DE4306419A1 - Optoelektronischer Abstandsmelder für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge mit sichtbehindernden Aufbauten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Abstandsmelder ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Ein- und Ausparken mit einem PKW, Transporter oder LKW im Rück­ wärtsgang bereitet jedem Fahrer erhebliche Schwierigkeiten, weil es hinter dem Fahrzeug stets einen mit den Außenrückblickspiegeln nicht einsehbaren Bereich, einen Totraum gibt, so daß er seinen Abstand zu einem Hindernis, insbesondere einem Hintermann, nur grob schätzen kann.

Das führt beim Rückwärtsein- oder -ausparken (Parklücken, Ausfahrten u.ä.) und überhaupt bei Rückwärtsfahrmanövern immer wieder zu teuren Berührungsschäden am eigenen oder fremden Fahrzeug, u. U. auch zu Per­ sonenschäden (Fußgänger oder spielende Kinder im Totraum), für die dann die Gerichte zuständig sind (z. B. OLG Nürnberg, DAR 91, 149).

Aus der DOS 31 12 726 (1981) ist ein optoelektronischer Abstandsmel­ der bekannt, bei dem mit dem Einlegen des Rückwärtsganges ein IR-Re­ flexlichttaster eingeschaltet wird, der bei Unterschreiten eines einstellbaren Abstandes zu einem Hindernis ein Signal auslösen soll. Dieser Abstand, die Tastweite des Tasters, wird mittels eines Empfind­ lichkeitsreglers eingestellt.

Dieses an sich nicht neue berührungsfreie Meßverfahren hat sich nicht bewährt und wird bei Kraftfahrzeugen nicht angewendet. Der Grund liegt offenbar in der Schwierigkeit, eine fehlerfreie Abstandsmessung auf sehr kurze Entfernungen zwischen Melder und Objekt von ca. 10 bis 50 cm zu erhalten in Anbetracht der auf vielfältige Weise unterschied­ lichen Oberflächenformen und -reflexionseigenschaften des Objektes, d.i. z. B. beim Einparken in Reihe die Vorderfront eines Kraftwagens im Bereich seiner vorderen Stoßstange und Motorhaube.

Diese Schwierigkeit hängt mit der Funktionsweise des Tasters zusammen: Reflexlichttaster werten das Licht aus, das ein angepeiltes Objekt reflektiert, und dessen Intensität hängt vom Albedo der angestrahlten Oberfläche ab; mithin kann ein anderes, stark reflektierendes Objekt auch aus dem Hintergrund ein (falsches) Signal auslösen.

In der DE 35 13 671 (1985) ist ein Reflexlichttaster ausführlich be­ schrieben (Spalte 7, Zeile 26, bis Spalte 8, Zeile 60), dessen Meßprin­ zip bekannt ist. Bei diesem Verfahren wird nicht die Amplitude des Empfangssignals, sondern die Position eines von der Empfängeroptik auf einem fotoelektrischen Wandler abgebildeten Lichtflecks zur Ent­ fernungsmessung benutzt. Damit läßt sich am Taster eine Tastweite einstellen, außerhalb deren der Hintergrund ausgeblendet ist.

Dieses optoelektronische Meßprinzip hat sich in Industrieanlagen in vielen Fertigungs- und Transportbereichen eingeführt, zur Abstands­ messung gegen ständig wechselnde Objekte ist es nicht benutzt worden.

Die Erfindung setzt bei der Erkenntnis ein, daß der bekannte "Reflex­ lichttaster mit Hintergrundausblendung" vorzüglich als optoelektroni­ scher Abstandsmelder zwischen bewegten Objekten, insbesondere zur Kollisionsüberwachung zwischen Fahrzeugen geeignet sein muß. Aller­ dings ist beim Einsatz in Kraftfahrzeugen eine Anpassung an die dort üblichen Sicherheitsvorschriften erforderlich; dazu gehört die Überwachung der Einsatzbereitschaft wichtiger Aggregate bei Fahrt­ antritt z. B. durch aufleuchtende Symbole auf dem Instrumentenpaneel. Außerdem ist eine Anzeige zu wählen, die die mentalen Fähigkeiten des bereits stark beanspruchten Durchschnittsfahrers nicht über­ fordert.

Ferner soll die Vorrichtung als kompaktes Bauteil auch von Laien ohne Fachkenntnisse und mit einfachem Werkzeug im Heck ihres Fahr­ zeuges unter der Verkleidung eingebaut und eingemessen werden kön­ nen (Nachrüstung). Diese mehrteilige Aufgabe wird durch den im Pa­ tentanspruch 1 gekennzeichneten IR-Reflexlichttaster gelöst. Ausge­ staltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Taster erzeugt ein Warnsignal, sobald ein sich näherndes Hinder­ nis (beim Zurücksetzen des Fahrzeuges) - anders als bei industriel­ len Anwendungen - nicht quer, sondern in Richtung seiner optischen Achsen seine Tastweite erreicht bzw. weiter in den durch diese un­ sichtbare Schranke gebildeten Schutzraum, den Tastbereich, eindringt, und dieses Signal wird dem Fahrer angezeigt, ohne daß es eines be­ sonderen Kontrollgerätes bedarf: die Meldung erfolgt vorteilhaft durch Einspiegeln eines Lichtflecks in den Innenrückblickspiegel, in dem der Fahrer sowieso den Rücksetzvorgang beobachtet.

Zu den Anpassungen gehört die elektronische Überwachung nebst Anzei­ ge beim Start, denn bei einem Ausfall kommt es zu einer Kollision. Erfindungsgemäß erzeugt die Tasterelektronik, wenn die Bordnetz­ spannung angelegt wird, in einem Einschwingvorgang ein kurzes Licht­ zeichen. In der DE-PS 30 19 071 ist dieser Vorgang beschrieben, (Sp. 5, Z. 18. ff), wird dort jedoch als unerwünscht unterdrückt.

Industrielle Reflexlichttaster haben häufig zu Einstellzwecken im Gerät außer der zum Empfängerausgang parallel liegenden Kontroll- LED noch eine zweite, andersfarbige LED, mit der das Erfassen ei­ nes noch im Hintergrund liegenden Objektes angezeigt wird.

Fakultativ kann die Anzeigevorrichtung des Abstandsmelders noch ei­ ne Art "Vorsignal" erhalten, wenn diese zweite LED an einem 2. Aus­ gang herausgeführt ist. Es werden dann ein oder zwei, dann verschie­ denfarbige Lichtflecke in den Innenrückspiegel eingespiegelt.

Eine weitere fakultative Möglichkeit besteht in der Parallelschal­ tung eines elektroakustischen NV-Tongebers zur Stromversorgung des Tasters, mit dem unbeteiligte Dritte, Passanten oder Kinder, auf die für sie evtl. mit dem Zurücksetzen des Fahrzeuges verbundene Gefahr aufmerksam gemacht werden (GM 93 01 491).

In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand einer Zeich­ nung noch weiter erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1a, b zwei Beispiele aus der industriellen Fördertechnik;

Fig. 2a, b in Seitenansicht das Heck und den Bug zweier PKWs (a) und in Draufsicht das Heck des einen PKW (b),

Fig. 3 das Schaltbild des in Fig. 2 verwendeten Abstandsmelders mit Anzeigevorrichtung.

In Fig. 1a, b sind beispielsweise zwei Anwendungen eines IR-Reflex­ lichttasters mit Hintergrundausblendung in der industriellen Förder­ technik dargestellt: in Fig. 1a läuft auf Walzen a ein Brett b an einem darüber angeordneten Taster c vorbei, der Brettanfang und -ende erkennt (z. B. Längenmessung); in Fig. 1b laufen auf einem Trans­ portband d Flaschen e an einem seitlich angeordneten Taster f vorbei und durchqueren ebenfalls seinen Tastbereich.

Gemäß Fig. 2 ist im Heck des linken PKW innerhalb des Hohlraums der Heckverkleidung nahe der Mitte, bevorzugt etwas nach links versetzt (Fig. 2b), der IR-Reflexlichttaster (unsichtbar) eingebaut: sein IR- Peilstrahl 2 tritt durch eine kleine Öffnung 3 ins Freie, aus dem ggf. von einem Objekt reflektierten Streukegel fällt ein Lichtstrahl 4 durch Öffnung 3 zurück und auf das optoelektronische Empfangs­ system des Tasters. Die Verarbeitung des Empfangssignals ist nicht Gegenstand der Erfindung. Ihr Ergebnis ist ein "Tastbereich" 6 vor dem Taster - in Fig. 2a durch eine Schraffur ////// angedeutet - mit einer (unsichtbaren) Tastgrenze 8; die Strahlung außerhalb dieser Grenze, im Hintergrund, liegender Objekte wird nicht verarbeitet (ausgeblendet).

In Fig. 2 liegt diese Grenze 8 (mit ca. 50 bis 80 cm) noch innerhalb des Zwischenraums zwischen dem geparkten Fahrzeug 10 und dem parkenden Fahrzeug 9; der reflektierende Bug des PKW 10 wird vom Taster nicht erkannt. - Sobald sich aber das Heck des zurücksetzenden PKW 9 dem Bug des PKW 10 soweit nähert, daß die Grenzfläche 8 auf diesen trifft, wird das Erkennungssignal ausgelöst. (Bei besonderer Bauart des Ta­ sters kann schon vorher, etwa bei der in Fig. 2a gezeigten Situation, ein "Vorsignal" (siehe Fig. 3) ausgelöst werden.)

Fig. 3 zeigt schematisch das Gehäuse 11, in dem die Elektronik des Tasters geschützt untergebracht ist. In die (beim Einbau nach rück­ wärts gerichtete) Frontfläche sind zwei optische Linsen 12 (für den IR-Peilstrahl) und 13 (für den Reflexstrahl) eingelassen; beide liegen hinter der Öffnung 3.

Die Schaltung hat zwei Ausgänge I und II, von denen jeder über einen Vorwiderstand 15, 17 zu einer Leuchtdiode 16, 18 in einem kleinen An­ zeigegerät 19 führt, das im Wageninneren bevorzugt so angeordnet ist, daß die Lichtstrahlen auf den Innenrückspiegel fallen. In dieser ein­ fachsten Form der Auswertung geht die Information über den Sicherheits­ abstand unmittelbar in den Fahrprozeß ein.

Das optische System des Tasters wird beim Einlegen des Rückwärtsganges RS zusammen mit dem Rückfahrscheinwerfer RL aktiviert. Dabei leuchtet die LED 16 kurz auf - als eine Anzeige der Einsatzbereitschaft des Ab­ standsmelders.

Wenn ein Objekt in den Tastbereich 6 (Fig. 2) eindringt, tritt am Aus­ gang I ein Signal auf (und die LED 16 leuchtet auf) und schon vorher am Ausgang II ein "Vorsignal" ( und die LED 18 leuchtet auf), wenn der Taster ein seine Strahlung aus dem Hintergrund reflektierendes Objekt erkennt.

Die beschriebene Anwendung als Parkierhilfe beim Rückwärtseinordnen in eine Lücke einer Fahrzeugreihe (Fig. 2) ist nur ein Beispiel. Eben­ so wichtig ist auch die Hilfe beim Rückwärtsausparken aus einer Grup­ pe oder beim Herausfahren aus einer Toreinfahrt im Rückwärtsgang. - Hier besonders kann die fakultative Möglichkeit, den IR-Abstandsmel­ der mit einem elektroakustischen NV-Tongeber (20 in Fig. 3) auszustat­ ten, von Vorteil sein.

Claims (3)

1. Optoelektronischer Abstandsmelder für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge mit sichtbehindernden Auf­ bauten, bestehend aus einem im Heck des Fahrzeuges angeordneten Reflex­ lichttaster mit einem IR-Peilstrahl (2) zur Abtastung einer re­ flektierenden Fläche eines Objektes und mit einem optoelektro­ nischen Empfänger für das von der Fläche in einem Streulichtke­ gel reflektierte IR-Licht (4) in gemeinsamem Gehäuse (11) und aus einer optischen und/oder akustischen Anzeigevorrichtung (19) des Empfangs für den Fahrer, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Reflexlichttasters mit Hintergrundausblendung mittels eines fotoelektronischen PSD-Ele­ ments im Empfänger, mit einstellbarer Tastweite und mit einem bei Anlegen der Betriebsspannung ein kurzes virtuelles Empfangs­ signal auslösenden Schaltungsteil.

2. Abstandsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger zwei Ausgänge (I, II) aufweist, von denen an dem ersteren (I) eine Spannung bei Empfang eines Reflexes aus dem Tast­ bereich (6) - Erkennungssignal - und an dem zweiten (II) eine Spannung bei Empfang eines Reflexes außerhalb des Tastbereiches - Anwesenheitssignal - ansteht.

3. Abstandsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (19) aus mindestens einer Leuchtdiode (LED) (16, 18) besteht und im Fahrzeug derart angeordnet ist, daß sich der Lichtstrahl der LED in dem Innenrückblickspiegel am Fahrerplatz spiegelt.