DE2614374A1

DE2614374A1 - Anordnung zur spur- und sturzmessung an kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2614374A1
Application number: DE19762614374
Authority: DE
Inventors: Udo Ing Grad Kiefer; Wolf Von Loeben; Friedrich Wilhelm Ing G Schulz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1976-04-02
Publication date: 1977-10-13
Also published as: NL7703148A; GB1573644A; SE7703276L; FR2346682A1; DE2614374B2; FR2346682B3; JPS52121201A; US4113393A; DE2614374C3; IT1076279B

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA ?6 Γ ■;. J ; 3

Anordnung zur Spur- und Sturzmessung an Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Spur- und Sturzmessung an Kraftfahrzeugen, mit einem jeweils an den Naben der Räder angebrachten Spiegel, dessen Normale parallel zu den Radachsen verläuft, und einem dem Spiegel gegenüber angeordneten Projektor sowie einer mit lichtempfindlichen Detektoren besetzten Projektionsfläche zum Auffangen mittels des Spiegels reflektierter Bilder von im Strahlenweg des Projektors befindlichen waagrecht-senkrecht orientierter Blenden.

Eine derartige Anordnung ist aus der DT-OS 22 34 075 bekannt.

Darin ist eine Vorrichtung zur Spur- bzw. Sturzwinkelmessung bei Kraftfahrzeugen beschrieben, bei der die im Strahlenweg des Projektors befindlichen waagrecht-senkrecht orientierten Blenden aus einem aus lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Streifen bestehendem Muster auf einer beweglichen Platte bestehen.

Die Platte wird zur Spur- und Sturzwinkelmessung zwischen im Projektor befindlichen Schienen verschoben. Die Bewegungseinrichtung gestattet naturgemäß nur eine begrenzte Verschiebegeschwindigkeit, so daß für die Winkelmessung eine für einen automatisierten Betrieb erhebliche Zeit beansprucht wird. Außerdem ist die Auflösung der Winkelmessung und damit auch ihre Genauigkeit von der Einteilung des Musters in lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Streifen abhängig. Der Feinheit des Musters sind naturgemäß Grenzen gesetzt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der es möglich ist, die Geschwindigkeit der Winkelmessung gegenüber dem Bekannten erheblich zu steigern, so daß auch eine Mittelwertbildung aus mehreren Messungen vorgesehen werden kann. Außerdem soll die Auflösung der Winkelmessung gegenüber

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Li 23 Bz / 30. 3.

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der bekannten Anordnung verbessert werden. Als weiteres Ziel wird angestrebt, einen möglichst einfachen Bewegungsmechanismus für die Verschiebung der Blenden zu finden.

Bei einer eingangs beschriebenen Anordnung werden diese Ziele gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Blenden Meßkanten an in der Gegenstandsebene des Projektors drehbar angeordneten Armen sind und die Drehwinkel der Arme bezüglich einer Referenzlage bis zum Einfall eines von dem Spiegel reflektierten Bildes einer der Meßkanten in mindestens einen Detektor als Maß für den Spur- bzw. Sturzwinkel dienen.

Die bei der Erfindung rotierenden Meßkanten kommen mit einem einfachen Antrieb aus, dessen Geschwindigkeit nahezu beliebig gesteigert werden kann, ohne daß Reibungswiderstände zwischen einer Platte und Gleitschienen auftreten.

Die Anordnung gestattet auch, die Winkelmessung auf eine Zeitmessung zurückzuführen und dadurch eine fast beliebig hohe Auflösung zu erreichen.

Die Referenzlage der Meßkanten wird zweckmäßig durch eine Lichtschranke in der Gegenstandsebene des Projektors bestimmt.

Bei der Sturzmessung kann infolge verschiedener Umstände eine leichte Abhängigkeit der Winkelmessung vom gegenseitigen Abstand des Spiegels und des Projektors auftreten. Es ist deshalb ratsam, die Anordnung so auszurüsten, daß mit ihr gleichzeitig auch eine Messung der Entfernung zwischen Projektor und Spiegel vorgenommen werden kann. Dazu ist die Anordnung derart modifiziert, daß auf der Projektionsfläche in gegenseitigem Abstand zwei zusätzliche lichtempfindliche Detektoren angeordnet sind und der Drehwinkel der Arme vom Einfall eines vom Spiegel reflektierten Bildes einer der Meßkanten in einen der beiden zusätzlichen Detektoren bis zum Einfall des Bildes dieser Kante in den anderen der beiden Detektoren als Maß für den Abstand des Spiegels vom Projektor dient.

Der Drehwinkel der Arme kann bei bekannter Drehgeschwindigkeit ihres Antriebes mit Hilfe eines Taktimpulszählers bestimmt wer-

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den, der von Signalen der Lichtschranke mit Hilj schaltung geöffnet und von Signalen des Detektors über die gleiche Torschaltung geschlossen wird und zwischen beiden Signalen Impulse eines Taktgenerators aufnimmt. Bei der Abstandsmessung wird die Torschaltung durch Ausgangssignale der beiden zusätzlichen Detektoren gesteuert.

Die der Spurmessung zugrundeliegende Blende ist zweckmäßig eine gerade Kante eines der Arme, die radial zu seiner Drehachse verläuft.

Für die Sturzmessung genügt im allgemeinsten Fall eine Blende, die nicht radial verläuft.

Als vorteilhaft hat sich eine Kurve erwiesen, die in jedem ihrer Punkte von der Drehachse der Arme ausgehende Fahrstrahlen unter einem Winkel von 45° schneidet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich die Drehachse der Arme senkrecht über der optischen Achse des Projektors. Beide Achsen verlaufen parallel.

Die Arme mit den Meßkanten für die Spur- und Sturzwinkelmessung sind gegenseitig um 180° versetzt angeordnet.

Als bevorzugter Antrieb der Arme dient ein Synchronmotor, dessen Drehzahl zweckmäßig so hoch gewählt ist, daß für die Spur- und Sturzwinkelmessung jeweils mehr als ein Meßergebnis pro Sekunde anfällt. Der Taktimpulszähler ist zweckmäßig so eingerichtet, daß er mehrere Winkelmessungen im Zeitmultiplexbetrieb aufnehmen kann.

Die Lichtschranke befindet sich bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf einer Senkrechten durch die optische Achse des Projektors bzw. der Drehachse der Arme.

Als Lichtquelle für den Projektor ist eine Halogenlampe mit Kaltlichtspiegel vorgesehen.

Die Lichtquelle ist mit einer Linse ausgestattet, welche die Wendel der Halogenlampe in der Nähe des Objektivs abbildet.

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Für die Lichtquelle kann*eine wirtschaftlichere Energieversorgung vorgesehen werden, wenn als Lichtquelle des Projektors eine Stroboskoplampe verwendet wird.

Die Erfindung wird anhand zweier Figuren näher erläutert.

Figur 1 stellt im wesentlichen den Strahlengang zwischen Meßkanten, Spiegel und Detektor dar.

In Figur 2 ist ein schematischer Aufbau der gesamten Anordnung gezeigt.

In Figur 1 liegen im Strahlengang einer Lichtquelle 1 eine Kondensorlinse 2 und ein Objektiv 3. Gegenüber dem Objektiv ist ein Spiegel 4 angeordnet, der in zwei Stellungen dargestellt ist. In der einen Stellung steht der Spiegel im rechten Winkel zur optisehen Achse 5 des Projektors. In der anderen Stellung ist er um einen Winkel α dazu geneigt. In der Gegenstandsebene 6 des Projektors befindet sich eine Meßkante 7_t die ebenfalls in zwei Stellungen dargestellt ist. In der ersten Stellung berührt die Meßkante die optische Achse 5 des Projektors. In der zweiten Stellung liegt die Meßkante 7 unterhalb der optischen Achse 5. Die beiden Stellungen der Meßkante entsprechen einem Drehwinkel des Armes, der die Meßkante trägt. Der Arm ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Mit der optischen Achse fluchtend ist auch eine aus einem Lichtsender und -empfänger bestehende Lichtschranke 8 angeordnet. Berührt die Meßkante die optische Achse 5, so wird das Startsignal für einen Zähler gegeben, der Taktimpulse aufnehmen kann. Bei der Normallage des Spiegels 4 fällt im gleichen Augenblick ein reflektierter Strahl, der die Meßkante abbildet, in einen Detektor 9» der senkrecht über der optischen Achse in der Ebene des Objektivs angeordnet ist. Der Zähler erhält also im gleichen Augenblick ein Stoppsignal. Es werden keine Zählimpulse aufgenommen. Der Spur- bzw. Sturzwinkel ist Null. Im Falle des Vorliegens eines Spur- und Sturzwinkels, also bei der gegenüber der Normallage des Spiegels 4 geneigten Lage, wird das Bild der Meßkante erst in der zweiten Lage unterhalb der optischen Achse in den Detektor reflektiert. Der Taktimpulszähler hat auch in diesem Fall sein Startsignal beim Passieren der Lichtschranke durch die Meßkante erhalten. Der Zähler nimmt nun

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so lange Taktimpulse auf, bis sich die Meßkante in der zweiten Lage befindet, in der ihr Bild vom geneigten Spiegel in den Detektor reflektiert wird und dieser ein Stoppsignal für den Taktimpulszähler liefert. Die Anzahl der in den Zähler eingezählten Taktimpulse ist dem Winkel α proportional. .

In Figur 2 ist eine schematische Darstellung der einzelnen Elemente der Anordnung gezeichnet. Von einer Lampe 10 geht ein Lichtstrahl durch ein Objektiv 11 zu einem Spiegel 12, der auf der Nabe 13 eines Kraftfahrzeugrades 14 angebracht ist. In der Ebene des Objektivs befindet sich eine Projektionsfläche 15, die mit einem Detektor 16 für die Spur- und Sturzwinkelmessung und zwei Detektoren 17 und 18 für die Abstandsmessung besetzt ist. In der Bildebene des Projektors sind auf einer Drehachse 19 zwei Arme 20 und 21 angebracht, die an ihren Enden Meßkanten 22 und 23 tragen«, Für die Spurwinkelmessung dient die Meßkante 22 und für die Sturzwinkelmessung die Meßkante 23, die Kurvenform hat. Für die Sturzwinkelmessung ist noch eine besondere Sturzwinkelmessung-Startkante vorgesehen, die das Bezugszeichen 24 trägt.

Die Drehachse 19 befindet sich senkrecht über der optischen Achse des Projektors und läuft parallel zu dieser. Die beiden Arme 20 und 21 werden durch einen Synchronmotor 25 angetrieben. Auf ihrer Umlaufbahn treten die Arme 20, 21 mit den Meßkanten 22, 23 und durch eine aus einem Lichtsender 26 und einem Lichtempfänger 27 bestehende Lichtschranke. Vom Lichtempfänger 27 der Lichtschranke geht eine Signalleitung zu einem Starteingang einer Torschaltung 28. Der Starteingang der Torschaltung 28 ist auch mit dem Lichtdetektor 17 verbunden. Ein Stoppeingang der Torschaltung ist über eine Signalleitung an den elektrischen Ausgang des Lichtdetektors 16 angeschlossen. Ebenfalls an diesem Stoppeingang liegt der Lichtdetektor 18. Zählimpulse eines Taktgenerators 29 werden über die Torschaltung 28 an einen Taktimpulszähler 30 weitergeleitet. Es kann aber auch über eine nicht dargestellte Logikschaltung das Ausgangssignal des Lichtdetektors 16 als Startsignal und das Ausgangssignal des Lichtempfängers 27 als Stoppsignal dienen. Die Reihenfolge der beiden Ausgangssignale bestimmt dabei das Vorzeichen des mit ihrer Hilfe gemessenen Winkels.

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Als Lichtdetektoren bzw. lichtelektrische Wandler können beispielsweise Fotodioden oder Fototransistoren dienen.

Wenn der Synchronmotor 25, der die Arme 20 und 21 antreibt, mit einer Drehzahl von 300 Umdrehungen.pro Minute läuft, ergeben sich für die Spur- und Sturzwinkelmessung je fünf Meßwerte pro Sekunde. Eventuell notwendige Korrekturen der Meßergebnisse können mit Hilfe eines Mikroprozessors und darin fest abgespeicherten Tabellen durchgeführt werden.

16 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Pat entanspruche

1^ Anordnung zur Spur- und Sturzmessung an Kraftfahrzeugen, mit einem jeweils an den Naben der Räder angebrachten Spiegel, dessen Normale parallel zu den Radachsen verläuft, und einem dem Spiegel gegenüber angeordneten Projektor und einer mit lichtempfindlichen Detektoren besetzten Projektionsfläche zum Auffangen mittels des Spiegels reflektierter Bilder von im Strahlenweg des Projektors befindlichen waagrecht-senkrecht orientierter Blenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden Meßkanten (22, 23) an in der Gegenstandsebene des Projektors (10, 11) drehbar angeordneten Armen (20, 21) sind und die Drehwinkel der Arme (20, 21) bezüglich einer Referenzlage bis zum Einfall eines von dem Spiegel (12) reflektierten Bildes einer der Meßkanten (22, 23) in mindestens einen Detektor (16) als Maß für den Spur- bzw. Sturzwinkel dienen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzlage durch eine Lichtschranke (26, 27) in der Gegenstandsebene des Projektors (10, 11) (Drehebene der Arme) bestimmt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstandsmessung des Spiegels (12) vom Projektor (10, 11) auf der Projektionsfläche (15) in gegenseitigem Abstand zwei zusätzliche lichtempfindliche Detektoren (17, 18) angeordnet sind und der Drehwinkel der Arme (20, 21) vom Einfall eines vom Spiegel (12) reflektierten Bildes einer der Meßkanten (22, 23) in einen der beiden zusätzlichen Detektoren (17, 18) bis zum Einfall des Bildes dieser Kante (22, 23) in den anderen der beiden Detektoren (17» 18) als Maß für den Abstand des Spiegels (12) vom Projektor (10, 11) dient.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel der Arme (20, 21) bei bekannter Drehgeschwindigkeit mit Hilfe eines Taktimpulszählers (30) bestimmt ist.

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ORIGINAL INSPECTED
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als der Spurmessung zugrundeliegende Blende eine gerade Kante (22) eines der Arme (20), die radial zu seiner Drehachse (19) verläuft, dient.
6. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als der Sturzmessung zugrundeliegende Blende eine Kurve (23) dient, die nicht radial verläuft.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve (23) die Eigenschaft hat, mit jedem ihrer Punkte von der Drehachse (19) ausgehende Fahrstrahlen unter 45° zu schneiden.
8. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drehachse (19) der Arme (20, 21) senkrecht über.der optischen Achse des Projektors (10, 11) befindet und zu dieser parallel verläuft.
9. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (20, 21) mit den Meßkanten (22, 23) für die Spur- und Sturzmessung gegenseitig um 180° versetzt angeordnet sind.
10. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (20, 21) von einem Synchronmotor (25) angetrieben sind.
11. Betriebsverfahren für eine Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Arme (20, 21) so hoch gewählt ist, daß für Spur- und Sturzmessung jeweils mehr als ein Meßergebnis pro Sekunde anfällt.
12. Betriebsverfahren für eine Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitzähler vorgesehen ist, der mehrere Winkelmessungen im Zeitmultiplexbetrieb aufnimmt.

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13. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke (26, 27) sich auf einer Senkrechten durch die optische Achse des Projektors (10, 11) bzw. der Drehachse (19) der Arme (20, 21) befindet.
14. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle (10) des Projektors eine Halogenlampe mit Kaltlichtspiegel dient.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Linse vorgesehen ist, welche die Wendel der Halogenlampe in der Nähe des Objektives (11) abbildet.
16. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, ausgenommen Anspruch 14 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle (10) des Projektors eine Stroboskoplampe dient.

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