Optische Technologien im Automobil

Transkript

1 Lichttechnisches Institut Optische Technologien im Automobil von Dr. Karl Manz Dipl.-Ing. Karsten Klinger Sommersemester 2005

2 Inhalt Signalbild Sichtbereiche - Fernbereich, Nahbereich Frontales Signalbild Seitliches Signalbild Verkehrszeichen Signalbild Verzögerung Richtlinien und Regelungen - ECE-R 48 Fahrzeugklassen

3 Fernfeld - Nahfeld

4 Automobile Licht und Displaytechnik Signalbild

5 Dazu zuerst stichwortartig einige Wahrnehmungstheorien: Deduktive oder empirische Betrachtungsweise Hobbes, Locke, Hume Bei Geburt ist der Speicher gelöscht unbeschriebenes Blatt Die Wahrnehmung erfolgt über gesammelte Erfahrung Georg Berkleys Beschreibung der Wahrnehmung lässt sich in dem Satz zusammenfassen: Um unsere Umwelt richtig zu erfassen müssen wir lernen unsere visuellen Eindrücke zu interpretieren, d.h. Assoziationen zu knüpfen. Später wurde diese Darstellung H. von Helmholtz systematisiert, siehe hierzu: Handbuch der physiologisch Optik

6 Gestaltungspsychologie Gestaltungspsychologie Descartes, Kant Die Vorstellungen über Form, Größe und Eigenschaften sind angeboren. Die Wahrnehmung muss organisiert werden.

7 Reiztheorie Reiztheorie Eine zuvor abgespeicherte Information reicht nicht. Wir nehmen alle Informationen auf suchen nach adäquaten Reizen. Für jede Art Wahrnehmung, ob Farbe, Form, Größe, Raum(-tiefe), Bewegung existiert ein spezifischer Reiz oder ein spezifischer Reizmuster Diese Reizmuster sind schnell abrufbar und schnell umsetzbar.

9 Automobile Licht und Displaytechnik Signalbild Danach sind - das Erkunden, - die Aufnahme neuer Information und - das Einwirken von Gedächtnisschemata in einem Kreisprozess verbunden. Das Wahrnehmen und erfassen von Informationen kann an jeder Stelle im Zyklus seinen Anfang nehmen. Der Neisser sche Zyklus besagt darüber hinaus, dass Wahrnehmen ohne Gedächtnis, d.h. gespeicherte Informationen, nicht möglich ist.

13 Fernfeld - Nahfeld

14 Automobile Licht und Displaytechnik Signalbild Man kann die folgenden wichtigen Aufgabenbereiche unterscheiden: 1) die räumliche Orientierung und die Steuerung der eigenen Fortbewegung: 2) das Erkennen von Gegenständen sowie von Ereignissen in ihrer Bedeutung für das Handeln: 3) die Steuerung der sozialen Kommunikation. Diese Aufgaben des Sehens erfordern praktisch in jedem Fall ein geordnetes Zusammenwirken von elementaren und komplexen Wahrnehmungsprozessen und kognitiven Vorgängen.

15 Mustererkennung

16 Grobes Signalbild - frontal Zweirad PKW LKW Anhänger Abstrakt

17 Grobes Signalbild - seitlich Zweirad PKW LKW Anhänger Abstrakt

18 Signalbild LKW - seitlich LKW Holztransporter

19 Signalbild LKW

20 Signalbild PKW

21 Größenabschätzung Schmales Fahrzeug Breites Fahrzeug

22 Verkehrszeichen Gebot/Verbot Gefahr Stop

23 Position von Verkehrszeichen [Aus: H.-J. Schmidt.-Clausen, Handbuch der Beleuchtung Teil III]

24 Position von Verkehrszeichen [Aus: J. Damasky, Dissertation]

25 Bahnübergänge Besonderheit: Einziges rot blinkendes Signal

26 Bahnübergang - Beispiel Vorankündigung (Baken) Blinklichter Schranken

27 Fahrzeugbewegungen positve Querbeschleunigung negative Querbeschleunigung keine Querbeschleunigung positive Längsbeschleunigung Beschleunigen und Einscheren Beschleunigen und Ausscheren Beschleunigen negative Längsbeschleunigung Abbremsen und Einscheren Abbremsen und Ausscheren Abbremsen keine Längsbeschleunigung Einscheren Ausscheren konstantes Fahren

28 Kritische Situationen Gefährlichkeit von Verkehrssituationen: 1. Ungünstige äußere Umstände (z.b.: Wetter) 2. Kreuzungen in der Stadt 3. Kreuzungen außerhalb Ortschaften 4. Gefährdete Straßenabschnitte (Baustellen, Engstellen) Autobahnen: Auffahrunfälle Landstraßen: Frontalunfälle

29 Brake Force Display - Advanced Brake Light [Bild: Detlef Decker, Hella]

30 Diverse Vorschläge für Bremsanzeigen Vergrößerung der Fläche Erhöhung der Leuchtdichte Veränderung der Position Blinken der Bremsleuchten / Warnblinklicht

31 Advanced Brake Light - Vorteil Effective Reaction Times with and without Distraction usual brakelights usual lower brakelights + flashing upper brakelight without distraction with distraction 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Effective Reaction Time / s [Quelle: DC]

32 Straßenmarkierung Lightpipe [Bild: 3M

33 Automobile Licht und Displaytechnik Signalbild Ein Signalbild erfordert eine klare eindeutige Festlegung von Erkennungskriterien Erkennungskriterien für Lichtsignale: Helligkeit Farbe Form Dauer (bzw. Unterschied) (bzw. Unterschied) (bzw. Unterschied) (bzw. Unterschied)

34 Richtlinien und Regelungen Anbau der Beleuchtungs- und Signaleinrichtungen ECE-R 48: ECE-R 53: Fahrzeuge L 3 Fahrzeuge (Krafträder) Kodierung im Folgenden: schwarz = R48 blau = R53

35 Definition Leuchte 2.7. (2.5) Leuchte ist eine Einrichtung die dazu dient, die Fahrbahn zu beleuchten oder Lichtsignale für andere Verkehrsteilnehmer zu geben Beispiele: Kennzeichenleuchte Rückstrahler Scheinwerfer Leuchten

36 Definition Leuchte 2.7. (2.5) Leuchte Lichtquelle ist der Leuchtkörper selbst also nicht ein sekundärstrahlendes Element (2.5.1) gleichwertige Leuchte Leuchten die die gleiche Funktion haben und im Zulassungsland des Fahrzeugs genehmigt wurden

37 Definition Leuchte 2.7. (2.5) Leuchte (2.5.2) unabhängige Leuchten sind Einrichtungen mit - eigenen leuchtenden Flächen - eigenen Lichtquellen - eigenem Gehäuse (2.5.3) zusammengebaute Leuchten sind Einrichtungen mit - eigenen leuchtenden Flächen - eigenen Lichtquellen - gemeinsamem Gehäuse

38 Definition Leuchte 2.7. (2.5) Leuchte (2.5.4) kombinierte Leuchten sind Einrichtungen mit - eigener leuchtende Fläche - gemeinsamer Lichtquelle - gemeinsamem Gehäuse (2.5.5) ineinandergebaute Leuchten sind Einrichtungen mit - gemeinsamen oder teilweise gemeinsamen leuchtenden Flächen - eigenen Lichtquellen oder eine Lichtquelle - gemeinsames Gehäuse

39 Definition Leuchte - Zusammenfassung Leuchtenart leuchtende Fläche Lichtquelle Gehäuse unabhängig eigene eigene eigenes zusammengebaut eigene eigene gemeinsames kombiniert eigene gemeinsame gemeinsames ineinandergebaut gemeinsame eigene gemeinsames

40 Fahrtrichtungsanzeiger 2.7. (2.5) Leuchte (2.5.8) Fahrtrichtungsanzeiger ist eine Leuchte, die dazu dient, anderen Verkehrsteilnehmern anzuzeigen, dass der Fahrzeugführer die Absicht hat, die Fahrtrichtung nach rechts oder links zu ändern. Fahrtrichtungsanzeiger können auch nach den Bedingungen der Regelung Nr. 97 (Fahrzeugalarmsysteme) verwendet werden

41 Flächen 2.8 (2.6) Lichtaustrittsfläche 2.9 (2.7) leuchtende Fläche 2.10 (2.8) sichtbare leuchtende Fläche

42 Sichtbare leuchtende Fläche 2.10 (2.8) sichtbare leuchtende Fläche Ein Hersteller hat die Wahl zwischen zwei verschiedenen Möglichkeiten für die Bestimmung der sichtbaren leuchtenden Fläche 1.) Parallelprojektion der leuchtenden Fläche 2.) Parallelprojektion der Lichtaustrittsfläche auf eine Ebene, die senkrecht zur Beobachtungsrichtung liegt und den äußersten Punkt der Abschlussscheibe berührt.

43 Lichtaustrittsfläche Lichtaustrittsfläche: ist die ganze Außenfläche oder eines Teiles der Außenfläche des lichtdurchlässigen Werkstoffes entsprechend den Angaben in der Zeichnung, die dem Antrag des Herstellers der Einrichtung beigefügt ist.

44 Lichtaustrittsfläche - Schema Lichtaustrittsfläche: c-d Linie: Glühwendel - Reflektorrand - Abschlussscheibe

45 Leuchtende Fläche - Schema Leuchtende Fläche: a-b 98% Regel

46 Lichtaustrittsfläche - Schema Lichtaustrittsfläche: c-d Linie: Glühwendel - Reflektorrand - Abschlussscheibe

47 Leuchtende Fläche - Schema Leuchtende Fläche: a-b 98% Regel

48 Definition Scheinwerfer - Leuchten 2.9 ( 2.7) leuchtende Fläche - einer Beleuchtungseinrichtung - einer Lichtsignaleinrichtung - Rückstrahler Beleuchtungseinrichtung - Scheinwerfer für Fernlicht - Scheinwerfer für Abblendlicht - Nebelscheinwerfer - Rückfahrscheinwerfer Lichtsignaleinrichtung - sämtliche andere Leuchten

49 Leuchtende Fläche - Scheinwerfer ( 2.7.1) leuchtende Fläche einer Beleuchtungseinrichtung Parallelprojektion - der Reflektoröffnung - der Linse - Abblendscheinwerfer: Abbildung der Hell-Dunkel-Grenze begrenzt leuchtende Fläche

50 Leuchtende Fläche - Leuchten ( 2.7.2) leuchtende Fläche einer Lichtsignaleinrichtung - Ränder von Blenden, wobei jede einzelne Blende die Gesamtlichtstärke in Bezugsrichtung auf 98% herabsetzt 100,00 % Blende Leuchte Anzeige

51 Leuchtende Fläche - Beispiel Blende Leuchte 100,00 % Anzeige

57 Leuchtende Fläche - Lage der Blenden Lage der Blenden für die Bestimmung der Grenzen der Leuchtenden Fläche zur Ermittlung des Anbaus der Leuchte: horizontale und vertikale Blenden

58 Abstand - Lage der Blenden Lage der Blenden für die Bestimmung - des Abstandes zweier Leuchten - der 60%-Regel schräg verlaufende Blenden sind zulässig

59 Eine einzige Leuchte (2.14) Definition: Eine einzige Leuchte ( 60%-Regel ) Einrichtung mit einer sichtbaren leuchtenden Fläche und einer oder mehrerer Lichtquellen Zusammenfassung von zwei unabhängigen Leuchten wenn: a) gleiche Funktion und b) sichtbare leuchtende Fläche mindestens 60% der Fläche des kleinstmöglichen um diese sichtbaren leuchtenden Flächen umschriebenen Rechtecks ausfüllen

60 60% Regel A1 A2 Größe der Flächen: Rot A2 = 2 x A1 A1 + A2 = 3 x A1 Größe des umschreibenden Rechteckes: A = 4 x A1 3xA1 / 4xA1 = 0,75 = 75% gelb

61 Schräge Blenden Künftig dürfen auch schräg verlaufende Blenden zur Bestimmung der umschreibenden Fläche verwendet werden.

62 Abstand zweier Leuchten Abstand zweier Leuchten - kürzeste Abstand zwischen den beiden Leuchten - schräge Blenden sind zulässig

63 Leuchte Typ D Anzahl der - Schlussleuchten 2 - Bremsleuchten 2 - Blinkleuchten 2... Eine linke und eine rechte! Möchte man mehr als ein Gerät am Fahrzeug anbringen muss jedes mit dem Buchstaben D gekennzeichnet sein. Abstand der Geräte: 60% Regel

64 Besonderheiten ECE-R 53 Bei zwei Scheinwerfern für Fernlicht oder Abblendlicht, darf der Abstand zwischen den beiden leuchtenden Flächen nicht größer als 200 mm sein. Grund: Einspuriges Fahrzeug muß deutlich als solches erkennbar sein.

65 Scheinwerfer-Kodierung Buchstabe Definition Lichtart A Begrenzungslicht B Nebellicht C Croisement Abblendlicht R Route Fernlicht CR Croisement-Route Fern- und Abblendlicht C/R Croisement/Route Abblendlicht oder Fernlicht HC HalogenCroisement Halogen-Abblendlicht HR HalogenRoute Halogen-Fernlicht HCR HalogenCroisementRoute Halogen-Fern-und Abblendlicht HC/R HalogenCroisement/Route Halogen-Fern- oder Abblendlicht DC DischargeCroisement Xenon-Abblendlicht DR DischargeRoute Xenon-Fernlicht DC/R HalogenCroisement/Route Bi-Xenon / nicht zus ammen einzuschalten C, D, E, D/E Konturmarkierung K Merkhilfe: Kornering Abbiegeleuchte X, T, A, B Kennleuchte

66 Leuchten-Kodierung Buchstabe Leuchten A Begrenzungsleuchte AR Rückfahrscheinwerfer F Nebelschlussleuchte 1,1a Vordere Blinkleuchte (unterschiedliche technische Auslegungen) 5 Zusätzliche seitliche Blinkleuchte (für Fahrzeuge bis 6 m Länge) 6 Zusätzliche seitliche Blinkleuchte (für Fahrzeuge länger als 6m) IA Rückstrahler R Schlussleuchte S1 Bremsleuchte 2a Hintere Blinkleuchte Pfeil zur Fahrzeugaußenseite (rechts) Pfeil zur Fahrzeugaußenseite (links) SM1 Seitenmarkierungsleuchte (für alle Fahrzeuge) SM2 Seitenmarkierungsleuchte (für Fahrzeuge bis 6m Länge)

67 Kodierungsbeispiel F 2 a A R R S

68 Fahrzeugklassen - M Definitionen: 70/156/EWG Anh. II Klasse M Fahrzeuge: Fahrzeuge zur Personenbeförderung mit mindestens 4 Rädern M1: höchstens 8 Sitzplätze + Fahrersitz M2: mehr als 8 Sitze + Fahrersitz und zul. Ges. Gew. < 5t M3: mehr als 8 Sitze + Fahrersitz und zul. Ges. Gew. > 5t

69 Fahrzeugklassen - N Definitionen: 70/156/EWG Anh. II Klasse N Fahrzeuge: Fahrzeuge zur Güterbeförderung mit mindestens 4 Rädern N1: Zul. Ges. Gew. bis zu 3,5t N2: Zul. Ges. Gew. 3,5t < X < 12t N3: Zul. Ges. Gew. > 12t

70 Fahrzeugklassen - O Definitionen: 70/156/EWG Anh. II Klasse O Fahrzeuge: Anhänger einschließlich Sattelanhänger O1: zul. Ges. Gew. Bis zu 0,75t O2: zul. Ges. Gew. 0,75t < X < 3,5t O1: zul. Ges. Gew. 3,5t < X < 10t O1: zul. Ges. Gew. > 10t

71 Literaturangaben Battelle-Bericht - Verbesserung der Heckbeleuchtung von Kraftfahrzeugen, Johannes Bol, Hans-Joachim Decker, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1971 Optimierung des rückwärtigen Signalbildes zur Reduzierung von Auffahrunfällen bei Gefahrenbremsung, BAST, 2002 Lichttechnische Entwicklung von Anforderungen an Kraftfahrzeug- Scheinwerfer, J. Damasky, Dissertation, TH Darmstadt, 1995 Optimierung der visuellen Informationsübermittlung durch adaptive Kraftfahrzeugleuchten, Daniel Armbruster Dissertation, TH Darmstadt, 2001 Vorlesungsunterlagen zu Automobile Licht- und Displaytechnik Karlsruhe 2005