DE3830417A1 - Ortsfrequenzfilter verwendetes geschwindigkeitsmessgeraet - Google Patents

Ortsfrequenzfilter verwendetes geschwindigkeitsmessgeraet

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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)
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)
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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DE (1) DE3830417A1 (de)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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