DE3830417A1 - Ortsfrequenzfilter verwendetes geschwindigkeitsmessgeraet - Google Patents
Ortsfrequenzfilter verwendetes geschwindigkeitsmessgeraetInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein einen Ortsfrequenzfilter
verwendendes Gerät zur Messung einer Relativgeschwindigkeit
eines Meßobjektes, das ein optisches Bild einer
Oberfläche des Meßobjektes unter Verwendung des Ortsfrequenzfilters
erfaßt und das Ausgangssignal des Ortsfrequenzfilters
auswertet. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein Geschwindigkeitsmeßgerät, das bei einer
Antischleudersteuerung für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden
kann.
Üblicherweise wird zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit
eines Fahrzeugs die Drehzahl eines Rades des Fahrzeugs, z. B.
eines Automobils, erfaßt und die Fahrgeschwindigkeit daraus
erhalten.
Dieses Verfahren wird jedoch durch Änderung des Raddurchmessers
beeinträchtigt; darüber hinaus ist eine Geschwindigkeitsmessung
nicht möglich wenn das Rad rutscht. Somit kann
die so gemessene Geschwindigkeit nicht zur Bestimmung der
genauen Geschwindigkeit herangezogen werden, wie sie für
eine Antischleudersteuerung erforderlich ist.
Es wurde daher ein Gerät entwickelt, das in der Lage ist,
die Absolutgeschwindigkeit eines Fahrzeugs mittels einer
sich bewegenden Fläche unter Verwendung eines sogenannten
Ortsfrequenzfilters zu messen, wobei dieser Ortsfrequenzfilter
für eine Antischleudersteuerung verwendet wurde. Ein
solches Geschwindigkeitsmeßgerät, das einen Ortsfrequenzfilter
verwendet, ist in den Fig. 2 und 3 der japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 52-1 43 081, veröffentlicht am
29. 11. 1977 mit dem Titel "Gerät zur Messung der Geschwindigkeit
von sich bewegenden Objekten unter Verwendung eines
Ortsfrequenzfilterdetektors", gezeigt.
Bei einem solchen Geschwindigkeitsmeßgerät, das einen Ortsfrequenzfilter
verwendet, ist es erforderlich, daß ein optisches
Bilderzeugungssystem verwendet wird, um ein optisches
Bild einer Oberfläche des Meßobjektes, z. B. der Straßenoberfläche,
auf einer fotoelektrischen Wandlerfläche des Ortsfrequenzfilters
zu erzeugen. Angesichts dessen vergrößert
sich der Meßfehler immer dann, wenn der Abstand zwischen dem
das Ortsfrequenzfilter aufweisenden Meßgerät und dem Meßobjekt
geändert wird.
Um diesen Fehler zu vermeiden, weist das oben als Stand der
Technik eingeführte Gerät ein sogenanntes telezentrisches
optisches System auf, das mit einer ein kleines Loch aufweisenden
Lichtabschirmplatte zwischen einer Objektivlinse und
einem optischen Bilderzeugungssystem, das ein Bild der Oberfläche
eines Meßobjektes erzeugt und einer fotoelektrischen
Wandleroberfläche eines Ortsfrequenzfilters. Dadurch wird
eine Vergrößerung des optischen Bildes, hervorgerufen durch
eine Änderung in dem Abstand verhindert und somit tritt ein
dadurch hervorgerufener Meßfehler nicht auf.
Im folgenden soll mit Bezug auf Fig. 2 ein herkömmliches
Geschwindigkeitsmeßgerät erläutert werden. Fig. 2 zeigt eine
Objektivlinse 1, die gegenüber einer Oberfläche eines Meßobjektes
10, wie z. B. der Straßenoberfläche, auf der ein
Fahrzeug, wie z. B. ein Automobil, angeordnet ist, fährt. Das
Oberflächenbild des Meßobjektes 10, dessen Oberfläche durch
Licht 41 einer Lichtquelle 9 angestrahlt wird und das hinsichtlich
Unregelmäßigkeiten oder Dichten zufallsverteilte
Muster aufweist, wird auf einen Ortsfrequenzfilterdetektor 2
projiziert. Als Detektor 2 mit einem Ortsfrequenzfilter, wie
er z. B. in Fig. 3 gezeigt wird, wird eine Siliciumsolarzelle
verwendet, die lichtaufnehmende Bereiche 12 aufweist, die
die Form von Kammzinken aufweisen. In Fig. 3 bezeichnet 13
Elektroden, 14 das Substrat und 15-1, 15-2 und 16 Anschlußkabel.
Die Bewegung eines Oberflächenbildmusters, das denselben
Abstand P wie die Zinken des lichtaufnehmenden Bereichs 12
aufweisen, tragen gegenüber anderen Oberflächenbildmustern
des Meßobjektes 10 verstärkt zur Messung bei. Die übrigen
Muster des Oberflächenbildes des Meßobjektes 10, die nicht
denselben Abstand P haben wie der der Zinken des lichtaufnehmenden
Bereichs 12, werden nicht ausgegeben, da die Änderung
des Fotostroms der lichtaufnehmenden Bereiche 12 der
Siliciumsolarzelle 2 sich gegenseitig aufheben und das Ausgangssignal
des Detektors des Ortsfrequenzfiltersystems, der
die Fotoströme aufsummiert, im wesentlichen zeitunabhängig
wird.
Das Frequenzausgangssignal des Detektors 2 entspricht dem
reziproken Wert einer Zeit, die gleich einem Zeitintervall
ist, innerhalb dessen ein Muster mit einer Breite P des
Oberflächenbildes des Meßobjektes 10 sich um denselben Abstand
P auf dem lichtaufnehmenden Bereich 12 des Detektors 2
des Ortsfrequenzfiltersystems bewegt. Wenn die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs v ist, der Abstand der Zinken auf dem
lichtempfangenden Bereich 12 auf dem Detektor 2 p ist und
der Vergrößerungsfaktor des projizierten Bildes M, dann ist
die Frequenz f des Signals, das von der Frequenzerfassungsschaltung
5 von dem Detektor 2 durch einen
Verstärker 3 erhalten wird gleich f = und somit
proportional zur Geschwindigkeit v, so daß die Geschwindigkeit
erfaßt werden kann.
Wenn eine Objektivlinse 1 als ein optisches Bilderzeugungssystem
verwendet wird und der Abstand zwischen dem Meßobjekt
10 und der Linse 1, wie in Fig. 2 gezeigt, gleich d ist,
eine Lichtabschirmungsplatte 11 mit einem kleinen Loch im
Fokus jedoch nicht verwendet wird, ist die Vergrößerung M
des projizierten Bildes gleich M = . In diesem Fall ändert
sich die Ausgangsfrequenz f des Detektors 2 des Ortsfrequenzfiltersystems,
wenn sich der Abstand d ändert, so daß
ein Fehler in der Geschwindigkeitserfassung hervorgerufen
wird.
Wenn andererseits eine Lichtabschirmplatte 11 mit einem
kleinem Loch im Brennpunkt der Linse 1 angeordnet ist, wie
in Fig. 2 gezeigt, dann erreicht höchstens Licht, das von
einem Punkt P auf der Oberfläche des Meßobjektes 10 reflektiert
wird und parallel zur optischen Achse der Linse 1
abgestrahlt wird, den Detektor 2 dieses Ortsfrequenzfiltersystems.
Selbst wenn der Abstand d verändert wird, verläuft
das vom Punkt P reflektierte Licht über denselben Strahlengang
und erreicht auf dem Lichterfassungselement 32, das auf
einem Substrat 31 des Dektetors 2 des Ortsfrequenzfiltersystems
angeordnet ist, dieselbe Stelle. Dementsprechend
ändert sich bei dem in Fig. 2 gezeigten Gerät der Vergrößerungsfaktor
des projizierten Bildes nicht mit einer Änderung
des Abstandes d. Das in Fig. 2 gezeigte Gerät kann jedoch
nicht verhindern, daß die Amplitude des Ausgangssignals
kleiner wird, wenn die Helligkeit des Lichtes auf dem Detektor
2 des Ortsfrequenzfiltersystems nachläßt.
Dieses Gerät hat also den Nachteil, daß die Signalamplitude
sich mit dem Abstand d verändert, so daß Meßfehler bei
sinkendem Signalrauschverhältnis (S/N) auftreten.
Insbesondere bei Ortsfrequenzfiltern, die in Kraftfahrzeugen
verwendet werden, muß der Ortsfrequenzfilter außerhalb der
Bodenfläche des Fahrzeugs dem Untergrund gegenüber angeordnet
werden. In diesem Fall ist es schwer, ausreichend viel
Licht vom Meßobjekt zu erhalten, da die Objektivlinse leicht
verschmutzt wird.
Aus diesem Grund kann bei Ortsfrequenzfiltern herkömmlicher
Art das Signalsrauschverhältnis leicht vermindert werden, so
daß die Gefahr eines Meßfehlers besteht, oder ein Messen
unmöglich wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
einen Ortsfrequenzfilter verwendendes Geschwindigkeitsmeßgerät
anzugeben, das nicht durch Änderungen des Vergrößerungsfaktors
des optischen Bildaufnahmesystems beeinträchtigt
wird, die durch Änderungen des Abstandes hervorgerufen
werden, das keine Verluste an Lichtintensität aufweist, das
ständig einen ausreichend hohen Signalpegel bereitstellt und
das in der Lage ist, die Erzeugung von Meßfehlern zu verringern.
Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Erfindungsgemäß wird das Geschwindigkeitsmeßgerät mit einer
Vorrichtung zur Erfassung des Abstandes zwischen einer Kolimatorlinse,
die im folgenden näher erläutert wird und dem
Meßobjekt ausgerüstet, die nach einem Triangulationsverfahren
arbeitet und kontinuierlich in Echtzeit den Abstand
während der Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung bestimmt und die
das Ergebnis der Ausgangsfrequenz des Ortsfrequenzfilters
entsprechend kompensiert.
Wenn der Abstand zwischen dem Meßobjekt und dem Meßbereich
des Ortsfrequenzfilters sich verändert, wird ein Fehler
erzeugt, der dieser Abstandsänderung entspricht. Mit dem
Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung kann dieser Fehler
ausgeschaltet werden, dadurch, daß das Geschwindigkeitsmeßergebnis
mit Hilfe des Abstandsmeßergebnisses kompensiert
wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung
näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Geschwindigkeitsmeßgerätes mit einem Ortsfrequenzfilter,
Fig. 2 ein Geschwindigkeitsmeßgerät mit einem Ortsfrequenzfilter
nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 eine Ausführungsform eines Detektors eines
Ortsfrequenzfiltersystems nach dem Stand der
Technik,
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips der
Abstandsmessung nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine Ausführungsform eines Ortsfrequenzfiltersystems
nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine Ausführungsform einer Signalverarbeitungsschaltung,
die bei der vorliegenden
Erfindung verwendet wird und
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines einen
Ortsfrequenzfilter verwendenden Detektors
nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Ortsfrequenzfilter 2, das so strukturiert
ist, daß das lichtaufnehmende Element 20 wie in Fig. 5
gezeigt unterteilt ist. In Fig. 5 bezeichnen 21-1 und 21-2
Anschlußleitungen, die jeweils mit jedem Lichtaufnahmeelement
20 verbunden sind. 22 ist ein gemeinsames Anschlußkabel.
Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Lichtanlage bestehend
z. B. aus einer lichtemittierenden Diode (LED) oder
Laserdiode (LD) zur Abstandsmessung. Die Lichtanlage 8 ist
mit einer Linse 7 als Kollimatorlinse ausgerüstet. Die Kollimatorlinse
7 bildet einen Lichtfleck S auf dem Meßobjekt
10. Zur Unterdrückung von Einflüssen von Hintergrundlicht
wird das LED- oder LD-Licht in eine Reihe von Pulsen zerhackt
und der von dem reflektierten Pulslicht erzeugte Signalstrom
wird gemessen, verstärkt und rechnerisch verarbeitet.
Das Licht 42, das die Kollimatorlinse 7 durchquert hat,
wird auf der Oberfläche S des Meßobjektes 10 reflektiert.
Das reflektierte Licht 43, 44 von der Oberfläche des Meßobjektes
10, das durch die Objektivlinse 1 durchgetreten ist
und das Bild des Meßobjektes 10 werden auf der Oberfläche
des Detektors 2 des Ortsfrequenzfiltersystems projiziert.
Das Ausgangssignal jedes Lichtaufnahmeelements 20 des Detektors
2 des Ortsfrequenzfiltersystems wird in eine Abstandsmeßschaltung
4 eingegeben und es wird bestimmt, welches
Lichtaufnahmeelement das Licht von dem Lichtfleck auf der
Oberfläche des Meßobjektes 10 empfangen hat. Nachdem das
Ausgangssignal eines jeden Lichtaufnahmeelements 20 gewichtet
und aufeinanderaddiert und durch den Verstärker 3 verstärkt
wurde, wird die Frequenz f, die der Geschwindigkeit V
des Meßobjektes und dem Abstand zwischen der Kollimatorlinse
und dem Meßobjekt 10 entspricht, in der Frequenzerfassungsschaltung
5 erhalten.
Der Mikrocomputer 6 gibt als Ausgangssignal die richtige
Geschwindigkeit V durch Kompensation der Änderung des Abstandes
d aus.
Wie Fig. 6 zeigt, wird jedes Signal von jedem Lichtaufnahmeelement
20 in einen Multiplexer 23 eingeführt. Die synchrone
Detektorschaltung 24 erfaßt die reflektierte Lichtintensität
für jedes Lichterfassungselement. 26 bezeichnet eine LED-
oder LD-Steuerschaltung, die den LED bzw. LD der Lichtanordnung
8 zur Emission einer Reihe von Pulsen steuert. In
diesem Fall wird die Pulsfrequenz so gewählt, daß diese
höher ist als die obere Grenze der Signalfrequenz des Detektors
2 des Ortsfrequenzfiltersystems, die der Meßgeschwindigkeit
entspricht. Das Ausgangssignal der synchronen Erfassungsschaltung
24 wird in ein Digitalsignal durch einen
Analog/Digital-Wandler umgewandelt und in den Mikrocomputer
6 eingeführt. Der Mikrocomputer 6 steuert den Multiplexer 23
und mißt den Abstand d zwischen der Kollimatorlinse 7 und
dem Meßobjekt 10 auf der Grundlage der Intensität des Abstandssignals
an jedem Lichtaufnahmeelement 20, wie oben
beschrieben.
Im folgenden wird das Meßprinzip der Abstandsmessung mit
Bezug auf Fig. 4 erläutert. Die Methode zur Messung des
Abstands wendet das Prinzip der Triangulation an. Ein Lichtfleck
wird auf der Oberfläche des Meßobjektes 10 mittels der
Lichtanlage 8 erzeugt. Das vom Meßobjekt 10 reflektierte
Licht wird von dem primären Positionserfassungselement 19
(PSD) erfaßt und der Abstand d wird in einer nicht gezeigten
Berechnungsschaltung im Mikrocomputer 6 auf der Grundlage
der entsprechenden Lage auf dem Detektor 2 berechnet.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung ergibt sich der Abstand
d zwischen der Kollimatorlinse 7 und dem Meßobjekt 10,
wobei die Lücke zwischen dem PSD 19 und der Objektivlinse 1
F ist, der Abstand entlang der optischen Achse zwischen den
beiden Linsen 1 und 7 B ist und der Abstand zwischen dem
konvergierenden Lichtpunkt auf dem PSD 19, während der Meßabstand
unendlich ist und dem Fall, in dem der Meßabstand d
ist X ist, folgendermaßen
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der
Detektor 2 des Ortsfrequenzfiltersystems ebenfalls als Positionserfassungselement
19 verwendet, um den Abstand zwischen
dem Sensor und dem Meßobjekt zu erhalten. Der Mikrocomputer
6 liest das Signal durch den Multiplexer 23, die synchrone
Erfassungsschaltung 24 und den Analog/Digital-Konverter 26,
sobald der Mikrocomputer erfaßt hat, daß eines der Lichterfassungselemente
20 ein von dem Lichtfleck S herrührendes
Signal erfaßt hat, das von der Lichtanlage 8 projiziert
wurde, so daß der Abstand X gemäß Formel (1) erhalten werden
kann. Nachdem F und B in der Formel (1) konstant sind, kann
der Abstand d auf der Grundlage der Formel (1) berechnet
werden, wenn der Abstand X erhalten wird.
Wie in Fig. 6 gezeigt, werden die Ausgangssignale von jedem
Lichtaufnahmeelement 20 in zwei Ausgabesignale der geradzahligen
Zinken und der ungeradzahligen Zinken unterteilt,
wobei die Ausgangssignale von den geradzahligen Zinken und
den ungeradzahligen Zinken jeweils über die Widerstände r₁
und r₂ addiert werden, die zur Wichtung der Signale verwendet
werden; dann werden diese in Spannungssignale über Verstärker
27, 28 umgewandelt und dem positiven und dem negativen
Eingang des Operationsverstärkers 29 zugeführt. Das
Differenzsignal aus dem Operationsverstärker 29 wird der
Frequenzerfassungsschaltung 5 zugeführt.
Wie sich aus der obigen Erläuterung ergibt, hängt die Ermittlung
des in Fig. 4 gezeigten Abstandes X davon ab, daß
das Signal der Lichtanlage 8 an jedem Lichtaufnahmeelement
20 des Detektors 2 des Ortsfrequenzfiltersystems ein Ausgangssignal
erzeugt. Dementsprechend hängt die Meßauflösung
bei der Messung des Abstandes X von dem Abstand p auf dem
Lichtaufnahmeelement 20 ab.
Nachdem der Lichtfleck S eine bestimmte Ausdehnung hat, kann
der Mittelpunkt des Bildes des Lichtflecks S auf dem Ortsfrequenzfilter
mit einer Genauigkeit gemessen werden, die
die Breite P des Lichtaufnahmeelements 20 überschreitet,
dadurch, daß die Signalintensitätsverteilung von mehreren
Lichtaufnahmeelementen gemessen wird, so daß die Auflösung
der Lageerfassung verbessert werden kann.
Erfindungsgemäß kann die Geschwindigkeit V des Fahrzeuges im
Mikrocomputer 6 durch folgende Gleichung erhalten werden:
Der Detektor des Ortsfrequenzfilters nach Fig. 7 weist den
Detektor 2 des Ortfrequenzfiltersystems und den PSD 19 auf.
Der in Fig. 7 gezeigte Detektor besteht aus einer monolithischen
Halbleitervorrichtung. Der übrige Aufbau des in Fig. 7
gezeigten Detektors entspricht dem in Fig. 1 gezeigten.
In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 31 ein hochohmiges
Siliciumsubstrat vom i-Typ. Auf der Oberfläche des Substrats
31 sind der Detektor 2 des Ortsfrequenzfilters und das
Halbleiterpositionserfassungselement 19 monolithisch ausgebildet.
Das Halbleiterpositionserfassungselement (PSD) 19
ist ein Fotodetektorelement, das durch eine Siliciumfotodiode
gebildet wird. Ein gleichförmige P-Widerstandsschicht
33 ist auf dem Substrat 31 aufgebracht. Die PN-Verbindung
ist zwischen der Widerstandsschicht 33 und dem Substrat 31
gebildet. Wenn das einfallende Licht 30 auf die Widerstandsschicht
13 fällt, fließt ein Fotostrom aufgrund der fotoelektromotorischen
Kraft und die Lage des Lichtflecks kann
erfaßt werden.
Der Detkektor 2 des Ortsfrequenzfiltersystems, der eine Solarzelle
aufweist, verwendet die Wirkung der fotoelektromotorischen
Kraft der PIN-Struktur. Die p-leitende Schicht
32 und die Elektroden 34 sind auf dem Substrat 31 ausgeformt.
18 bezeichnet eine n⁺-leitende Widerstandsschicht.
Das Bezugszeichen 45 bezeichnet eine SiO₂-Isolierschicht.
37, 38 . . . 39 bezeichnen Anschlüsse.
Ein Paar Elektroden 40, 47 und Anschlüsse 35, 36 zum Herausleiten
des Signals sind an beiden Seiten der p-leitenden
Widerstandsschicht 33 in dem PSD 19 angeordnet. Es sei
angenommen, daß der Abstand zwischen den Elektroden 40 und
47 L beträgt; der Widerstandswert zwischen den Elektroden
beträgt R L und der Abstand zwischen der Elektrode 40 und der
Einfallsposition des Lichtes X. Der Widerstandswert an dieser
Stelle beträgt R X . Der Fotostrom I o , der an der Einfallsstelle
des Lichts erzeugt wird, ist umgekehrt proportional
zu dem Widerstandswert der Elektroden 40 und 47.
Dementsprechend berechnen sich die von den Elektroden 40 und
47 abgegebenen Ströme folgendermaßen:
I A = I o (R L -R X )/R L
I B = I o R X /R L (3)
I B = I o R X /R L (3)
Wenn die Widerstandsschicht 33 gleichförmig ist und der
Widerstandswert der Schicht proportional zu ihrer Länge,
dann ergibt sich für Gleichung (3):
I A = I o (L-X)/L
I B = I o X/L (4)
I B = I o X/L (4)
Wenn das Positionssignal P I als das Verhältnis der Ströme I A
und I B angesehen wird, dann errechnet sich das Positionssignal
P I folgendermaßen:
P I = L/X-l (5)
Gemäß dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das
Positionssignal erhalten werden, ohne Beeinflussung durch
die Lichtintensität bzw. deren Schwankungen. Nachdem die p-leitende
Widerstandsschicht 33 kontinuierlich ausgeformt
ist, kann eine ununterbrochene Positionserfassung ausgeführt
werden. Dementsprechend kann ein mit hoher Geschwindigkeit
wandernder Lichtfleck mit hoher Genauigkeit erfaßt werden.
Der Detektor 2 des Ortsfrequenzfiltersystems besteht aus
einer Anzahl von Lichtaufnahmeelementen 20 auf der p-leitenden
Schicht 32 und den Elektroden 34, womit die gewünschte
Funktion als Ortsfrequenzfilter erreicht wird.
Nachdem das Geschwindigkeitsmeßgerät mit einem Ortsfrequenzfilter
nach der Erfindung den Abstand zwischen der Objektivlinse
und dem Meßobjekt mißt und den Abstand in Echtzeit
kompensiert, kann die Fahrgeschwindigkeit des Meßobjektes
erhalten werden, ohne daß diese durch den Abstand beeinträchtigt
ist. Nachdem es bei dem Detektor nach der vorliegenden
Erfindung nicht erforderlich ist, eine Lichtabschirmplatte
mit einem kleinen Loch im Fokus der Objektivlinse
vorzusehen, wird ein hinreichend großes Ausgangssignal vom
Detektor des Ortsfrequenzfilters erhalten. Selbst wenn das
optische System verschmutzt ist, die Einfallslichtintensität
also abnimmt und die Reflektivität des Meßobjektes verringert
ist, kann die Geschwindigkeit genau gemessen werden.
Nachdem erfindungsgemäß der Ortsfrequenzfilter als Positionserfassungselement
dienen kann, ist es nicht notwendig,
zusätzlich ein Positionserfassungselement vorzusehen.
Claims (5)
1. Geschwindigkeitsmeßgerät mit Ortsfrequenzfilter, das die
Geschwindigkeit erfaßt, indem ein optisches Bild eines
Meßobjektes (10) mittels des Ortsfrequenzfilters (2)
analysiert,
gekennzeichnet durch
- - eine Abstandsmeßvorrichtung (4, 6, 8), die kontinuierlich den Abstand zwischen einer Objektivlinse (1) und dem Meßobjekt durch optische Triangulation bestimmt und
- - eine Frequenzerfassungsschaltung (5), die mit dem Ortsfrequenzfilter
(2) verbunden ist, um eine Frequenz f zu
erhalten, die zu der Fahrtgeschwindigkeit V des Meßobjektes
über folgende Gleichung in Beziehung steht:
f = , wobei p der Abstand zwischen jedem äquivalenten Lichtaufnahmeelement des Ortsfrequenzfilters (2) und M der Vergrößerungsfaktor eines projizierten Bildes des Meßobjektes ist,
wobei die Abstandsmeßvorrichtung, die an die Frequenzerfassungsschaltung
angeschlossen ist, die Vergrößerung M
um den reziproken Wert des Abstandes kompensiert, der in
dem Meßschritt ermittelt wird und wobei die Fahrtgeschwindigkeit
V in Echtzeit durch die Berechnung der
Gleichung V = ausgegeben wird.
2. Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstandsmeßvorrichtung den Abstand d
über die Formel d = berechnet, wobei F der Abstand
zwischen dem Ortsfrequenzfilter und der Objektivlinse zur
Projektion eines Bildes des Meßobjektes auf den Ortsfrequenzfilter
ist, B der Abstand zwischen der optischen
Achse der ersten Linse (7) zur Bestrahlung der Oberfläche
des Meßobjektes mit Licht (42) von einer Lichtquelle (8)
und einer weiteren optischen Achse der Objektivlinse (1),
die dazu verwendet wird, ein Bild eines Lichtflecks (S),
der auf der Oberfläche des Ortsfrequenzfilters durch das
Licht (42) erzeugt wird und X der Abstand zwischen dem
Konvergenzpunkt des Lichts (43, 44) auf dem Ortsfrequenzfilter
ist, wenn die Meßlänge unendlich ist und wenn
diese einen bestimmten Wert (d) einnimmt.
3. Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstandsmeßvorrichtung eine Lichtquelle
(8), zur Bildung eines Lichtflecks auf der Oberfläche des
Meßobjektes und eine erste Fotoaufnahmepositionserfassungsvorrichtung
(19) aufweist, wobei das Ortsfrequenzfilter
sowohl zur Abstandserfassung als auch zur Geschwindigkeitserfassung
dient.
4. Geschwindigkeitsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstandsmeßvorrichtung eine Lichtquelle
(8) zum Bilden eines Lichtflecks auf der Oberfläche des
Meßobjektes und eine primäre Fotoaufnahmepositionserfassungsvorrichtung
(19) aufweist, wobei die primäre Fotoaufnahmepositionserfassungsvorrichtung
getrennt von dem
Ortsfrequenzfilter auf demselben Substrat (31) vorgesehen
ist.
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4239013A1 (en) * | 1991-11-19 | 1993-05-27 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Position measuring system for target object with photoelectrical converter - converting optical signal to electrical signal and space filter for irregular weighting of output signals of converting element and signal processing unit |
DE4244521A1 (de) * | 1992-12-30 | 1994-07-07 | H J Mueller Maschinenfabrik Gm | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Bestimmen des Bewegungszustandes eines länglichen Objektes |
DE4444223A1 (de) * | 1994-12-13 | 1996-06-27 | Datron Electronic Gmbh | Sensor zur Erfassung von Bewegungen eines Fahrzeugs relativ zu einer Bezugsfläche |
DE19532749A1 (de) * | 1995-09-05 | 1997-03-20 | Klaus Dr Christofori | Verfahren und Anordnung zur berührungslosen Längenmessung bei repetierenden Abläufen |
US5745226A (en) * | 1996-11-04 | 1998-04-28 | Litton Systems, Inc. | Passive optical velocity measurement device and method |
DE10014627A1 (de) * | 2000-03-24 | 2001-09-27 | Sick Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Abbilden von Objekten |
DE10256725B3 (de) * | 2002-12-05 | 2004-06-24 | Spiedetal Gmbh | Sensor, Vorrichtung und Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung |
DE102004055561B4 (de) * | 2004-11-18 | 2006-11-16 | Christofori, Klaus, Dr. | Sensor und Verfahren zur berührungslosen Längenabschnittsmessung von Langprodukten und bahnartigen Gütern |
DE102011087339A1 (de) * | 2011-11-29 | 2012-11-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Erkennen eines Messfehlers sowie Einrichtung für ein Fahrzeug |
DE102010015532B4 (de) * | 2009-04-16 | 2014-07-10 | Ifm Electronic Gmbh | Verfahren zur Abstandsbestimmung einer sich relativ zu einer Kameraanordnung bewegenden Objekts |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02263164A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-25 | Secom Co Ltd | 空間フィルタを用いた速度ベクトルの測定方法と装置 |
US5488468A (en) * | 1991-12-26 | 1996-01-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical distance measuring apparatus having semiconductor position sensitive photodetector |
US5231312A (en) * | 1992-03-12 | 1993-07-27 | Atmel Corporation | Integrated logic circuit with functionally flexible input/output macrocells |
US5815272A (en) * | 1996-10-23 | 1998-09-29 | Harding; Kevin G. | Filter for laser gaging system |
EP0942293B1 (de) * | 1998-02-10 | 2002-05-29 | Optosys SA | Vorrichtung zur Messung von Abstand oder Einfallswinkel eines Lichtstrahls |
JP2002139304A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-17 | Honda Motor Co Ltd | 距離測定装置、及び距離測定方法 |
FR2872920B1 (fr) * | 2004-07-06 | 2006-09-22 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif optique de mesure de la vitesse de deplacement d'un premier element mobile par rapport a un second element |
DE102005040772B4 (de) * | 2005-07-08 | 2012-01-19 | Fraba Ag | Optischer Längen- und Geschwindigkeitssensor |
EP2199806A1 (de) * | 2008-12-18 | 2010-06-23 | Universität Zürich | Passive Translationsgeschwindigkeitsmessung aus optischen Informationen |
US20100277748A1 (en) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Sergey Potapenko | Method and System for Measuring Relative Positions Of A Specular Reflection Surface |
JP5460352B2 (ja) * | 2010-01-22 | 2014-04-02 | キヤノン株式会社 | 変位測定装置および速度測定装置 |
RU2482499C2 (ru) | 2010-07-01 | 2013-05-20 | Станислав Федорович Растопов | Способ растрового оптического измерения скорости объекта |
CN105424976B (zh) * | 2015-12-15 | 2019-02-22 | 宁波中车时代传感技术有限公司 | 列车绝对速度计算方法 |
CN106093454A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-09 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 免标定车载空间滤波测速装置及测速方法 |
CN106645777B (zh) * | 2016-11-10 | 2023-10-27 | 华东师范大学 | 一种基于数字微镜的空间滤波测速装置 |
CN109714513B (zh) * | 2019-02-15 | 2021-04-27 | 江西省智成测控技术研究所有限责任公司 | 一种光学速度和里程测量仪中抑制速度解算噪声的方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52143081A (en) * | 1976-05-25 | 1977-11-29 | Ono Sokki Seisakusho Kk | System for measuring speed of moving object by air filter detector |
DE2835390A1 (de) * | 1978-08-12 | 1980-02-21 | Leitz Ernst Gmbh | Optischer korrelator |
DE3216246A1 (de) * | 1981-05-01 | 1982-12-02 | Ricoh Co., Ltd., Tokyo | Entfernungsmesseinrichtung |
JPS58173469A (ja) * | 1982-04-06 | 1983-10-12 | Omron Tateisi Electronics Co | 車両速度計測装置 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3994583A (en) * | 1974-02-25 | 1976-11-30 | Hutchins Iv Thomas B | Noncontacting method and apparatus for monitoring the speed and travel of a moving article |
US4130360A (en) * | 1977-01-17 | 1978-12-19 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence | Laser altimeter/profilometer apparatus |
DE2750068C2 (de) * | 1977-11-09 | 1984-10-18 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Fotografische Kamera |
JPS55106361A (en) * | 1979-02-08 | 1980-08-15 | Nippon Soken Inc | Optical contactless-type speed measuring device |
JPS58132896A (ja) * | 1982-01-30 | 1983-08-08 | 株式会社島津製作所 | 複合センサ |
US4725136A (en) * | 1982-05-03 | 1988-02-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method for measuring particle velocity using differential photodiode arrays |
JPS59111063A (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-27 | Omron Tateisi Electronics Co | 移動物体の速度検知装置 |
DE3344798C2 (de) * | 1983-12-10 | 1986-03-27 | Eltro GmbH, Gesellschaft für Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg | Strahlungsdetektionsverfahren |
US4634878A (en) * | 1985-06-03 | 1987-01-06 | The Perkin Elmer Corporation | Laser detector with distance-to-beam strip sensor |
-
1987
- 1987-09-07 JP JP62222123A patent/JPS6465460A/ja active Pending
-
1988
- 1988-08-30 KR KR1019880011044A patent/KR920009799B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1988-09-06 US US07/240,625 patent/US4921345A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-07 DE DE3830417A patent/DE3830417A1/de active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52143081A (en) * | 1976-05-25 | 1977-11-29 | Ono Sokki Seisakusho Kk | System for measuring speed of moving object by air filter detector |
DE2835390A1 (de) * | 1978-08-12 | 1980-02-21 | Leitz Ernst Gmbh | Optischer korrelator |
DE3216246A1 (de) * | 1981-05-01 | 1982-12-02 | Ricoh Co., Ltd., Tokyo | Entfernungsmesseinrichtung |
JPS58173469A (ja) * | 1982-04-06 | 1983-10-12 | Omron Tateisi Electronics Co | 車両速度計測装置 |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4239013A1 (en) * | 1991-11-19 | 1993-05-27 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Position measuring system for target object with photoelectrical converter - converting optical signal to electrical signal and space filter for irregular weighting of output signals of converting element and signal processing unit |
DE4244521A1 (de) * | 1992-12-30 | 1994-07-07 | H J Mueller Maschinenfabrik Gm | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Bestimmen des Bewegungszustandes eines länglichen Objektes |
DE4444223C5 (de) * | 1994-12-13 | 2007-01-11 | Corrsys-Datron Sensorsysteme Gmbh | Sensor zur Erfassung des Bewegungszustandes eines Fahrzeugs relativ zu einer Bezugsfläche |
DE4444223A1 (de) * | 1994-12-13 | 1996-06-27 | Datron Electronic Gmbh | Sensor zur Erfassung von Bewegungen eines Fahrzeugs relativ zu einer Bezugsfläche |
DE4444223C2 (de) * | 1994-12-13 | 2001-10-31 | Datron Electronic Gmbh | Sensor zur Erfassung des Bewegungszustandes eines Fahrzeugs relativ zu einer Bezugsfläche |
DE19532749A1 (de) * | 1995-09-05 | 1997-03-20 | Klaus Dr Christofori | Verfahren und Anordnung zur berührungslosen Längenmessung bei repetierenden Abläufen |
DE19532749C2 (de) * | 1995-09-05 | 1998-07-16 | Klaus Dr Christofori | Verfahren und Anordnung zur berührungslosen Längenmessung |
US5745226A (en) * | 1996-11-04 | 1998-04-28 | Litton Systems, Inc. | Passive optical velocity measurement device and method |
DE10014627A1 (de) * | 2000-03-24 | 2001-09-27 | Sick Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Abbilden von Objekten |
DE10256725B3 (de) * | 2002-12-05 | 2004-06-24 | Spiedetal Gmbh | Sensor, Vorrichtung und Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung |
DE102004055561B4 (de) * | 2004-11-18 | 2006-11-16 | Christofori, Klaus, Dr. | Sensor und Verfahren zur berührungslosen Längenabschnittsmessung von Langprodukten und bahnartigen Gütern |
DE102010015532B4 (de) * | 2009-04-16 | 2014-07-10 | Ifm Electronic Gmbh | Verfahren zur Abstandsbestimmung einer sich relativ zu einer Kameraanordnung bewegenden Objekts |
DE102011087339A1 (de) * | 2011-11-29 | 2012-11-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Erkennen eines Messfehlers sowie Einrichtung für ein Fahrzeug |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6465460A (en) | 1989-03-10 |
KR890005522A (ko) | 1989-05-15 |
DE3830417C2 (de) | 1993-02-11 |
KR920009799B1 (ko) | 1992-10-22 |
US4921345A (en) | 1990-05-01 |
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