DE19639986A1 - Vorrichtung zum Ausrichten von Scheinwerfern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten von Fahrzeugscheinwerfern.

Fahrzeugscheinwerfer projizieren einen Lichtstrahl in Fahrrichtung eines Fahrzeugs, um die Straße für den Fahrer zu beleuchten. Fernlicht- und Abblendlicht­ scheinwerfer entweder in getrennten Lampen oder durch Doppelwendeln und Linsen in einer einzigen Lampe aus­ gebildet, projizieren unterschiedliche Lichtmuster.

Scheinwerfer müssen nach Richtlinien bzw. Vorschrif­ ten eingestellt oder ausgerichtet werden, wie bei­ spielsweise der SAE-Vorschrift in den Vereinigten Staaten und nach unterschiedlichen aber ähnlichen Vorschriften in Europa und Japan. Typischerweise wird ein Lichtstrahl auf eine Prüf- oder Zielfläche ge­ richtet, die 25 Fuß vor dem Fahrzeug liegt. Ein idea­ les Lichtstrahlmuster oder ein ideales auf der Prüf­ fläche abgebildetes Bild wird manuell mit einem Lichtbündelbild oder -muster von dem Fahrzeug vergli­ chen und manuelle Einstellungen, wie sie notwendig sind, werden an dem Scheinwerferträgeraufbau vorge­ nommen, um das Scheinwerfermuster mit dem Standard­ bildmuster in Übereinstimmung zu bringen.

Ein anderes Verfahren verwendet die Reflexion eines Lichtbündels von einem Fahrzeugscheinwerfer durch eine Linse und von einem Schirm zu einer Kamera, die ein digitales Bild des reflektierten Lichtbündels erzeugt. Der Brennpunkt der Linse und der Abstand zwischen der Linse und dem Schirm sind optisch äqui­ valent zu der 25 Fuß-Entfernung zwischen dem Schein­ werfer und der oben beschriebenen Prüffläche. Das digitalisierte Bild wird dann durch einen von einem Prozessor ausgeführten Algorithmus analysiert, um das höchste Intensitätsmuster oder den "heißen Fleck" zu lokalisieren, der als optische Hauptachse der Schein­ werfer angesehen wird. Der Scheinwerfer wird einge­ stellt, wie es notwendig ist, um den heißen Fleck mit dem heißen Fleck eines richtig ausgerichteten Schein­ werfers entsprechend den verschiedenen Vorschriften auszurichten.

Unterschiedliche Ausricht- bzw. Einstellalgorithmen sind notwendig, da die Intensitätskonturen von Lampen verschiedener Arten durch den speziellen Absatzmarkt variiert. Es werden Algorithmen sowohl für linkssei­ tige als auch rechtsseitige Scheinwerfer verwendet. Allerdings sind diese Algorithmen typischerweise sehr anfällig auf Hardwarestörungen und verlangen eine zusätzliche Verarbeitung, um ein "Zielspringen" zu entfernen, das die Wirkung hat, verschiedene Zielmar­ kenwerte während des Tests mit statistischer Wieder­ holbarkeit anzuzeigen.

Da alle Scheinwerfer einschließlich des Abblend- und Fernlichts in jedem Fahrzeug, das bei der Hersteller­ firma hergestellt wird, genau ausgerichtet und einge­ stellt werden müssen, müssen Betrachtungen über eine Integration des Scheinwerfereinstellvorganges in ei­ ner typischen Hochgeschwindigkeitsproduktionslinie angestellt werden. Aufgrund der hohen Herstellungs­ geschwindigkeit wurden die Fahrzeuge zu einer Mehr­ zahl von individuellen Scheinwerfereinstellstationen gerichtet. Die Vielzahl von Stationen erhöht die Ko­ sten des Einstellvorgangs und kann eine Schwankung hinsichtlich der Einstellergebnisse zwischen den un­ terschiedlichen Stationen einbringen. Andere Ein­ stellvorrichtungen, die direkt in die Produktionsli­ nie eingefügt wurden, müssen in eine Position vor jedem Fahrzeug zum geeigneten Zeitpunkt bewegt wer­ den. Dies brachte Probleme mit der sich wiederholen­ den Ausrichtung des Scheinwerfereinstellprüfgerätes mit jedem Fahrzeug mit sich.

Es wäre daher wünschenswert, eine Einstellvorrichtung für Scheinwerfer und ein Verfahren vorzusehen, die einen verbesserten Algorithmus für eine größere Ein­ stellgenauigkeit vorsehen. Es wäre auch wünschens­ wert, eine Einstellvorrichtung für Scheinwerfer und ein Verfahren vorzusehen, die für eine Vielzahl von unterschiedlichen Scheinwerferbildmustern verwendbar sind und die leicht in eine Fahrzeugmontagelinie in­ tegriert werden können.

Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Ausricht- oder Einstellvorrichtung, die zum Ausrichten eines in einem einstellbaren Rahmen an einem Fahrzeug montier­ ten Fahrzeugscheinwerfers mit einem Standard- oder Referenzzielbild geeignet ist.

Die Vorrichtung zum Einstellen von Scheinwerfern nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Gehäuse mit einer in einer Seite befestigten Fokussierlinse. Ein Schirm ist in dem Gehäuse mit einem vorgeschriebenen Abstand zu der Linse angeordnet, um ein die Linse treffendes Bild des Scheinwerfers auf den Schirm zu fokussieren, von dem es auf eine Bilderfassungsvor­ richtung reflektiert wird, die in dem Gehäuse ange­ ordnet ist und zu dem Schirm beabstandet ist. Die Bilderfassungsvorrichtung erfaßt das reflektierte Scheinwerferbild.

Es sind Mittel mit der Bilderfassungsvorrichtung ver­ bunden oder bilden einen Teil davon, die das abgeta­ stete Bild in digitale Bilddarstellungen umwandeln, die wiederum zu einer Prozessorvorrichtung ausgegeben werden. Eine Speichereinrichtung ist in Datenkommuni­ kation mit der Prozessorvorrichtung verbunden und speichert Standardbilder von sauber ausgerichteten Scheinwerfern. Die Prozessorvorrichtung arbeitet ab­ hängig von dem Ausgangssignal der Bildumwandlungsvor­ richtung und der Standardzielbilder von Scheinwer­ fern, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, um Unterschiede zwischen einem erfaßten reflek­ tierten Scheinwerferbild, das von der Umwandlungsvor­ richtung ausgegeben wird, und einem in dem Speicher gespeicherten Referenzbild zu bestimmen. In Antwort auf den jeweils bestimmten Unterschied bzw. die je­ weils bestimmte Differenz erzeugt die Prozessorvor­ richtung Korrektursignale, die einer Einstellvorrich­ tung zugeführt werden, wie beispielsweise einem elek­ trisch angetriebenen Schraubendreher, der mit dem Ausrichtrahmen des Scheinwerfers an dem Fahrzeug in Eingriff treten kann. Die Einstellvorrichtung arbei­ tet abhängig von den Korrektursignalen, um die Posi­ tion des Scheinwerferbefestigungsrahmens einzustel­ len, derart, daß das Scheinwerferbild in Ausrichtung mit Referenzbildern von Scheinwerfern übereinstimmt.

Vorzugsweise bildet die Prozessorvorrichtung ein Ab­ tastfenster von Pixeln in dem digitalisierten Bild und dem Modellbild und multipliziert die Graustufen­ intensitätswerte von identischen Pixeln in jedem Bild. Die Produkte werden summiert, um einen Korrela­ tionswert für das Abtastfenster zu erzeugen. Da ver­ schiedene Abtastfenster dann gebildet werden, werden jede Verschiebung von anderen Abtastfenstern und die Produktbildungs- und Summierungsschritte wiederholt, um ein Abtastfenster mit dem größten Korrelationswert zu lokalisieren. Die Mitte dieses Abtastfensters wird durch die Differenz in der X- und Y-Achse von der Mitte des Modellbildes bestimmt. Abhängig von der Differenz erzeugt die Prozessorvorrichtung ein Si­ gnal, um die Einstellvorrichtung in eine Richtung anzusteuern, bei der die Differenz auf Null verrin­ gert wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Rahmen quer zur Längsachse eines Fahrzeugs angeord­ net. Es sind Mittel zur beweglichen Befestigung des Gehäuses auf dem Rahmen für eine Bewegung zwischen einer Ruhestellung und einer Ausrichtstellung vorge­ sehen.

Wahlweise sind Mittel an dem Rahmen zur Kalibrierung der Ruheposition jedesmal, wenn das Gehäuse in die Ruheposition bewegt wird, vorgesehen. Vorzugsweise umfassen die Kalibriermittel einen korrekt ausgerich­ teten Scheinwerfer oder einen Laser, die an dem Rah­ men befestigt sind und einen mit dem heißen Fleck eines genau eingestellten Scheinwerfers überstimmen­ den Lichtstrahl erzeugen.

Die Speichervorrichtung speichert auch X- und Y-Ach­ sen-Positionssignale für die Bewegungsmittel. Dem speziellen Fahrzeug zugeordnete Mittel werden verwen­ det, um die X- und Y-Positionen der Bewegungsmittel auszuwählen und wiederholt das Gehäuse in der genauen Ausrichtposition für jeden Scheinwerfer an jedem Fahrzeug oder an Fahrzeugen zu positionieren.

Es sind auch Mittel zum Verändern der Drehgeschwin­ digkeit der Einstellvorrichtung proportional zu der Größe der Differenz zwischen dem reflektierten Scheinwerferbild und dem gespeicherten Referenzbild auf einer Pixel-zu-Pixel-Basis vorgesehen. Vorzugs­ weise steuert eine Pulsweiten modulierte Antriebsvor­ richtung, die abhängig von dem Ausgangssignal der Prozessorvorrichtung arbeitet, die Einstellvorrich­ tung, um die Frequenz der der Einstellvorrichtung zugeführten elektrischen Spannung zu variieren.

Die vorliegende Erfindung definiert auch ein Verfah­ ren zum Ausrichten eines Fahrzeugscheinwerfers mit einem Standard- oder Referenzzielbild. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte:
Fokussieren eines Lichtstrahls von einem Fahrzeug­ scheinwerfer auf eine reflektierende Oberfläche, Ab­ fühlen der Intensität des von der Oberfläche reflek­ tierten Lichtstrahls auf einer Pixel-zu-Pixel-Basis in einer Pixelmatrix, Bilden eines Abtastfensters der Pixelmatrix, Multiplizieren der Grauwerte jedes Pi­ xels in dem Abtastfenster mit dem Wert des entspre­ chenden Pixels in dem Modellbild, Summieren aller Produkte für jedes Abtastfenster, um einen Korrela­ tionswert zu bilden, Bilden von aufeinanderfolgenden Abtastfenstern, die zueinander verschoben sind, Bil­ den eines Korrelationswertes für jedes Abtastfenster, wobei unter Verwendung des größten Korrelationswertes die Mitte längs der X- und Y-Achsen des Abtastfen­ sters bestimmt wird, Bestimmen der Differenz zwischen der Mitte des Abtastfensters mit der größten Korrela­ tion und der Mitte des Modellbildes in mindestens einer Achse und Aktivieren einer Einstellvorrichtung, die mit einem Scheinwerferbefestigungsrahmen in Ein­ griff treten kann, um die Scheinwerferposition in mindestens einer Achse zur Reduzierung der Differenz auf Null einzustellen.

Die Scheinwerfereinstellvorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung sieht einen hoch genauen Ausrichtvorgang vor, der gewisse Probleme eliminiert, die mit bekannten Einstellvorrichtungen für Fahrzeug­ scheinwerfer auftraten. Die vorliegende Vorrichtung ist in der Lage, sehr viel unterschiedliche Schein­ werferziel- und -ausrichtbilder zu speichern, wodurch die Vorrichtung bei unterschiedlichen Anwendungen oder in einer einzigen Produktionslinie für viele Fahrzeuge unterschiedlicher Art verwendet werden kann. Die vorliegende Vorrichtung kann gleichfalls leicht in eine Fahrzeugproduktionslinie integriert werden, ohne mehrfache Ausrichtstationen zu benöti­ gen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Vorrichtung zum Einstellen von Scheinwerfern von vorn, die in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,

Fig. 2 eine Ansicht von der linken Seite der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine teilweise weggebrochene perspek­ tivische Ansicht des Kameragehäuses aus Fig. 1 und 2,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Steuervorrich­ tung, die mit der in den vorhergehen­ den Figuren gezeigten Vorrichtung ver­ wendet wird,

Fig. 6 eine Ansicht eines Scheinwerferbefe­ stigungs- und Einstellaufbaus von der Seite,

Fig. 7 eine Bilddarstellung des Scheinwerfer­ einstellvorgangs, der in der Vorrich­ tung der vorliegenden Erfindung ver­ wendet wird,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Por­ tals oder Gerüsts nach Fig. 1, aber mit zusätzlichen Merkmalen,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Kame­ rapositioniermittel, die an dem Portal nach Fig. 9 befestigt sind, und

Fig. 10 eine perspektivische Explosionsansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des Kameragehäuses nach der vorliegenden Erfindung.

In der Zeichnung, besonders in den Fig. 1 bis 3, ist eine Vorrichtung 10 zur Einstellung eines Scheinwer­ fers dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfaßt Mittel zum Bewegen einer Erfassungsvorrichtung für einen reflek­ tierten Lichtstrahl als Kamera in eine Position vor einem Fahrzeugscheinwerfer. Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Bewegen der Kamera ein Portal 12, das quer zu der Längsachse eines benachbart zu dem Portal 12 angeordneten Fahrzeugs positioniert ist. Das Portal 12 umfaßt einen unteren Rahmen, der aus einer Mehr­ zahl von sich vertikal erstreckenden Stützen 14 ge­ bildet wird, die fest an einem Ende mit der Bodenflä­ che verbunden sind.

Ein oberer Rahmen wird von vier sich vertikal er­ streckenden Stützen 16 gebildet, wobei jede Stütze 16 mit einem Ende mit jeweils einer Stütze 14 des unte­ ren Rahmens verbunden sind. Vier sich allgemein hori­ zontal erstreckende untereinander verbundene rohrför­ mige Elemente 18 sind mit den senkrechten Stützen 18 verbunden. Winkelbänder 20 erstrecken sich zwischen jeder senkrechten Stütze 16 und einem zugeordneten horizontalen Element 18. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, sind zwei sich horizontal erstreckende Gleitschienen 22 auf zwei der horizontalen rohrförmigen Elemente 18 des oberen Rahmens befestigt.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, ist ein Auf­ hänger 30 für eine horizontale Bewegung längs der rohrförmigen Elemente 18 bewegbar angeordnet. Der bewegbare Aufhänger 30 umfaßt einen oberen Rahmenauf­ bau, der aus vier miteinander verbundenen rohrförmi­ gen Elementen gebildet wird, die allgemein in einer quadratischen oder rechteckigen Form verbunden sind, wie in Fig. 3 gezeigt wird. Vier langgestreckte ver­ tikal sich erstreckende Stützen 32 sind an oberen Enden mit den rohrförmigen Elementen 31 verbunden und hängen davon nach unten.

Ein vertikal sich erstreckendes Gleitelement 34 ist gleitend auf jeder der vertikalen Stützen 32 mon­ tiert, wie in Fig. 2 gezeigt wird. Eine Vertikalbewe­ gungsvorrichtung ist mit den vier Gleitelementen 34 gekoppelt, um vertikal die Position der vier Gleit­ elemente 34 und das an den vertikalen Gleitelementen 34 befestigte Kameragehäuse einzustellen, wie später beschrieben wird. Ein hohles Rohrelement 36 ist mit­ tig zwischen den vertikalen Gleitelementen 34 ange­ ordnet und mit ihnen durch Stützbalken 38 verbunden. Eine Kugelmutter 40 ist an einem Ende des hohlen Rohrelementes 36 befestigt und dient zur Aufnahme bzw. zur Durchführung über Gewinde einer Kugelschrau­ be 42. Die Kugelschraube 42 erstreckt sich von der Kugelmutter 40 zu einer bidirektionalen Ausgangswelle eines elektrischen Antriebsmotors 44, der auf dem oberen Rahmen des bewegbaren Aufhängers 30 befestigt ist. Ein Erregen des Antriebsmotors 44, wie später beschrieben wird, bewirkt eine Drehung der Kugel­ schraube 42 in eine der zwei Richtungen. Eine Drehung der Kugelschraube 42 resultiert in einer vertikalen Bewegung des Rohrelementes 32 über die Kugelmutter 40 nach oben oder nach unten, abhängig von der Drehrich­ tung der Kugelschraube 42, um dabei die vertikale Stellung des Rohrelementes 36 und der damit verbunde­ nen vertikalen Gleitelemente 34 einzustellen.

Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt wird, ist eine hori­ zontale Antriebsvorrichtung mit dem Portal 12 befe­ stigt und mit dem oberen Rahmen des bewegbaren Auf­ hängers 30 verbunden. Die horizontale Antriebsvor­ richtung verschiebt horizontal den bewegbaren Aufhän­ ger 30 entlang zweier horizontaler Elemente 18 des oberen Rahmens des Portals 12. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, sind Gleitschienen-Eingreifelemente 46, die jeweils eine Längsbohrung aufweisen, auf entgegenge­ setzten Seiten des oberen Rahmens des bewegbaren Auf­ hängers 30 mit Abstand angeordnet und nehmen gleitend die Gleitschienen 22 auf, die auf zwei der oberen Rahmenelemente 18 des Portals 12 befestigt sind.

Die horizontale Antriebsvorrichtung umfaßt einen elektrischen Antriebsmotor 24, der an einem Ende des oberen Rahmens des Portals 12 befestigt ist. Der An­ triebsmotor 24 weist eine sich in zwei Richtungen drehende Ausgangswelle auf, die mit einem Unterset­ zungsgetriebe 25 verbunden ist. Das Untersetzungsge­ triebe 25 treibt ein Zahnrad an, das mit einem eine durchgehende Schleife bildenden Antriebszahnriemen 26 in Eingriff steht. Das entgegengesetzte Ende des An­ triebsriemens 26 umgreift eine Rolle, die an dem obe­ ren Rahmen befestigt ist. Eine Platte 28 ist mit dem Antriebsriemen 26 und mit dem oberen Rahmen des be­ wegbaren Aufhängers 30 verbunden, um die horizontale Bewegung des Antriebsriemens 26 mit der horizontalen Bewegung des Aufhängers 30 zu koppeln.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt wird, wird ein Rahmen 50, der aus miteinander verbundenen rohrförmigen Ele­ menten besteht, über Arme mit den vertikalen Gleit­ elementen 34 und den Rohrelementen 36 verbunden. Ein Gehäuse 52 ist fest an den Rahmenelementen 50 über Arme für eine vertikale Bewegung mit der Bewegung der vertikalen Gleitelemente 34 über den Antriebsmotor 44, die Kugelschraube 42, die Kugelmutter 40 und das mittig angeordnete Rohrelement 36, wie oben beschrie­ ben, befestigt.

Das Portal 12, das in einem weiteren bevorzugten Aus­ führungsbeispiel in Fig. 8 dargestellt ist, ist im wesentlichen identisch zu dem entsprechend den Fig. 1 bis 3, aber es umfaßt einige Modifikationen. Zwei Sicherheitslichtreflektoren 180 und zwei Lichtsender 182 sind an den Stützen 14 des Portals 12 in zuein­ ander ausgerichteten Paaren befestigt, um einen Si­ cherheitsvorhang bzw. Sicherheitsumgrenzungslinien um den Bewegungsweg des Kameragehäuses 52 längs des Por­ tals 12 zu bilden.

Ein Detektor 184 zum Erfassen des Vorhandenseins ei­ nes Fahrzeugs ist an dem Portal 12 beispielsweise an einem der horizontalen Elemente 18 entsprechend Fig. 8 angeordnet. Der Detektor 184 ist beispielsweise als Lichtsender ausgebildet, der auf einen geeigneten Lichtreflektor bzw. Lichtempfänger gerichtet ist, der auf dem Boden oder anderen Aufbauten vor dem Portal 12 gerichtet ist. Der Durchgang eines Fahrzeugs durch einen sich zwischen Lichtsender 184 und zugeordnetem Lichtreflektor bzw. Empfänger ausbildenden Licht­ strahl wird bewirken, daß der Lichtemitter 184 ein Signal an eine Steuereinrichtung liefert, das angibt, daß ein Fahrzeug sich der Einstellvorrichtung 10 für Scheinwerfer nähert.

Verschiedene Überfahrgrenzschalter sind an dem Portal 12 zum Erfassen der Position der Kamerabewegungsvor­ richtung angeordnet. Grenzschalter 186 und 188 sind an entgegengesetzten Enden eines der horizontalen Elemente 18 angeordnet, um extreme seitliche Positio­ nen der Kamerabewegungsvorrichtung zu detektieren. Ein Stoßdämpfer 190, der an dem Portal 12 befestigt ist, sieht einen Dämpfer für die Rückkehr der Kamera­ bewegungsvorrichtung in eine Ruheposition vor.

Ein Steuerpult 192 ist an der Seite von zwei vertika­ len Stützen 14 des Portals 12 angeordnet.

Eine Aufsatzschiene 258 ist auf jedem horizontalen Element 18 angeordnet und stützt die Gleitschiene 22 mit kreisförmigem Querschnitt ab. Eine zusätzliche Schiene 197 ist über Stützen an einem horizontalen Element 18 befestigt und erstreckt sich über dem Ele­ ment 18, um eine Zahnschiene 199 zu tragen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kamerabewe­ gungsvorrichtung ist genauer in Fig. 9 dargestellt. Eine Platte oder ein Wagen 194 trägt zwei ausgerich­ tete Lagerböcke 195 jeweils an gegenüberliegenden Seiten, die mit den rohrförmigen Stangen 22 in Ein­ griff sind, die auf den zwei horizontalen Schienen befestigt sind, die an der Oberseite der horizontalen Elemente 18 des Portals 12 angeordnet sind.

Ein Umfassungs- oder Verbindungskasten 196 ist auf dem Wagen 194 befestigt und nimmt elektrische Verbin­ dungen zu den verschiedenen elektrischen, auf dem Wagen 194 angeordneten Komponenten auf, wie später beschrieben wird.

Der horizontale Antriebsmotor 24 ist auf dem Wagen 194 angeordnet und weist eine mit dem Getriebe 25 verbundene Ausgangswelle auf. Ein Kodierer 200 ist mit dem Getriebe 25 gekoppelt, um Ausgangssignale oder Ausgangsimpulse für die horizontale Position zu liefern. Ein Antriebsritzel 201 wird durch das Ge­ triebe 25 angetrieben und greift in die auf der Schiene 197 befestigte Zahnstange 199 ein. Eine Dre­ hung des Ritzels 201 in beide Richtungen längs der Zahnstange 199 treibt den Wagen 194 horizontal ent­ lang der Schienen 22 an.

Die Ausgangswelle des vertikalen Antriebsmotors 44 ist mit einer Gewindestange oder Schraubspindel 42 gekoppelt, die sich durch eine mittig in dem Wagen 194 angeordnete Öffnung erstreckt. Ein Kodierer 198 ist mit der Gewindestange 42 gekoppelt, um Positions­ informationen hinsichtlich der linearen Position der Gewindestange 42 bei bidirektionaler Erregung des vertikalen Antriebsmotors 44 zu liefern.

Vier Öffnungen, die jeweils mit dem Bezugszeichen 202 versehen sind, sind an den Ecken des Wagens 194 an­ geordnet. Eine Führungsstange 204 ist ausziehbar durch jede Öffnung 202 geführt, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt wird. Die Führungsstangen 204 sind fest an dem Gehäuse 52 montiert und erstrecken sich durch hohle Führungszylinder oder Buchsen 206, die fest an der Bodenfläche des Wagens 194 angeordnet sind und sich von dieser erstrecken, wobei sie jeweils mit einer Öffnung 202 in dem Wagen 194 ausgerichtet sind. Auf diese Weise bewirkt die Drehung der Gewindestange 42 durch den vertikalen Antriebsmotor 44, daß diese sich in oder aus den Zylinder 43, der an dem Gehäuse 52 befestigt ist, geschraubt wird, wodurch eine ver­ tikale Bewegung des Gehäuses 52 hervorgerufen wird.

Wie in Fig. 9 gezeigt wird, ist ein Detektor 208, zum Beispiel ein Näherungsschalter, auf dem Wagen 194 benachbart zu einer Führungsstange 204 angeordnet. Der Detektor 208 ist so angeordnet, daß er das Nicht­ vorhandensein des Endes der benachbarten Führungs­ stange 204 für eine Anzeige der vertikal unteren End­ stelle des Gehäuses 52 detektiert.

Ein anderer Detektor, wie ein Grenzschalter 209, ist auf dem Wagen 194 montiert und positioniert, um einen Endansatz auf dem Ende der Stange 204 zu detektieren, wenn die Stange 204 und das befestigte Gehäuse 52 in einer vertikalen Ruhestellung ist.

Wie genauer in einem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt das Gehäuse 52 einen allgemein vierseitigen Kasten mit zwei beabstandeten Seitenwän­ den 54, eine Bodenwand 56, eine Deckwand 58 und eine Rückwand 60. Eine Tür oder ein vorderer Deckel 62 ist schwenkbar, beispielsweise durch ein Scharnier, an einer Kante einer der Seitenwände 54 angebracht und ist verriegelbar mit der gegenüberliegenden Seiten­ wand 54 in Eingriff zu bringen, um das Innere des Gehäuses 52 abzuschließen; wobei gleichzeitig ein Zugang zu den Komponenten, die im Inneren des Gehäu­ ses 52 angeordnet sind, möglich ist. Eine Öffnung 61 ist in der Tür 62 ausgebildet und nimmt eine trans­ parente Abdeckplatte 63 auf. Eine Bodengleitplatte 64 ist in dem Gehäuse 52 angeordnet und liegt in glei­ tendem Zustand über der Bodenwand 56 des Gehäuses 52.

Zwei U-förmige Schienen 66 sind an einem Ende der Bodengleitplatte 64 angeordnet und erstrecken sich von dieser vertikal nach oben. Obwohl nur eine in Fig. 4 gezeigt ist, sind zwei einstellbare Stützan­ ordnungen 74 vorgesehen, die jede U-förmige Schiene 66 mit einer Kante der Bodengleitplatte 64 fest ver­ binden. Die U-förmigen Schienen 66 stützen eine Fo­ kussierlinse 68, wie eine flache Fresnellinse ab. Elastische Dämpfungsglieder 70 und ein Abstandshalter 72 sind in jeder U-förmigen Schiene 66 angeordnet, um die Linse 68 elastisch und nachgiebig in der U-förmi­ gen Schiene 66 abzustützen.

SAE Scheinwerfereinstelltests verlangen, daß der Scheinwerferstrahl auf einer Fläche, die 25 Fuß von dem Fahrzeugscheinwerfer entfernt liegt, abgebildet wird. Die Brennweite der Linse 68 ist so gewählt, daß ein Bild des Scheinwerferstrahls auf der Rückwand 60 des Gehäuses 52 gebildet wird, das vergleichbar mit einem Bild ist, das 25 Fuß entfernt von dem Fahrzeug­ scheinwerfer gebildet wird.

Eine Bildabtastvorrichtung oder Kamera 80 ist an der Bodengleitplatte 64 über eine Einbauvorrichtung 82 befestigt. Die Kamera 80 kann von jedem Kameratyp sein, der das von der flachen schwarzen Rückwand 60 des Gehäuses 52 reflektierte Bild abtastet. Vorzugs­ weise ist die Kamera 80 eine CCD-Kamera, die eine Vielzahl von Lichtsensorzellen in einer 512 × 480 Pixelmatrix aufweist. Als Beispiel sei auf eine Panasonic-Kamera, Modell WV-BP500 hingewiesen. Eine 6 mm F12-Linse ist auf der Kamera 80 befestigt.

Fig. 10 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Kameragehäuses 52. Das Gehäuse 52 ist im wesentlich identisch zu dem oben beschriebenen und in Fig. 4 gezeigten Gehäuse dahingehend, daß es zwei Seitenwän­ de 54, die Deckwand 58, eine Bodenwand und eine Rück­ wand aufweist. Eine Tür oder vordere Klappe 62, die in Fig. 4 gezeigt ist, ist schwenkbar an einem Ende der Seitenwände 54 befestigt und verriegelbar mit dem Gehäuse 52 verbindbar durch geeignete, an der Tür befestigte Riegel. Die vordere Tür umfaßt eine Öff­ nung 61, die eine transparente Abdeckplatte 63, wie in Fig. 4 gezeigt wird, aufnimmt.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8, 9 und 10 ist eine externe Befestigungsplatte 254 an der oberen Wand 58 des Gehäuses befestigt und nimmt die Anbau­ konsolen am Ende der Führungsstangen 204 und des Zy­ linders 43 auf. Eine innere Befestigungsplatte 256 ist auf einer inneren Fläche der oberen Wand 58 des Gehäuses 52 befestigt.

Der Kameragleittisch 210 ist gleitend in dem Gehäuse 52 durch eine zweiteilige Gleitvorrichtung, die ein auf dem Gleittisch 210 befestigtes Gleitelement und ein passendes, nicht dargestelltes und an dem Gehäuse 52 befestigtes Element einschließt, angeordnet. Der Gleittisch 210 umfaßt eine Rückwand 212, zwei beab­ standete Seitenwände 214 und eine Bodenwand 216. Der Kameragleittisch 210 ist so bemaßt, daß er gleitend in der Gehäuse 52 paßt, wie in Fig. 10 gezeigt wird. Die Kamera 80 ist auf der Bodenwand 216 des Gleitti­ sches 210 befestigt. Ein Schirm oder eine reflektie­ rende Fläche 218 ist einstellbar in dem Gleittisch 210 befestigt. Einstellbare Befestigungsmittel umfas­ sen eine Mehrzahl von Gewindestangen 220, die sich feststehend von der Rückwand 212 durch Öffnungen in dem Schirm 218 und Öffnungen in einer Mehrzahl von Befestigungsblöcken 222 erstrecken. Ein Gewindeele­ ment, wie eine Mutter 224, ist auf jeder Stange 220 angeordnet und in Kontakt mit der vorderen Fläche des Schirms 218 geschraubt, um die Position des Schirms 218 relativ zu der Kamera 80 festzulegen. Die vier Gewindestangen 220, die Muttern 224 und die Befesti­ gungsblöcke 222 ermöglichen die Einstellung der ver­ tikalen und horizontalen Winkelposition des Schirms 218 relativ zu der Kamera 80 durch Herausschrauben und Einschrauben der Stangen 220 relativ zu der Rück­ wand 212.

Die Fokussierlinse 68 ist Teil einer Linsenpackung oder -anordnung 230. Wie oben beschrieben wurde, ist die Fokussierlinse 68 vorzugsweise eine flache Fres­ nellinse. Die Linse 68 ist zwischen zwei schützenden transparenten Scheiben 232 angeordnet, die vorzugs­ weise aus einem starken Material, wie LEXAN, gebildet werden. Ein Rahmen 234 abgewinkeltem Eisen weist eine Mehrzahl von längs der oberen und unteren Kante be­ abstandeten Öffnungen auf, die Gewindebefestigungs­ elemente 236 aufnehmen, die sich durch die Öffnungen in dem Rahmen 234 und die Schutzscheiben 232 und Lin­ se 68 erstrecken, um die verschiedenen Elemente der Linsenanordnung 230 in zusammengestellter Beziehung in dem Rahmen 234 zu halten.

Eine Linsenrahmenbefestigungs- und -einstellvorrich­ tung ist zum Montieren der Linsenanordnung 230 in dem Gleittisch 210 vorgesehen, wodurch eine vertikale und horizontale Einstellung der Linse 68 relativ zu dem Schirm 218 vorgesehen wird. Die Einstellvorrichtung umfaßt langgestreckte Befestigungselemente 238, wie Sechskantschrauben, die sich durch Öffnungen in den vertikalen Seitenschenkeln des Rahmens 234 und der Seiten jeder Schutzscheibe 232 und der Linse 68 er­ strecken. Ein Spannelement, wie eine Druckfeder 240, ist um den Gewindeschaft jedes Befestigungsmittels 238 zwischen der innersten Schutzscheibe 232 und zwei Linsenbefestigungsblöcken 242 angeordnet. Die Linsen­ befestigungsblöcke 242 sind fest mit den Innenflächen der Seitenwände 214 des Gleittisches 210 beispiels­ weise durch Schweißen oder Schrauben verbunden, und sie weisen zwei beabstandete Bohrungen auf, die glei­ tend die Schafte der mit Gewinde versehenen Befesti­ gungselemente 238 aufnehmen. Nicht dargestellte ge­ eignete Muttern sind auf die Gewindeschafte der Befe­ stigungsmittel 238 geschraubt, nachdem diese durch die Linsenbefestigungsblöcke 242 hindurchgeführt wur­ den. Auf diese Weise kann eine horizontale und ver­ tikale Einstellung der Position der Linse 68 durch Drehen der Sechskantköpfe einer der Befestigungsele­ mente 238 erzielt werden.

Auf den vertikalen rohrförmigen Elementen 32, die in Fig. 1 gezeigt werden, ist ein Steuerpult 86 angeord­ net, das eine berührungssensitive LCD-Anzeige 88 und eine Vielzahl von Drucktasten oder Wahlschaltern 90 aufweist, um die verschiedenen Eingaben in die später beschriebene Steuervorrichtung einzugeben. Die Anzei­ ge 88 zeigt verschiedene Menüs oder Statusinformatio­ nen einer Bedienperson an und sieht Berührungseinga­ bewahlen vor.

An einer der vertikalen Stützen 14 des Portals 12 ist eine Kalibriervorrichtung zur Kalibrierung des Gehäu­ ses 52 nach jeder Einstelloperation befestigt. Die Kalibriervorrichtung umfaßt eine Lichtquelle, wie einen Fahrzeugscheinwerfer 92, der durch einen Befe­ stigungsbügel 94 an einer der vertikalen Stütze 14 des Portals 12 befestigt ist. Zusätzliche Details hinsichtlich der Kalibriermerkmale der vorliegenden Erfindung werden später beschrieben.

Alternativ kann, wie in Fig. 8 gezeigt wird, die Ka­ libriervorrichtung von einem Laser gebildet werden, der in einem mit einem Rahmen verbundenen Gehäuse 250 befestigt ist, wobei der Rahmen sich von einer der vertikalen Stütze 14 des Portals 12 erstreckt. Jeder geeignete Laser kann verwendet werden, wie beispiels­ weise ein mystischer Laser. Der Laser wird durch eine Öffnung 252 in dem Gehäuse 250 gezielt gerichtet und wird mit der Linse 68 in dem Kameragehäuse 52 ausge­ richtet, wenn das Kameragehäuse 52 in der Kalibrier­ position ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt wird, ist ein Schraubendreher- Befestigungsrahmenaufbau 96 an einem der horizontalen rohrförmigen Elemente 18 des Portalrahmens befestigt. Der Rahmenaufbau 96 erstreckt sich über die Länge des Portals 12 und trägt eine oder zwei Kabeltrommeln 98. Ein Kabel 100 erstreckt sich von jeder Kabeltrommel 98 und ist mit einem von einem elektrischen Motor angetriebenen Schraubendreher 102 verbunden, der ei­ nen darin befestigten drehbaren Einsatz 104 aufweist. Der Schraubendreher 102 kann jeder angetriebene Schraubendreher nach dem Stand der Technik sein.

Es ist nur ein Schraubendreher 102 in Fig. 2 gezeigt. Allerdings ist es einsichtig, daß zwei Schraubendre­ her 102 und 103, wie in den Fig. 6 und 8 gezeigt werden, typischerweise über getrennte Kabel 100 und Trommeln 98 mit dem Rahmen 96 verbunden sind und gleitend längs des Rahmens 96 bewegbar sind, um einen Fahrzeugscheinwerfer sowohl in X- als auch in Y-Rich­ tung einzustellen.

Der Schraubendreher 102 oder Schraubendreher 103 weist eine in beide Richtungen drehbare Ausgangswelle auf, wobei die Polarität der dem Antriebsmotor des jeweiligen Schraubendrehers 102, 103 zugeführten Spannung die Drehrichtung der Ausgangswelle und des damit verbundenen Einsatzes 104 bestimmt.

Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, in der eine getrennt von dem Portal 12 montierte Steuervorrich­ tung dargestellt ist, die die Betriebsweise der Ein­ stellvorrichtung für Fahrzeugscheinwerfer steuert.

Die Steuervorrichtung umfaßt einen Controller, wie einen Mikroprozessor, Minicomputer usw. mit einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 110, die ein in einem Speicher 112 gespeichertes Steuerprogramm durchführt. Beispielsweise ist die CPU 110 ein 66 MHz 80496 Prozessor. Eine Tastatur 114 ist mit der CPU 110 für die Eingabe unterschiedlicher Informationen in die CPU 110 verbunden. Ein Display 116 ist gleich­ falls mit der CPU 110 verbunden, um verschiedene Aus­ gangsdaten anzuzeigen.

Ein digitaler Signalprozessor 118 bildet gleichfalls einen Eingang zu der CPU 110 und steuert gleichfalls das Display 116 für die Anzeige des von der Kamera 80 ausgegebenen digitalen Bildes. Beispielsweise ist der digitale Signalprozessor 118 ein IM-LC-Prozessor von Matrox, Dorval, Quebec, Canada, und wirkt als Bild­ fangschaltung für das Ausgangssignal der Kamera 80.

Obwohl die CPU 110 in der Lage ist, direkt die Opera­ tion der Schraubendreher 102, 103 sowie der X- und Y- Antriebsmotoren 24 und 44 zu steuern, ist in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ein programmier­ barer logischer Controller (PLC 120) in Datenkommuni­ cation mit der CPU 110 verbunden. Beispielsweise kann der PLC ein Allen Bradley PLC-Modell 5/30 sein, der mit der CPU 110 über einen üblichen Datenweg oder Bus unter Verwendung des Allen Bradley Datenkommunika­ tionsprotokolls verbunden ist. Die Ausgangssignale des Steuerpultes 86, d. h., die Signale von einem Be­ triebsartwahlschalter, von Start- und Stoptasten oder anderen Eingaben der Bedienperson, werden dem PLC 120 zugeführt. Der PLC 120 führt in Antwort auf verschie­ dene Eingangssignale ein gespeichertes Steuerprogramm durch, um verschiedene Ausgänge zu aktivieren, wie im folgenden beschrieben wird.

Weitere Eingangssignale zu dem PLC 120 umfassen Si­ gnale 122 und 124, die jeweils von dem mit dem X-Ach­ sen-Antriebsmotor 24 verbundenen Horizontalkodierer 200 und dem mit dem Y-Achsen-Antriebsmotor 44 verbun­ denen Vertikalkodierer 198 ausgegeben werden. Jeder übliche Kodierer kann verwendet werden, der einen Impuls für eine vorbestimmte Drehung der Motoraus­ gangswelle erzeugt, um die Position des von dem je­ weiligen Motor 24 und 44 angetriebenen beweglichen Elementes anzugeben. Die Ausgangssignale 122 und 124 der Kodierer werden dem PLC 120 zugeführt und von diesem verwendet, wenn er sein Steuerprogramm zur Erzeugung von Signalen zu X- und Y-Treibern 126 und 128, die jeweils mit dem X- und Y-Antriebsmotor 24 und 44 verbunden sind. Als Beispiel können die X- und Y-Treiber 126 und 128 Treiber mit variabler Frequenz sein, wie ein Treiber variabler Frequenz Modell Nr. 1305 von Allen Bradley.

Weiterhin wird dem PLC 120 ein Eingangssignal zuge­ führt, das als "BODY STYLE" bezeichnet ist und das ein Signal sein kann, das eine bestimmte Fahrzeugtype anzeigt, bei der die Scheinwerfereinstellung durch­ geführt werden soll. Da verschiedene unterschiedliche Fahrzeugausführungen, die unterschiedliche Scheinwer­ feranordnungen und/oder Scheinwerferpositionen auf­ weisen, durch eine einzige Einstellprüfvorrichtung für Scheinwerfer geprüft werden können, sieht das "BODY STYLE" Signal 130 eine Angabe vor, für welche Fahrzeugausführung der Test durchgeführt wird.

Schließlich sind ein X-Achsengrenzschalter 132 und ein Y-Achsengrenzschalter 134 auf dem Portal 12 und der Aufhängung 30 montiert, um ein Überfahren der horizontalen Position der Befestigungsaufhängung 30 und der vertikalen Gleitelemente 34 anzuzeigen.

Die Vorrichtung 10 ist in der Lage, verschiedene Be­ triebsarten, die von der Bedienperson gewählt werden, durchzuführen. Solche Betriebsarten umfassen "teach oder manuell", "run und "Auto". In dem Lehr- oder manuellen Modus, wie er über den Anzeigeschirm 88 oder einen der Wahlschalter oder Tasten 90 auf dem Steuerpult 86 gewählt werden kann, liefert die CPU 110 einen Lehrmodus, bei dem die Drucktasten 90 auf dem Steuerpult 86 dazu verwendet werden können, um die Antriebsmotoren 24 und 44 zu aktivieren, die die Befestigungsaufhängung 30 in die gewünschte vertikale und horizontale Position in bezug auf einen Fahrzeug­ scheinwerfer bewegen, der benachbart zu dem Portal 12 angeordnet ist. Es sei bemerkt, daß ein üblicher Fahrzeugzentriermechanismus typischerweise verwendet wird, um das Fahrzeug in bezug auf das Portal 12 zu zentrieren und um den Fahrzeugscheinwerfer genau mit der Linse 68 in dem Gehäuse 52 auszurichten.

In Fig. 6 ist ein üblicher Fahrzeugscheinwerfer 136 in einem Trägeraufbau 138 an dem Fahrzeug befestigt. Zwei Flansche 140 und 142 erstrecken sich von dem Befestigungsring 144, der den Scheinwerfer 136 um­ gibt. Die X-Achseneinstellschraube 146 und die Y-Ach­ seneinstellschraube 148 erstrecken sich durch den Trägeraufbau 138 und greifen jeweils in die Flansche 140 und 142 auf dem Scheinwerferbefestigungsring 144 ein. Die Drehung der Schrauben 146 und 148 über die Schraubendreher 102 und 103 wird eine Einstellung der Position der jeweiligen Befestigungsflansche 140, 142 in bezug auf den feststehenden Fahrzeugträgeraufbau 138 bewirken, wodurch die Orientierung des Scheinwer­ fers 136 längs der X- und Y-Achsen geändert wird, um das Ziel des Scheinwerfers 136 entsprechend einem vorgegebenen Scheinwerferausrichtstandard, wie dem SAE, dem europäischen oder japanischen Standard zu zentrieren oder auszurichten.

Wenn in der weiteren Folge des Lehrmodus ein Test­ scheinwerfer oder ein Fahrzeug mit einem genau ausge­ richteten Scheinwerfer nahe dem Portal 12 positio­ niert wird, wird die Befestigungsaufhängung 30 manu­ ell in die X- und Y-Richtung bewegt, bis das Gehäuse 52 mit dem Scheinwerfer 36 ausgerichtet ist. Die CPU 110 empfängt dann ein Bild von der Kamera 80 des von der Rückwand 60 des Gehäuses 52 in die Kamera 80 re­ flektierten Lichtstrahlbildes. Die CPU 110 digitali­ siert das Bild auf einer Pixel-nach Pixelbasis und konvertiert jedes Pixel in einen Graustufen-Intensi­ tätswert. Da die Kamera 80 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Pixelmatrix von 512 × 480 in Reihen und Spalten angeordneten Pixeln aufweist, speichert die CPU 110 in dem Speicher 112 ein digitales Graustufenbild entsprechend den Pixeln des Testscheinwerfers. Die CPU 110 ist in der Lage, dieses gespeicherte Bild als Standard- oder Modell­ bild für die spezielle Ausführung des Scheinwerfers und die spezielle Befestigungsposition des Scheinwer­ fers an dem Fahrzeug zu erkennen.

Dieser Lehrprozeß wird für jede Scheinwerferposition beim dem Fahrzeug wiederholt, wie für alle Fernlicht- und Abblendlichtscheinwerfer sowie für jeden optiona­ len Nebelscheinwerfer. Die CPU 110 speichert ein Mo­ dellbild für jeden Scheinwerfer und jede Befesti­ gungsposition jedes Scheinwerfers in dem Speicher 112.

Dieser Lehrprozeß wird auch für all die unter­ schiedlichen Fahrzeug- bzw. Karosserieausführungen wiederholt, die durch die einzige Einstellprüfvor­ richtung 10 geprüft werden sollen.

Während des Lehrprozesses werden gleichfalls die X- und Y-Achsenpositionen des Gehäuses 52, wie sie von den Kodierern 198 und 200 ausgegeben werden, die mit dem jeweiligen Antriebsmotor 24 und 44 gekoppelt sind, in dem Speicher des PLC 120 gespeichert. Dies ermöglicht dem PLC 120 das Gehäuse 52 in die ge­ wünschte Scheinwerferposition für jeden Scheinwerfer an einem Fahrzeug oder an den verschiedenen Fahrzeug­ ausführungen, die dem Prüfvorgang unterzogen werden, zu bewegen.

Nachdem alle scheinwerfereinstell-Modellbilder in dem Speicher 112 gespeichert sind, kann die Vorrichtung 10 entweder in den "run" oder "Auto" Modus gesetzt werden. Der "run" Modus stellt einen einzigen Schein­ werfereinstelltest dar, während der "Auto" Modus ei­ nen kontinuierlichen Betrieb von wiederholten Schein­ werfereinstelltests für ein einziges Fahrzeug oder für jedes einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Fahr­ zeugen, die in die Nähe der Vorrichtung 10 bewegt werden, darstellt.

Da der "run" Modus und der "Auto" Modus ähnlich sind, wird die folgende Beschreibung für den Betrieb der Vorrichtung 10 zur Einstellung eines einzigen Schein­ werfers im "run" Modus gegeben. Es sei darauf hinge­ wiesen, daß ein ähnlicher Prozeß von der Vorrichtung 10 für jeden Scheinwerfer an einem Fahrzeug in dem "Auto" Modus durchgeführt wird.

Im allgemeinen führt die CPU 110 einen normierten Graustufen-Korrelationsalgorithmus durch, der in dem Speicher 112 gespeichert ist, um die beste Passung oder Korrelation zwischen dem Modellbild für einen bestimmten Scheinwerfer und dem aktuelle Bilde wie es von der Kamera 80 abgetastet wird, zu bestimmen. Die­ ser Algorithmus ist wie folgt:

wobei
I = Graustufen-Pixelintensität
N = Gesamtzahl der Pixel im Modell (d. h. 512 × 480)
I_i = Bildpixelzahl
M_i = Modellpixelzahl.

Die CPU 110 bildet ein Abtastfenster von n × n Pixel. Als Beispiel besteht das Abtastfenster aus 128 × 128 Pixeln, wie durch das Abtastfenster 156 in Fig. 7 gezeigt wird. Zum besseren Verständnis der vorliegen­ den Erfindung ist das Abtastfenster 156 so darge­ stellt, daß es über dem digitalisierten Graustufen­ bild des reflektierten Scheinwerferstrahls vom Scheinwerfer 136 liegt, wie von der Anzeige 116 ange­ zeigt würde.

Beim Durchführen des Algorithmus multipliziert die CPU 110 die Graustufenintensität des ersten Pixels 158, wie es aus dem aktuell reflektierten Lichtstrahl von dem Scheinwerfer 136 digitalisiert wird, mit der entsprechenden Modellpixelintensität. Dieser Prozeß wird für jedes Pixel in dem Abtastfenster 156 und den entsprechenden Pixeln in einem in gleicher Weise ge­ bildeten Modellbild wiederholt. Alle Produkte werden dann summiert, um einen Korrelations- oder Überein­ stimmungswert für das Fenster 156 vorzusehen. Als nächstes bildet die CPU 110 ein zweites Fenster, das zu dem ersten Fenster um ein Pixel versetzt ist. So­ mit ist in dem zweiten Abtastfenster das erste Pixel das Pixel 160, wie in Fig. 7 gezeigt wird. Die erste Reihe von Pixeln in dem zweiten Abtastfenster wird sich ein Pixel über das des ersten Abtastfensters 156 erstrecken. Die Multiplikation der Graustufenintensi­ tät jedes Abtastpixels und das entsprechende Modell­ pixel wird dann durchgeführt und die Produkte sum­ miert, um einen Korrelationswert für das zweite Fen­ ster zu bestimmen.

Dieser Prozeß wird für aufeinanderfolgende Fenster wiederholt, wobei von jedem der Pixel in der ersten Pixelreihe gestartet wird, bevor ein Fenster gebildet wird, das mit dem ersten Pixel in der zweiten Pixel­ reihe startet. Nachdem alle Pixel in den Reihen und Spalten der Abtast- und Modellpixelmatrix von dem Algorithmus benutzt wurden, bestimmt die CPU 110 den höchsten Korrelationswert zwischen den Abtastfenstern und den entsprechenden Modellfenstern, wobei der höchste Korrelationswert die beste Übereinstimmung mit den Abtastfenstern und den Modellfenstern angibt. Da das Abtastfenster 156 außerhalb des aktuellen Lichtbildes 154 liegt, sind selbstverständlich in dem obigen Beispiel alle Produkte und Summierungen davon Null. Allerdings werden spezifische numerische Werte erzeugt, wenn die Abtastfenster Pixel in dem Strah­ lenbild 154 enthalten.

Da die Mitte jedes Abtastfensters, wie Abtastfenster 156, von der CPU 110 bestimmt werden kann, wird die Mitte des Fensters mit dem höchsten Korrelationswert zu dem Modell von der CPU 110 anschließend bestimmt. Die CPU 110 berechnet dann die Entfernung längs der X- und der Y-Achse für das Fenster auf dem Modell­ bild, das eine genaue Einstellposition des Scheinwer­ fers 136 angibt. Wenn die Differenzen zwischen den X- und Y-Abmessungen in dem Abtastfenster und dem ent­ sprechenden Modellbildfenster berechnet werden, lie­ fert die CPU 110 ein Signal an den PLC 120, der sei­ nerseits eine Spannung an die X- und Y-Schraubendre­ her 102, 103 liefert, wodurch eine Drehung der Ein­ sätze 104 der Schraubendreher 102, 103 in eine be­ stimmte Drehrichtung abhängig von der Polarität der den Antriebsmotoren in jedem Schraubendreher 102, 103 gelieferten Spannung bewirkt wird. Sobald die Bedien­ person den Ein-Drucktastenschalter 106 in jedem Schraubendreher 102, 103 aktiviert, wie in Fig. 6 gezeigt wird, werden die Schraubendreher 102, 103, nachdem ihre Einsätze 104 mit den jeweiligen Ein­ stellschrauben 146, 148 in Eingriff gebracht sind, eine Drehung der Scheinwerfereinstellschrauben 146 und 148 bewirken.

Die CPU 110 setzt die Durchführung des Algorithmus weiter fort, um die folgenden Abtastfenster mit dem höchsten Korrelationswert mit dem Modell zu bestim­ men. Wenn dies durchgeführt wird, während die Schrau­ bendreher 102, 103 die Einstellschrauben 146 und 148 drehen, wird die Differenz zwischen der Mitte des Abtastfensters mit dem höchsten Korrelationswert und der Mitte des Modellbildes fortschreitend kleiner, bis die Mitte des Abtastfensters mit der entsprechen­ den Position des Modellbildes übereinstimmt, wodurch angezeigt wird, daß eine genaue Einstellung des Scheinwerfers erzielt wurde.

Wenn, nachdem die Schraubendreher 102, 103 angefangen haben, die Einstellschrauben 146, 148 zu drehen, die Differenz zwischen der aktuellen Position der Mitte des Scheinwerfers und der Mitte des Modellbildes an­ steigt, wird die CPU 110 ein Signal an den PLC 120 liefern, das sofort die Polarität der den Schrauben­ dreher zugeführten Spannung umkehrt, wodurch eine Drehung der Einsätze 104 in entgegengesetzte Richtung bewirkt wird.

Nachdem der Scheinwerfer 136 genau auf den ausgewähl­ ten Standard ausgerichtet ist, liefert der PLC 120 ein Signal an das Steuerpult 86, das angibt, daß die Einstellsequenz beendet ist und schaltet die Schrau­ bendreher 102, 103 ab. Die Bedienperson entfernt dann die Schraubendreher 102, 103 von den Einstellschrau­ ben 146, 148 und geht zum nächsten Scheinwerfer oder zum nächsten Fahrzeug über, wenn alle Scheinwerfer an einem bestimmten Fahrzeug korrekt eingestellt wurden.

Nachdem die Scheinwerfereinstelloperation beendet ist, erzeugt der PLC 120 Signale für die Antriebsmo­ toren 24 und 44, um die Aufhängung 30 und das Gehäuse 52 in die Ruheposition nach Fig. 1 zu bewegen. In dieser Position ist das Gehäuse 52 mit dem Kalibrier­ licht 92 ausgerichtet. Die CPU 110 führt dann wieder den Algorithmus durch, wie oben beschrieben, um zu verifizieren, daß das Gehäuse 52 und die Kamera 80 in der normalen Montageposition an der Aufhängung 30 angebracht sind.

Zusammenfassend gesagt, sieht die Vorrichtung für die Einstellprüfung von Scheinwerfern und das entspre­ chende Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ein hoch präzises Verfahren und entsprechende Vorrichtung vor, die leicht in eine Fahrzeugproduktionslinie in­ tegriert werden können. Die Vorrichtung ist für viele unterschiedliche Ausführungen von Fahrzeugscheinwer­ ferkonfigurationen ebenso wie für unterschiedliche Zielbildstandards verwendbar.

Claims (29)

1. Vorrichtung zum Einstellen und Ausrichten eines Scheinwerfers mit einem Standardzielbild mit
Mitteln (112) zum Speichern mindestens eines Standardzielbildes für mindestens einen Schein­ werfer als Standardpixelmatrix,
Mitteln (80) zum Erfassen von von einem Schein­ werfer emittiertem Licht, die ein Ausgangssignal auf einer Pixel-für-Pixel-Basis proportional zur abgetasteten Intensität jedes Pixels erzeugen,
Mitteln (118) zum Umwandeln des von den Mitteln (80) zum Erfassen gelieferten Ausgangssignals in einen Intensitätswert für jedes Pixel in einer abgetasteten Bildmatrix,
Mitteln (110) zum Bilden einer Mehrzahl von ver­ setzten Abtastmatrizen, wobei jede von einem Teil der abgetasteten Bildmatrix gebildet wird, und zum Bilden einer Mehrzahl von entsprechenden Bildsubmatrizen, wobei jede von einem Teil der Standardbildmatrix gebildet wird,
Mitteln (110) zum Feststellen der Abtastmatrix, die die höchste Korrelation mit einer entspre­ chenden Standardbildmatrix aufweist,
Mitteln (110) zum Festlegen der Mitte der Ab­ tastmatrix mit der höchsten Korrelation,
Mitteln (110) zum Bestimmen der Differenz zwi­ schen der Mitte der Abtastmatrix und der Mitte der entsprechenden Bildsubmatrix abhängig von den Mitteln zum Festlegen der Mitte und zum Er­ zeugen eines Ausgangssignals mit einer Größe proportional zur Differenz und
Mitteln (120) zum Aktivieren einer Einstellvor­ richtung (102, 103) abhängig von dem Differenz­ ausgangssignal, die mit dem Scheinwerferträger in Eingriff bringbar ist, um den Träger unter Verringerung der Differenz auf Null einzustel­ len.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel (80) zum Erfassen, die Mittel (110) zum Bilden einer Mehrzahl von ver­ setzten Abtastmatrizen und entsprechenden Bild­ submatrizen und die Mittel (110) zum Feststellen der Abtastmatrix mit der höchsten Korrelation, die Mittel zum Festlegen der Mitte der Abtastpi­ xelmatrix mit der höchsten Korrelation und die Mitte zum Bestimmen der Differenz zwischen der Mitte der Abtastpixelmatrix und der entsprechen­ den Standardbildmatrix während der Aktivierung der Einstellvorrichtung (102, 103) weiterarbei­ ten, um das Differenzausgangssignal, das von den Mitteln zum Bestimmen der Differenz erzeugt wird, zu variieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich­ net durch Mittel zum Variieren der Einstellge­ schwindigkeit der Einstellvorrichtung (102, 103) proportional zu der Größe des Differenzausgangs­ signals.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung graduell die Drehgeschwindigkeit der Einstellvorrichtung (102, 103) abhängig von der Annäherung der Diffe­ renz zu Null verringert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (110) zum Bilden der Abtastmatrix mit der höchsten Korre­ lation zu einer entsprechenden Bildsubmatrix umfaßt:
Mittel zum Multiplizieren des Intensitätswertes jedes Pixels in jeder Abtastmatrix mit dem In­ tensitätswert des entsprechenden Pixels in der entsprechenden Bildmatrix;
Mittel zum Summieren aller Produkte für jede Abtastmatrix, wobei das größte Produkt die Ab­ tastmatrix mit der höchsten Korrelation mit ei­ ner entsprechenden Bildsubmatrix angibt.

6. Vorrichtung zum Einstellen und Ausrichten eines Fahrzeugscheinwerfers mit einem Standardziel­ bild, bei der der Scheinwerfer in einem ein­ stellbaren Träger befestigt ist, gekennzeichnet durch
ein Gehäuse (52), das mit einem Scheinwerfer ausrichtbar ist,
Mittel (80) zum Erfassen der Intensität des von dem Scheinwerfer emittierten Lichts, die in dem Gehäuse (52) angeordnet sind, wobei das Licht in das Gehäuse eintritt,
eine reflektierende Fläche (60, 218) in dem Ge­ häuse (52) vorgesehen ist und
Mittel (68) zum Fokussieren von von dem Schein­ werfer auf die reflektierende Fläche emittierten Lichts, wobei das auf die reflektierende Fläche fallende Licht zu den Mitteln zum Erfassen re­ flektiert wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Er­ fassen von Licht umfassen:
ein Gehäuse (52, 210), das mit einem Scheinwerfer ausrichtbar ist und in dem Gehäuse angeordneten Mittel (80) zum Abtasten der Intensität des von einem Scheinwerfer emittierten und in das Gehäu­ se eintretenden Lichts.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, weiter gekennzeich­ net durch:
eine reflektierende Fläche (60, 218), die in dem Gehäuse (52, 210) aufgenommen ist, und Mittel (68) zum Fokussieren des von einem Scheinwerfer emittierten Lichts auf die reflektierende Ober­ fläche (60, 218), wobei das auf die reflektieren­ de Oberfläche auffallende Licht zu der Lichtab­ tastvorrichtung (80) reflektiert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein sich quer zu einer Längsachse des Fahrzeugs erstreckendes Portal (12), Mittel zum beweglichen Montieren des Gehäuses (52) an dem Portal (12) für eine Bewegung zwischen einer Ruheposition und einer Ausrichtposition.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter ge­ kennzeichnet durch:
Mittel (250) zum Kalibrieren der Position des Gehäuses (52), wenn das Gehäuse in der Ruheposi­ tion ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel zum Kalibrieren einen eingestellten Scheinwerfer (92) umfassen, der an der Ruheposition des Gehäuses (52) montiert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Kalibrieren einen Laser umfassen, der an der Ruheposition des Gehäuses (52) befestigt ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch:
Mittel (120) zum Speichern der Koordinatenposi­ tionen der Ausrichtposition des Gehäuses (52) und Mittel (24, 44) zum Bewegen des Gehäuses (52) von der Ruheposition in die Ausrichtposition abhängig von den gespeicherten Koordinaten.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Er­ fassen von Licht Mittel zum Einstellen der rela­ tiven Position der Linse (68) und der reflektie­ renden Fläche (60, 218) relativ zueinander auf­ weisen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einstellmittel einen fest­ stehenden Linsenträger (66, 64, 234), der in dem Gehäuse (52, 210) befestigt ist, und Mittel (74, 238, 240) umfassen, die mit der Linse (68) und dem feststehenden Linsenträger (66, 234) in Eingriff bringbar sind, um die Entfernung der Linse relativ zu dem feststehenden Linsenträger einzustellen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, weiter gekenn­ zeichnet durch eine Mehrzahl von feststehenden Linsenträgern, die in dem Gehäuse befestigt sind, wobei jeder feststehende Linsenträger be­ nachbart zu einem peripheren Bereich der Linse angeordnet ist und durch eine Mehrzahl von un­ abhängig einstellbaren Mitteln, die mit jedem feststehenden Linsenträger und beabstandeten peripheren Bereichen der Linse in Eingriff bringbar sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstellmittel eine Gewinde­ stange umfassen, die durch die Linse hindurch­ geht und in einen einstellbaren Schraubeingriff mit jedem feststehenden Linsenträger bringbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, weiterhin gekenn­ zeichnet durch Vorspannmittel (240), die zwi­ schen jeden feststehenden Linsenträger und die Linse (68) angeordnet sind, um die Linse (68) von den feststehenden Linsenträgern (242, 220) weg vorzuspannen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstellmittel eine in dem Gehäuse (210) befestigte feststehende Stützan­ ordnung (220, 224) für die reflektierende Fläche (218) und Mittel (224) umfassen, die mit der reflektierenden Fläche (218) und der feststehen­ den Stützanordnung (220) in Eingriff bringbar sind, um die Entfernung zwischen der Stützanord­ nung (212) und der reflektierenden Fläche (218) einzustellen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstellmittel eine mit dem Gehäuse (210) verbundene Gewindestange, die sich durch einen Randbereich der reflektierenden Flä­ che (218) und durch eine feststehende Abstütz­ anordnung für die reflektierende Fläche er­ streckt und ein Befestigungselement (224) umfas­ sen, das mit der Gewindestange (220) in Eingriff bringbar und an der reflektierenden Fläche an­ geordnet ist, um die Position der reflektieren­ den Fläche (218) relativ zu dem Gehäuse (210) festzulegen.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum be­ wegbaren Montieren des Gehäuses (52) an dem Por­ tal umfassen:
einen elektrischen Motor (24) mit einer sich in zwei Richtungen drehenden Ausgangswelle,
einen Motorträger (194), der bewegbar an dem Portal gelagert ist,
Vorschubmittel (201, 199), die an dem Portal quer zu einer Längsachse des Fahrzeugs befestigt sind und den Motorträger (194) verschieben, und
Antriebsmittel (25, 201), die mit der Ausgangs­ welle des Motors (24) und den Vorschubmitteln (199) in Eingriff bringbar sind, um den Motor­ träger horizontal entlang den Vorschubmitteln anzutreiben.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel zum beweglichen Montie­ ren des Gehäuses (52) weiterhin umfassen:
einen vertikalen Antriebsmotor (44) mit einer sich in zwei Richtungen drehenden Ausgangswelle,
Schraubmittel (42), die an dem Träger (194) be­ festigt sind und sich von dem Träger erstrecken, Mittel zum Koppeln der Ausgangswelle des Motors (44) mit den Schraubmitteln, und
Aufnahmemittel (40,43), die an dem Gehäuse (52) befestigt sind und mit den Schraubmitteln (42) in Eingriff bringbar sind, um das Gehäuse (52) relativ zu dem Träger (194) bei Drehung der Schraubmittel (42) nach oben und nach unten zu verschieben.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, weiterhin gekenn­ zeichnet durch Führungsmittel (204, 206), die an dem Gehäuse (52) und dem Träger (194) gelagert sind und sich zwischen diesen erstrecken, um die vertikale Verschiebung des Gehäuses (52) relativ zu dem Träger (194) zu führen.

24. Verfahren zum Einstellen und Ausrichten eines Fahrzeugscheinwerfers mit einem Standardzielbild gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Fokussieren eines Lichtstrahls von einem Fahr­ zeugscheinwerfer auf eine reflektierende Fläche,
Abtasten der Intensität des von der Fläche re­ flektierten Lichtstrahls auf einer Pixel-für- Pixel-Basis in eine Bildmatrix,
Zuordnen eines Größenwertes für jedes Pixel in der Bildmatrix,
Bilden einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden versetzten Abtastmatrizen, die jeweils aus einem Teil der Bildmatrix gebildet werden,
Bilden einer Mehrzahl von entsprechenden Bild­ submatrizen, die jeweils aus einem Teil der Standardbildmatrix gebildet werden,
Bestimmen der Abtastmatrix mit der höchsten Kor­ relation zu einer entsprechenden Standardbildma­ trix,
Bestimmen der Mitte der Abtastmatrix, die die größte Korrelation aufweist,
Bestimmen einer Differenz zwischen der Mitte der Abtastmatrix mit der größten Korrelation und der Mitte der entsprechenden Bildsubmatrix und
Aktivieren einer Einstellvorrichtung, die mit einem Scheinwerfereinstellrahmen in Eingriff bringbar ist, um die Scheinwerferposition in mindestens einer Achse einzustellen.

25. Verfahren nach Anspruch 24, weiter gekennzeich­ net durch folgenden Schritt:
Verändern der Operationsgeschwindigkeit der Ein­ stellvorrichtung in Richtung auf Null in Abhän­ gigkeit von der Annäherung der Differenz zu Null.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schritte des Bildens und des Bestimmens während der Aktivierung der Ein­ stellvorrichtung wiederholt werden.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine reflektierende Oberfläche in einem Gehäuse montiert wird, das eine Fokussierlinse in einem Gehäuse zum Fokus­ sieren des Lichtstrahls auf die reflektierende Fläche angeordnet wird und daß das Gehäuse von einer Ruheposition in eine Einstellposition für die Fahrzeugscheinwerfer bewegt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Portal quer zu einer Längsachse des Fahrzeugs angeordnet wird und daß das Gehäuse bewegbar auf dem Portal angeordnet wird, derart, daß das Gehäuse zwischen der Ruheposition und der Einstellposition und umgekehrt bewegt wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt des In­ tensitätswertes jedes Pixels in der Abtastsma­ trix mit dem entsprechenden Intensitätswert der entsprechenden Bildsubmatrix erzeugt wird,
daß die Produkte für jedes Pixel in einer Ab­ tastmatrix aufsummiert werden, um einen Korrela­ tionswert für eine Abtastmatrix zu bilden,
daß eine zweite Abtastmatrix gebildet wird, die zu der ersten Abtastmatrix um mindestens ein Pixel versetzt ist,
daß das Produkt des Intensitätswertes jedes Pi­ xels in der zweiten Abtastmatrix mit dem ent­ sprechenden Intensitätswert der entsprechenden Bildsubmatrix gebildet wird,
daß die Produkte für die zweite Abtastmatrix summiert werden, um einen Korrelationswert für die zweite Matrix zu bilden,
daß der höchste Korrelationswert zwischen allen Abtastmatrizen und den entsprechenden Bildsub­ matrizen bestimmt wird, und
daß die Mitte der Abtastmatrix mit dem höchsten Korrelationswert bestimmt wird.