitting and receiving devices 10 and 11, which according to FIG. 1 at points A and B at a distance from the fixed base b are set up from each other, a pulsed gallium arsenide laser diode 12 as Transmitter, from which a branched light guide system with the flexible light guides 13 and 14 leads to the individual transmission optics 15 and 16 and one with the two Evaluation electronics 19 coupled to receiving devices.

Die Empfangsoptikenl7 und 18 befinden sich, was in der F i g. 3 aus zeichnerischen Gründen nicht in gleicher Weise dargestellt ist. jeweils in justierter Anordnung oberhalb der zugehörigen Sendeoptiken 15 und 16 (vgl. F i g. 2). Die optische Auslegung und die Justierung der Sende- und Empfangsoptiken 15, 16. 17. 18 ist im einzelnen weiter oben bereits beschrieben worden. The receiving optics 17 and 18 are located, which is shown in FIG. 3 off graphic reasons is not shown in the same way. each in adjusted Arrangement above the associated transmission optics 15 and 16 (see FIG. 2). The optical one Design and adjustment of the transmitting and receiving optics 15, 16. 17. 18 is in individual has already been described above.

Die Gallium-Arsenid-Laserdiode 12 wird durch einen Impulsgenerator 20 mit einer Frequenz von z. B. 9=10 kHz gepulst, wobei die Frequenz von einem Frequenzgeber 21 geliefert wird. Die Ausgangsimpulse der Diodel2 mit einer Impulsdauer von etwa 50 Nanosekunden und einer Spitzenleistung von etwa 1 W werden durch die Lichtleiter 13 und 14 in die Brennebenen der Sendeoptiken 15 und 16 geleitet und durch diese synchron abgestrahlt. The gallium arsenide laser diode 12 is powered by a pulse generator 20 at a frequency of e.g. B. 9 = 10 kHz pulsed, the frequency from a frequency generator 21 is delivered. The output pulses of the Diodel2 with a pulse duration of about 50 nanoseconds and a peak power of around 1 W are generated through the light guide 13 and 14 guided into the focal planes of the transmission optics 15 and 16 and through them radiated synchronously.

Bewegt sich also ein Fahrzeug in den Überschneidungsbereich von Sende- und Empfangskegel vor der Sende- und Empfangsvorrichtung 10 hinein (vgl. F i g. 2), so wird ein erster Sendeimpuls am Fahrzeug remittiert und gelangt durch die Empfangsoptik 17 auf eine als photoelektrischer Wandler dienende Siliziumdiode22, der eine Gesichtsfeldblende 24 sowie ein Spektralfilter 26 vorgeschaltet sind. Das anschließend von der Siliziumdiode 22 abgegebene Empfangssignal wird zur Auswerteelektronik 19 geleitet und löst dort als Startsignal eine Zählschaltung aus, die ebenfalls vom Frequenzgeber 21 gesteuert wird. So if a vehicle moves into the overlap area of transmission and receiving cone in front of the transmitting and receiving device 10 (see FIG. F i g. 2), a first transmission pulse is returned to the vehicle and passes through the Receiving optics 17 on a silicon diode 22 serving as a photoelectric converter, which is preceded by a field stop 24 and a spectral filter 26. That the received signal subsequently emitted by silicon diode 22 is used for evaluation electronics 19 and triggers a counting circuit as a start signal, which also is controlled by the frequency generator 21.

Nach Durchlaufen der Meßstrecke b kommt das Fahrzeug in den Überschneidungsbereich von Sende-und Empfangskegel vor der im Punkte B befindlichen Sende- und Empfangsvorrichtung 11, so daß nunmehr ein von der Sendeoptik 16 ausgehender Sendeimpuls am Fahrzeug remittiert wird und als Echoimpuls den Weg über die Empfangsoptik 18, die Gesichtsblende 25 und das Spektralfilter 27 zur Siliziumdiode 23 findet. Diese wiederum erzeugt ein entsprechendes Empfangssignal, das dann als Stopsignal der Zählschaltung innerhalb der Auswerteelektronikl9 zugeführt wird, so daß ein der zwischen dem Eintreffen des Start- und dem Eintreffen des Stopsignals gezählten Anzahl von Impulsen proportionales Signal zur Verfügung steht, das dem Zeitbetrag J t entspricht, den das Fahrzeug zum Zurücklegen der Meßstrecke b benötigt. Die zu ermittelnde Geschwindigkeit ergibt sich dann auf Grund dieser Impulszahlmessung mit Hilfe einfacher Rechenoperationen, die in der Auswerteelektronik 19 automatisch durchgeführt werden. An einem z. B. in kmih geeichten Digitalanzeigegerät kann der gesuchte Geschwindigkeitsmeßwert abgelesen werden. After passing through the measuring section b, the vehicle comes into the intersection area of transmitting and receiving cone in front of the transmitting and receiving device located in point B. 11, so that now a transmission pulse emanating from the transmission optics 16 on the vehicle is remitted and as an echo pulse the way via the receiving optics 18, the face shield 25 and the spectral filter 27 to the silicon diode 23 finds. This in turn is generated a corresponding received signal, which is then used as a stop signal of the counting circuit within the Auswerteelektronikl9 is supplied, so that one of the between the arrival the number of pulses counted in relation to the start and the arrival of the stop signal Signal is available that corresponds to the amount of time J t that the vehicle needed to cover the measuring distance b. The speed to be determined results on the basis of this pulse number measurement with the help of simple arithmetic operations, which are carried out automatically in the evaluation electronics 19. At a z. B. in kmih calibrated digital display device the searched speed measurement value can be read.

Es ist natürlich zusätzlich noch möglich, daß die Meßwerte automatisch registriert werden.It is of course also possible for the measured values to be automatic be registered.

Wählt man beispielsweise für die Länge der Meßstrecke b=l m, so beträgt bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs von 20 kmili J t = 180 msec. Bei einer Geschwindigkeit von 180 kruih erhält man J t = 20 msec. If, for example, one chooses b = 1 m for the length of the measuring section, then is at a speed of the vehicle of 20 kmili J t = 180 msec. At one speed from 180 kruih we get J t = 20 msec.

Mit der Auswerteelektronik 19 kann schließlich noch eine photographische Kamera 28 gekoppelt sein, die automatisch dann auslösbar ist, wenn eine über einem vorgegebenen Grenzwert liegende Geschwindigkeit ermittelt worden ist. Das Gesichtsfeld der Kamera 28 ist so orientiert. daß das an der Rückseite des Fahrzeugs angebrachte polizeiliche Kennzeichen auf dem photographischen Film festgehalten wird. wenn das Fahrzeug eine vorgeschriebene Geschwindigkeitsbeschränkung überschreiten sollte. Finally, with the evaluation electronics 19, a photographic Be coupled to camera 28, which can then be triggered automatically when one is above a predetermined limit value lying speed has been determined. The field of vision the camera 28 is so oriented. that attached to the rear of the vehicle Police registration number is recorded on the photographic film. if that Vehicle should exceed a prescribed speed limit.

Im übrigen ist es möglich, daß die gesamte elektrooptische Einrichtung nach der Erfindung in einem unauffälligen Spezialfahrzeug untergebracht werden kann. das für die Durchführung der Messung auf der Parkspur abgestellt wird. In addition, it is possible that the entire electro-optical device can be accommodated according to the invention in an inconspicuous special vehicle. which is parked in the parking lane to carry out the measurement.

Claims

Claims: 1. Electro-optical device for determining the Speed of an object by measuring the amount of time that the object has to Traversing a straight line distance between two fixed points is required with transmitting and receiving devices arranged at the end points of a fixed base, g e k e k e n n n z e i c h -II e t du r c h the following features: a) The transmitting and receiving devices (10, 11) are each combined into one device, with the receiving optics (17, 18) is arranged at a certain distance above the transmission optics, b) transmission and receiving optics are designed in such a way that the receiving cone (KE) each have one has a much larger opening angle than the transmission cone (K5); c) the axis of a receiving cone (KE) is opposite to the horizontally aligned axis Transmission cone (Ks) inclined in such a way that the transmission and reception cone are each in one overlap defined area in front of the transmission optics (15, 16) and therefore only such Echo signals in the receiving optics (17, 18) can enter from one in this Area can be remitted by an object passing through a transmission beam.

2. Device according to claim 1, characterized in that as a transmitter Laser light sources are used.

3. Device according to claim 2, characterized in that the laser light sources (12) are pulsed gallium arsenide diodes.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that it is combined with a photographic camera (28) which then automatically can be triggered when a speed above a predetermined limit value has been determined.

The invention relates to an electro-optical device for determination the speed of an object by measuring the time it takes the object to traverse a straight line between two fixed points, with at the end points transmitting and receiving devices arranged on a fixed base.

It is in known such devices of two each transverse Light barriers or light relays acting on the direction of movement of the object are used made, which are set up at the beginning and at the end of the measuring section of known length and switched one after the other by the object moving along this distance will.

The light barriers can be known arrangements, for example act, where on one side there is the light source and on the the opposite side is oriented exactly to the incoming light beam Photocell is located or where the light source and photocell are located together on one side and on the other side an additional reficx mirror turn so that the bundle of light finds the way "light source" - "refiex mirror" - "photocell" covered.

The time interval between two consecutive Switching times results can, for example, with the help of an electronic counting circuit measured and entered into an evaluation device that the searched speed calculated and displayed digitally.

For determining the speed of individual objects such as B. of vehicles that move along a straight path is the described, Device working with light barriers or light relays very useful as long as the measurement is not carried out by moving in the opposite direction or in a passing lane Vehicles that pass the light barriers at approximately the same time can be disturbed and can also trigger measurement pulses.

It is known to counter this deficiency (Swiss patent specification 351127) to make the distance between the two beams smaller than the length of the individual vehicles to be checked and the photocells to an electronic one Connect a chronograph, which uses a quartz generator to generate the vibrations having. However, this design also only offers limited protection against smudging of the measurement result, because when two vehicles driving past each other, who are at about the same height in the overtaking process, the first signal through one vehicle and the second can be triggered by the other vehicle.

The object on which the present invention is based exists therefore, as shown in FIG. 1 is set out, principally therein, a device of the type mentioned in such a way that it enables the Speed of a path b between points A and B in lane 1 Vehicle 1 can be determined without the measuring process of overtaking on lane II Vehicles such as B. from vehicle 2 or from oncoming traffic, as z. B. by the Vehicles 3 and 4 should be shown on lanes II and III, influenced will.

In order to achieve the object set, the following is according to the invention provided: a) The transmitting and receiving devices are each for a device summarized, with the receiving optics at a certain distance above the transmitting optics is arranged; b) Transmission and reception optics are designed in such a way that the reception cone (Field of view of the receiving optics) each have a much larger opening angle possesses than the transmission cone (field of view of the transmission optics); c) the axis of a receiving cone is inclined in relation to the horizontally aligned axis of a transmission cone in such a way that that the transmission and reception cone are each in a defined area in front of the transmission optics overlap and therefore only such echo signals (i.e. light remitted by the object) can enter the receiving optics, which by one in this area through a The transmitted beam may come from the object running through it.