DE3108234A1

DE3108234A1 - "verfahren zur beurteilung der qualitaet von kfz-scheiben"

Info

Publication number: DE3108234A1
Application number: DE19813108234
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Ing. 7504 Weingarten Bister; Georg Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Geiser
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1981-03-05
Filing date: 1981-03-05
Publication date: 1982-09-30

Description

Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben
Im Bereich der Kfz-Technik besteht die Notwendigkeit, die Qualität von Scheiben sowohl in der Entwicklungs- und Herstellungsphase als auch nach längerer Betriebsdauer am Fahrzeug rationell und objektiv zu beurteilen. Neben einer integralen Bewertung sind hierbei Aussagen erforderlich zur Scheibenqualität in Teilbereichen der Scheibe sowie eine Bewertung der verkratzten und verunreinigten Scheibe entsprechend ihrer Wirkung auf die Wahrnehmung des Fahrers unter Berücksichtigung seiner Aufgaben im Verkehr. Ein hierzu geeignetes Meßverfahren wird vorgeschlagen.
Es ist bekannt, daß bei schlechter Scheibenqualität das an Kratzern und Verunreinigungen entstehende Streulicht zu einer Kontrastminderung der vom Fahrer wahrzunehmenden Sehobjekte führt. Bei kontrastarmen Sehobjekten wird dadurch die Wahrnehmung durch den Fahrer erschwert oder verhindert.
Als besonders kritisch erweist sich die Fahrt bei Nacht auf einer Straße ohne ortsfeste Beleuchtung mit Gegenverkehr.
Bedingt durch die hohe Lichtintensität der Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge und die schwache Beleuchtung vom Fahrer wahrzunehmender Sehobjekte, z.B. Fußgänger, wird der Grad der Kontrastminderung und damit der Einfluß auf die Wahrnehmung im wesentlichen durch das von den Scheinwerfern entgegenkommender Fahrzeuge ausgehende und an den Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe gestreute Licht bestimmt. Es ist somit zweckmäßig, die Scheibenqualität anhand der Ortsabhängigkeit der treulichttntensität zu beurteilen.
Methoden zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben sind nicht bekannt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, das eine automatische Beurteilung der Scheibe sowohl in einem Prüfaufbau als auch im eingebauten Zustand am Fahrzeug ermöglicht. Der prinzipielle Meßaufbau, in Fig. 1 in der Ansicht von oben und in Fig. 2 von der Seite dargestellt, besteht neben der Scheibe (1) aus einer Beleuchtungsrichtung (2), die den Prüfling beleuchtet und einem Bildsensor (3), der das an der Scheibe entstehende Streulicht erfaßt. Es ist hierbei wesentlich, daß kein direktes Licht von der Beleuchtungseinrichtung auf den bei den Messungen genutzten fotoempfindlichen Teil des Bildsensors fällt. Mit dem Ausgangssignal des Bildsensors stehen somit Informationen zur Ortsabhängigkeit des an der Scheibe entstehenden Streulichtes zur Auswertung zur Verfügung. Die Beurteilung der Scheibenqualität erfolgt nun durch den Vergleich der gemessenen mit vorgegebenen Werten der Streulichtintensität oder durch den Vergleich hieraus abgeleiteter Kenngrößen.
Grundsätzlich ist mit diesem Verfahren eine Beurteilung der Qualität der Scheibe unter unterschiedlichen Randbedingungen möglich. Als Randbedingungen sind die. Anordnung von Beleuchtungseinrichtung, Scheibe und Bildsensor zueinander sowie die Beleuchtung der Scheibe zu verstehen. Sie sind so zu wählen, daß auswertbare Streulichteffekte auftreten. Die Möglichkeiten reichen von einer gleichmäßig ausgeleuchteten Scheibe bis zu reale Verkehrssituationen simulierende Randbedingungen, z.B. einer Beleuchtung der Scheibe, wie sie bei einer Fahrt bei Nacht mit Gegenverkehr auftritt. Um jedoch eine Beurteilung unter Berücksichtigung des Einflusses auf die Wahrnehmung des Fahrers zu erreichen, sind realistische Randbedingungen anzustreben und z.B. aus Aufwandsgründen zugelassene Abweichungen von der Realität bei der Meßwertverarbeitung sowie bei der Festlegung der zur Beurteilung der Scheibenqualität vorgegebenen Vergleicswerte und -kenngrößen zu berücksichtigen.
Die tatsächliche Wirkung des an der Scheibe gestreuten Lichtes, d.h. die auf der Netzhaut des Fahrers wirksame Streulichtverteilung wird dadurch ermittelt, daß der Bildsensor, bedingt durch seine Position, die-Brennweite und die Größe der Blendenöffnung seiner abbildenden Optik. sowie deren Abstand von der fotoempfindlichen Schicht des Bildwandlers, die Scheibe analog zum Auge des Fahrers unscharf abbildet.
Daneben besteht die Möglichkeit, die Scheibe scharf abzubilden und die in der Realität durch die unscharfe Abbildung im Auge gegebene zweidimensionale optische TiefpaD-operation bei der anschließenden elektronischen Meßwertverarbeitung exakt oder näherungsweise durchzuführen, oder durch eine eindimensionale Tiefpaßoperation anzunähern.
Die Eigenschaften des menschlichen visuellen Systems, die Aufgaben des Fahrers im realen Verkehr und die von der Realität abweichenden Randbedingungen bei der Beurteilung der Scheibenqualität werden bei der Festlegung der zum Vergleich mit, den gemessenen Werten der ortsabhängigen Streulichtintensität oder den hieraus abgeleiteten Kenngrößen berücksichtigt. So wird beispielsweise die in einem Bereich maximal zulässige Streulichtintensität so festgelegt, daß die Wahrnehmungsleistung bei der optischen Informationsaufnahme durch diesen Bereich der Scheibe einen Grenzwert nicht unterschreitet. Der Grenzwert kann z.B. durch die Forderung gegeben sein, daß der maximale Detektionsabstand für ein verkehrsrelevantes Hindernis, z.B. einen Fußgänger, 50 m beträgt. Als maximaler Detektionsabstand wird die maximale Entfernung verstanden, aus der ein Beobachter entscheiden kann, ob ein interessierendes Objekt vorhanden oder nicht vorhanden ist.
Weiter wird vorgeschlagen, zur Kompensation sich ändernder Randbedingungen, z.B. Schwankungen der Umfeldbeleuchtung, eine automatische, z.B. vor jeder Meßserie durchgeführte Anpassung der zur Beurteilung der Scheibenqualität vorgegebenen Vergleichswerte, -kenngrößen oder der, die Meßwertverarbeitung bestimmenden Parameter durchzuführen. Eine Bestimmung der aktuellen Randbedingungen ist durch Kontrollmessungen, z.B. an Scheiben bekannter Qualität oder durch gezielte Messungen einzelner Parameter, z.B. der Umfeldbeleuchtung usw., möglich.
Eine Beurteilung der Scheibenqualität unter Berücksichtigung der Kratzer und Verunreinigungen der kompletten Scheibenfläche ist anzustreben, jedoch durch den hierzu notwendigen Aufwand bei der meßtechnischen Erfassung der Streulichtverteilung, der Meßwerterfassung und -verarbeitung aus Kostengründen nur in Sonderfällen möglich. Es wird deshalb vorgeschlagen, sich bei der Beurteilung der Scheibenqualität auf den im zentralen Sehbereich des Fahrers befindlichen Teil der Scheibe zu beschränken und/oder zur Beurteilung der Scheibenqualität die Ortsabhängigkeit der Streulichtintensität eindimensional in einem oder wenigen repräsentativen Bereichen der Scheibe zu bestimmen und auszuwerten.
Die im vorgeschlagenen Verfahren notwendige Meßwertverarbeitung wird mit an sich bekannten Verfahren der Analog-und Digitaltechnik durchgeführt. Fig. 3 zeigt beispielhaft die Signalverarbeitungsstufen einer einfachen Auswerteschaltung. Das Ausgangssignal des Bildsensors (9) wird von einem Analog-Digital-Wandler (10) umgesetzt und von einem Vergleicher (11) wortweise mit vorgegebenen Werten verglichen. Das Ergebnis jedes Vergleiches wird mit Hilfe eines Multiplizierers (12) mit vorgegebenen Gewichtungsfaktoren gewichtet und die gewichteten Werte von einem Addierer (13) aufsummiert.
Die so erhaltene Summe wird als Meßergebnis durch eine Anzeigeeinheit (14) ausgegeben. Die Vergleichswerte und Gewichtungsfaktoren sind in Speicher; (15, 16) abgelegt.
Als Bildsensoren sind Kameras mit konventionellen Aufnahmeröhren, z.B. Vidicons oder Halbleiterbildwandler, z.B. ein-und zweidimensionale CCD-Arrays, geeignet. Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit oder zur Vereinfachung der Meßwertverarbeitung können mehrere Bildsensoren eingesetzt werden.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Beleuchtung der Scheibe mit einer Lichtquelle an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe gestreutes, reflektiertes und gebrochenes Licht mit einem Bildsensor erfaßt'und die so bestimmte Ortsabhängigkeit der Lichtintensität zur Beurteilung der Scheibenqualität mit an sich bekannten Verfahren der Analog- und Digitalelektronik ausgewertet wird.
2. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beurteilung der Scheibenqualität durch Vergleich der gemessenen ortsabhängigen Werte -der Streulichtintensität oder hieraus abgeleiteter Kenngrößen mit vorgegebenen Werten oder Kenngrößen erfolgt.
3. Verfahren zur Beurteilung de,r Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Leuchtdichteverteilung des Umfeldes, z.B.

eine Beleuchtung der Scheibe mit einer starken Lichtquelle in einem abgedunkelten Raum, auswertbare Streulichteffekte entstehen.
4. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beurteilung der Scheibenqualität an realen Verkehrssituationen orientierte Randbedingungen, z.B. eine Beleuchtung der Scheibe, wie sie bei einer Fahrt bei Nacht mit Gegenverkehr auftritt, eingestellt werden.
5. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der Realität abweichende Randbedingungen, z.B.

eine unrealistisch ausgeleuchtete Scheibe, bei der Meßwertverarbeitung sowie bei der Festlegung der zur Beurteilung der Schei benqual i tät vorgegebenen Vergleichswerte und -kenngröBen berücksichtigt werden.
6. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Position, die Brennweite und Größe der Blendenöffnung seiner abbildenden Optik sowie deren Abstand von der fotoempfind.lichen-Schicht seines Bildwandlers, der Bildsensor, analog zum Auge des Fahrers eines Fahrzeuges die Scheibe unscharf abbildet.
7. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine von Anspruch 6 abweichende Messung der Streulichtverteilung bei der Meßwertverarbeitung exakt oder näherungsweise kompensiert wird.
8. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Vergleich mit den gemessenen ortsabhängigen Werten der Streulichtintensität oder hieraus abgeleiteten Kenngrößen vorgegebenen Werte oder Kenngrößen die Eigenschaften des menschlichen visuellen Systems und die Aufgaben des Fahrers im realen Verkehr berücksichtigen.
9. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische, z.B. vor jeder Meßserie ablaufende Anpassung der vorgegebenen Vergleichswerte, -kenngrößen und der, die Meßwertverarbeitung bestimmenden Parameter an sich ändernde Randbedingungen erfolgt, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die hierzu notwendige Bestimmung der aktuellen Randbedingungen durch Kontrollmessungen, z.B. an Scheiben bekannter Qualität oder durch gezielte Messung einzelner Parameter, z.B. der Umfeldbeleuchtung usw. durchgeführt wird.
10. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Beurteilung der Scheibenqualität auf den im zentralen Sehbereich des Fahrers befindlichen Teil der Scheibe beschränkt.
11. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsabhängigkeit der Streulichtintensität eindimensional, in einigen oder wenigen repräsentativen Bereichen der Scheibe bestimmt wird.
12. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht an Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Bildsensor eine Kamera mit einer konventionellen Bildaufnahmeröhre, z.B. Vidicon oder mit einem Halbleiterbildwandler, z.B. CCD-Array, verwendet wird.
13.. Verfahren zur Beurteilung der Qualität von Kfz-Scheiben durch optische Beobachtung von Streuung, Reflexion und Brechung von Licht ån Kratzern und Verunreinigungen der Scheibe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsabhängige Lichtintensität mit mehreren Bildsensoren erfaßt wird.