DE69401792T2

DE69401792T2 - Automatische Scheinwerfereinstellung zur Korrektur des Einflusses der Neigungsveränderung des Lichtbündels relativ zur Strasse

Info

Publication number: DE69401792T2
Application number: DE1994601792
Authority: DE
Inventors: Joel Leleve
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 1993-09-15
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2014-09-14
Also published as: FR2710014B1; EP0642950B1; FR2710014A1; DE69401792D1; EP0642950A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zur automatischen Korrektur der Höhenwinkelausrichtung der Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von den Neigungsveränderungen der Fahrzeugkarosserie entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe beispielsweise EP-A-0 186 571).
Auf an sich herkömmliche Weise kann die Neigung einer Fahrzeugkarosserie unter Verwendung von Sensoren im vorderen und hinteren Bereich des Fahrzeugs und durch Messung der Veränderungen des vertikalen Abstands zwischen diesen Sensoren und der Fahrbahn erfaßt werden. Bei den benutzten Sensoren kann es sich beispielsweise um Ultraschallsensoren oder um optische Sensoren handeln. Außerdem ist es bekannt, in Verbindung mit den Lenkern der Radaufhängung des Fahrzeugs Potentiometer oder Tauchanker-Wegaufnehmer vorzusehen.
Die Nachteile dieser bekannten Niveausensoren bestehen hauptsächlich in ihren Kosten, ihrer aufwendigen Installation, insbesondere im Zusammenhang mit dem Einbau und der elektrischen Verkabelung unter der Fahrzeugkarosserie, in der Notwendigkeit ihrer Einstellung sowie in dem Umstand, daß diese Sensoren, die einer sehr aggressiven mechanischen Umgebung ausgesetzt sind, eine geringe Zuverlässigkeit und Lebensdauer aufweisen.
Nach dem Stand der Technik, insbesondere aus der EP- A-0 186 571, ist außerdem eine Vorrichtung zur Korrektur der Höhenwinkelausrichtung der Scheinwerfer eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von den Neigungsveränderungen der Fahrzeugkarosserie bekannt, bei der die Neigungsveränderungen der Karosserie durch optoelektronische Mittel erfaßt werden, insbesondere durch eine fest mit dem Spiegel des Scheinwerfers verbundene optische Erfassungsvorrichtung, die auf die Fahrbahn im Beleuchtungsfeld des Scheinwerfers ausgerichtet ist. Die Veränderungen der Leuchtdichte auf der Fahrbahn liefern dabei Informationen über die Neigungsveränderungen der Fahrzeugkarosserie.
Diese optoelektronischen Vorrichtungen weisen ebenfalls Nachteile auf. So setzt in erster Linie die Integration der optoelektronischen Sensoren in das Scheinwerfergehäuse in Verbindung mit dem Reflektor eine spezifische Bauweise des Scheinwerfers voraus. Außerdem wird die Leuchtdichte auf der Fahrbahn notwendigerweise durch die Streuscheibe des Scheinwerfers hindurch erfaßt, was Störungen bei der Erfassung zur Folge hat. Desweiteren ergeben sich aus der Umgebung des Sensors in thermischer Hinsicht ebenfalls konstruktionstechnische Probleme, da die Temperatur in Innern eines Scheinwerfergehäuses 80ºC oder mehr erreichen kann. Darüber hinaus sind optoelektronische Systeme an sich und aus den vorgenannten Gründen relativ kostenaufwendig.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen, wozu ein Niveausensor für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen werden soll, der einfach anzuwenden ist und eine hohe Zuverlässigkeit besitzt und der keine spezifische Bauweise bestimmter vorgegebener Elemente des Fahrzeugs erforderlich macht.
Daher schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von den Neigungsveränderungen der Fahrzeugkarosserie vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie die folgenden Bestandteile umfaßt:
- eine Videokamera, die auf den Bereich vor dem Fahrzeug ausgerichtet ist und in deren Sichtfeld die Scheinwerfer des Fahrzeugs die Fahrbahn, beleuchten und die Bildsignale liefert, die Informationen zur Rückstreuung des Scheinwerferlichts durch die Fahrbahn enthalten,
- Verarbeitungsmittel, die die besagten Bildsignale empfangen und die anhand der besagten Informationen und von gespeicherten Referenzinformationen die Veränderungen der Ausrichtung der von den Scheinwerfern abgestrahlten Lichtbündel im Verhältnis zu einer Referenzausrichtung bestimmen und Steuersignale an Stellglieder übertragen können, um die Ausrichtung der besagten Lichtbündel auf die besagte Referenzausrichtung einzustellen.
Einige bevorzugte Verbesserungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen folgendes vor:
- Die besagten Verarbeitungsmittel berücksichtigen eine Mehrzahl von Lichtpunkten ein und derselben Spalte des Videobilds.
- Die besagte Spalte ist im mittleren Bereich des Videobilds angeordnet.
- Die Verarbeitungsmittel können die jeweiligen Steigungen zweier Geraden ermitteln, die beiderseits eines Punkts mit maximaler Leuchtdichte aus der besagten Mehrzahl von Lichtpunkten angeordnet und repräsentativ für die Entwicklung der Leuchtdichte der Lichtpunkte entlang der Spalte oberhalb bzw. unterhalb des besagten Punkts mit maximaler Leuchtdichte sind.
- Die Mittel zur Ermittlung der Steigungen umfassen Mittel, um die Position von zwei Bildpunkten zu bestimmen, die zu der Spalte gehören und die Leuchtdichten aufweisen, die gleich vorgegebenen Bruchteilen der besagten maximalen Leuchtdichte sind.
- Die Verarbeitungsmittel umfassen Mittel zum Vergleich der beiden ermittelten Steigungen mit Referenzsteigungen.
- Die Kamera ist in einer Deckenleuchte des Fahrzeugs angeordnet.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die als Beispiel ohne einschränkende Wirkung und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung angeführt wird, auf der folgendes dargestellt ist:
- Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das mit einem erfindungsgemäßen Niveausensor mit Videokamera ausgerüstet ist.
- Figur 2 veranschaulicht ein Beispiel zu einem mit der Kamera von Figur 1 erzeugten Bild.
- Figur 3 veranschaulicht in graphischer Form die Entwicklung eines Teils des durch die Kamera erzeugten Bilds in Abhängigkeit von der Höhe der Punkte, aus denen der besagte Bildteil besteht, im Bild, und zwar zu unterschiedlichen Werten der Neigung der Fahrzeugkarosserie.
Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen, in der ein Kraftfahrzeug V dargestellt ist, das, beispielsweise in einer Deckenleuchte PF in der Nähe der Oberkante der Windschutzscheibe, eine Videokamera 10 enthält, die in Richtung A der Fahrbahn vor dem Fahrzeug ausgerichtet ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Kamera des Typs CCD (charge Coupled Device).
Die von dieser Kamera gelieferten Videosignale werden an eine Verarbeitungsschaltung 12 angelegt, die als Analog- oder Digitalschaltung ausgeführt sein kann. In dem zuletzt genannten Fall werden die Videosignale zunächst, auf an sich herkömmlicher Weise, in digitale Daten umgewandelt. Die Verarbeitungsschaltung 12 hat die Aufgabe, ein Steuersignal an ein Paar von elektrischen Stellgliedern 14 zu übertragen, die an zugehörigen Scheinwerfern P angebracht sind und die eine Veränderung der Höhenwinkelausrichtung der von den Scheinwerfern abgestrahlten Lichtbündel durch eine entsprechende Schwenkung der Reflektoren ermöglichen, um diese Ausrichtung an die Neigungsveränderungen der Fahrzeugkarosserie anzupassen.
Auf an sich herkömmlicher Weise liefert die Kamera 10 in regelmäßigen Intervallen (beispielsweise in einer Abfolge von 25 Bildern pro Sekunde) Bildraster, die aus individuellen Informationen zur Leuchtdichte (und zur Chrominanz bei Farbkameras) für die Punkte oder Pixels einer Matrix mit M Linien x N Spalten bestehen.
Nach einem Merkmal der Erfindung analysiert die Verarbeitungsschaltung 12 die Leuchtdichte in einer bestimmten Anzahl von Punkten aus den N Punkten wenigstens einer gleichen Spalte des Bilds, um, ausgehend von den erfaßten Leuchtdichtewerten, repräsentative Informationen für die Neigung der Fahrzeugkarosserie zu ermitteln. Die Spalte, in der sich diese Punkte befinden, ist vorzugsweise im mittleren Bereich des Bilds angeordnet.
In Figur 2 wird das durch die Kamera aufgenommene Bild I dargestellt. Das Lichtbundel wird bei F angedeutet, und die vertikale Gerade der Punkte, mit denen die Verarbeitungsschaltung 12 arbeitet, ist bei D zu erkennen.
Bei einer gegebenen Lichtverteilung eines Abblendlichtbündels existiert ein Punkt B mit maximaler Leuchtdichte, der dem Bereich der Fahrbahn entspricht, auf den der zentrale Bündelungsfleck des Lichtbündels trifft. Ausgehend von diesem Punkt B, verringert sich die Leuchtdichte allmählich mit zunehmender Entfernung vom Fahrzeug (nach oben im Bild), wobei sie sich ebenfalls mit zunehmender Annäherung an das Fahrzeugs (nach unten im Bild) fortschreitend verringert.
Die Veränderungen der Leuchtdichte entlang der Punktespalte können daher in einem Modell zu einer gegebenen Neigungslage der Fahrzeugkarosserie und zu einer gegebenen Neigung der Scheinwerfer durch eine erste geneigte Gerade AB und durch eine zweite Gerade BC mit entgegengesetzter Neigung dargestellt werden. Der Punkt A ist der Punkt unterhalb des Punkts B, bei dem die Leuchtdichte einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, der beispielsweise gleich einem Bruchteil der im Punkt B gemessenen Leuchtdichte ist. Der Punkt C ist der Punkt oberhalb des Punkts B, bei dem die Leuchtdichte unter einen bestimmten Schwellenwert absinkt, der ebenfalls gleich einem bestimmten Bruchteil der im Punkt B gemessenen Leuchtdichte ist. Dieser zweite Schwellenwert kann mit dem ersten Schwellenwert identisch oder von diesem verschieden sein.
Die vorgenannte Modelldarstellung wird in Figur 3 veranschaulicht, in der die Abszisse die Position des Punkts der Analysespalte D und die Ordinate die in jedem der Punkte empfangene Leuchtdichte darstellt.
Wenn sich die Neigung der Fahrzeugkarosserie verändert, verändert sich auch der Abstand zwischen dem Punkt der Fahrbahn, auf den der Lichtfleck mit der maximalen Lichtbündelung trifft, und dem Fahrzeug. Dies hat als erstes zur Folge, daß sich die Leuchtdichte des Punkts B mit maximaler Leuchtdichte entsprechend verändert. So führt eine Anhebung der Kamera und der Scheinwerfer zu einer Verringerung der maximalen Leuchtdichte.
In einer grundlegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verarbeitet die Verarbeitungsschaltung 12 eine Information zur Neigung der Fahrzeugkarosserie allein auf der Grundlage der Veränderungen der Leuchtdichte in der Spalte D. So wird beispielsweise das Verhältnis oder der Unterschied zwischen der maximalen Leuchtdichte im Punkt B und der Leuchtdichte in einem oder mehreren anderen Punkten in der Punktespalte D ermittelt. Das Ergebnis dieser Berechnung(en) wird mit einem oder mehreren Referenzwerten verglichen, um die Ausrichtung der Lichtbündel der Scheinwerfer über die Stellglieder 14 entsprechend zu steuern.
In diesem Fall enthält die Verarbeitungsschaltung 12, beispielsweise Mikroprozessor-gesteuerte, Mittel zur Ausführung der vorerwähnten Berechnungen und Mittel zum Vergleich mit dem oder den gespeicherten Referenzwerten. Der Ausgang der Vergleichsmittel wird zur Steuerung der Stellglieder 14 herangezogen.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung werden die Veränderungen der Steigung der Geraden AB und BC zugrunde gelegt, um die Neigungsveränderungen der Fahrzeugkarosserie zu ermitteln.
Dazu werden im einzelnen in Figur 3, neben den Punkten A, B, C und den Geraden AB, BC, die dem Bild I von Figur 2 entsprechen, zwei weitere Punktreihen A', B', C' und A", B", C" dargestellt, die zwei anderen Neigungspositionen der Fahrzeugkarosserie entsprechen, und zwar einer stärkeren Neigung nach vorn bzw. einer stärkeren Neigung nach hinten.
Dabei ist festzustellen, daß sich, wie weiter oben erwähnt, die maximale Leuchtdichte im Punkt B in Abhängigkeit von der Neigung der Fahrzeugkarosserie verändert hat, wobei sie bei B' höher und bei B" niedriger ausfällt. Außerdem ist festzustellen, daß sich die Positionen der Punkte B, B' und B" (aber auch der Punkte A, A', A" bzw. C, C', C") verändert haben.
Vor allem ist festzustellen, daß sich die Steigungen der Geraden A'B' und A"B" deutlich von der Steigung der Geraden AB unterscheiden. Ebenso unterscheiden sich die Steigungen der Geraden B'C' und B"C" deutlich von der Steigung der Geraden BC. Dies hängt damit zusammen, daß sich im Anschluß an die Veränderung der relativen Position der Fahrbahn im Erfassungsfeld der Kamera 10 auch die Abnahmeverläufe für das zurückgestreute Licht in Abhändigkeit von der Entfernung verändert haben.
Daher enthält die Verarbeitungsschaltung 12 vorteilhafterweise Mittel zur Ermittlung des Punkts B mit maximaler Leuchtdichte, der durch seine Position in der Spalte D bestimmt ist, Mittel zum Vergleichen der Leuchtdichte wenigstens einer bestimmten Anzahl anderer Punkte der Spalte D mit dem oder den Schwellenwerten, die gleich Bruchteilen der maximalen Momentanleuchtdichte sind, um die Punkte A und B zu ermitteln, die durch ihre Position in der Spalte bestimmt sind, sowie außerdem Mittel, um, ausgehend von diesen Daten, die Steigungen der Geraden AB und BC zu ermitteln.
Die Werte der Steigungen der Geraden AB und BC werden anschließend mit entsprechenden Referenzwerten verglichen.
Für den Fall, daß sich das Fahrzeug nach vorn geneigt hat, haben sich die Steigungen der Geraden A'B' und B'C' beide erhöht. Die Stellglieder 14 werden dann so gesteuert, daß die von den Scheinwerfern P abgestrahlten Lichtbündel angehoben werden.
Wenn sich das Fahrzeug im umgekehrten Fall nach hinten geneigt hat, haben sich diese Steigungen beide verringert (Steigungen der Geraden A"B" und B"C"), woraufhin die Stellglieder 14 gesteuert werden, um die Lichtbündel der Scheinwerfer abzusenken.
Bei den vorstehend genannten Funktionen für die Verarbeitungsschaltung handelt es sich natürlich nur um einige von unterschiedlichen Möglichkeiten. So kann vorgesehen werden, daß die Schaltung 12 die Punkte einer Mehrzahl von Spalten der erzeugten Videobilder auswertet oder komplexere Berechnungen auf der Grundlage der Leuchtdichten von Punkten anstellt, die durch ganz bestimmte Abstände voneinander getrennt sind.
Bei dem für die Anwendung der vorliegenden Erfindung erforderlichen Videobild kann es sich vorteilhafterweise um das Bild handeln, das auf an sich herkömmliche Weise durch ein Hilfssystem für die Sichtbarmachung oder Erfassung von Hindernissen auf der Grundlage der Erfassung einer Infrarotstrahlung erzeugt wird. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl auf der Grundlage des sichtbaren Lichts als auch der durch die Scheinwerfer abgestrahlten Infrarotkomponenten angewendet werden kann.
Desweiteren ist darauf hinzuweisen, daß die Kamera an jeder geeigneten Stelle im Fahrzeug angeordnet werden kann. Sie kann beispielsweise in der Nähe der Scheinwerfer des Fahrzeugs installiert oder auch in einen der Scheinwerfer eingebaut werden.
Um Funktionsfehler zu vermeiden, die insbesondere durch abrupte Beschleunigungen oder Abbremsungen des Fahrzeugs bedingt sind, die eine starke Neigung der Fahrzeugkarosserie nach vorn bzw. nach hinten zur Folge haben, kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darüber hinaus mit Mitteln zur Erfassung von Beschleunigungen und Abbremsungen verbunden werden, um die Korrekturvorrichtung in solchen Situationen kurzzeitig abzuschalten.
Die vorliegende Erfindung ist natürlich keineswegs auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern der Fachmann kann daran jedwede Variante oder Änderung im Rahmen des Geltungsbereichs der beigefügten Ansprüche vornehmen.

Claims

1. Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Scheinwerfer (P) eines Kraftfahrzeugs (V) in Abhängigkeit von den Neigungsveränderungen der Fahrzeugkarosserie, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Bestandteile umfaßt:

- eine Videokamera (10), die auf den Bereich vor dem Fahrzeug ausgerichtet ist und in deren Sichtfeld die Scheinwerfer (P) des Fahrzeugs die Fahrbahn beleuchten und die Bildsignale liefert, die Informationen zur Rückstreuung des Scheinwerferlichts durch die Fahrbahn enthalten,

- Verarbeitungsmittel (12), die die besagten Bildsignale empfangen und die anhand der besagten Informationen und von gespeicherten Referenzinformationen die Veränderungen der Ausrichtung der von den Scheinwerfern abgestrahlten Lichtbündel im Verhältnis zu einer Referenzausrichtung bestimmen und Steuersignale an Stellglieder (14) übertragen können, um die Ausrichtung der besagten Lichtbündel auf die besagte Referenzausrichtung einzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Verarbeitungsmittel (12) eine Mehrzahl von Lichtpunkten (A, B, C) ein und derselben Spalte (D) des Videobilds (I) berücksichtigen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Spalte (D) im mittleren Bereich des Videobilds angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel (12) die jeweiligen Steigungen zweier Geraden (AB, BC) ermitteln können, die beiderseits eines Punkts (B) mit maximaler Leuchtdichte angeordnet und repräsentativ für die Entwicklung der Leuchtdichte der Punkte entlang der Spalte (D) oberhalb bzw. unterhalb des besagten Punkts mit maximaler Leuchtdichte sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ermittlung der Steigungen Mittel (12) umfassen, um die Position von zwei Bildpunkten zu bestimmen, die zu der Spalte (D) gehören und die Leuchtdichten aufweisen, die gleich vorgegebenen Bruchteilen der besagten maximalen Leuchtdichte sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel (12) Mittel zum Vergleich der beiden ermittelten Steigungen mit Referenzsteigungen umfassen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (10) in einer Deckenleuchte (PF) des Fahrzeugs angeordnet ist.