DE2613594A1 - Verfahren und vorrichtung zur photoelektrischen bestimmung der begrenzung des von einem kraftfahrzeug-scheinwerfer ausgestrahlten lichtbuendels - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur photoelektrischen bestimmung der begrenzung des von einem kraftfahrzeug-scheinwerfer ausgestrahlten lichtbuendelsInfo
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Description
zur photoelektrischen Bestimmung der Begrenzung des von einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer
ausgestrahlten Lichtbündels
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeug-Beleuchtungssysteme
und bezieht sich auf die Bestimmung der Begrenzung des von einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer,
insbesondere von einem Abblendlicht scheinwerfer oder einem Nebelscheinwerfer, ausgestrahlten Lichtbündeis.
Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugbeleuchtung ist es bekannt, die Scheinwerfer mit Vorrichtungen auszustatten, die das
ausgestrahlte Lichtbündel in der Weise zu begrenzen vermögen, daß es keine Lichtstrahlen enthält, die den Fahrer
eines entgegenkommenden Fahrzeuges blenden könnten.
Die verschiedenen Werte für die χν jrschiedenen Punkten des
die optische Achse des Scheinweri .s umgebenden Raumes zulässigen
Beleuchtungsstärken sind in genauen Normen festgelegt. Zu diesem Zweck wird die vom Scheinwerfer gelieferte
Beleuchtungsstärke an einem Schirm ermittelt, der im allgemeinen
quer zur optischen Achse des Scheinwerfers und in
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ORIGINAL INSPECTED
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Lit ist.
einem bestimmten Abstand von demselben auf ge stell Jeder Punkt des Bildes auf dem Schirm läßt sich dort durch
den auf den Scheinwerfer bezogenen Winkelabstand festlegen, um den er in der Höhe und in der Breite von dem auf der
optischen Achse des Scheinwerfers gelegenen zentralen Punkt abweicht.
Im allgemeinen ist das Lichtbündel des Scheinwerfers in der
Weise begrenzt oder "abgeschnitten", daß sich am Schirm eine sehr deutliche Trennung zwischen einer beleuchteten hellen
Zone und einer nichtbeleuchteten dunklen Zone ergibt. Diese Trennung bildet eine Vergegenständlichung der Begrenzung.
Diese zeigt sich, gemäß den 1957 beschlossenen europäischen Normen, als eine gebrochene Linie, die sich aus einem waagerechten
Abschnitt links von der Mittelachse des Scheinwerfers und aus einem unter 15 ansteigenden Abschnitt rechts von
dieser Mittelachse zusammensetzt. Andere Begrenzungsformen sind möglich und werden benutzt, beispielsweise die vor 1957
angewandte geradlinige Begrenzung oder die in der FE-PS 73 46304 beschriebene "versetzte" Begrenzung.
Die Bestimmung der Lage der Begrenzung an einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer
ist das grundsätzliche Problem beim Einstellen der Scheinwerfer entwßäer beim werksseitigen Einbau in das
Fahrzeug oder während der Benutzung.
Für die Überprüfung und/oder Einstellung sind zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen und benutzt worden, die praktisch
alle einen Schirm zum Auffangen des zu überprüfenden Lichtbündels
und Einrichtungen zum Verstellen des Schirms und des Scheinwerfers relativ zueinander aufweisen. Hierzu sei
beispielsweise auf die FR-PS 825.653 und 1.087.394 verwiesen.
Bei den einfachsten Vorrichtungen ist der Schirm mit einer materiellen Darstellung der Begrenzung versehen, und das zur
Bestimmung angewandte Prinzip besteht darin, die auf dem
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Schirm erscheinende Hell-Dunkel-Grenze mit einer solchen
Darstellung zur Deckung zu bringen. Es kann entweder der Schirm gegenüber einer Bezugsstellung verstellt werden, um
die Lage der Begrenzung des Scheinwerfers zu ermitteln, oder es kann, wie dies insbesondere bei den in Frankreich unter
dem eingetragenen Warenzeichen REG-LOSCOPE im Handel erhältlichen Vorrichtungen geschieht, die Einstellung des Scheinwerfers
so verändert werden, daß die projizierte Begrenzung
mit der dargestellten Begrenzung zusammenfällt.
Bei einigen aufwendigeren Vorrichtungen ist die Verwendung von fotoelektrischen Abtastvorrichtungen vorgeschlagen worden,
um die Lichtstärken an verschiedenen Stellen des Schirms in verarbeitbare elektrische Signale umzuwandeln. Wenn man einen
mit einem "abgeschnittenen" Lichtbündel angestrahlten Schirm in vertikaler Richtung von unten nach oben abtastet, ändert
sich tatsächlich die Lichtstärke sehr rasch von einem sehr hohen Wert nach einem sehr niedrigen Wert, sobald die Begrenzung
überschritten wird. Ermittelt man auf diese Weise mit einer oder mehreren Abtastvorrichtungen die höhenabhängige
Veränderung der Lichtstärke, kann man theoretisch die Begrenzung ohne Schwierigkeit auf jedem vertikalen Segment des
Schirms örtlich fixieren.
In der Praxis jedoch muß aus einleuchtenden wirtschaftlichen Notwendigkeiten heraus die Anzahl der Abtastvorrichtungen
und die elektronische Einrichtung, die zum Verarbeiten der erhaltenen elektrischen Signale notwendig sind, auf ein
Mindestmaß beschränkt werden. Auch muß zum Bestimmen der Begrenzung ein Verfahren angewandt werden, das deren wirklicher
Lage so exakt wie möglich entspricht.
Die bisher bekannten Vorrichtungen sind alle verhältnismäßig kompliziert und teuer, da sie im allgemeinen den Punkt suchen,
welcher dem Nülwerden der zweiten oder der dritten Ableitung
der Lichtstärke entspricht, die als eine Punktion der Höhe eines Punktes auf einer Vertikalen des Schirmes betrachtet
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wird: man kann tatsächlich, beispielsweise annehmen, daß das
Nuülwerden der zweiten Ableitung, das mathematisch einem
Wendepunkt auf der Intensität-Höhe-Kurve entspricht, der Begrenzung entsprechen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung- der Begrenzung des von
einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer ausgestrahlten Lichtbündels unter Verwendung von fotoelektrischen Abtastvorrichtungen
zu schaffen, die viel einfacher und zugleich viel wirksamer als herkömmliche Verfahren und Vorrichtungen sind.
Bei der lösung dieser Aufgabe wird von der experimentellen Analyse einer großen Zahl von Begrenzungen ausgegangen, die
mit verschiedenen Scheinwerfer-Typen erzielt wurden. Diese
Analyse hat gezeigt, daß die Lage der Begrenzung in sehr einfacher Weise als die Richtung - oder die Lage am Schirm -,
C, definiert werden kann, so daß die entsprechende Lichtstärke Ic durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden
kann:
Ic = a 11 + b (1),
worin 11 die Intensität unterhalb von C in einer Richtung,
die mit der Begrenzungsrichtung C einen vorbestimmten kleinen Winkeloc bildet, und a und b vorbestimmte Parameter sind.
Bei Scheinwerfern, die mit Lampen einer Leistung zwischen 40 und 60 W bestückt sind, und bei einem Winkel oC von 1°,
ist bei in Candela berechneten Intensitäten der Koeffizient a im wesentlichen gleich 0,15 und der Koeffizient b gleich 500.
Das Verfahren zur Bestimmung der Begrenzung des von einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer ausgestrahlten Lichtbündels
besteht erfindungsgemäß darin, im Lichtbündel, dessen Begrenzung festgestellt werden soll, wenigstens ein Paar Lichtstärke-Abtastvorrichtungen
mit einem vertikalen Zwischenabstand, der einem auf den Scheinwerfer bezogenen Winkelbetrag
cc entspricht, anzuordnen, und die beiden Abtastvorrich tungen
und das Lichtbündel in vertikaler Richtung relativ
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zueinander so lange zu verstellen, bis die oben angegebene Beziehungsgleichung (1) bei einer von der oberen Abtastvorrichtung
festgestellten Intensität Ic und einer von der unteren Abtastvorrichtung festgestellten Intensität 11 erfüllt
wird. Dieser Punkt entspricht der Deckungsstellung zwischen der oberen Abtastvorrichtung und der gesuchten
Begrenzung in der betrachteten-vertikalen Ebene.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist erfindungsgemäß zwei fotoelektrische Abtastvorrichtungen
auf, von denen jede im übrigen von einer einzigen oder von
einer Vielzahl von fotoelektrischen Zellen gebildet sein kann. Es sind Vorrichtungen vorhanden, die zum Verfolgen
der Veränderung von Ic - a 11 und zum Bestimmen des Augenblicks, in dem dieser Ausdruck gleich b wird, die elektrischen
Signale der fotoelektrischen Abtastvorrichtungen miteinander vergleichen. Vorzugsweise werden zwei fotoelektrische
Abtastvorrichtungen verwendet, deren Empfindlichkeitsverhältnis gleich a ist. Es ist bekannt, daß die, beispielsweise,
in V/lx ausgedrückte Empfindlichkeit einer foto-•elektrischen
Abtastvorrichtung ein Verhältnis zwischen der am Ausgang der Abtastvorrichtung erscheinenden elektrischen
Größe und der an ihrem Eingang vorliegenden Licht-Größe darstellt. Mit zwei Abtastvorrichtungen, deren Empfindlichkeiten
im Verhältnis a stehen, kann man die elektrischen Signale der Abtastvorrichtungen direkt miteinander vergleichen
und ihre Differenz verfolgen, um die Veränderung dieser Differenz in bezug auf einen Parameter B, der dem
Parameter b in der Beziehungsgleichung (1) entspricht, zu bestimmen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Meßanordnung zur Durchführung der Erfindung,
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Pig. 2 eine Ansicht von vorn des Schirms aus Fig. 1 und
Pig. 3 eine Pig. 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausf ührungsfοrm.
In Pig. 1 ist in einer vertikalen Ebene V die Projektion eines von einem Scheinwerfer P ausgestrahlten "abgeschnittenen"
Lichtbündels P auf einen Schirm E dargestellt. Der Schirm E weist erfindungsgemäß in der Vertikalen der Ebene V zwei
fotoelektrische Abtastvorrichtungen Dc und D1 auf, die Lichtstärken Ic und 11 empfangen. Die elektrischen Ausgangssignale
der Abtastvorrichtungen Dc und D1 werden in zugehörigen Verstärkern Gc und G-1, deren Verstärkungen zueinander im
Verhältnis a stehen, in zweckdienlicher Weise verstärkt, so daß sich das elektrische Ausgangssignal von Gc nach Ic und
das Ausgangssignal von G1 wie a 11 verändert. Das Empfindlichkeitsverhältnis
der Abtastvarichtungen DcGc und D1G1 ist gleich a.
Die beiden Ausgangssignale von Gc und G1 werden in einer Vergleichsschaltung 100 miteinander verglichen, die das Ergebnis
der Subtraktion Ic - a 11 in bezug auf den Wert b anzeigt. Es wird eine Abtastrelatiwerstellung des Lichtbündels
P gegenüber dem Schirm E vorgenommen, entweder durch Verstellen des Schirms E, oder, vorzugsweise, durch Verstellen
des Lichtbündels P durch Verändern der Einstellung des Scheinwerfers P.
Durch Relatiwerstellung des Lichtbündels P und des Schirms E
wird die Begrenzung C gesucht, indem man der Anzeige der Vergleichsschaltung 100 folgt. Die Begrenzung C wird sich
in Deckung mit der Abtastvorrichtung Dc befinden, sobald die Vergleichsschaltung 100 einen dem Parameter b der Gleichung
(1) entsprechenden Wert anzeigt.
Wenngleich hinsichtlich der Abtastvorrichtungen Dc und D1 nur summarische Angaben gemacht wurden, leuchtet es ein, daß
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hierfür alle fotoelektrischen Abtastvorrichtungen, die ein elektrisches Ausgangssignal in Form von Spannung oder Strom
liefern, verwendbar sind. Die den Gleichgewichtszustand zwischen Ic und a 11 anzeigende Vergleichsschaltung 100 kann,
beispielsweise; ein Nadelgalvanometer sein, dessen Nullpunkt auf den b entsprechenden Wert verschoben ist. Für die Anzeige
lassen sich mit Vorteil Signalleuchten verwenden, denen die Bedeutungen "höher" oder "tiefer" zugeordnet sind, um die
Richtung anzugeben, in der der Scheinwerfer weiter verstellt werden muß, um die Begrenzung zu finden.
Selbstverständlich ist die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausbildungsform
nur ein Ausführungsbeispiel. Viele andere Ausbildungsformen sind möglich. Insbesondere sind zur Bildung
der Abtastvorrichtung Dc mehrere lichtempfindliche Geräte dc1, dc2, dc3, verwendbar, um ein mittleres Ausgangssignal
zu erhalten, das mit dem Ausgangssignal einer Abtastvorrichtung, wie Z.B.D1, verglichen wird. Mit anderen Worten,
jede Abtastvorrichtung kann eine oder mehrere Abtastzellen aufweisen, die in zweckdienlicher Weise so verteilt sind,
daß sich ein in bestmöglicher Weise repräsentatives mittleres oder gewichtetes Signal ergibt.
Wie weiter oben schon angegeben, bilden die Vorrichtungen nach der Erfindung den Hauptbestandteil von Vorrichtungen
zum Überprüfen und Einstellen von Scheinwerfern zur Benutzung entweder durch Automobilfabriken oder durch Tankstellen,
Reparaturwerkstätten u.dgl.
Patentansprüche;
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Claims (4)
1. Verfahren zur Bestimmung der Begrenzung des von einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer ausgestrahlten lichfbündels
durch Projizieren des Lichtbündels auf einen quer zur Achse des Scheinwerfers angeordneten Schirm, Verstellen des Lichtbündels
und des Schirms relativ zueinander in vertikaler Richtung und Verfolgen der Veränderung der lichtstarke an
ausgewählten Stellen des Schirms mit Abtastvorrichtungen,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Abtastvorrichtungen (Dc, D1) verwendet
werden, welche die Lichtstärke (Ic,11) an zwei übereinander liegenden Stellen abtasten und, bezogen auf den Scheinwerfer
(P), durch einen spitzen Winkel «* voneinander ge-.trennt
angeordnet sind, und daß die Relativstellung des Schirms (E) und des Lichtbündels (F) gesucht wird, in der
die an den Stellen (Dc, D1) festgestellten Lichtstärken
(Ic, 11) untereinander die Beziehung
Ic = a 11 + b
haben, worin a und b vorbestimmte Parameter sind, wobei die Begrenzung (C) mit der oberen Abtastvorrichtung (Dc)
in Deckung steht, sobald diese Beziehung erfüllt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Lichtquelle des Scheinwerfers
(P) eine Leistung von 40 bis 60 W hat und der Winkel«* mit 1° angenommen ist, bei in Candela gemessenen
Lichtstärken der Koeffizient a mit 0,15 und der Koeffizient b mit 500 festgelegt werden.
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Λ' 2 61 3 b 9 A
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Schirm (E), dadurch gekennzeichnet , daß sie wenigstens zwei fotoelektrisohe Abtastvorrichtungen
(Dc, D1) aufweist, die die Lichtstärke (Ic, 11) an zwei voneinander durch einen vertikalen
Winkelabstand der Größe oC getrennten Stellen des Schirms
(E) abtasten und deren Empfindlichkeitsverhältnis gleich a ist, und eine Vorrichtung (Vergleichsschaltung 100) zum Verfolgen
und Anzeigen des Gleichgewichtszustandes zwischen ihren elektrischen Ausgangssignalen als Punktion der Relativstellung
des Schirms (E) und des lichtbündels (P).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine der Abtastvorrichtungen
(Dc) mehrere fotoelektrische Zellen (dc1, dc2, dc3) aufweist.
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