DE2604711C3

DE2604711C3 - Wegemesser

Info

Publication number: DE2604711C3
Application number: DE19762604711
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dr.-Ing. 6000 Frankfurt Gebel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-06
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2604711B2; DE2604711A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wegmesser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 37 41 473 ist ein gattungsgemäßer Wegmesser bekannt. H^:erbei läuft ein konisches Reibrad auf der Profiloberfläche des Luftreifens ab. Die axiale Lage und damit der Berührungsbereich des konischen Reibrades mit der Profiloberfläche wird durch die Druckveränderung im Fahrzeugreifen verstellt. Wegen der mechanischen Abnahme des ablaufenden Radumfanges und der über Leitungen und Zylinder veranlaßten axialen Verschiebung der Reibrolle ist diese Anordnung nicht nur konstruktiv sehr aufwendig, sondern auch mit großen Ungenauigkeiten behaftet.

Aus der DE-OS 25 12 954 ist ein Taxameter bekannt, also eine Vorrichtung zum Umrechnen von beispielsweise mit einer Straßenbahn von einer Person zurückgelegten Wegstrecke in den Fahrpreis, und zwar gestaffelt nach verschiedenen Streckenabschnitten. Bei diesem Taxameter werden gewisse feste Fahrzeugkanstanten, die von Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedlich sein können, berücksichtigt Die Eingabe von Daten erfolgt über Handschalter. Eine kontinuierliche Berück sichtigung möglicher Veränderungen des auf der Meßstrecke ablaufenden Reifenumfanges, der unter bestimmten Einflußgrößen, beispielsweise Temperaturschwankungen, sich ändern kann, wird hier nicht vorgenommen. Die Berücksichtigung der vor Meßbe ginn fest einstellbaren Fahrzeuggrößen des Taxameters erfolgt bei dieser bekannten Lösung durch Addition von Impulsen zum Meßsigcal.

Aus der DE-AS 22 53 485 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur digitalen Messung des von einem Fahrzeug zurückgelegten Weges mit Hilfe einer opto-elektronischen Abtastung und einer elektronischen Schaltung bekannt, bei welcher in einem Programmschalter eine gewünschte, vorbestimmte Zahl von Impulsen pro Wegstrecke eingestellt werden kann.

Auch hiermit können vorgegebene Fahrzeugeigenschaften berücksichtigt werden, nicht aber sich kontinuierlich während der Fahrt ändernde Einflüsse auf den Reifenumfang. Bei der vorbekannten Vorrichtung wird somit auch nur eine beschränkte Genauigkeit erreicht, so daß beispielsweise Reifendruckänderungen um einige Zehntel bar das Meßergebnis nicht beeinflussen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Wegmessers der eingangs genannten Art, mit welchem eine kontinuierliche Messung von Raumkur ven, insbesondere von Straßenachsen zwischen vorge gebenen Meßknotenpunkten mit einer Genauigkeit von mindestens ein Promille bzw. zur Festlegung solcher Meßpunkte möglich ist Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst

Auf diese Weise ist es möglich, den sich beim Abfahren der Meßstrecke ändernden Druck, der eine Änderung des Radumfanges und eine Verfälschung des Längenmeßergebnisses mit sich bringt, auf einfache und sehr genaue Weise kontinuierlich zu berücksichtigen. Die Vorrichtung stellt sicher, das Meßverfahren mit größtmöglicher Sicherheit des Messenden im Straßenverkehr mit einem Fahrzeug vorgenommen werden kann, an welchem lediglich Veränderungen vorgenom men sind, die eine zusätzliche Prüfung durch den technischen Überwachungsverein nicht erfordern. Dem Meßprinzip liegt der Gedanke zugrunde, den Umfang eines Rades, vorzugsweise opto-elektronisch, zu digitalisieren und, entsprechend der Art des Rades, mit Hilfe der spezifischen Parameter dem Zählwert während der Abwicklung sofort bis zur geforderten Genauigkeit mit Hilfe eines festverdrahteten Programms zu verbessern. In einem spezifischen Reifen, der in einem experimentell ermittelten Druckbereich gefahren wird, wird (neben der Temperatur t in Grad Celsius) der Druck ρ in bar während des Abrollvorganges kontinuierlich gemessen.

Eine noch weitere Verbesserung der Genauigkeit

kann man mit den Maßnahmen des Anspruchs 2 erzielen. Auf diese Weise ist es auch möglich, durch geschwindigkeitsabhängige Zentrifugalkräfte am Reifen bedingte Radumfangsänderungen kontinuierlich bei der Ermittlung des richtigen Längenmeßergebnisses zu berücksichtigen.

Mit dem Merkmal des Anspruchs 3 können die genannten fahrzeugeigenen aber während der Fahrt unveränderten Größen berücksichtigt werden, die auf den Radumfang Finfluß haben.

Anhand der Zeichnung werden nachfolgend Ausfühmngsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Übersaht der einzelnen Einrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 ein DatenfluQdiagramm zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 3 eine detailliertere Darstellung des Datenflusses der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.4a, b, c schematisch die Anordnung der Einrichtung zur opto-elektronischen Digitalisierung des beim Abfahren der Meßstrecke ablaufenden Radumfanges und der Einrichtung zur gleichzeitigen kontinuierlichen Messung des Druckes des Fahrzeugluftreifens,

Fig.5 eine grafische Darstellung des Längenmeßwertfehlers über dem Reifendruck (Eichkunre).

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zur Messung der Länge von Raumkurven (Straßenachsen) zwischen vorgegebenen Netzknotenpunkten (Paßpunkten) kontinuierlich mit einer Genauigkeit von mindestens l°/oo linear. Dabei werden folgende Nebenbedingungen erfüllt: Für die messende Person wird 2s größtmögliche Sicherheit im Straßenverkehr gewährleistet, die Veränderungen am Meßfahrzeug bedürfen nicht der zusätzlichen Überprüfung durch den Technischen Überwachungsverein, die Meßgenauigkeit ist geschwindigkeitsunabhängig im Bereich von 0 < ν < 10 m/sec, die Meßwertausgabe erfolgt als Sichtanzeige und im BCD (binary coded digit)-Code mit TTL(Transistor-Transistor-Logik)-Pegel, es erfolgt eine geschwindigkeitsunabhängige Impulsabgabe am 200- bzw. 500-m-Punkt für eine Farbmarkierungsanlage, es kann ein beliebiger Anfangsmeßwert vorgegeben werden, ein beliebiger, frei wählbarer zweiter Meß-(Stations)-Wert kann ohne Zerstörung der vorausgegangenen ersten Messung eingeblendet werden, die Vorrichtung weist die erforderliche Störungsunempfindlichkeit, die für eine nicht stationäre Anlage erforderlich ist, auf, und die Vorrichtung arbeitet im Temperaturbereich von 0 < T< 30⁰C und bei jede: lüativen Luftfeuchte einwandfrei.

Nach der Übersicht von F i g. 1 enthält die Vorrichtung auf der Eingabeseite einen Geber 10, welcher als Einrichtung zur opto-elektronischen Digitalisierung des beim Abfahren der Meßstrecke ablaufenden Umfangs des mit Luftreifen bestückten Rades eines Handelsüblichen Kraftfahrzeuges zur Lieferung eines digitalen Längenmeßsignals ausgebildet ist Der Geber 10 liefert die dem ablaufenden Radumfang entsprechenden digitalen Impulse an die (eigentliche Meßanlage 12, deren Aufbau in Verbindung mit F i g. 2 noch näher beschrieben wird. Die Meßanlage 12 hat im wesentlichen drei Ausgänge. Ein Ausgang führt zu einer Markierungseinrichtung 14. Von der Meßanlage 12 wird jeweils nach einer bestimmten Anzahl bereits korrigierter Meßwertimpulse, d. h. nach einer genau vorbestimmten Strecke, z. B. 200 oder 500 m, ein Ansteuerimpuls abgegeben. Die von der Meßanlage gelieferten Daten können einer Sichtanzeige 16 zugeführt werden. Außerdem wird der korrigierte Längenmeßwert einem Datenerfassungsgerät 18 als Bezugsgröße zugeführt, in welches üb«r eine Tastatur 20 die an dem jeweiligen 6j Straßenmeli'punkt aufzunehmenden Stationierungs- und/oder Querschnittsdaten eingegeben werden. Die im Datenerfassungsgerät 18 aufgenommenen Daten können auf Lochstreifenstanzer 22 oder Klariextdrucker 24 ausgegeben werden.

Fig.2 veranschaulicht das Flußdiagramm der Meßanlage 12. Vom Geber 10, bestehend aus dem Luftreifen bestückten Fahrzeugrad 64 mit Lochscheibe 66, auf we!che die Raddrehung über eine biegsame Welle 68 übertragen wird (vgL F i g. 4a), oder mit einem auch als Antenne dienenden Lochkranz 62 mit möglichst großem Durchmesser, welcher seitlich am Meßrad 64 befestigt ist und sich mit diesem dreht (vgl. 4b und 4c), werden mit Hilfe eines Impulserzeugers 26, einer die Lochscheibe 66 bzw. den Lochkranz 62 abtastenden Gabellichtschranke 70, weiche TTL-Impulse liefert (vgL 4a bis 4c), Geberimpulse über einen Zähler 28 an das Meßprogrammgerät 30 geliefert Von einem auf der Achse des Meßrades (vgL 4a bis 4c), angeordneten Druckgeber 32 wird der jeweils in dem Fahrzeugluftreifen herrschende Luftdruck kontinuierlich gemessen und in einer Korrekturwerteinrichtung 34 der dem jeweiligen gemessenen Druckwert entsprechende, für einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich gültige Korrekturwert ermittelt und dieser dem Meßprogrammgerät 30 zugeführt Entsprechend dem ermittelten Korrekturwert k werden den dem Meßprogrammgerät 30 zugeführten Geberimpulse zusätzliche Impulse hinzugefügt (wenn der Reifendruck über den normalen Wert angestiegen ist), oder Impulse abgezogen (wenn der Reifendruck unter den Normaldruck abgesunken ist). Hieraus ergibt sich für einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich das druckkorrigierte Längenmeßsignal in der Ausgabeeinheit 36. Wenn zusätzlich eine Geschwindigkeitskorrektur wegen des Einflusses der Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf den Radumfang vorgenommen werden soll, wird von einem Geschwindigkeitsgeber 38 während der Fahrt die Geschwindigkeit kontinuierlich gemessen und mit Hilfe des Geschwindigkeitsmeßwertes in der Korrekturwerteinrichtung 34 der die druck- und geschwindigkeitsbedingte Änderung des Radumfanges berücksichtigende Korrekturwert *' ermittelt Der Korrekturwert k' wird ebenfalls an das Meßprogrammgerät 30 gegeben, wo den Geberimpulsen eine entsprechende Zahl von Impulsen subtrahiert bzw. addiert Aus dem Meßprogrammgerät 30 kann somit ein sowohl druck- als auch geschwindigkeitskorrigiertes Längenmeßsignal abgegeben werden.

F i g. 3 veranschaulicht eine genauere Übersicht der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthaltenen Einzeleinrichtungen mit entsprechenden Flußdiagrammen. Von dem als Meßrad ausgebildeten Geber 10 wird über eine Digitalisierungseinrichtung 42, enthaltend Lochscheibe, Lichtschranke und Impulserzeuger, ein unkorrigiertes digitales Signal entsprechend dem abgelaufenen Radumfang geliefert und gelangt in das Meßprogrammgerät 30, in welchem dieses digitale Signal entsprechend einem dort gespeicherten Korrekturprogramm korrigiert wird. Druckgeber 32, nachgeschalteter Analog-Digital-Wandler 44 und Emitter 46 werden von einer gemeinsamen Stromversorgung 48 gespeist Der Emitter 46 liefert ein dem gemessenen Druck des Fahrzeugluftreifen: entsprechendes Signal über einen Empfänger 50 an das Druckmeßgerät 52. Der gemessene Druckwert kann direkt ausgegeben werden. Andererseits wird das Druckmeßsignal einem Gerät zur No^rmierung des Druckwertes 54 und nachfolgend der Korrekturwerteinrichtung 34 zugeführt, in welcher ein dem ermittelten Differenzdruck entsprechendes, für einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich gültige Korrektursignal Jt gebildet und an das Meßprogramm-

gerät 30 in der bereits beschriebenen Weise weitergegeben wird. Hier wird das druckkorrigierte Längenmeßsignal durch Hinzufügen oder Abziehen von Impulsen aus der Geberimpulsserie gebildet. Das druckkorrigierte Längenmeßsignal kann in einer Sichtanzeige ausgegeben werden. Von dem Geschwindigkeitsgeber 38 aus kann der kontinuierlich gemessene Geschwindigkeitsmeßwert sichtbar angezeigt werden. Andererseits kann der jeweils gemessene Geschwindigkeitsmeßwert unter Berücksichtigung des Druckes normiert und in der Korrekturwerteinrichtung 34 zur Bildung eines druck- und geschwindigkeitsabhängigen Ktrrekturwertes k' umgewandelt werden, der zur Korrektur der Geberimpulsserie verwendet wird, so daß von dem Meßprogrammgerät 30 ein sowohl druck- als auch geschvvindig- '5 keitskorrigiertes Längenmeßsignal abgegeben wird. Mit Hilfe eines Zeitbasisgerätes 56, eines Zeitgebers 58 und eines Verzögerungsgliedes 60 wird der Magnet der Markierungseinrichtung 14 betätigt, so daß in genau vorbestimmten Längenabständen auf der Straßenoberfläche Markierungen gesetzt werden können.

Fig.4a bis 4c veranschaulichen schematisch mögliche Anordnungen einer Lochscheibe 66 bzw. eines Lochkranzes 62 mit Gabellichtschranke 70 und des Druckgebers 32 am Meßrad 64.

Die graphische Darstellung von Fig.5 veranschaulicht die in der Korrekturwerteinrichtung 34 zu verarbeitende Eichkurve, d.h. die Kurve über die Abhängigkeit des Meßfehlers vom Reifendruck, zur Ermittlung der Korrekturwerte Jt. Entsprechendes gilt für die Korrekturwerte k'.

Das Meßergebnis ist ohne Korrektur vom Umfang des Meßrades abhängig. Nach der Erfindung wird daher zur Meßwertverbesserung der Umfang des Meßrades (indirekt) kontinuierlich über den Reifendruck und gegebenenfalls zusätzlich die Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen. Die Messungen haben ergeben, daß bei bestimmten Reifenarten Reifenumfang und Reifendruck proportional sind. Diese Abhängigkeit ist aus F i g. 5 ersichtlich. Die Abhängigkeit wird in einem Korrekturwerl-Suchprogramm benutzt, um aus dem Reifendruck und gegebenenfalls der Fahrzeuggeschwindigkeit den erforderlichen Korrekturwert für das Fehlerausgleichsprogramm zu bestimmen.

Dies erfolgt durch Normierung des gemessenen Druckwertes (Subtraktion eines Normwertes vom angezeigten Reifendruckwert). Analoges gilt für die Geschwindigkeit Mit dem Differenzwert wird in einem Festwertspeicher der Korrekturwert k bzw. k' für den Fehlerausgleich ausgewählt Grundgedanke des Fehlerausgleichs ist das Hinzufügen oder Weglassen eines Impulses nach dem dem Festwertspeicher zugeführten Differenzwert Wird z. B. auf 1000 m entsprechend einer Impulszahl von 40 000 ein Fehler von Af = -I₁Om₁Ah. effektiv nur eine Länge von 999,0 m gemessen, so wird mit Hilfe des Korrekturwertes Ar bzw. k' nach jedem Jt bis Jf-ten Impuls vom Geber ein Impuls hinzugefügt, so daß bei wiederholter Messung 1000 m angezeigt werden. Da die Funktion k bzw. k'(Af) Unstetigkeitsstellen für Ai = 0 und Af = « hai, wurde der Regelbereich des Systems auf die Werte -2,0 m < Af < -1,0m entsprechend einem Regelbereich von 1 m absolut beschränkt. Der Regelbereich kann jedoch bei Verwendung größerer Speicher vergrößert werden. Der Regelbereich kann auch durch Druckauswahl und Vorgabe des Normierungsdruckes verschoben werden.

Die Digitalisierung des Radumfanges erfolgt wie beschrieben mit Lochscheibe 66 bzw. Lochkranz 62 und Lichtschranke 70, die unmittelbar TTL-Impulse liefert. Um ciie Sicherheit des Systems zu erhöhen, können zusätzlich Impulse an der Lochscheibe 66 bzw. dem Lochkranz 62 mit induktiven Nährungsschaltern parallel abgefragt werden.

Der Druckgeber 32 ist, wie aus Fig.4a bis 4c ersichtlich, auf der Achse des Meßrades 64 angeordnet, damit Beschleunigungskräfte den Druckwert nicht beeinträchtigen. Das analoge Drucksignal wird in dem Analog-Digital-Wandler 44 digitalisiert und über einen N F-Verstärker kapazitiv über eine Sendeplatte abgestrahlt. Die abgestrahlte Frequenz liegt bei 10000 Hz < /< 15 000Hz.

Bei der Schaffung von Farbmarkierung in Abständen von genau 200 oder 500 m ist es wichtig, daß die entsprechende Farbmarkierung geschwindigkeitsunabhängig an den jeweiligen Sollpunkten beginnt Die konstruktionsbedingte Entfernung zwischen Meßmarke und Pistolendüse am Wagenheck wird berücksichtigt Jeweils 4 m vor dem 200/500-m-Punkt wird die Fahrzeuggeschwindigkeit abgegriffen. Die durch die Trägheit des Magneten notwendige Signalvorverlegung wird in Längeneinheiten (eine Einheit = 1 Impuls = 2,5 cm) errechnet Die Entfernung zwischen Meßpunkt und Pistolendüse wird subtrahiert, die vorgewählte Farbstichlänge wird berücksichtigt.

Wenn die Meßanlage in das Fahrzeug eingebaut ist, muß das gesamte System (Fahrzeug und Meßanlage) auf einer 1000 m Geraden geeicht werden. Dies ist notwendig, da Abweichungen im Gewicht der Serienfahrzeuge, Reifenprofilhöhe, Materialeigenschaften der Reifen (Elastizität bei neuen Reifen gegenüber eingefahrenen Reifen), Fahrergewicht und die Fahreigenschaften des Fahrzeuges als konstante Parameter in die Eichwerte eingehen. Das Fahrzeug ist mit festgelegtem Inhalt, Fahrer und Betriebsstoff bei verschiedenen Reifendruckhöhen und verschiedenen Geschwindigkeiten über die mit einem Bandmaß festgelegte gerade 1000-m-Teststrecke zu fahren. Zum jeweiligen Druck ist die Geschwindigkeit konstant zu halten und umgekehrt Anfahr- und Bremsvorgang am Anfang und Ende der Strecke sind an den dafür vorgegebenen Marken einzuleiten bzw. zu beenden. Die Druck- bzw. Geschwindigkeitswerte sind so zu wählen, daß das gesamte System keinen größeren Fehler als O^°/oo macht Die Eichwerte werden als Korrekturprogramm manuell eingespeichert Nachdem das Gesamtsystem geeicht ist, wird aus Sicherheitsgründen pro Meßtag vor Meßbeginn eine 1000-m-Testfahrt vorgenommen.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wegmesser für handelsübliche gummibereifte Fahrzeuge mit einer Einrichtung zur Digitalisierung des beim Abfahren der Meßstrecke ablaufenden Umfangs des mit Luftreifen bestückten Rades zur Lieferung eines digitalen Längenmeßsignals, mit einer Druckmeßeinrichtung zur kontinuierlichen Messung des Druckes des Fahrzeugluftreifens während des Abfahrens der Meßstrecke und mit einer Korrektureinrichtung zur Korrektur des Längenmeßsignals unter Berücksichtigung des jeweils gemessenen Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Korrektursignaleinrichtung (34) ein digitales Korrektursignal (k) aus der in einem Festwertspeicher programmgespeioherten Funktionsabhängigkeit von Druck und Radumfang, für einen gewissen Geschwindigkeitsbereich als geschwindigkeitsunabhängig angenommen, ermittelt wird und daß in einer Meßprogrammeinrichtung (30) das digitale Korrektursignal (k) mit dem digitalen Längenmeßsignal kombiniert wird, indem dem digitalen Längenmeßsignal entsprechend dem digitalen Korrektursignal (k) zur Bildung eines druckkorrigierten Längenmeßsignals jeweils Impulse hinzugefügt oder abgezogen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zusätzlichen Geschwindigkeitsmeßeinrichtung (38) die Geschwindigkeit des Fahrzeuges kontinuierlich gemessen, daß in der Korrekturwerteinrichtung (34) ein digitales Korrektursignal (k') unter Berücksichtigung der zusätzlich in dem Festwertspeicher programmgespeicherten Funktionsabhängigkeit von Geschwindigkeit und Radumfang ermittelt und daß der Meßprogrammeinrichtung (30) das digitale Korrektursignal (k')m\\ dem digitalen Längenmeßsignal kombiniert wird, indem dem digitalen Längenmeßsignal entsprechend dem digitalen Korrektursignal (k')zm Bildung eines druck- und geschwindigkeitskorrigierten Längenmeßsignals jeweils Impulse hinzugefügt oder abgezogen werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Eingabe von Eichdaten zur Berücksichtigung von Geschwindigkeitsabweichungen des Fahrzeuges, der Reifenprofilhöhe, der Materialeigenschaften der Reifen, des Fahrergewichtes und der Fahreigenschaften des Fahrzeuges und damit Festlegung eines bestimmten Regelbereiches.