DE102010025703A1

DE102010025703A1 - Method for controlling application of e.g. sand, on road surface to enable road surface to be passable and accessible, involves adjusting amount of grit to be applied on road surface based on information

Info

Publication number: DE102010025703A1
Application number: DE201010025703
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-05
Also published as: DE102010025703A8

Abstract

The method involves emitting light of specific wavelength on a road surface (1a), and detecting light that is reflected on the road surface. Information about a state of the road surface is determined based on the detected reflected light, where the reflected light has three different wavelengths in infrared range. Amount of grit to be applied on the road surface is adjusted based on the information, whether the information describes whether the road surface is wet, frozen, snow-covered and/or dry. An independent claim is also included for a device for controlling application of grit on a road surface.

Description

Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbringung von Streugut auf eine Fahrbahn und auf ein mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstetes Fahrzeug. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Fahrzeug zur Anpassung der auszubringenden Streugutmenge an die tatsächliche Fahrbahnbeschaffenheit.The present description relates to a method and apparatus for spreading litter on a roadway and to a vehicle equipped with such a vehicle. In particular, the present invention relates to an apparatus, a method and a vehicle for adapting the amount of spreading material to be delivered to the actual road surface.

Bei winterlichen Straßenverhältnissen mit einer schneebedeckten und/oder vereisten Fahrbahn ist es häufig notwendig, Streumittel, wie Rollsplitt oder Salz auszubringen, um die Straßen und Fahrbahnen sicher zu gestalten. Dabei kann Salz (Streusalz) oder ein anderes Enteisungsmittel verwendet werden, um die Fahrbahn eis- und schneefrei zu halten. Es kann auch Split, Sand oder ein anderes Streugut verwendet werden, um vereiste und/oder schneebedeckte Fahrbahnen, Straßen oder Wege befahrbar und begehbar zu halten.In winter road conditions with a snow-covered and / or icy roadway, it is often necessary to spread out litter, such as chippings or salt, to make the roads and lanes safe. In this case, salt (road salt) or another de-icing agent can be used to keep the road ice and snow-free. It can also be split, sand or other grit used to icy and / or snow-covered roads, roads or paths passable and accessible.

Die Menge des auszubringenden Streumittels hängt dabei von der Schneemenge beziehungsweise der Eisdecke und/oder von der Dicke des Wasserfilms auf der Fahrbahn ab, wenn bei Temperaturen nahe des Gefrierpunkts sich Wasser auf der Fahrbahn befindet. Um eine Fahrbahn vollständig eis- und schneefrei zu halten oder trotz Schnee oder Eisschicht die Griffigkeit zu erhöhen, muss eine ausreichende Menge Streumittel ausgebracht werden. Auf der anderen Seite ist es jedoch im Sinne des Umweltschutzes und zur Kostenersparnis wünschenswert, die Menge des ausgebrachten Streumittels so gering wie möglich zu halten. Dies gilt sowohl für Salz als auch reibungserhöhende Streumittel.The amount of the scattering agent to be applied depends on the amount of snow or the ice cover and / or on the thickness of the water film on the road surface, if at temperatures near freezing water is on the road. In order to keep a lane completely ice and snow-free or to increase the grip despite snow or ice, a sufficient amount of litter must be applied. On the other hand, however, in the interests of environmental protection and cost savings, it is desirable to minimize the amount of spreading material discharged. This applies to both salt and friction-increasing scattering agents.

Straßenmeistereien und Räumdienste müssen daher abwägen, wie viel Streumittel bei welchen Gegebenheiten auszubringen sind. Um jedoch ein möglichst geringes Risiko für den Verkehr zu erreichen, wird die auszubringende Streumittelmenge im Normalfall eher zu hoch festgelegt, um eine zuverlässige Enteisung bzw. Sicherung zu erreichen. Ein weiteres Problem ist, dass die Eis- und Schneemenge beziehungsweise die Dicke des Wasserfilms auf der Fahrbahn je nach Niederschlagsmenge oder Straßenzustand bzw. -art stark variieren kann. Um zu gewährleisten, dass immer ausreichend Streumittel ausgebracht wird, wird daher die Streumittelmenge eher zu hoch gewählt werden. Dies führt jedoch zur erhöhten Kosten und zu einer erhöhten Belastung für die Umwelt. Es besteht daher der Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung, mit welcher die tatsächlich notwendige Streugutmenge besser bestimmt werden kann.Road maintenance and clearing services must therefore weigh up how much scattering agent to deploy in which circumstances. However, in order to achieve the lowest possible risk for traffic, the quantity of litter to be delivered is normally too high to achieve reliable de-icing or securing. Another problem is that the amount of ice and snow or the thickness of the film of water on the road can vary greatly depending on the amount of rainfall or road condition or type. In order to ensure that sufficient scattering agent is always applied, therefore, the quantity of scattering agent will tend to be too high. However, this leads to increased costs and an increased burden on the environment. There is therefore a need for a method and a device with which the amount of grit actually required can be better determined.

Aus der WO 2004 069561 ist ein mechanischer Reibwertsensor bekannt, bei welchem ein zusätzliches nicht angetriebenes Rad vorgesehen ist, welches bezüglich der Fahrtrichtung verdreht angeordnet ist, um eine axiale Kraft auf das Rad zu erzeugen und zu detektieren. Solche mechanischen Sensoren sind jedoch bei kalten Bedingungen oftmals nicht zuverlässig.From the WO 2004 069561 a mechanical friction coefficient sensor is known in which an additional non-driven wheel is provided, which is arranged rotated with respect to the direction of travel to generate and detect an axial force on the wheel. However, such mechanical sensors are often not reliable in cold conditions.

Die DE 10 2004 001 046 A1 beschreibt ein optisches Verfahren zur Ermittlung der Dicke von Wasser, Eis, Match oder Schnee auf einer Fahrbahn anhand von an der Fahrbahn reflektiertem Licht.The DE 10 2004 001 046 A1 describes an optical method for determining the thickness of water, ice, match or snow on a road surface using reflected light on the road.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welches eine optimierte Anpassung der erforderlichen Streugutmenge erlaubt.The present invention has for its object to provide an apparatus and a method which allows an optimized adjustment of the required amount of grit.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 7 und ein Fahrzeug nach Anspruch 14.This object is achieved by a method according to claim 1, as well as a device according to claim 7 and a vehicle according to claim 14.

Das Verfahren zur Steuerung von Streugutausbringung auf eine Fahrbahnoberfläche umfasst ein Aussenden von Licht zumindest einer Wellenlänge auf die Fahrbahnoberfläche, ein Detektieren von an der Fahrbahnoberfläche reflektierten Lichts der zumindest einen Wellenlänge, ein Ermitteln zumindest einer Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche anhand des detektierten reflektierten Lichts der zumindest einen Wellenlänge und ein Anpassen einer auf die Fahrbahnoberfläche auszubringende Streugutmenge in Abhängigkeit von der zumindest einen Information.The method for controlling spreading of spreading material on a road surface comprises emitting light of at least one wavelength onto the road surface, detecting light of the at least one wavelength reflected on the road surface, determining at least one information about the nature of the road surface from the detected reflected light at least one wavelength and an adaptation of a spreading material quantity to be applied to the road surface as a function of the at least one information.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen optischen Oberflächensensor zur Ermittlung zumindest einer Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche und eine Steuerung zur Streugutmengeneinstellung, welche mit dem optischen Oberflächensensor verbunden ist und anhand der zumindest einen Information über die Fahrbahnoberfläche die auszubringende Streugutmenge einstellt.The device according to the invention comprises an optical surface sensor for determining at least one piece of information about the nature of the road surface and a control for spreading material quantity adjustment, which is connected to the optical surface sensor and adjusts the amount of spreading material to be delivered on the basis of the at least one information about the road surface.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung. Die Vorrichtung kann auch dazu ausgelegt sein, nachträglich an ein Fahrzeug, welches zur Ausbringung von Streugut geeignet ist, angebracht zu werden.The invention also relates to a vehicle with a corresponding device. The device can also be designed to be subsequently attached to a vehicle which is suitable for spreading of grit.

Der Begriff Fahrbahn bezieht sich dabei auf den Untergrund, auf dem sich das Fahrzeug bewegt und umfasst neben Autostraßen auch Radwege, Fußwege, Plätze und Anlagen, aber auch jede andere Art von Fläche, welche zur Sicherung des Personen- und/oder Güterverkehrs durch Streumittel abgesichert werden kann.The term lane refers to the ground on which the vehicle is moving and includes motorways, cycle paths, footpaths, squares and facilities, as well as any other type of surface which is secured by scattering means to secure the movement of people and / or goods can be.

Das Aussenden und Detektieren von Licht der zumindest einen Wellenlänge durch den optischen Oberflächensensor, um zumindest eine Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche zu ermitteln, hat den Vorteil, dass die Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche ohne mechanischen Fahrbahnkontakt und damit ohne verschmutzende und wartungsintensive mechanische Einrichtungen auskommt. Die zumindest eine Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche kann eine Information über den Zustand der Fahrbahnoberfläche umfassten, dass heißt, ob die Fahrbahnoberfläche nass, vereist, schneebedeckt und/oder trocken ist. Die zumindest eine Information kann auch eine Information über eine Dicke eines Wasserfilms oder eine Dicke einer Eisschicht umfassen. Ferner kann das Verfahren und der optische Oberflächensensor dazu ausgelegt sein, eine Information über die Art, insbesondere die Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche zu erhalten, dass heißt eine Information, ob es sich bei der Fahrbahnoberfläche um Asphalt, Beton oder eine andere Oberfläche handelt.The emission and detection of light of at least one wavelength by the Optical surface sensor to determine at least one piece of information about the nature of the road surface, has the advantage that the information about the nature of the road surface without mechanical road contact and thus manages without polluting and maintenance-intensive mechanical devices. The at least one information about the nature of the road surface may include information about the condition of the road surface, that is, whether the road surface is wet, icy, snow-covered and / or dry. The at least one piece of information may also include information about a thickness of a water film or a thickness of an ice sheet. Furthermore, the method and the optical surface sensor can be designed to obtain information about the type, in particular the roughness of the road surface, that is, an information as to whether the road surface is asphalt, concrete or another surface.

Der Sensor kann an der Unterseite eines Fahrzeugs zur Streugutausbringung angeordnet werden. Die Anordnung des Sensors kann so gewählt werden, dass eine Verschmutzung des Sensors möglichst vermieden wird. Durch die Anordnung des Sensors an der Unterseite des Fahrzeugs kann der aktuelle und tatsächliche Fahrbahnzustand, beziehungsweise die Fahrbahnbeschaffenheit unter dem Fahrzeug erfasst werden. Wenn beispielsweise eine Eisschicht einer bestimmten Dicke ermittelt wurde, kann die Steuerung die auszubringende Streugutmenge entsprechend einstellen, um ein sicheres Abtauen der Eisfläche zu gewährleisten, ohne unnötig viel Streugut auszubringen. Entsprechend kann bei einer bestimmten Wasserfilmdicke und einer Temperatur nahe des Gefrierpunkts eine angemessene Menge an Streumittel ausgebracht werden, um ein Vereisen der Fahrbahnoberfläche zu verhindern.The sensor can be placed on the underside of a grit spreading vehicle. The arrangement of the sensor can be chosen so that contamination of the sensor is avoided as possible. The arrangement of the sensor on the underside of the vehicle, the current and actual road condition, or the road surface under the vehicle can be detected. If, for example, a layer of ice of a certain thickness has been determined, the controller can adjust the amount of spreading material to be deployed in order to ensure safe defrosting of the ice surface without unnecessarily spreading out any spreading material. Accordingly, at a certain water film thickness and a temperature close to the freezing point, an appropriate amount of scattering agent can be applied to prevent frosting of the road surface.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit die Menge an auszubringendem Streumittel optimal an die tatsächlichen Bedingungen angepasst werden.With the method according to the invention and the device according to the invention, the amount of scattering agent to be applied can thus be optimally adapted to the actual conditions.

Die Anpassung der Streugutmenge in einer Einrichtung zur Ausbringung von Streumitteln, wie sie an Streufahrzeugen üblich ist, ist dem Fachmann an sich bekannt und wird hier nicht im Detail ausgeführt. Es wird jedoch angemerkt, dass die Streugutmenge variabel einstellbar ist, so dass eine bestimmte Streugutmenge pro Intervallfahrbahn ausgebracht werden kann.The adaptation of the amount of grit in a device for spreading of scattering agents, as is customary on spreading vehicles, the person skilled in the known and will not be detailed here. It is noted, however, that the amount of grit is variably adjustable, so that a certain amount of grit per interval lane can be applied.

Die Informationen über die Fahrbahnbeschaffenheit werden von dem optischen Oberflächensensor bereitgestellt.The road condition information is provided by the surface optical sensor.

Der optische Oberflächensensor der Vorrichtung kann über eine Lichtquelleneinheit zum Aussenden von Licht von zumindest einer Wellenlänge auf den Untergrund und zumindest einen Detektor umfassen, um von dem Untergrund reflektiertes Licht zu detektieren.The optical surface sensor of the device may include a light source unit for emitting light of at least one wavelength to the ground and at least one detector for detecting light reflected from the ground.

Der Oberflächensensor kann neben dem ersten Detektor einen zweiten Detektor umfassen, wobei der erste Detektor zum Erfassen von diffus reflektiertem Licht und der zweite Detektor zum Erfassen von spiegelnd reflektiertem Licht geeignet sind. Es können zumindest zwei Polarisatoren vorgesehen sein, wobei ein erster Polarisator mit einer ersten Polarisationseinrichtung dem ersten Detektor zugeordnet ist. Der Lichtquelleneinheit kann ein Lichtquellenpolarisator und/oder dem zweiten Detektor kann ein zweiter Polarisator zugeordnet sein, dessen Polarisierungsrichtung(en) im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Polarisierungsrichtung des ersten Polarisators ausgerichtet ist/sind. Sind zumindest zwei Polarisatoren bzw. Polarisationsfilter vorgesehen, ist der erste Polarisator an dem ersten Detektor angeordnet, welcher nur Lichtwellen in der ersten Polarisationsrichtung zu dem ersten Detektor durchlässt. Ist ein Lichtquellenpolarisator an der Lichtquelleneinheit vorgesehen, ist dessen Polarisationsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Polarisationsrichtung des ersten Polarisators angeordnet, und das von dem Sensor ausgesandte Licht ist in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Polarisationsrichtung polarisiert, so dass an dem ersten Detektor polarisiertes, spiegelnd reflektiertes Licht herausgefiltert und nur diffus reflektiertes Licht detektiert wird. Ein ähnlicher Effekt kann erreicht werden, wenn ein zweiter Polarisator vor dem zweiten Detektor angeordnet ist, dessen Polarisationsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Polarisationsrichtung ausgerichtet ist. Der zweite Polarisator kann alternativ oder zusätzlich zu dem Lichtquellenpolarisator verwendet werden. Es kann auch vorgesehen sein, in der Lichtquelleneinheit bereits polarisiertes Licht zu erzeugenThe surface sensor may comprise a second detector in addition to the first detector, wherein the first detector for detecting diffusely reflected light and the second detector for detecting specularly reflected light are suitable. At least two polarizers can be provided, wherein a first polarizer having a first polarization device is assigned to the first detector. The light source unit may be a Lichtquellenpolarisator and / or the second detector may be associated with a second polarizer whose polarization direction (s) is oriented substantially perpendicular to the first polarization direction of the first polarizer / are. If at least two polarizers or polarization filters are provided, the first polarizer is arranged on the first detector, which transmits only light waves in the first polarization direction to the first detector. When a light source polarizer is provided on the light source unit, its polarization direction is substantially perpendicular to the first polarization direction of the first polarizer, and the light emitted from the sensor is polarized in a direction substantially perpendicular to the first polarization direction, so that polarized at the first detector , Reflected reflected light filtered out and only diffuse reflected light is detected. A similar effect can be achieved if a second polarizer is arranged in front of the second detector whose polarization direction is oriented substantially perpendicular to the first polarization direction. The second polarizer may be used alternatively or in addition to the light source polarizer. It can also be provided to generate already polarized light in the light source unit

Die Lichtquelleneinheit kann zum Aussenden von Licht von zumindest zwei voneinander verschiedenen Wellenlängen oder zum Aussenden von mehreren Wellenlängen auf den Untergrund bzw. die Fahrbahnoberfläche ausgelegt sein. Dazu kann die Lichtquelleneinheit beispielsweise mehrere Lichtquellen umfassen. Die Verwendung mindestens zweier, vorzugsweise drei von einander verschiedener Wellenlängen erlaubt es, den Sensor in spektraler Weise zu betreiben. Durch die Verwendung von Wellenlängen, welche z. B. von Eis oder Wasser besonders gut absorbiert werden, können Eis bzw. Wasser auf der Fahrbahn bzw. Fahrbahnoberfläche erkannt werden, wenn das reflektierte Licht der vom Wasser bzw. Eis absorbierten Wellenlänge mit dem einer Referenzwellenlänge verglichen wird. Es ist somit möglich, die Prinzipien der Spektralanalyse und der Diffus- und Spiegelndreflexion in nur einem Gerät, bzw. einem einzigen Gehäuse auszuführen. Die zumindest eine Lichtquelleneinheit, der erste Detektor und gegebenenfalls der zweite Detektor können dazu in einem gemeinsamen einzigen und/oder einstückigen Gehäuse beispielsweise unmittelbar nebeneinander angeordnet sein.The light source unit can be designed to emit light of at least two mutually different wavelengths or to emit a plurality of wavelengths onto the ground or the road surface. For this purpose, the light source unit may for example comprise a plurality of light sources. The use of at least two, preferably three, of different wavelengths makes it possible to operate the sensor in a spectral manner. By the use of wavelengths which z. B. of ice or water are particularly well absorbed, ice or water can be detected on the road surface or road surface, when the reflected light of the absorbed water or ice wavelength is compared with that of a reference wavelength. It is thus possible to use the principles of spectral analysis and diffuse and specular reflection in one device only. to perform a single case. The at least one light source unit, the first detector and possibly the second detector can be arranged for this purpose in a common single and / or one-piece housing, for example directly next to one another.

Es kann Licht in zumindest drei voneinander verschiedenen Wellenlängen im Infrarotbereich verwendet werden. Die Lichtquelleneinheit kann dazu mehrere Lichtquellen umfassen. Z. B. kann die Lichtquelleneinheit dazu ausgelegt sein, Infrarotlicht der Wellenlängen 1300 nm, 1460 nm und 1550 nm auszusenden. Während Licht der Wellenlänge 1460 nm besonders gut von Wasser absorbiert wird, wird Licht der Wellenlänge 1550 nm gut von Eis absorbiert. Licht im Bereich von ungefähr 1300 nm kann dann als Referenzwellenlänge verwendet werden. Es können jedoch auch andere Wellenlängen verwendet werden. Insbesondere für die Referenzwellenlänge kann jede andere Wellenlänge verwendet werden, welche weder von Eis noch Wasser nennenswert absorbiert wird. Als wassersensitive Wellenlänge kann auch jede andere Wellenlänge verwendet werden, welche in Wasser erhöht absorbiert wird. Genauso kann als eissensitive Wellenlänge jede Wellenlänge gewählt werden, welche in Eis erhöht absorbiert wird. Andere interessante Wellenlängen umfassen z. B. 1190, 1040, 970, 880 und 810 nm im Infrarotbereich, sowie die sichtbaren Wellenlängen 625, 530 und 470 nm.It is possible to use light in at least three mutually different wavelengths in the infrared range. The light source unit may for this purpose comprise a plurality of light sources. For example, the light source unit may be configured to emit infrared light of the wavelengths 1300 nm, 1460 nm and 1550 nm. While light of wavelength 1460 nm is particularly well absorbed by water, light of wavelength 1550 nm is well absorbed by ice. Light in the range of about 1300 nm can then be used as the reference wavelength. However, other wavelengths may be used. In particular, for the reference wavelength, any other wavelength can be used which is not significantly absorbed by neither ice nor water. As a water-sensitive wavelength, any other wavelength can be used, which is absorbed in water increased. In the same way, each wave length can be chosen as the pseudo-wavelength, which is absorbed in ice. Other interesting wavelengths include z. B. 1190, 1040, 970, 880 and 810 nm in the infrared range, and the visible wavelengths 625, 530 and 470 nm.

Die Lichtquelleneinheit kann dazu ausgelegt sein, Licht genau drei verschiedener Wellenlängen auszusenden. Dazu kann die Lichtquelleneinheit drei Lichtquellen, eine Lichtquelle für jede Wellenlänge aufweisen. Es werden nur die drei Wellenlängen verwendet, um sowohl spektral als auch spiegelnd/diffus reflektiertes Licht zu erfassen, um sowohl die Fahrbahnbeschaffenheit als auch die Art der Fahrbahn zu ermitteln bzw. zu erkennen. Jede der Lichtquellen kann einzeln ansteuerbar und unabhängig von den anderen an- und abschaltbar sein bzw. in der Intensität regulierbar sein.The light source unit may be configured to emit light of exactly three different wavelengths. For this purpose, the light source unit can have three light sources, one light source for each wavelength. Only the three wavelengths are used to detect both spectral and specular / diffuse reflected light to detect both the road condition and the type of roadway. Each of the light sources can be controlled individually and switched on and off independently of the other or be adjustable in intensity.

Darüber hinaus können auch mehr als die oben genannten zwei oder drei voneinander verschiedenen Wellenlängen verwendet werden. Beispielsweise kann die Wellenlänge 625 nm auch zur Messung des diffus und spiegelnd reflektierten Lichts verwendet werden.In addition, more than the above two or three different wavelengths may be used. For example, the wavelength 625 nm can also be used to measure the diffused and specularly reflected light.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, das ausgesendete Licht in der Intensität bzw. Amplitude zu modulieren. Das Modulieren der Intensität oder Amplitude kann durch An- und Ausschalten aller oder einzelner Lichtquellen der Lichtquelleneinheit erfolgen. Das Modulieren der Intensität bzw. das An- und Abschalten kann für jede Wellenlänge der Lichtquelleneinheit oder für jede Lichtquelle der Lichtquelleneinheit separat erfolgen. Beispielsweise kann das Modulieren der Amplitude oder Intensität bzw. das An- und Abschalten für jede Wellenlänge mit der gleichen Frequenz, jedoch phasenverschoben und/oder mit unterschiedlichen Frequenzen erfolgen. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass das Licht unterschiedlicher Wellenlängen zeitlich versetzt oder sequentiell ausgesandt wird. Z. B. kann vorgesehen sein, Licht einer ersten Wellenlänge für ein bestimmtes Zeitintervall auszusenden, dann das Licht der ersten Wellenlänge abzuschalten und eine zweite Wellenlänge einzuschalten usw.. In den Detektoren wird dann jeweils Licht von nur einer Wellelänge detektiert. Dadurch kann eine spektrale Analyse oder Aufspaltung des einfallenden Lichts an den Detektoren vermieden werden. Es sind auch Mischformen verschiedener Modulationstechniken anwendbar, insbesondere frequenz- und amplitudenmodulierte optische Signalzüge mit oder ohne Unterbrechungen.It may further be provided to modulate the emitted light in intensity or amplitude. The modulation of the intensity or amplitude can be done by turning on and off all or individual light sources of the light source unit. The modulation of the intensity or the switching on and off can be carried out separately for each wavelength of the light source unit or for each light source of the light source unit. For example, the modulation of the amplitude or intensity or the switching on and off for each wavelength with the same frequency, but out of phase and / or with different frequencies. As a result, it can be achieved, for example, that the light of different wavelengths is transmitted offset in time or sequentially. For example, it may be provided to emit light of a first wavelength for a certain time interval, then to turn off the light of the first wavelength and to turn on a second wavelength, etc. In the detectors, light of only one wavelength is then detected. As a result, a spectral analysis or splitting of the incident light at the detectors can be avoided. Mixed forms of different modulation techniques are also applicable, in particular frequency and amplitude modulated optical signal trains with or without interruptions.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es daher auch, einfache Detektoren als ersten oder zweiten Detektor zu verwenden. Beispielsweise können Photodioden verwendet werden. Der erste Detektor und der zweite Detektor können jeweils eine oder mehrere Photodioden umfassen. Zumindest der erste Detektor kann dazu ausgelegt sein, Licht aller von der Lichtquelleneinheit ausgesendeten Wellenlängen zu erfassen. Der Detektor kann auch alternativ oder ergänzend einen optoelektronischen Chip (z. B. CCD) oder eine andere optische Aufnahmeeinrichtung umfassen.The present invention therefore also makes it possible to use simple detectors as the first or second detector. For example, photodiodes can be used. The first detector and the second detector may each comprise one or more photodiodes. At least the first detector may be configured to detect light of all wavelengths emitted by the light source unit. The detector may also alternatively or additionally comprise an opto-electronic chip (eg CCD) or another optical recording device.

Der erste und der zweite Detektor können zur Erfassung bzw. zur Ermittlung von spiegelnd reflektiertem und diffus reflektiertem Licht verwendet werden. Zudem kann zumindest einer aus dem ersten und dem zweiten Detektor auch für die spektrale Ermittlung verwendet werden. Zumindest dieser Detektor ist dann dazu ausgelegt, Licht mehrerer Wellenlängen zu detektieren. In diesem Beispiel verfügt der Sensor über genau den ersten Detektor und den zweiten Detektor und es sind keine weiteren Detektoren vorgesehen.The first and second detectors can be used to detect or detect specularly reflected and diffusely reflected light. In addition, at least one of the first and the second detector can also be used for the spectral determination. At least this detector is then designed to detect light of several wavelengths. In this example, the sensor has exactly the first detector and the second detector and no further detectors are provided.

Der Oberflächensensor kann ferner eine Auswerteinrichtung umfassen, welche eine Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche bzw. des Untergrunds ausgibt.The surface sensor may further comprise an evaluation device which outputs information about the nature of the road surface or the ground.

Mit dem optischen Oberflächensensor kann eine besonders gute Genauigkeit erreicht werden, insbesondere in Bezug auf die Dicke eines Wasserfilms oder die Dicke einer Eisschicht auf der Fahrbahn.With the optical surface sensor, a particularly good accuracy can be achieved, in particular with regard to the thickness of a water film or the thickness of an ice layer on the road.

Der Sensor kann insbesondere auch dazu ausgelegt sein, nachträglich an einem vorhandenen Fahrzeug angebracht zu werden.In particular, the sensor can also be designed to be retrofitted to an existing vehicle.

Der Oberflächensensor kann dabei an einer beliebigen Stelle an der Unterseite des Streufahrzeugs angeordnet sein, und es können hier auch mehrere Oberflächensensoren verwendet werden, um beispielsweise unterschiedliche Fahrbahnbeschaffenheiten auf der rechten Fahrbahnseite, der linken Fahrbahnseite und gegebenenfalls in der Fahrbahnmitte zu erfassen. The surface sensor can be arranged at any point on the underside of the scattering vehicle, and it can also be used here several surface sensors to detect, for example, different road conditions on the right side of the road, the left side of the road and possibly in the middle of the roadway.

Die optischen Oberflächensensoren können im Bereich der Vorderräder, insbesondere auch in der Spur vor den Vorderrädern angeordnet werden, um vor Spritzwasser geschützt zu sein und einen möglichst guten Wert über die tatsächlichen Fahrbahnverhältnisse, beispielsweise auch über Spurrillen zu erhalten.The optical surface sensors can be arranged in front of the front wheels in the region of the front wheels, in particular in the track, in order to be protected from spray water and to obtain the best possible value over the actual road conditions, for example also via ruts.

Im Folgenden werden weitere Einzelheiten und Beispiele der Erfindung lediglich beispielhaft und nicht einschränkend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren angegeben, welche zeigen:In the following, further details and examples of the invention are given by way of example only and not by way of limitation with reference to the attached figures, which show:

1 ein Streufahrzeug, welches mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist; 1 a spreading vehicle equipped with a device according to the invention;

2 ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 2 a first example of a device according to the invention;

3 ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 3 a second example of a device according to the invention; and

4 ein erfindungsgemäßes Verfahren. 4 a method according to the invention.

1 zeigt ein Beispiel wie eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung von Streugutausbringung auf eine Fahrbahnoberfläche 1a an einem Streufahrzeug 60 angeordnet sein kann. Das Streufahrzeug 60 kann ein herkömmliches Streufahrzeug sein, wie es im Winterdienst eingesetzt wird. Das Streufahrzeug 60 hat einen Streugutvorratsbehälter 61, beispielsweise auf der Ladefläche und eine Streugutausbringeinrichtung 62. Diese kann gebräuchlichen Streugutausbringeinrichtungen entsprechen, welche für die variable Einstellung der Streugutmenge geeignet sind. Das Streufahrzeug 60 kann weiterhin über weitere für den Winterdienst typische Vorrichtungen wie einen Schneepflug 65, eine Schneefräse oder ähnliches verfügen. 1 shows an example as a device according to the invention for controlling spreading of spreading material on a road surface 1a on a scattering vehicle 60 can be arranged. The scatter vehicle 60 may be a conventional spreading vehicle, as used in winter service. The scatter vehicle 60 has a grit storage bin 61 , For example, on the bed and a Streugutausbringeinrichtung 62 , This can correspond to common grit spreading devices, which are suitable for the variable adjustment of the amount of grit. The scatter vehicle 60 can continue on other typical for winter service devices such as a snowplow 65 , a snowblower or similar.

An dem Streufahrzeug 60 ist ferner ein optischer Oberflächensensor 2 so angeordnet, dass der ausgesandte Lichtstrahl 11 im Wesentlichen senkrecht auf die Fahrbahnoberfläche 1a trifft. Im dargestellten Beispiel befindet sich eine Eisschicht 72 der Dicke d2 auf der Fahrbahnoberfläche 1a. Die Fahrbahnoberfläche kann jedoch auch schneebedeckt, nass oder trocken sein oder eine andere Beschaffenheit haben.At the scatter vehicle 60 is also an optical surface sensor 2 arranged so that the emitted light beam 11 essentially perpendicular to the road surface 1a meets. In the example shown there is a layer of ice 72 the thickness d2 on the road surface 1a , However, the road surface may also be snow-covered, wet or dry or of a different nature.

Im dargestellten Beispiel ist der optische Oberflächensensor 2 im Bereich der vorderen Stoßstange vor dem Vorderrad 63 angeordnet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, den optischen Oberflächensensor 2 an einer anderen Stelle des Streufahrzeugs 60 anzubringen.In the example shown, the optical surface sensor 2 in the area of the front bumper in front of the front wheel 63 arranged. However, it may also be provided, the optical surface sensor 2 at another location of the scatter vehicle 60 to install.

Zur Vorrichtung 9 umfasst neben dem optischen Oberflächensensor 2 eine Streumittelsteuerung 7.To the device 9 includes in addition to the optical surface sensor 2 a spreading agent control 7 ,

2 zeigt eine Vorrichtung 9. Die Vorrichtung 9 verfügt über den Oberflächensensor 2 und eine Steuerung 7 zur Streugutmengeneinstellung. Die Steuerung 7 zur Streugutmengeneinstellung ist mit dem Oberflächensensor 2 verbunden und erhält von diesem eine Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche 1a. Im dargestellten Beispiel befindet sich ein Wasserfilm 71 der Dicke d1 auf der Fahrbahnoberfläche 1a. Die Fahrbahnoberfläche kann jedoch auch schneebedeckt, vereist oder trocken sein oder eine andere Beschaffenheit haben. 2 shows a device 9 , The device 9 has the surface sensor 2 and a controller 7 for spreading material quantity adjustment. The control 7 for spreading material quantity adjustment is with the surface sensor 2 connected and receives from this information about the nature of the road surface 1a , In the example shown there is a water film 71 the thickness d1 on the road surface 1a , However, the road surface may also be snow-covered, icy or dry or have a different nature.

Der Oberflächensensor 2 hierein auch als Sensors 2 zur Erkennung der Beschaffenheit, insbesondere eines Zustands und der Art der Oberfläche einer Fahrbahn 1 bzw. Fahrbahnoberfläche 1a bezeichnet, ist dazu ausgelegt, an einem Kraftfahrzeug 60 angebracht zu werden.The surface sensor 2 Herein also as sensors 2 for detecting the condition, in particular a condition and the type of surface of a roadway 1 or road surface 1a is designed to be attached to a motor vehicle 60 to be attached.

Der Sensor 2 umfasst in einem Gehäuse 4 drei Einrichtungen, eine Lichtemittereinrichtung 10, eine erste Detektoreinrichtung 20 und eine zweite Detektoreinrichtung 30. Der Lichtemittereinrichtung 10 weist ein Lichtemitterfenster oder eine Lichtemitteröffnung 18 in dem Gehäuse 4 auf, die erste Detektoreinrichtung 20 weist ein erstes Detektorfenster oder eine erste Detektoröffnung 28 in dem Gehäuse 4 auf und die zweite Detektoreinrichtung 30 weist ein zweites Detektorfenster oder eine zweite Detektoröffnung 38 in dem Gehäuse 4 auf. Die Lichtemitteröffnung 18, die erste Detektoröffnung 28 und die zweite Detektoröffnung 38 sind an der gleichen Seite 4a des Gehäuses 4 angeordnet und zu der Fahrbahn 1 hin ausgerichtet, wenn der Sensor 2 betriebsbereit an einem Fahrzeug montiert ist. Der Sensor 2 ist so ausgerichtet, dass der ausgesendete Lichtstrahl 11 ungefähr senkrecht auf die Fahrbahn 1 bzw. Fahrbahnoberfläche 1a fällt, d. h. die optische Achse des Lichtemitterabschnitts 10a, bzw. die Lichtemitterachse 11a steht im Wesentlichen senkrecht zu der Fahrbahn 1 bzw. Fahrbahnoberfläche 1a.The sensor 2 includes in a housing 4 three devices, a light emitting device 10 , a first detector device 20 and a second detector device 30 , The light emitting device 10 has a light-emitting window or a light-emitting aperture 18 in the case 4 on, the first detector device 20 has a first detector window or a first detector opening 28 in the case 4 on and the second detector device 30 has a second detector window or a second detector opening 38 in the case 4 on. The light emitter opening 18 , the first detector opening 28 and the second detector opening 38 are on the same page 4a of the housing 4 arranged and to the roadway 1 aligned when the sensor 2 ready for use mounted on a vehicle. The sensor 2 is aligned so that the emitted light beam 11 approximately perpendicular to the roadway 1 or road surface 1a falls, ie the optical axis of the light emitter section 10a , or the light emitter axis 11a is substantially perpendicular to the roadway 1 or road surface 1a ,

In dem in den 2 und 3 dargestellten Beispielen sind die Lichtemittereinrichtung 10, die erste Detektoreinrichtung 20 und die zweite Detektoreinrichtung 30 in einer Reihe angeordnet und die Lichtemittereinrichtung 10 ist zwischen der ersten Detektoreinrichtung 20 und der zweiten Detektoreinrichtung 30 angeordnet.In the in the 2 and 3 Examples shown are the light emitting device 10 , the first detector device 20 and the second detector device 30 arranged in a row and the light emitting device 10 is between the first detector device 20 and the second detector device 30 arranged.

Die Lichtemittereinrichtung 10, die erste Detektoreinrichtung 20 und die zweite Detektoreinrichtung 30 können jedoch auch getrennt voneinander angeordnet sein und müssen nicht in einem Gehäuse zusammengefasst sein. The light emitter device 10 , the first detector device 20 and the second detector device 30 However, they can also be arranged separately from one another and do not have to be combined in one housing.

In der Lichtemittereinrichtung 10 ist eine Lichtquelleneinheit 12 angeordnet, welche zur Aussendung von Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen ausgelegt ist. Die Lichtquelleneinheit 12 kann dazu eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs), Laserdioden, eine andere geeignete Lichtquelle oder eine Kombination daraus umfassen und ist dazu geeignet, Licht mehrerer voneinander verschiedener Wellenlängen auszusenden. Beispielsweise kann die Lichtquelleneinheit 12 Licht zumindest mit den Wellenlängen 1300 nm, 1460 nm und 1550 nm aussenden. Die vorgesehenen Wellenlängen können jedoch dem jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden.In the light emitting device 10 is a light source unit 12 arranged, which is designed to emit light of several different wavelengths. The light source unit 12 For example, it may comprise one or more light-emitting diodes (LEDs), laser diodes, another suitable light source or a combination thereof, and is capable of emitting light of several mutually different wavelengths. For example, the light source unit 12 Emit light at least with the wavelengths 1300 nm, 1460 nm and 1550 nm. The intended wavelengths, however, can be adapted to the respective application.

Der Lichtquelleneinheit 12 ist im in der 2 dargestellten Beispiel in Richtung des ausgesandten Lichtstrahls 11 ein Lichtquellenpolarisator oder Lichtquellenpolarisationsfilter 14 nachgeschaltet, welcher das von der Lichtquelleneinheit 12 ausgesandte Licht in eine vorbestimmte Richtung polarisiert.The light source unit 12 is in the 2 illustrated example in the direction of the emitted light beam 11 a light source polarizer or light source polarizer 14 downstream of that of the light source unit 12 emitted light is polarized in a predetermined direction.

Ferner ist eine Emitteroptik 16 vorgesehen, um das ausgesendete Licht entlang eines emittierten Lichtstrahls 11 auf einen bestimmten Bereich auf dem Untergrund oder der Fahrbahn 1 bzw. der Fahrbahnoberfläche 1a unter dem Fahrzeug 60 auszurichten bzw. zu fokussieren.Furthermore, an emitter optic 16 provided to the emitted light along an emitted light beam 11 to a specific area on the ground or the road surface 1 or the road surface 1a under the vehicle 60 align or focus.

Die optische Achse der Emitteroptik 16 kann die optische Achse 10a des Lichtemitterabschnitts 10 definieren. Die Emitteroptik 16 kann aus einer Emitterlinse bestehen oder mehrere Linsen und/oder andere optische Element umfassen.The optical axis of the emitter optics 16 can the optical axis 10a of the light emitter section 10 define. The emitter optics 16 may consist of an emitter lens or comprise a plurality of lenses and / or other optical element.

Der erste Detektorabschnitt 20 umfasst einen ersten Detektor 22, beispielsweise eine oder mehrere Photodioden, dazu ausgelegt, Licht aller von der Lichtquelleneinheit 10 ausgesandten Wellenlängen zu detektieren. Der erste Detektor 22 kann dazu auch mehrere nebeneinander angeordnete Photodioden oder einen oder mehrere optoelektronische Einheiten (z. B. CCD, CMOS) umfassen.The first detector section 20 includes a first detector 22 For example, one or more photodiodes, designed to light all of the light source unit 10 to detect emitted wavelengths. The first detector 22 may also include a plurality of juxtaposed photodiodes or one or more opto-electronic devices (eg, CCD, CMOS).

An dem ersten Detektor 22 ist eine erste Sammeloptik 26 und ein erster Polarisator oder erster Polarisationsfilter 24 angeordnet. Die erste Sammeloptik 26 kann aus einer einzelnen ersten Sammellinse bestehen oder mehrere Linsen und/oder weitere optische Elemente umfassen. Die Polarisierungsrichtung des ersten Polarisationsfilters 24 ist senkrecht zu der des Lichtquellenpolarisationsfilters 14 und damit im Wesentlichen senkrecht zu der vorbestimmten Polarisierungsrichtung. Spiegelnd reflektiertes, in der vorbestimmten Richtung polarisiertes Licht wird damit herausgefiltert und lediglich diffus reflektiertes Licht gelangt zu dem ersten Detektor 22. Der erste Detektor 22 dient somit als „Streuungsdetektor”.At the first detector 22 is a first collectible look 26 and a first polarizer or first polarizing filter 24 arranged. The first collection optics 26 may consist of a single first converging lens or comprise a plurality of lenses and / or further optical elements. The polarization direction of the first polarization filter 24 is perpendicular to that of the light source polarizing filter 14 and thus substantially perpendicular to the predetermined polarization direction. Reflecting reflected light polarized in the predetermined direction is thus filtered out and only diffusely reflected light reaches the first detector 22 , The first detector 22 thus serves as a "scatter detector".

Eine erste Achse 20a kann im Wesentlichen der optischen Achse der ersten Sammeloptik 26 und/oder des ersten Detektorabschnitts 20 entsprechen und im Wesentlichen parallel zu der Emitterachse 10a, welche im Wesentlichen der optischen Achse der Emitteroptik 16 und/oder des Lichtemitterabschnitts 10 entspricht, ausgerichtet sein.A first axis 20a may be substantially the optical axis of the first collection optics 26 and / or the first detector section 20 correspond and substantially parallel to the emitter axis 10a which essentially corresponds to the optical axis of the emitter optic 16 and / or the light emitter section 10 corresponds, be aligned.

In dem zweiten Detektorabschnitt 30, welcher auf der dem ersten Detektorabschnitt 20 gegenüberliegenden Seite des Lichtemitterabschnitts 10 in dem Gehäuse 4 des Sensors 2 angeordnet ist, ist ein zweiter Detektor 32 angeordnet.In the second detector section 30 which is on the first detector section 20 opposite side of the light emitter section 10 in the case 4 of the sensor 2 is arranged, is a second detector 32 arranged.

Der zweite Detektor 32 kann ebenfalls eine Photodiode umfassen, welche dazu ausgelegt ist, zumindest Licht einer von der Lichtquelleneinheit 12 ausgesandten Wellenlängen zu detektieren. Der zweite Detektor 32 kann jedoch ebenfalls mehrere nebeneinander angeordnete Photodioden umfassen und dazu ausgelegt sein, Licht mehrerer verschiedener Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche zu detektieren.The second detector 32 may also include a photodiode configured to at least light one of the light source unit 12 to detect emitted wavelengths. The second detector 32 however, it may also include a plurality of juxtaposed photodiodes and be configured to detect light of several different wavelengths or wavelength ranges.

Dem zweiten Detektor 32 ist eine zweite Sammeloptik 36 zugeordnet, um das reflektierte Licht auf den zweiten Detektor 32 zu fokussieren und in diesem zu detektieren. Die zweite Sammeloptik 36 kann aus einer einzelnen zweiten Sammellinse bestehen oder mehrere Linsen und/oder weitere optische Elemente umfassen. Im Gegensatz zu dem ersten Detektor 22, weist der zweite Detektor 32 im in der 1 dargestellten Beispiel keinen Polarisator oder Polarisationsfilter auf. Da bereits das emittierte Licht polarisiert ist, ist dies auch nicht notwendig. Von dem zweiten Detektor wird somit diffus reflektiertes und spiegelnd reflektiertes Licht detektiert, welches entlang des zweiten Detektorstrahlengangs 31 reflektiert wird. Jedoch kann auch der zweite Detektor 32 einen Polarisationsfilter (nicht dargestellt) aufweisen, dessen Polarisationsrichtung parallel zu derjenigen des Emitterpolarisators 16 ist, um lediglich spiegelnd reflektiertes Licht in der zweiten Photodiode 36 zu detektieren.The second detector 32 is a second collectible look 36 assigned to the reflected light on the second detector 32 to focus and to detect in this. The second collection optics 36 may consist of a single second converging lens or comprise a plurality of lenses and / or further optical elements. Unlike the first detector 22 , the second detector points 32 im in the 1 example illustrated no polarizer or polarization filter. Since already the emitted light is polarized, this is not necessary. The second detector thus detects diffusely reflected and specularly reflected light which propagates along the second detector beam path 31 is reflected. However, the second detector can also be used 32 a polarizing filter (not shown) whose polarization direction is parallel to that of the emitter polarizer 16 is to only specularly reflected light in the second photodiode 36 to detect.

Eine zweite Achse 30a kann im Wesentlichen der optischen Achse der zweiten Sammeloptik 36 und oder des zweiten Detektorabschnitts 30 entsprechen und im Wesentlichen parallel zu der Emitterachse 10a, welche im Wesentlichen der optischen Achse der Emitteroptik 16 und/oder des Lichtemitterabschnitts 10 entspricht, ausgerichtet sein.A second axis 30a may be substantially the optical axis of the second collection optics 36 and or the second detector section 30 correspond and substantially parallel to the emitter axis 10a which essentially corresponds to the optical axis of the emitter optic 16 and / or the light emitter section 10 corresponds, be aligned.

Der beschriebene Sensor kann im sichtbaren Lichtbereich, beispielsweise bei einer Wellenlänge von ungefähr 625 nm betrieben werden, um spiegelnd reflektiertes Licht und diffus reflektiertes Licht zu messen. Aus dem Verhältnis von dem im ersten Detektor 22 gemessenen diffus reflektierten Licht zu dem im zweiten Detektor 32 zusätzlich gemessenen spiegelnd reflektierten Licht kann auf die Fahrbahnhelligkeit und Fahrbahnrauhigkeit geschlossen werden und damit bestimmt werden, ob sich das Fahrzeug beispielsweise auf einer Asphalt- oder Betonfahrbahn befindet.The sensor described can be operated in the visible light range, for example at a wavelength of approximately 625 nm specularly reflected light and diffusely reflected light. From the ratio of that in the first detector 22 measured diffusely reflected light to that in the second detector 32 additionally measured specularly reflected light can be concluded on the road surface brightness and road surface roughness and thus determine whether the vehicle is located, for example, on an asphalt or concrete pavement.

Der beschriebene Sensor kann auch im Infrarotbereich bei verschiedenen Wellenlängen verwendet werden. Hierzu kann der erste Detektor 22 und/oder der zweite Detektor 32 verwendet werden. Beispielsweise wird Infrarotlicht der Wellenlänge 1460 nm besonders gut von Wasser absorbiert, so dass Licht dieser Wellenlänge bei nasser Fahrbahn nur in geringem Maße zu dem ersten Detektor 22 bzw. dem zweiten Detektor 32 zurückreflektiert wird. Bei trockener Fahrbahn wird diese Wellenlänge dahingegen normal reflektiert. Infrarotlicht der Wellenlänge 1550 nm wird dahingegen gut von Eis absorbiert. Durch Vergleich der Reflexion dieser beiden Wellenlängen und Berücksichtigung einer Referenzwellenlänge kann auf Eis oder Wasser auf der Fahrbahn geschlossen werden. Die Referenzwellenlänge, welche weder von Eis noch von Wasser nennenswert absorbiert wird, z. B. 1300 nm, dient als Bezugsgröße zur Bewertung des Absorptionsgrades der beiden anderen Wellenlängen. Dann können die gemessenen Intensitätsverhältnisse bei den Wellenlängen 1550 nm/1300 nm mit dem Verhältnis 1460 nm/1300 nm in bekannter Weise in Relation gesetzt werden, um Informationen über Wasser und Eis auf der Fahrbahn oder eine trockene Fahrbahn zu erlangen.The described sensor can also be used in the infrared range at different wavelengths. For this purpose, the first detector 22 and / or the second detector 32 be used. For example, infrared light of wavelength 1460 nm is particularly well absorbed by water, so that light of this wavelength in wet conditions only to a small extent to the first detector 22 or the second detector 32 is reflected back. On dry roads, this wavelength is normally reflected. Infrared light of wavelength 1550 nm, on the other hand, is well absorbed by ice. By comparing the reflection of these two wavelengths and considering a reference wavelength can be concluded on ice or water on the road. The reference wavelength, which is not significantly absorbed by neither ice nor water, z. B. 1300 nm, serves as a reference for assessing the absorption of the other two wavelengths. Then, the measured intensity ratios at the wavelengths 1550 nm / 1300 nm with the ratio 1460 nm / 1300 nm can be related in a known manner in order to obtain information on water and ice on the road or a dry road.

Die verschiedenen Wellenlängen können parallel, insbesondere aber sequentiell zeitlich versetzt, ausgesandt werden. Somit wird jeweils nur Licht einer Wellenlänge zu einem Zeitpunkt ausgesandt und dementsprechend detektiert. Dies erlaubt es, auf eine aufwändige spektrale Analyse oder Strahlaufteilung zu verzichten.The different wavelengths can be transmitted in parallel, but in particular sequentially offset in time. Thus, only light of one wavelength at a time is emitted and detected accordingly. This makes it possible to dispense with a complex spectral analysis or beam splitting.

Der Sensor 2 verfügt ferner über eine Auswerteinrichtung 50, mit welcher die von dem ersten Detektor 22 und dem zweiten Detektor 32 erfassten bzw. ermittelten Daten verarbeitet werden. Die Auswerteinrichtung 50 kann außerhalb des Gehäuses 4 angeordnet sein und sich beispielsweise an einem anderen Ort in dem Fahrzeug 60 befinden. Die Auswerteinrichtung 50 kann mit dem ersten Detektor 22 und dem zweiten Detektor 32 über ein Kabel oder eine drahtlose Verbindung verbunden sein. Die Auswerteinrichtung kann auch eine Steuerung für die Lichtquelleneinheit 21 umfassen oder mit einer Steuerung verbunden sein. Die Auswerteinheit 50 und/oder die Steuerung können jedoch auch an oder in dem Gehäuse 4 angeordnet sein bzw. in diese integriert sein, wie mit Bezug auf die 2 dargestellt.The sensor 2 also has an evaluation device 50 with which of the first detector 22 and the second detector 32 recorded or determined data are processed. The evaluation device 50 can outside the case 4 be located and, for example, in a different location in the vehicle 60 are located. The evaluation device 50 can with the first detector 22 and the second detector 32 be connected via a cable or a wireless connection. The evaluation device can also be a controller for the light source unit 21 include or connected to a controller. The evaluation unit 50 however, and / or the controller may also be on or in the housing 4 be arranged or integrated in, as with respect to the 2 shown.

Mit dem beschriebenen Sensor 2 können mit einem kompakten und kostengünstigen Aufbau sowohl spektrale Reflexion, als auch spiegelnde und diffuse Reflexion in kurzer zeitlicher Abfolge gemessen und auf dieser Basis auf Fahrbahnart und -zustand geschlossen werden. Dadurch entsteht eine bessere und genauere Information über die Art und den tatsächlichen Zustand der Fahrbahn 1 bzw. Fahrbahnoberfläche 1a unter dem Fahrzeug 60. Für die Messung ist nur der eine Sensor 2 erforderlich.With the described sensor 2 Both spectral reflection and specular and diffuse reflection can be measured in a short time sequence with a compact and cost-effective design. On this basis, the roadway type and condition can be concluded. This results in a better and more accurate information about the type and the actual condition of the road 1 or road surface 1a under the vehicle 60 , For the measurement is only the one sensor 2 required.

Soll nur spektrale Reflexion gemessen werden, da beispielsweise die Messgenauigkeit dafür ausreichend ist, kann gegebenenfalls der zweite Detektorabschnitt 30 weggelassen werden.If only spectral reflection is to be measured, since, for example, the measurement accuracy is sufficient for this, the second detector section can optionally be used 30 be omitted.

Der Sensor 2 liefert eine Information über tatsächlich auf der Fahrbahn vorhandenes Eis, und welche Dicke d diese Eisschicht hat, beziehungsweise ob ein Wasserfilm auf der Fahrbahn vorhanden ist und gegebenenfalls welche Dicke d er aufweist. Die Steuerung 7 ermittelt beispielsweise anhand einer gespeicherten Tabelle in Abhängigkeit von der mit dem optischen Oberflächensensor 2 ermittelten Information ob, und welche Menge an Streugut mit der Streugutausbringeinrichtung 62 ausgebracht werden soll. Die Streugutausbringeinrichtung 62 wird dann entsprechend angewiesen und die ausgebrachte Menge an Streugut erhöht, verringert oder auch ganz gestoppt.The sensor 2 provides information about ice actually present on the road, and what thickness d this ice layer has, or whether a film of water is present on the road surface and optionally what thickness it has. The control 7 determines, for example, based on a stored table as a function of the optical surface sensor 2 determined information whether, and what amount of grit with the grit applicator 62 should be applied. The grit spreading device 62 is then instructed accordingly and increases the amount of grit discharged, reduced or even stopped completely.

Es kann auch vorgesehen sein, das unterschiedliche Streumittel für unterschiedliche Fahrbahnbedingungen auf dem Streufahrzeug 60 bevorratet werden, und das je nach Fahrbahnbeschaffenheit und Fahrbahnzustand beispielsweise Split oder Streusalz ausgebracht werden kann.It can also be provided, the different scattering means for different road conditions on the scattering vehicle 60 be stored, and this can be applied depending on road conditions and road conditions, for example, split or road salt.

Wie in der 2 dargestellt, kann die Steuerung 7 als separate Einrichtung zu dem Oberflächensensor 2 ausgeführt sein, und beispielsweise an einem anderen Ort im Streufahrzeug 60 oder an der Streumittelausgabeeinrichtung 62 angeordnet sein. Die Steuerung 7 kann auch in eine der Streumittelausgabeeinrichtung 62 zugeordneten Steuerung integriert sein.Like in the 2 shown, the controller can 7 as a separate device to the surface sensor 2 be executed, and for example in another location in the scatter vehicle 60 or at the spreading device output device 62 be arranged. The control 7 can also be in one of the scatter dispenser 62 associated control can be integrated.

Die 3 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Vorrichtung 9. Die mit Bezug auf die 3 dargestellten und beschriebenen Merkmale können je nach Anwendung mit den mit Bezug auf die 2 dargestellten und beschriebenen Merkmalen kombiniert oder ausgetauscht werden.The 3 shows another example of a device 9 , The referring to the 3 illustrated and described features, depending on the application with respect to the 2 illustrated and described features are combined or replaced.

Der in der 3 dargestellte Sensor 2 entspricht dem mit Bezug auf die 2 beschriebenen Sensor mit dem Unterschied, dass kein Lichtquellenpolarisator vorgesehen ist. Der ausgesandte Lichtstrahl 110 ist in diesem Fall nicht polarisiert. Um dennoch spiegelnd reflektiertes Licht herausfiltern zu können, ist ein zweiter Polarisationsfilter 34 im Strahlengang vor dem zweiten Detektor 32 angeordnet. Die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters 34 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsfilters 24. Alle übrigen Elemente des Sensors 2 können denen des mit Bezug auf die 1 dargestellten Sensors entsprechen.The Indian 3 illustrated sensor 2 corresponds to that with respect to the 2 described sensor with the difference that no Lichtquellenpolarisator is provided. The emitted light beam 110 is not polarized in this case. To filter out still specularly reflected light can, is a second polarizing filter 34 in the beam path in front of the second detector 32 arranged. The polarization direction of the second polarization filter 34 is substantially perpendicular to the polarization direction of the first polarizing filter 24 , All other elements of the sensor 2 can those of with respect to the 1 represented sensor correspond.

Im in der 3 dargestellten Beispiel befindet sich weder ein Wasserfilm 71 noch eine Eisschicht 72 auf der Fahrbahnoberfläche 1a.I'm in the 3 example shown is neither a water film 71 another layer of ice 72 on the road surface 1a ,

Im in der 3 dargestellten Beispiel ist die erste Achse 20b, welche der optischen Achse der ersten Sammeloptik 26 und/oder des gesamten ersten Detektorabschnitts 20 entsprechen kann, in einem Winkel α zur Emitterachse 10a ausgerichtet, wobei der Winkel α maximal ungefähr 10° beträgt. Entsprechend kann die zweite Achse 30b, welche der optischen Achse der zweiten Sammeloptik 36 und/oder des gesamten zweiten Detektorabschnitts 30 entsprechen kann, in einem Winkel β zur Emitterachse 10a ausgerichtet sein, wobei der Winkel β ebenfalls maximal ungefähr 10° beträgt. Der Schnittpunkt 40 der Emitterachse 10a mit der ersten Achse 20b und/oder der zweiten Achse 30b kann auf der Fahrbahnoberfläche 1a liegen oder in einem Abstand von bis zu 50 cm von der Fahrbahnoberfläche 1a liegen.I'm in the 3 example shown is the first axis 20b , which is the optical axis of the first collection optics 26 and / or the entire first detector section 20 can correspond, at an angle α to the emitter axis 10a aligned, wherein the angle α is a maximum of about 10 °. Accordingly, the second axis 30b , which is the optical axis of the second collection optics 36 and / or the entire second detector section 30 may correspond, at an angle β to the emitter axis 10a be aligned, wherein the angle β is also a maximum of about 10 °. The point of intersection 40 the emitter axis 10a with the first axis 20b and / or the second axis 30b can on the road surface 1a lie or at a distance of up to 50 cm from the road surface 1a lie.

Es besteht ferner die Möglichkeit, sowohl einen Lichtquellenpolarisator oder Lichtquellenpolarisationsfilter 14 an der Lichtquelleneinheit 12 vorzusehen, wie mit Bezug auf die 1 beschrieben, als auch einen zweiten Polarisator oder zweiten Polarisationsfilter 34 an dem zweiten Detektor 32. Typischerweise sind dann die Polarisationsrichtungen des Lichtquellenpolarisationsfilters 14 und des zweiten Polarisationsfilters 34 parallel zueinander ausgerichtet. Die Polarisationsrichtungen des Lichtquellenpolarisationsfilters 14 und des zweiten Polarisationsfilters 34 des zweiten Detektors 32 sind jedoch im Wesentlichen senkrecht zu der Polarisationsrichtung des ersten Polarisators oder ersten Polarisationsfilters 24 angeordnet.There is also the possibility of having both a light source polarizer or light source polarizing filter 14 at the light source unit 12 to provide, as with respect to the 1 described as well as a second polarizer or second polarizing filter 34 at the second detector 32 , Typically, then are the polarization directions of the light source polarizing filter 14 and the second polarizing filter 34 aligned parallel to each other. The polarization directions of the light source polarizing filter 14 and the second polarizing filter 34 of the second detector 32 however, are substantially perpendicular to the polarization direction of the first polarizer or first polarizing filter 24 arranged.

In der 3 ist ferner die Auswerteinrichtung 50 innerhalb des Gehäuses 4 des Sensors 2 angeordnet bzw. in das Gehäuse 2 integriert dargestellt. Es versteht sich, dass die Auswerteinheit auch, wie in 1 dargestellt, außerhalb des Sensors 2 vorgesehen sein kann.In the 3 is also the evaluation device 50 inside the case 4 of the sensor 2 arranged or in the housing 2 shown integrated. It is understood that the evaluation unit also, as in 1 shown outside the sensor 2 can be provided.

Der Sensor 2 und insbesondere die Emitteroptik 16 und die erste Sammeloptik 26 beziehungsweise gegebenenfalls auch die zweite Sammeloptik 36 können dazu ausgelegt sein in einer bestimmten Höhe oder einem bestimmten Höhenbereich über der Fahrbahnoberfläche 1a angeordnet zu werden. Beispielsweise kann der Sensor 2 dazu ausgelegt sein in einer Höhe h beziehungsweise einem Abstand von ungefähr 10 cm bis ungefähr 1 m von der Fahrbahnoberfläche 1a angeordnet zu werden, wobei der Abstand einen jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden kann. Für die Verwendung des Sensors 2 in einem Personenkraftwagen kann die Höhe h im Bereich von ungefähr 10 cm bis 40 cm liegen. Bei einer Verwendung des Sensors 2 in einem Nutzfahrzeug, einem Omibus oder einem Geländefahrzeug kann die Höhe h ungefähr 30 cm bis ungefähr 100 cm betragen, insbesondere in einem Bereich von 50 cm bis 80 cm.The sensor 2 and in particular the emitter optics 16 and the first collection optics 26 or possibly also the second collection optics 36 may be designed to be at a certain height or height above the road surface 1a to be arranged. For example, the sensor 2 be designed to a height h or a distance of about 10 cm to about 1 m from the road surface 1a to be arranged, wherein the distance can be adapted to a particular application. For the use of the sensor 2 in a passenger car, the height h may be in the range of about 10 cm to 40 cm. When using the sensor 2 in a commercial vehicle, omibus or off-road vehicle, the height h may be about 30 cm to about 100 cm, especially in a range of 50 cm to 80 cm.

Im in der 3 dargestellten Beispiel ist die Steuerung 7 zur Einstellung der Streugutmenge in dem Gehäuse 4 des optischen Sensors 2 angeordnet, und kann auch in der Auswerteinrichtung 50 integriert sein beziehungsweise mit dieser direkt verbunden sein. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Montage der Vorrichtung 9 an einem bereits vorhandenen Streufahrzeug 60. In diesem Fall gibt die Vorrichtung 9 direkt aus dem Gehäuse 4 ein Steuersignal für die Streugutausbringeinrichtung 62 ab.I'm in the 3 The example shown is the controller 7 for adjusting the amount of grit in the housing 4 of the optical sensor 2 arranged, and can also be in the evaluation device 50 be integrated or be directly connected with this. This results in a particularly simple installation of the device 9 on an already existing spreading vehicle 60 , In this case, the device gives 9 directly from the case 4 a control signal for the grit applicator 62 from.

4 zeigt beispielhaft ein Verfahren zur Ermittlung der auszubringenden Streugutmenge. Das Verfahren umfasst den Schritt des Erfassens einer Information 100 über eine Fahrbahnbeschaffenheit beziehungsweise die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche 1a. Das Erfassen der Information 100 über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche 1a umfasst das Aussenden von Licht 110 von zumindest einer Wellenlänge, bevorzugt von mindestens drei voneinander unterschiedlichen Wellenlängen im Infrarotbereich und das Detektieren 120 von an der Fahrbahnoberfläche 1a reflektiertem Licht der drei voneinander unterschiedlichen Wellenlängen. Wie oben beschrieben, kann das Licht der unterschiedlichen Wellenlängen zeitlich versetzt, beispielsweise mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert oder phasenverschoben mit gleicher Frequenz moduliert ausgesendet und dementsprechend detektiert werden. 4 shows an example of a method for determining the amount of grit to be applied. The method includes the step of detecting information 100 about a road condition or the condition of the road surface 1a , Capturing the information 100 about the condition of the road surface 1a includes the emission of light 110 of at least one wavelength, preferably of at least three different wavelengths in the infrared range and the detection 120 from on the road surface 1a reflected light of the three mutually different wavelengths. As described above, the light of the different wavelengths can be staggered in time, for example, modulated with different frequencies or phase-shifted transmitted with the same frequency modulated and detected accordingly.

Aus dem Verhältnis der Intensitäten des reflektieren Lichts der unterschiedlichen Wellenlängen, beziehungsweise des Verhältnisses aus diffus reflektierten und spiegelnd reflektierten Licht wird dann ermittelt, 150 ob die Fahrbahnoberfläche 1a trocken, nass, eisig, schneebedeckt ist oder eine andere Beschaffenheit hat. Es wird ebenfalls in diesem Schritt die Dicke d1 des Wasserfilms 71 ermittelt, wenn die Fahrbahn nass ist, beziehungsweise die Dicke d2 der Eisschicht 72 ermittelt, wenn die Fahrbahn eisbedeckt ist.From the ratio of the intensities of the reflected light of the different wavelengths, or the ratio of diffusely reflected and specularly reflected light, it is then determined 150 whether the road surface 1a dry, wet, icy, snowy or has a different texture. It also becomes the thickness d1 of the water film in this step 71 determined when the road surface is wet, or the thickness d2 of the ice layer 72 determined when the road is covered with ice.

Wurde eine eisbedeckte Fahrbahnoberfläche 1a erkannt und die Dicke d2 der Eisschicht 72 ermittelt, wird in einem Auswertschritt 200 bestimmt, welche Streugutmenge für die Dicke d2 der Eisschicht 72 auszubringen ist und in einem Anweisungsschritt 300 die Streugutausbringeinrichtung 62 entsprechend angewiesen diese Menge an Streumittel auszubringen.Became an ice-covered road surface 1a detected and the thickness d2 of the ice layer 72 determined, is in an evaluation step 200 determines which amount of grit for the thickness d2 of the ice layer 72 and in an instruction step 300 the grit spreading device 62 instructed to deploy this amount of scattering agent.

Entsprechend wird, wenn die Fahrbahn 1 als nass erkannt wurde, eine bestimmte Wasserfilmdicke d1 bestimmt wurde und gegebenenfalls die Temperatur in der Nähe des Gefrierpunktes, beispielweise unter +3°C, liegt, eine entsprechende Streumittelmenge im Auswertschritt 200 bestimmt und eine entsprechende Anweisung 300 an die Streumittelausbringeinrichtung 62 übermittelt. Entsprechend kann eine bestimmte Streumittelmenge bei einer schneebedeckten Fahrbahn und einer bestimmten Schneedickenschicht bestimmt werden.Accordingly, if the roadway 1 was detected as wet, a certain water film thickness d1 was determined and, where appropriate, the temperature in the vicinity of the freezing point, for example, below + 3 ° C, is a corresponding amount of scattering agent in the evaluation step 200 determined and an appropriate instruction 300 to the spreading agent applicator 62 transmitted. Accordingly, a certain amount of scattering agent can be determined in a snow-covered road and a specific layer of snow thickness.

Die Bestimmung der Streumittelmenge kann anhand einer gespeicherten Tabelle erfolgen.The determination of the amount of scattering agent can be made on the basis of a stored table.

Die vorangehende Beschreibung wurde im Hinblick auf die in den Figuren dargestellten Beispiele gegeben. Jedoch wird der Fachmann die angegebenen Beispiele ohne weiteres modifizieren oder kombinieren und die Streugutart und Menge entsprechend anpassen. Auch wird der Fachmann weitere Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens finden, beispielsweise die Anbringung an anderen Stellen eines Fahrzeugs.The foregoing description has been given with regard to the examples shown in the figures. However, those skilled in the art will readily modify or combine the examples given and adjust the type and amount of grit accordingly. The person skilled in the art will also find further possible uses of the device according to the invention and of the method according to the invention, for example the attachment to other points of a vehicle.

Der Fachmann wird ebenfalls andere als die angegebenen Wellenlängen in Erwägung ziehen um die Messergebnisse an unterschiedliche Anforderungen anzupassen. Es versteht sich, dass die angegebenen Wellenlängen nicht auf genau die Werte eingeschränkt sind, sondern einen Wellenlängenbereich umfassen können, welcher die angegebenen diskreten Wellenlängen enthält.The person skilled in the art will also consider other than the specified wavelengths in order to adapt the measurement results to different requirements. It is understood that the indicated wavelengths are not limited to the exact values, but may include a wavelength range containing the indicated discrete wavelengths.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2004069561 [0005]
DE 102004001046 A1 [0006]

Claims

Method for controlling spreading of spreading material on a road surface ( 1a ), the method comprising: emitting light of at least one wavelength onto the road surface ( 1a ); Detecting on the road surface ( 1a ) reflected light of the at least one wavelength; - determining at least one piece of information about the condition of the road surface ( 1a ) based on the detected, reflected light of the at least one wavelength; and - adjusting one to the road surface ( 1a ) to be applied amount of grit depending on the at least one piece of information.

The method of claim 1, wherein the at least one information comprises whether the road surface ( 1a ) is wet, icy, snowy and / or dry.

Method according to claim 1 or 2, wherein said at least one information is a thickness (d1) of a water film ( 71 ) or a thickness (d2) of an ice layer ( 72 ).

Method according to one of the preceding claims, wherein the emission of light and the detection of the on the road surface ( 1a ) reflected light comprises light of three different wavelengths in the infrared range.

Method according to one of the preceding claims, wherein detecting the on the road surface ( 1a ) reflected light comprises detecting diffusely reflected and specularly reflected light.

Use of an optical surface sensor ( 2 ) for adjusting a quantity of grit to be delivered.

Contraption ( 9 ) for controlling the spreading of grit on a road surface ( 1a ), the device comprising: an optical surface sensor ( 2 ) for determining at least one piece of information about the condition of the road surface ( 1a ), and a controller ( 7 ) to the spreading material quantity adjustment, which with the optical surface sensor ( 2 ) and based on the at least one information about the road surface ( 1a ) sets the amount of grit to be applied.

Contraption ( 9 ) according to claim 7, wherein the at least one information about the nature comprises whether the road surface ( 1a ) is wet, icy, snowy and / or dry.

Contraption ( 9 ) according to claim 7 or 8, wherein the at least one information about the nature of the road surface ( 1a ) a thickness (d1) of a water film ( 71 ) or a thickness (d2) of an ice layer ( 72 ).

Contraption ( 9 ) according to one of claims 7 to 9, wherein the optical surface sensor ( 2 ) comprises: - a light source unit ( 12 ) for emitting light of at least one wavelength to the ground ( 1 ) and - at least a first detector ( 20 . 30 ) from the road surface ( 1a ) to detect reflected light

Contraption ( 9 ) according to claim 10, wherein the light source unit ( 12 ) and the at least one detector ( 20 ) in a housing ( 4 ) are arranged.

Apparatus according to claim 10 or 11, further comprising at least a second detector for detecting specularly reflected light.

Contraption ( 9 ) according to one of claims 10 to 12, wherein the light source unit ( 12 ) comprises three light sources for emitting light of three different wavelengths.

Contraption ( 9 ) according to one of claims 10 to 13, which for attachment to a gritting vehicle ( 60 ) suitable is.

Vehicle ( 60 ) with a device ( 9 ) according to any one of claims 10 to 14.