DE19728725B4

DE19728725B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE19728725B4
Application number: DE19728725A
Authority: DE
Inventors: Jürgen ENGELMANN; Karlheinz Ebbinghaus
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2017-07-05
Also published as: DE19728725A1

Abstract

Verfahren zum Messen des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
– Messen einer ersten Infrarotstrahlungsverteilung an der Oberfläche eines unverschmutzten Fahrzeugs (7).
– Messen einer zweiten Infrarotstrahlungsverteilung an der Oberfläche des mit einem Medium verschmutzten Fahrzeugs (7).
– Ermitteln von Änderungen zwischen den gemessenen Infrarotstrahlungsverteilungen als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs (7),
– wobei ferner die Temperaturverteilungen an der Oberfläche des unverschmutzten Fahrzeugs (7) und des verschmutzten Fahrzeugs (7) gemessen werden, und die gemessenen Infrarotstrahlungsverteilungen mit Hilfe der gemessenen Temperaturverteilungen auf eine Bezugstemperaturverteilung bezogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Messen des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen.
Bei der Gestaltung der äußeren Form eines Fahrzeugs ist es unter anderem wichtig, die Aerodynamik desselben derart zu gestalten, daß es während des Betriebs des Fahrzeugs an vorbestimmten Stellen der Fahrzeugoberfläche, wie beispielsweise im Bereich der Scheiben, Scheinwerfer, Zierleisten oder Seitenwände, und insbesondere im Heckbereich des Fahrzeugs nicht zu verstärkten Schmutzansammlungen durch von der Fahrbahn aufgewirbelten Schmutz kommt.
Um das Fahrzeug auf seine Verschmutzungsanfälligkeit zu testen, wird bislang das unverschmutzte Fahrzeug mit einer herkömmlichen Fotokamera fotografiert, das Fahrzeug mit Schmutzpartikeln, wie Schlemmkreide, durch Durchfahren einer mit den Schmutzpartikeln versehenen Teststrecke verschmutzt und anschließend das verschmutzte Fahrzeug erneut fotografiert. Durch visuelles Vergleichen der Fotos oder durch direktes visuelles Vergleichen des verschmutzten Fahrzeugs mit einem unverschmutzten Fahrzeug des gleichen Typs wird dann qualitativ abgeschätzt, wie stark die Verschmutzung des Fahrzeugs ist. Diese Vorgehensweise ermöglicht es nicht, genau festzustellen, welche Menge Schmutz sich an bestimmten Stellen der Fahrzeugoberfläche, wie beispielsweise im Bereich der Rückleuchten, im einzelnen angesammelt hat. Ferner hat die Anwendung von für das bloße Auge gut sichtbaren Schmutzpartikeln, wie Schlemmkreide, den Nachteil, daß zeitaufwendige Reinigungsarbeiten zum Entfernen derselben von der Fahrzeugoberfläche erforderlich sind und daß die Umweltbelastung durch mit Schmutzpartikeln verschmutztes Waschwasser erhöht wird.
Um quantitative Meßergebnisse für den Verschmutzungsgrad zu erhalten, ist es bisher üblich, an einem Fahrzeug Glasplättchen mit bekanntem Gewicht anzubringen und diese Glasplättchen nach Durchfahren der Teststrecke zu wiegen. Das Differenzgewicht aus dem Gewicht der aufgrund des Durchfahrens der Teststrecke verschmutzten Glasplättchen und dem bekannten Gewicht derselben wird dann als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs herangezogen. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr umständlich und zeitintensiv.

In der DE 43 12590 A1 ist eine optoelektronische Einrichtung für das Erkennen der Verschmutzung von Klarsichtscheiben angegeben, bei der die reflektierte Strahlung einer Infrarot-Strahlungsquelle berücksichtigt wird. Das Problem des Temperatureinflusses auf das Messergebnis wird darin nicht erkannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine technische Lehre anzugeben, mit welcher der Verschmutzungsgrad eines Fahrzeuges zuverlässig ermittelt werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Messen des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen erreicht, bei welchem in einem ersten Verfahrensschritt eine erste Infrarotstrahlungsverteilung an der Oberfläche eines unverschmutzten Fahrzeugs gemessen wird, in einem zweiten Verfahrensschritt eine zweite Infrarotstrahlungsverteilung an der Oberfläche des mit einem Medium verschmutzten Fahrzeugs gemessen wird und in einem dritten Verfahrensschritt die Änderungen zwischen den gemessenen Infrarotstrahlungsverteilungen als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs ermittelt werden. Zum Ausschließen von Temperatureinflüssen wird zudem vorgeschlagen, die Temperaturverteilungen an der Oberfläche des unverschmutzten und des verschmutzten Fahrzeugs zu messen und die gemessenen Infrarotstrahlungsverteilungen mit Hilfe der gemessenen Temperaturverteilungen auf eine Bezugstemperaturverteilung zu beziehen. Dies hat den Vorteil, daß die Messung des Verschmutzungsgrads vollständig unabhängig von der Temperaturverteilung an der Fahrzeugoberfläche durchgeführt werden kann, da Temperaturänderungen an der Fahrzeugoberfläche, welche beispielsweise durch Verwenden eines Mediums mit anderer Temperatur als die Fahrzeugoberfläche herrühren können, durch diese Ausführungsform des Verfahrens berücksichtigt werden. Die Temperaturverteilung an der Fahrzeugoberfläche kann mittels an derselben angebrachter Thermoelemente gemessen werden. Aus den gemessenen Temperaturen an der Fahrzeugoberfläche des verschmutzten und des unverschmutzten Fahrzeugs und einer Bezugstemperatur kann dann jeweils ein Quotient als Korrekturfaktor gebildet werden, mit welchem die jeweils gemessene Strahlungsdichte zu multiplizieren ist, so daß die Differenz oder der Quotient aus den derart manipulierten Strahlungsdichten ein akurates Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs an bestimmten Stellen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet das Prinzip, daß sich bei einem Objekt, d.h. in diesem Fall dem Fahrzeug, der Emissionsgrad an der Oberfläche des Fahrzeugs ändert, wenn dessen Oberfläche durch ein Medium verschmutzt wird. Somit kann der Verschmutzungsgrad in einfacher Weise quantitativ aus den sich ergebenden Änderungen zwischen den gemessenen Strahlungsverteilungen ermittelt werden. Zusätzlich können die Strahlungsverteilungen durch Verwenden einer Thermokamera in einfacher Weise visualisiert werden, wodurch auch eine bildliche Beurteilung der auftretenden Verschmutzung des Fahrzeugs einfach ermöglicht wird.

Als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs kann beispielsweise der Quotient aus den gemessenen Strahlungsverteilungen oder, wenn an den Oberflächen des verschmutzten und unverschmutzten Fahrzeugs gänzlich gleiche Temperaturen vorliegen, die Differenz zwischen den Strahlungsverteilungen herangezogen werden, damit an unterschiedlichen Stellen der Oberfläche des Fahrzeugs ermittelte Werte für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs quantitativ miteinander vergleichbar sind. Infrarotmeßgeräte führen herkömmlicherweise Strahlungsdichtemessungen oder Strahlungsflußmesungen durch. In diesem Falle liegen dann die gemessenen Strahlungsverteilungen in Form von Strahlungsdichte- oder Strahlungsflußverteilungen vor, so daß sich der Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs an bestimmten Stellen desselben aus dem Quotienten oder der Differenz zwischen zwei an diesen Stellen gemessenen Strahlungsdichten oder Strahlungsflüssen ergibt.

Neben dem akuraten Messen des Verschmutzungsgrads des Fahrzeugs kann es auch erforderlich sein, lediglich qualitative Meßergebnisse schnell zu erzielen, zum Beispiel wenn die Aerodynamik des Fahrzeugs grob ausgelegt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dies, indem beispielsweise ein im Vergleich zur Fahrzeugoberfläche kälteres Medium zum Verschmutzen desselben verwendet wird und absichtlich auch Temperaturänderungen an der Oberfläche nicht kompensiert werden, so daß besonders abgekühlte Stellen der Fahrzeugoberfläche ein Anzeichen für eine verstärkte Schmutzansammlung sind.

Obwohl für das erfindungsgemäße Verfahren auch herkömmliche Schlemmkreide oder Staub als Medium zum Verschmutzen des Fahrzeugs verwendet werden kann, wird als Medium vorteilhafterweise Leitungswasser verwendet, wodurch zeitaufwendige Reinigungsarbeiten und eine erhöhte Umweltbelastung vermieden werden.

Die obige Aufgabe wird ferner durch eine Meßeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Messen des Verschmutzungsgrads eines Fahrzeugs gelöst, welche eine Kombination einer Infrarotmeßeinrichtung, mittels welcher die Infrarotstrahlungsverteilung an der Oberfläche eines Fahrzeugs meßbar ist, einer Temperaturmeßeinrichtung, mittels welcher die der gemessenen Infrarotstrahlungsverteilung zugeordnete Temperaturverteilung an der Oberfläche des Fahrzeugs meßbar ist, und einer Auswerteeinrichtung aufweist, mittels welcher Änderungen zwischen gemessenen Infrarotstrahlungsverteilungen sowie Änderungen zwischen den den Infrarotstrahlungsverteilungen zugeordneten Temperaturverteilungen als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs auswertbar sind.

Die Kombination der Infrarotmeßeinrichtung, mittels welcher Infrarotstrahlungsverteilungen an der Fahrzeugoberfläche in Abhängigkeit von der Temperatur und von dem Emissionsgrad der Fahrzeugoberfläche meßbar sind, der Temperaturmeßeinrichtung und der Auswerteeinrichtung ermöglicht eine quantitative Messung des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen in einfacher und schneller Weise. Die Meßeinrichtung wertet hierzu von der Infrarotmeßeinrichtung an der Oberfläche des verschmutzten und unverschmutzten Fahrzeugs gemessene Infrarotstrahlungsverteilungen zusammen mit von der Temperaturmeßeinrichtung gemessene, den Infrarotstrahlungsverteilungen zugeordnete Temperaturverteilungen aus und ermittelt mittels der Auswerteeinrichtung, welche zunächst den Einfluß der Temperatur auf die gemessenen Strahlungsverteilungen abgleicht, die Differenz oder den Quotienten zwischen denselben als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen es, Verschmutzungsgrade von unterschiedlichen Fahrzeugen genau, objektiv sowie in einfacher Weise miteinander zu vergleichen, da die gemessenen Strahlungsverteilungen immer auf die gleiche Bezugstemperaturverteilung oder die gleiche Bezugstemperatur beziehbar sind, so daß sich die Verschmutzungsgrade genau aus der Änderung des Emissionsgrads der Fahrzeugoberfläche ergeben. Ferner können die Ergebnisse, wie erzeugte Bilder (Strahlungsverteilungen) und Zahlenwerte, digitalisiert gespeichert und für Vergleiche jederzeit herangezogen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung zum Messen des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen und
2 ein Blockschaubild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen.
Das Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Infrarotmeßeinrichtung, wie beispielsweise eine Thermokamera, welche über eine Leitung 2 mit einer Ruswerteeinrichtung 3, welche beispielsweise von einem Mikrocomputer gebildet wird, verbunden ist. An der Auswerteeinrichtung 3 ist ferner über eine Leitung 4 eine Temperaturmeßeinrichtung 5 angeschlossen, welche über eine Leitung 6 mit an einem Fahrzeug 7 angebrachten Thermoelementen 8 verbunden ist. An der Auswerteeinrichtung 3 ist zudem ein von einem Monitor gebildetes Anzeigegerät 9 sowie eine von einer Tastatur gebildete Bedienvorrichtung 10 angeschlossen.
2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß dem im Schritt S1 an einer bestimmten einer Mehrzahl von Stellen an der Oberfläche des unverschmutzten Fahrzeugs 7 der Strahlungsfluß ϕ₁ einer ersten Infrarotstrahlungsverteilung gemessen wird. Im Schritt S2 wird an der bestimmten Stelle des Fahrzeugs 7 eine dem Strahlungsfluß ϕ₁ zugeordnete Temperatur T₁ gemessen. In den Schritten S3 bzw. S4 wird an der bestimmten Stelle des verschmutzten Fahrzeugs 7 der Strahlungsfluß ϕ₂ bzw. die dem Strahlungsfluß ϕ₂ zugeordnete Temperatur T₂ gemessen.
Im Schritt S5 werden die ermittelten Strahlungsflüsse ϕ_1,2 auf eine Bezugstemperatur T_bez bezogen und die Differenz der auf die Bezugstemperatur bezogenen Strahlungsflüsse ϕ_{1,2 bez} der ersten und der zweiten Infrarotstrahlungsverteilung oder die Differenz der auf die Bezugstemperatur bezogenen Emissionsgrade der ersten und der zweiten Infrarotstrahlungsverteilung als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs an der bestimmten Stelle ermittelt.
Der Strahlungsfluß ergibt sich für beispielsweise eine von einem mit einer bestimmten optischen Bandbreite arbeitenden Infrarotbildgerät gebildeten Infrarotmeßeinrichtung aus der folgenden Gleichung: ϕ = ∊T4K, wobei
∊ den Emissionsgrad und K eine Konstante darstellen.
Anhand dieser Gleichung ergibt sich für Δ∊ als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs 7 an der bestimmten Stelle die aus 5 ersichtliche Gleichung.
Der Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs 7 an anderen Stellen wird entsprechend ermittelt, woraus sich insgesamt der Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs 7 ersehen läßt. Alternativ zu der Differenz zwischen den Emissionsgraden kann auch der Quotient aus denselben als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs herangezogen werden.

Claims

Verfahren zum Messen des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Messen einer ersten Infrarotstrahlungsverteilung an der Oberfläche eines unverschmutzten Fahrzeugs (7). – Messen einer zweiten Infrarotstrahlungsverteilung an der Oberfläche des mit einem Medium verschmutzten Fahrzeugs (7). – Ermitteln von Änderungen zwischen den gemessenen Infrarotstrahlungsverteilungen als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs (7), – wobei ferner die Temperaturverteilungen an der Oberfläche des unverschmutzten Fahrzeugs (7) und des verschmutzten Fahrzeugs (7) gemessen werden, und die gemessenen Infrarotstrahlungsverteilungen mit Hilfe der gemessenen Temperaturverteilungen auf eine Bezugstemperaturverteilung bezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium Wasser verwendet wird.
Meßeinrichtung zum Messen des Verschmutzungsgrads von Fahrzeugen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination einer Infrarotmeßeinrichtung (1), mittels welcher die Infrarotstrahlungsverteilung an der Oberfläche eines Fahrzeugs (7) meßbar ist, einer Temperaturmeßeinrichtung (5), mittels welcher die der gemessenen Infrarotstrahlungsverteilung zugeordnete Temperaturverteilung an der Oberfläche des Fahrzeugs (7) meßbar ist, und einer Auswerteeinrichtung (3), mittels welcher Änderungen zwischen gemessenen Infrarotstrahlungsverteilungen sowie Änderungen zwischen den den Infrarotstrahlungsverteilungen zugeordneten Temperaturverteilungen als Maß für den Verschmutzungsgrad des Fahrzeugs (7) auswertbar sind.