PL190750B1

PL190750B1 - Sposób oceny jakości światła reflektorów pojazdu, zwłaszcza samochodowego

Info

Publication number: PL190750B1
Application number: PL335553A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Targosiński
Original assignee: Inst Transportu Samochodowego; Solaris Bus & Coach Spo & Lstr
Priority date: 1999-09-23
Filing date: 1999-09-23
Publication date: 2006-01-31
Also published as: EP1214574B1; WO2001022047A1; ATE271217T1; PL335553A1; DE60012197T2; DE60012197D1; EP1214574A1

Abstract

1. Sposób oceny jakosci swiatla reflektorów pojazdu, zwlaszcza samochodowego, polegajacy na pomiarze, dowolna metoda rozkladu natezenia oswietlenia kazdego ocenianego reflektora na powierzchni ekranu usytuowanego prostopadle do osi pojazdu lub alternatywnie, na pomiarze rozkladu swiatlosci wiazki swietlnej w kacie brylowym zawierajacym os pojazdu, zsumowaniu uzyskanych wyników i na porównaniu ich z wymaganiami wzorca, znamienny tym, ze uzyskany rozklad nateze- nia oswietlenia na powierzchni ekranu lub swiatlosci w kacie brylowym kazdego reflektora zespolu przelicza sie najpierw, znanymi metodami geometrycznymi, na rzeczywisty rozklad natezenia oswietlenia przy powierzchni drogi, okreslony dla plaszczyzny prostopadlej do osi pojazdu, po czym sumuje sie te rozklady dla wszystkich reflektorów zespolu, uzyskujac wy- padkowy rozklad E d, oraz na rzeczywisty rozklad natezenia oswietlenia okreslony dla plaszczyzny prostopadlej do osi pojazdu na powierzchni odpowiadajacej polozeniu oczu kierowcy podlegajacemu olsnieniu, po czym sumuje sie te rozklady dla wszystkich reflektorów uzyskujac wypadkowy rozklad E o, a nastepnie z uzyskanych przeliczen oblicza sie odpowiednie miary jakosci swiatla wyrazane wartosciami liczbowymi M k w przypadku oswietlenia drogi oraz N l w przypadku olsnienia kierowcy, gdzie obliczen dokonuje sie dla okreslonej liczby k odpowiednio wydzielonych sektorów powierzchni drogi i jej otoczenia oraz okreslonej liczby l odpowiednio wydzielonych sektorów powierzchni polozenia oczu kierowcy, a uzyskane wyniki porównuje sie z ustalonymi wymaganiami wzorca, przy czym obliczenia wartosci M k dokonuje sie wedlug zaleznosci matematycznej k S k a rd k S dS E a E M k ? · · = w której; E rd - natezenie oswietlenia uzyte do wyliczenia, gdzie za E rd przyjmuje sie wartosci wedlug warunków E rd = E d gdy E d = E pr albo E rd = 0 gdy E d < E p, w których E pr oznacza progowe natezenie oswietlenia, przy którym oko moze jeszcze cos dostrzec, E a - natezenie oswietlenia na powierzchni oka kierowcy pojazdu wyposazonego w oceniane reflektory, wywolane oswietlajacym dzialaniem badanego reflektora odpowiedzialne za poziom adaptacji wzroku, a - liczba stala odzwierciedlajaca stosunek natezenia oswietlenia na powierzchni oka do natezenia oswietlenia na powierzchni drogi dS k - elementarne pole po- wierzchni wydzielonego sektora k, a S k - pole powierzchni wydzielonego sektora k; natomiast obliczenia wartosci N l dokonuje sie wedlug zaleznosci matematycznej .................................... PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oceny jakości światła reflektorów pojazdu, zwłaszcza samochodowego.

Wynalazek znajduje zastosowanie głównie w laboratoriach badawczych świateł pojazdów, zwłaszcza samochodowych, w procesie projektowania i konstrukcji reflektorów, jak również na stacjach kontroli pojazdów.

Z Regulaminu nr 20 Europejskiej Komisji Gospodarczej ONZ -E/ECE/324-E/ECE/TRANS/505/Rev.1/Add.19/Rev.2. Regulation No 20 - znany jest sposób oceny jakości światła reflektora samochodowego polegający na tym, że badaną wiązkę światła emitowaną przez reflektor rzutuje się na ekran, umieszczony w ustalonej od reflektora odległości prostopadle do jej osi optycznej, następnie w określonych punktach i obszarach ekranu dokonuje się punktowych pomiarów natężenia światła przy pomocy luksomierza, po czym wyniki pomiarów w postaci tabeli rozkładu natężenia porównuje się z wymaganiami obowiązującego wzorca. Odmianą przedstawionego sposobu oceny reflektora jest uzyskiwanie rozkładu natężenia światła nie drogą pomiarów na ekranie, lecz drogą pomiaru rozkładu światłości badanego reflektora przy pomocy fotogoniometru, w kącie bryłowym wiązki zawierającej oś pojazdu. Dla zespołu reflektorów dokonuje się prostego zsumowania światłości poszczególnych badanych reflektorów.

Zasadniczą wadą opisanego znanego sposobu jest to, że oceny jakości światła dokonuje się dla jednego badanego reflektora i że dokonywana jest ona na podstawie oceny rozkładu natężenia światła na płaszczyźnie ekranu usytuowanego prostopadle do emitowanej wiązki, która to płaszczyzna nie jest płaszczyzną obserwacji wzroku kierowcy w czasie jazdy, ponieważ jest nią droga i jej najbliższe otoczenie. Ponadto wadą metody jest to, że pomiary są dokonywane dla stałej odległości miernika fotoelektrycznego od reflektora i dla takich warunków formułowane są wymagania, podczas gdy miejsca oświetlanej drogi, odpowiadające ocenianym punktom, znajdują się w odległości zależnej od miejsca zamocowania reflektora. Opisany sposób oceny jest zatem nieadekwatny do realnych warunków obserwacji obiektów oświetlanych na drodze przez reflektory samochodowe i nie odzwierciedla rzeczywistych właściwości świetlnych ani reflektora, ani tym bardziej zespołu reflektorów zainstalowanych w samochodzie, których rozkład natężenia świateł jest zupełnie inny na oświetlanej drodze niż na ekranie pomiarowym. Stąd wynikają zniekształcenia zarówno wartości pomiarowych jak i kształtu obserwowanych obrazów, a w efekcie błędna ocena jakości reflektorów. Wymienionych wad nie posiada sposób według wynalazku.

Istotą sposobu według wynalazku jest to, że uzyskany, dowolną metodą rozkład natężenia oświetlenia na powierzchni ekranu lub światłości w kącie bryłowym każdego reflektora z badanego zespołu reflektorów przelicza się najpierw, znanymi metodami geometrycznymi, na rzeczywisty rozkład natężenia oświetlenia przy powierzchni drogi określony dla płaszczyzny prostopadłej do osi pojazdu, po czym sumuje się te rozkłady dla wszystkich reflektorów zespołu, uzyskując wypadkowy rozkład Ed, oraz na rzeczywisty rozkład natężenia oświetlenia określony dla płaszczyzny prostopadłej do osi pojazdu na powierzchni odpowiadającej położeniu oczu kierowcy podlegającemu olśnieniu, po czym sumuje się te rozkłady dla wszystkich reflektorów zespołu, uzyskując wypadkowy rozkład Eo. Z tak uzyskanych przeliczeń oblicza się odpowiednie miary jakości światła wyrażane wartościami liczbowymi Mk w przypadku oświetlenia drogi oraz Nl w przypadku olśnienia kierowcy. Obliczeń tych dokonuje się dla określonej liczby k odpowiednio wydzielonych, w zależności od realizowanego zadania oświetleniowego, sektorów Sk powierzchni drogi i jej otoczenia oraz dla określonej liczby l odpowiednio wydzielonych, w zależności od sposobu wywoływania olśnienia, sektorów Sl powierzchni położenia oczu kierowcy. Uzyskane tą drogą wyniki porównuje się z ustalonymi wymaganiami wzorca.

Obliczenia wartości Mk dokonuje się według zależności matematycznej

I ^Sk a · E„ • dSk w której; Erd - natężenie oświetlenia użyte do wyliczenia, gdzie za Erd przyjmuje się wartości według warunków: E_rd = E_d gdy E_d > E_pr albo E_rd = 0 gdy E_d < E_pr, w których E_pr oznacza progowe natężenie oświetlenia, przy którym oko może jeszcze coś dostrzec, Ea - natężenie oświetlenia na powierzchni oka kierowcy pojazdu wyposażonego w oceniane reflektory, wywołane oświetlającym dziaPL 190 750 B1 łaniem badanego reflektora odpowiedzialne za poziom adaptacji wzroku, a - liczba stała odzwierciedlająca stosunek natężenia oświetlenia na powierzchni oka do natężenia oświetlenia na powierzchni drogi, dSk - elementarne pole powierzchni ocenianego sektora k, a Sk -pole powierzchni ocenianego sektora k; natomiast obliczenia wartości Nl dokonuje się według zależności matematycznej _fE_oe cosa - E_opj —-^p ds_i _E

Sl op

Nl= w której; Eoe - natężenie oświetlenia użyte do wyliczenia, gdzie za Eoe przyjmuje się wartości według warunków: E_oe = E_o gdy E_o · cosa > E_op albo E_oe = E_op gdy E_o · cosa < E_op, α - kąt pomiędzy normalną do powierzchni oka olśniewanego kierowcy a promieniem światła wywołującym olśnienie, Eop - progowe natężenie oświetlenia na powierzchni oka wywołujące olśnienie, dSl -elementarne pole powierzchni ocenianego sektora a Sl -pole powierzchni ocenianego sektora l.

Wartość parametru Ea występującego we wzorze pierwszym najkorzystniej jest obliczać z zależności matematycznej

E_a = jL_d cosθ dω albo też z zależności matematycznej jEda ^Se dS w których; Ld -luminancja punktu drogi widziana okiem kierowcy, wywołana oświetlającym działaniem badanego reflektora, ω- kąt bryłowy o wierzchołku w miejscu oka kierowcy, w którym występuje oświetlony ocenianymi reflektorami obszar pasa drogowego lub część tego kąta gdzie występuje największa luminancja drogi odpowiedzialna za poziom adaptacji wzroku, b -liczba stała, odzwierciedlająca stosunek natężenia oświetlenia światła reflektora na powierzchni drogi do natężenia oświetlenia na powierzchni oka, q - kąt pomiędzy normalną do powierzchni oka a padającym promieniem świetlnym, Eda - natężenie oświetlenia światła padającego na powierzchnię drogi, wywołujące luminancję tej powierzchni odpowiedzialną za adaptację wzroku kierowcy, Se -pole powierzchni płaszczyzny prostopadłej do kierunku wzroku kierowcy, przez którą przebiegają promienie światła odbitego od powierzchni drogi ku oku, dSe -elementarne pole powierzchni tej płaszczyzny.

Korzystnie jest także, gdy wszystkie wartości natężenia oświetlenia i luminancji użyte do obliczeń zastępuje się nieliniowymi funkcjami proporcjonalnymi do tych wielkości, najlepiej funkcją logarytmiczną.

Wymienione obliczenia matematyczne najkorzystniej jest wykonywać metodami numerycznymi przy pomocy komputera.

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że pozwala on na odzwierciedlenie rzeczywistego natężenia oświetlenia drogi, i to zarówno przez jeden reflektor jak i zespół dwóch lub więcej reflektorów zainstalowanych w pojeździe. Sposób pozwala na ocenę jakości oświetlenia drogi i jej otoczenia przez reflektor w kierunku odpowiadającym dostrzeganiu przeszkód na drodze. Metoda uwzględnia też bardzo istotny czynnik, jakim jest poziom adaptacji wzroku kierowcy do oświetlonej powierzchni drogi i obiektów. Zatem opisanym sposobem można w pełni ocenić rzeczywistą jakość świateł badanego zespołu reflektorów pojazdu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania.

Dla każdego z dwóch ocenianych reflektorów tworzących zespół reflektorów samochodowych mierzy się, przy pomocy fotogoniometru, rozkłady natężenia oświetlenia w płaszczyźnie ekranu odległego od reflektorów o 25 m. Dane te zapisuje się w postaci cyfrowej na dyskietce komputerowej.

Następnie dane te, przy użyciu programu komputerowego, poddaje się przekształceniu, według znanych metod geometrycznych, na rozkład natężenia oświetlenia na powierzchni drogi, uwzględniając wysokość zamocowania reflektorów na pojeździe oraz ich odległość od ekranu, po czym sumuje się te wartości dla dwóch reflektorów z uwzględnieniem ich wzajemnego położenia na pojeździe, otrzymując w ten sposób wypadkowy rozkład natężenia oświetlenia Ed na powierzchni drogi. Następ4

PL 190 750B1 nie wydziela się pewną liczbę k, w niniejszym przykładzie osiem, sektorów drogi o powierzchniach S1, S2, ... Sk=8, dla których oblicza się liczbowe wartości oceny według zależności matematycznej

I ^Sk a · E„ • dSk w której; stały współczynnik a przyjęty za równy jedności, wartości Erd jako natężenie oświetlenia użyte do wyliczenia, przyjmowano według warunków: E_rd = E_d gdy E_d > E_pr albo E_rd = 0 gdy E_d < E_pr, gdzie dla obliczeń wartość progową natężenia oświetlenia E_pr przyjęto jako E_pr = (0,05 · E_a), przy czym E_a zostało obliczone według zależności matematycznej

Ea = b

IEda ^Se · dS w której; b jako liczbę stałą, odzwierciedlającą stosunek natężenia oświetlenia światła reflektora na powierzchni drogi do natężenia oświetlenia na powierzchni oka, przyjęto w przykładzie za równą 1000 lx/lx., Eda jako natężenie oświetlenia światła padającego na powierzchnię drogi przyjęto za równe Ed,natomiast Se jako pole powierzchni płaszczyzny prostopadłej do kierunku wzroku kierowcy wyliczono na podstawierelacji pomiędzy oświetloną powierzchnią drogi i kątem obserwacji kierowcy.

W podobny sposób z zależności matematycznej ' ^Eoe · ^{C0Sa - E}op dSl

N_l = ^Sl op wyliczono wartości oceny olśnienia dla wydzielonych dwóch sektorów powierzchni występowania oczu kierowców, jednego po lewej stronie dla kierowcy nadjeżdżającego z przeciwka, a drugiego po prawej stronie dla kierowcy pojazdu poprzedzającego.

Wszystkie wymienione wyliczenia wykonuje się przy pomocy programu komputerowego.

Efektem końcowym dokonanych obliczeń są wartości liczbowe M1, M2, ... Mk=8 jako wyniki oceny odpowiadające sektorom S1, S2, ... Sk=8 powierzchni oświetlenia drogi oraz wartości liczbowe N1 i N2 jako wyniki oceny odpowiadające sektorom S1 i S2 powierzchni olśnienia, przedstawione w poniższej tabeli:

Sektor drogi	Ocena	Wymagania wzorcowe
	Mk	Mk
S1	0,862	>0,750
S1	0,571	>0,500
S3	0,192	>0,150
S4	0,027	>0,020
S5	0,929	>0,750
S6	0,659	>0,500
S7	0,220	>0,200
S8	0,046	>0,030

Sektor olśnienia	Ni	Ni

S1	0,169	<0,500
S2	0,278	<0,800

PL 190 750 B1

Na podstawie porównania uzyskanych wyników z zawartymi wymaganiami wzorcowymi można ocenić jakość światła badanego zespołu reflektorów. W podanym przykładzie badany zespół spełnia ustalone wymagania.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oceny jakości światła reflektorów pojazdu, zwłaszcza samochodowego, polegający na pomiarze, dowolną metodą rozkładu natężenia oświetlenia każdego ocenianego reflektora na powierzchni ekranu usytuowanego prostopadle do osi pojazdu lub alternatywnie, na pomiarze rozkładu światłości wiązki świetlnej w kącie bryłowym zawierającym oś pojazdu, zsumowaniu uzyskanych wyników i na porównaniu ich z wymaganiami wzorca, znamienny tym, że uzyskany rozkład natężenia oświetlenia na powierzchni ekranu lub światłości w kącie bryłowym każdego reflektora zespołu przelicza się najpierw, znanymi metodami geometrycznymi, na rzeczywisty rozkład natężenia oświetlenia przy powierzchni drogi, określony dla płaszczyzny prostopadłej do osi pojazdu, po czym sumuje się te rozkłady dla wszystkich reflektorów zespołu, uzyskując wypadkowy rozkład Ed, oraz na rzeczywisty rozkład natężenia oświetlenia określony dla płaszczyzny prostopadłej do osi pojazdu na powierzchni odpowiadającej położeniu oczu kierowcy podlegającemu olśnieniu, po czym sumuje się te rozkłady dla wszystkich reflektorów uzyskując wypadkowy rozkład Eo, a następnie z uzyskanych przeliczeń oblicza się odpowiednie miary jakości światła wyrażane wartościami liczbowymi Mk w przypadku oświetlenia drogi oraz Nl w przypadku olśnienia kierowcy, gdzie obliczeń dokonuje się dla określonej liczby k odpowiednio wydzielonych sektorów powierzchni drogi i jej otoczenia oraz określonej liczby l odpowiednio wydzielonych sektorów powierzchni położenia oczu kierowcy, a uzyskane wyniki porównuje się z ustalonymi wymaganiami wzorca, przy czym obliczenia wartości Mk dokonuje się według zależności matematycznej

I ^Sk rd a · E„ • dSk w której; Erd - natężenie oświetlenia użyte do wyliczenia, gdzie za Erd przyjmuje się wartości według warunków E_rd = E_d gdy E_d > E_pr albo E_rd = 0 gdy E_d < E_p, w których E_pr oznacza progowe natężenie oświetlenia, przy którym oko może jeszcze coś dostrzec, Ea -natężenie oświetlenia na powierzchni oka kierowcy pojazdu wyposażonego w oceniane reflektory, wywołane oświetlającym działaniem badanego reflektora odpowiedzialne za poziom adaptacji wzroku, a - liczba stała odzwierciedlająca stosunek natężenia oświetlenia na powierzchni oka do natężenia oświetlenia na powierzchni drogi dSk elementarne pole powierzchni wydzielonego sektora k, a Sk - pole powierzchni wydzielonego sektora k; natomiast obliczenia wartości Nl dokonuje się według zależności matematycznej • ^Eoe · ^{C0Sa - E}op dSl

N_l = ^Sl op w której; Eoe - natężenie oświetlenia użyte do wyliczenia, gdzie za Eoe przyjmuje się wartości według warunków E_oe = E_o gdy E_o · cosa > E_op albo E_eo = E_op gdy E_o · cosa < E_op, α - kąt pomiędzy normalną do powierzchni oka olśniewanego kierowcy, a promieniem światła wywołującym olśnienie, Eop -progowe natężenie oświetlenia na powierzchni oka wywołujące olśnienie, dSl -elementarne pole powierzchni wydzielonego sektora l, a S_l - pole pole powierzchni wydzielonego sektora l.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że natężenie oświetlenia na powierzchni oka Ea wylicza się z zależności matematycznej

E_a = IL_d · cosθ · dω albo też z zależności matematycznej

PL 190 750B1

Ea = b ·

J Ed.

^Se • dS w których; Ld - luminancja punktu drogi widziana okiem kierowcy wywołana oświetlającym działaniem badanego reflektora; ω - kąt bryłowy, o wierzchołku w miejscu oka kierowcy, w którym występuje oświetlony ocenianymi reflektorami obszar pasa drogowego lub część tego kąta gdzie występuje największa luminancja drogi odpowiedzialna za poziom adaptacji wzroku, b - liczba stała, odzwierciedlająca stosunek natężenia oświetlenia światła reflektora na powierzchni drogi do natężenia oświetlenia na powierzchni oka, q - kąt pomiędzy normalną do powierzchni oka, a padającym promieniem świetlnym, Eda - natężenie oświetlenia światła padającego na powierzchnię drogi i wywołującego luminancję tej powierzchni odpowiedzialną za adaptację wzroku kierowcy, Se - pole powierzchni płaszczyzny prostopadłej do kierunku wzroku kierowcy, przez którą przebiegają promienie światła odbitego od powierzchni drogi ku oku, a dSe - elementarne pole powierzchni tej płaszczyzny.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wszystkie wartości natężenia oświetlenia i luminancji użyte do obliczeń zastępuje się nieliniowymi funkcjami proporcjonalnymi do tych wielkości.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że nieliniową funkcją jest funkcja logarytmiczna.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że obliczeń dokonuje się metodami numerycznymi przy użyciu komputera.