Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konturerfassung eines Fahrzeugs für eine Fahrzeugreinigungsanlage, bei dem ein Sender eine Strahlung in Richtung auf das Fahrzeug aussendet, die von einem relativ zum Sender in unveränder¬ licher Lage angeordneten Empfänger aufgenommen wird, und bei dem das Fahrzeug und der Sender unter Erfassung der jeweiligen Koordinaten ihrer Relativposition relativ zu¬ einander verschoben werden, wobei die Strahlung bei unter¬ schiedlichen Relativpositionen des Senders und des Fahr¬ zeugs von diesem unterschiedlich beeinflußt wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Er¬ fassung der Kontur eines Fahrzeugs mit einem eine Strah¬ lung in Richtung auf das Fahrzeug aussendenden Sender, einem die Strahlung aufnehmenden, relativ zum Sender in unveränderlicher Lage angeordneten Empfänger, einer Posi¬ tionsmeßeinrichtung zur Bestimmung der jeweiligen Position des Fahrzeugs relativ zum Sender und einer Recheneinheit, der die bei einer Relatiwerschiebung zwischen Sender und Fahrzeug durch das Fahrzeug unterschiedlich beeinflußten Ausgangssignale des Empfängers und die der Relativposition des Senders und des Fahrzeugs entsprechenden Ausgangssig¬ nale der Positionsmeßeinrichtung zugeführt werden.

Es ist beispielweise bekannt, zur Konturerfassung Licht¬ schranken zu verwenden, die Licht aussenden, das nur dann auf entsprechende Empfänger auftrifft, wenn zwischen Sen¬ der und Empfänger kein Teil des Fahrzeugs angeordnet ist. Dadurch läßt sich die Kontur des Fahrzeugs erfassen, wenn das Fahrzeug an Sender und Empfänger vorbeibewegt wird.

Es sind auch Ultraschallsensoren zu diesem Zweck bekannt, die einen Ultraschallstrahl direkt auf das Fahrzeug rich¬ ten und den Abstand des Fahrzeugs vom Sender bestimmen. Dabei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten dann, wenn der Strahl auf eine nicht senkrecht zum Strahl stehende Fläche trifft, da dann kein Strahl auf den Empfänger reflektiert werden kann, eine Messung muß daher unterbleiben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vor¬ richtung zur Konturerfassung eines Fahrzeugs so auszuge¬ stalten, daß bei unterschiedlich geformten Fahrzeugober¬ flächen trotzdem mit hoher Genauigkeit die Kontur des Fahrzeugs über seine gesamten Abmessungen bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs be¬ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sender einen Strahl aussendet, der um eine Drehachse ver¬ schwenkt wird und der bei dieser Verschwenkbewegung das Fahrzeug abtastet, daß der Empfänger so angeordnet wird, daß er den Strahl nur empfängt, wenn dieser nach Reflexion an der Oberfläche des Fahrzeugs entgegengesetzt zu seiner Aussenderichtung reflektiert wird, daß man bei jedem Auf- treffen von Strahlung auf den Empfänger aus der Laufzeit

des Strahls zwischen Sender und Empfänger und aus dem mo¬ mentanen Verschwenkwinkel des Strahls die Koordinaten des Orts der Reflexion relativ zum Sender bestimmt und daß man aus diesen Koordinaten und den momentanen Koordinaten des Fahrzeugs relativ zum Sender den Ort der Reflexion am Fahrzeug bestimmt und abspeichert.

Bei diesem Verfahren wird das Fahrzeug von dem über das Fahrzeug verschwenkten Strahl des Senders an den unter¬ schiedlichsten Stellen getroffen. Normalerweise wird der Strahl beim Auftreffen auf die Oberfläche des Fahrzeugs unter einem Winkel reflektiert, der von 180° abweicht, das heißt der Strahl trifft in den meisten Fällen nicht genau senkrecht auf die Fahrzeugoberfläche.

Es gibt jedoch längs des überstrichenen Wegs gelegentlich Stellen, in denen eine senkrechte Reflexion des auf- treffenden Strahls erfolgt, so daß der Empfänger Strahlung aufnimmt. In diesen Fällen kann der Ort der Reflexion durch eine in diesem Augenblick erfolgende Messung des Strahlwinkels einerseits und der Laufdauer des Strahls an¬ dererseits bestimmt werden, denn daraus ergeben sich ein¬ mal der Abstand der Reflexionsstelle vom Sender und zum andere deren Winkellage. Außerdem ist auch klar, daß die Auftreffstelle in der Ebene liegen muß, in der der Strahl bei der Verschwenkbewegung bewegt wird. Damit ist die Po¬ sition der Reflexionsstelle relativ zum Sender genau fest¬ gelegt. Da durch die Positionsmeßeinrichtung außerdem die Relativposition des Fahrzeugs zum Sender bekannt ist, läßt sich auch ohne weiteres bestimmen, an welcher Stelle des Fahrzeugs die Reflexionsstelle gelegen hat, und dabei han¬ delt es sich um eine Stelle an der Oberfläche des Fahr-

zeugs, da diese den auftreffenden Strahl reflektiert hat. Man erhält auf diese Weise beim Überstreichen des Fahr¬ zeugs eine genaue Positionsbestimmung an all den Stellen, an denen der Strahl senkrecht auf die Fahrzeugoberfläche auftrifft.

Bei jeder Verschwenkbewegung werden üblicherweise nur sehr wenige derartige Positionierungen festgestellt werden können, da eine genau senkrechte Reflexion nur an sehr we¬ nigen Stellen auftritt. Durch die Bewegung des Fahrzeugs relativ zum Sender ändert sich aber laufend der Winkel, unter dem der Strahl an bestimmten Stellen des Fahrzeugs auftrifft, so daß insbesondere bei einer wiederholten Überstreichung des Fahrzeugs mit dem Strahl immer wieder andere Stellen der Fahrzeugoberfläche um 180° reflek¬ tieren. Wenn bei einem Durchlauf des Fahrzeugs am Sender der Strahl das Fahrzeug genügend häufig überstreicht, er¬ hält man auf diese Weise über die gesamte Abmessung des Fahrzeugs eine große Anzahl von Konturmeßpunkten, die es ermöglichen, die Kontur aus einer Vielzahl derartig zu¬ fälliger Reflexionsstellen zuverlässig zu bestimmen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß man den Strahl um eine Drehachse verschwenkt, die in einer senkrecht zur Richtung der Relatiwerschie- bung zwischen Sender und Fahrzeug stehenden Ebene liegt. Durch die Verschiebung des Fahrzeugs parallel zur eigenen Längsrichtung fällt dabei der Strahl bei jeder Verschwenk¬ bewegung unter einem anderen Winkel auf die gleichen Teile der Fahrzeugoberfläche, so daß bei jeder derartigen Ver¬ schwenkbewegung andere Teile der Fahrzeugoberfläche die Bedingung für die Reflexion um 180° erfüllen und ausge¬ messen werden.

Günstig ist es, wenn man als Strahlung Ultraschallstrah¬ lung verwendet, diese hat insbesondere den Vorteil, daß eine Reflexion auch an lichtdurchlässigen Oberflächen¬ teilen erfolgt, also an Fensterscheiben.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn man Sender und Empfän¬ ger stationär anordnet und das Fahrzeug an ihnen vorbeibe¬ wegt, wobei der vom Sender ausgesandte Strahl des Fahrzeug vollständig überstreicht. Beispielsweise können Sender und Empfänger an einem Portal angeordnet sein, unter dem das Fahrzeug hindurchbewegt wird, wobei die Relativposition des Fahrzeugs zum Portal bestimmt wird. Dieses Portal kann dann auch noch Reinigungswerkzeuge enthalten, die ent¬ sprechend den gewonnenen Konturdaten gesteuert werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß man den Strahl zusätzlich zu Kontrollzwecken auf einen re¬ lativ zu Sender und Empfänger stationären Reflektor rich¬ tet, der den Strahl in sich reflektiert. Diese Reflexions¬ fläche hat vom Sender einen genau definierten Abstand und diesem gegenüber eine genau definierte Winkellage, so daß eine Eichung der Positionsbestimmung möglich ist, wenn die genauen Positionsdaten des Reflektors relativ zum Sender bekannt sind.

Günstig ist es, wenn man die Verschwenkbewegung des Strahls durch einen verschwenkbaren Spiegel erzeugt. Es ist dann möglich, den Sender selbst stationär anzuordnen, so daß eine insgesamt sehr vereinfachte Konstruktion ent¬ steht.

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird die beschriebene Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sender derart um eine Drehachse verschwenkbar ist, daß der Strahl das Fahrzeug dabei überstreicht, daß der Empfänger so relativ zum Sender angeordnet ist, daß er nur dann Strahlung empfängt, wenn der Strahl entgegengesetzt zu seiner Aussenderichtung reflektiert wird, daß eine Win¬ kelmeßeinrichtung für den Verschwenkwinkel des Strahls und eine Laufzeitmeßeinrichtung für den vom Sender zum Empfän¬ ger gelangenden Strahl vorgesehen ist, deren Ausgangssig¬ nale der Recheneinheit zugeführt werden, und daß in dieser beim Auftreffen von Strahlung auf dem Empfänger aus den Momentanwerten der Winkelmeßeinrichtung, der Laufzeitme߬ einrichtung und der Positionsmeßeinrichtung der Ort der Reflexion am Fahrzeug bestimmt und gespeichert wird.

Günstig ist es, wenn die Drehachse in einer senkrecht zur Richtung einer Relativverschiebung zwischen Sender und Fahrzeug stehenden Ebene liegt.

Insbesondere ist der Sender ein Ultraschallsender.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Sender und Empfänger am selben Ort angeordnet sind, insbesondere können Sender und Empfänger identisch sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Sender und Empfänger in einer senkrecht auf der Verschieberichtung von Fahrzeug und Sender stehen¬ den Ebene zusätzlich verschiebbar sind und wenn auch diese Positionen durch die Positionsmeßeinrichtung erfaßt wer¬ den. So kann beispielsweise die Höhe des Senders über dem

Fahrzeug geändert werden oder die seitliche Lage. Durch die Verstellung der Höhe kann erreicht werden, daß der Auftreffwinkel der Strahlung an bestimmten Stellen der Fahrzeugoberfläche verschieden wird, so daß auch bei schwierigen Konturen immer wieder andere Oberflächenteile ausgemessen werden können. Die seitliche Verschiebung des Senders ermöglicht es, die Ebene quer zum Fahrzeug zu ver¬ schieben, in welcher der Strahl auftrifft. Dadurch läßt sich bei wiederholtem Überstreichen des Fahrzeugs dieses nicht nur in Längsrichtung ausmessen, sondern auch quer dazu.

Günstig ist es, wenn eine relativ zum Sender ortsfeste Re¬ flexionsfläche als Kontrollfläche vorgesehen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Sender den Strahl parallel zur Drehachse auf einen um die Drehachse rotierenden schrägen Spiegel richtet. Der Sender selber kann damit ortsfest gehalten werden, während ein in den Strahlengang eingeschalteter, letztlich einen Teil des Senders bildender Spiegel den Strahl über das Fahrzeug verschwenkt.

Dabei ist es günstig, wenn der Spiegel den Strahl um 90° ablenkt, so daß der Strahl in einer senkrecht auf der Drehachse stehenden Ebene verschwenkt wird, grundsätzlich wäre es aber auch möglich, davon verschiedene Winkel zu verwenden. Der Strahl würde dann nicht in einer senkrech¬ ten Ebene umlaufen, sondern längs einer Kegelfläche, und selbstverständlich wäre es ohne weiteres möglich, aus Laufzeit und Drehwinkel des Strahls die Stelle im Raum zu

bestimmen, an der eine Reflexion erfolgt, die den Strahl in sich zurückwirft. Wenn die Neigung des schrägen Spiegels verstellt wird, wäre es auf diese Weise möglich, den Strahl quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs in unter¬ schiedlichen Positionen auf das Fahrzeug zu richten, so daß dieses bei wiederholtem Überstreichen nicht nur in Längsrichtung, sondern auch quer dazu ausgemessen würde.

Günstig ist es, wenn der Spiegel zwischen zwei End¬ stellungen oszillierend verdreht wird, dadurch wird beim Überstreichen Zeit gespart, da der Strahl vorzugsweise nur so weit verschwenkt wird, daß mit Sicherheit das Fahrzeug vollständig überstrichen wird.

Der Spiegel kann bei einer bevorzugten Ausführungsform eine sphärisch gekrümmte Oberfläche aufweisen, um Verluste bei der Reflexion der Strahlung zu vermindern.

Günstig ist es, wenn der Drehantrieb des Spiegels ein Schrittmotor ist. Dadurch läßt sich die Winkelstellung des Strahls in einfacher Weise bestimmen.

Eine andere Lösung sieht vor, daß der Antrieb des Spiegels eine Winkelmeßeinrichtung synchron zur Verschwenkung des Spiegels bewegt, beispielsweise eine elektronische Winkel¬ meßeinrichtung.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh¬ rungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1: Eine perspektivische Ansicht eines Portals einer Fahrzeugwaschanlage mit einer Sende- und Empfangseinrichtung für einen Abtast¬ strahl;

Figur 2: eine Seitenansicht des Portals der Figur 1 mit einem abzutastenden Fahrzeug und

Figur 3: eine schematische Seitenansicht der Sende- und Empfangseinrichtung gemäß Figur 1.

In Figur 1 ist ein Portal 1 dargestellt, das auf Rädern 2 längs einer Fahrbahn verfahrbar ist. Das Portal 1 trägt in an sich bekannter Weise eine Waschbürste 3, die von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Steuerung höhenver¬ stellbar ist, so daß sie der Kontur eines Fahrzeugs 4 fol¬ gen kann, das unter dem Portal vorbeibewegt wird.

An dem Portal 1 ist zusätzlich an einem Halter 5 ein Ul¬ traschallsender 6 angeordnet, der im dargestellten Aus¬ führungsbeispiel in horizontaler Richtung und quer zur Fahrtrichtung des Portals 1 und des Fahrzeugs 4 einen Ul¬ traschallstrahl 7 aussendet. Dieser trifft auf einen ge¬ neigten Spiegel 8 auf, dessen Neigung im dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgebildet ist, daß der Ultra¬ schallstrahl 7 um 90° abgelenkt wird ( Figur 3). Um Refle¬ xionsverluste zu verhindern, ist der Spiegel 8 mit einer sphärisch gekrümmten Oberfläche ausgebildet. Er ist über eine Welle 10 mit einem Antriebsmotor 11 verbunden, der den Spiegel 8 um eine Drehachse verdreht, die parallel zur Richtung des aus dem Ultraschallsenders 6 austretenden Ul-

traschallstrahls 7 verläuft. Der Antriebsmotor 11 treibt über eine Welle 12 außerdem einen Winkelmesser 13 an, dessen Ausgangssignale über eine Signalleitung 14 einer Recheneinheit 15 zugeführt werden.

Der Ultraschallsender 6 ist gleichzeitig als Ultraschall¬ empfänger ausgebildet, so daß in ihm ein Empfangssignal erzeugt wird, wenn Ultraschallstrahlung in umgekehrter Richtung zum ausgesandten Ultraschallstrahl 7 auf ihn auf¬ trifft. Ein solches Empfangssignal führt in einer dem Em¬ pfänger zugeordneten Laufzeitmeßeinrichtung 16 dazu, daß die Zeit bestimmt wird, die der Ultraschallstrahl 7 von der Aussendung durch den Ultraschallsender 6 an benötigt hat, um wieder auf den als Empfänger wirkenden Ultra¬ schallsender 6 aufzutreffen, das heißt in der Laufzeitme߬ einrichtung wird die gesamte Laufzeit der Ultraschall¬ strahlung vom Aussenden bis zum Empfangen bestimmt. Diese Laufzeit ist ein Maß für die Weglänge, die der Ultraschall¬ strahl 7 vom Sender über den Spiegel 8 zu einer Refle¬ xionsfläche und wieder zum Empfänger zurück zurückgelegt hat. Ein dieser Laufzeit entsprechendes Signal wird über eine Empfangsleitung 17 ebenfalls der Recheneinheit 15 zu¬ geleitet. Die Recheneinheit 15 steht auch über eine Posi¬ tionsleitung 18 mit einer Positionsmeßeinrichtung 19 in Verbindung, die in Figur 2 nur gestrichelt dargestellt ist. Diese Positionsmeßeinrichtung 19 bestimmt die Rela¬ tivposition des Fahrzeugs 4 zum Portal 1 und damit die Re¬ lativposition zwischen Ultraschallsender 6 einerseits und Fahrzeug 4 an- dererseits. Dies kann beispielsweise in an sich bekannter Weise dadurch erfolgen, daß der Zeitpunkt bestimmt wird, an dem die Vorderkante des Fahrzeugs 4 die

Positionsmeßeinrichtung 19 erreicht. Von diesem Zeitpunkt an wird aufgrund einer Zeitmessung und bei konstanter Re¬ lativgeschwindigkeit zwischen Portal und Fahrzeug die je¬ weilige Position des Fahrzeugs relativ zum Portal bestimmt.

Der den Ultraschallsender und den Spiegel tragende Halter 5 kann am Portal 1 höhenverstellbar gelagert sein, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Die jeweilige Position längs dieser Höhenverstellung 20 kann ebenfalls durch eine geeignete Meßeinrichtung bestimmt werden, die in der Zeichnung nicht extra dargestellt ist. Die so gewonnenen Signale werden über eine Signalleitung 21 ebenfalls der Recheneinheit 15 zugeführt.

Wie aus der Darstellung der Figur 2 ersichtlich ist, ist längs der Fahrbahn eine feste Reflexionsfläche 22 angeord¬ net, die bei einer ganz bestimmten Position des Portals 1 den vom Ultraschallsender 6 ausgesandten Ultraschallstrahl 7 auf den Empfänger reflektiert. Wenn diese spezielle Po¬ sition des Portals 1 bekannt ist, kann auf diese Weise kontrolliert werden, ob die Abstandsmessung des Ultra¬ schallstrahls und die Winkelabmessung des Ultraschall¬ strahls stimmen, gegebenenfalls kann auf diese Weise eine NachJustierung oder Eichung erfolgen.

Im folgenden wird die Konturerfassung eines Fahrzeugs 4 am Beispiel eines stationär gehaltenen Fahrzeugs und eines längs des Fahrzeugs bewegten Portals 1 beschrieben. Es versteht sich aber, daß es auch ohne weiteres möglich ist, das Portal festzuhalten und das Fahrzeug am Portal entlang zu bewegen, beispielsweise mittels eines mit konstanter

Geschwindigkeit fahrenden Wagens oder einer Zugeinrich¬ tung. Gegebenenfalls können auch Portal und Fahrzeug gleichzeitig in kontrollierter Weise gegeneinander bewegt werden.

Das Portal wird zunächst in einer Ausgangslage stehen und kann in dieser in der beschriebenen Weise die Korrektheit der LaufZeitmessung und der Winkelmessung des Ultraschall¬ strahls 7 überprüfen, sobald der Ultraschallstrahl auf die Reflexionsfläche 22 auftrifft. Diese ist so angeordnet, daß beim Verschwenken des Ultraschallstrahls 7 dieser bei einer bestimmten Winkelposition senkrecht auf die Refle¬ xionsfläche 22 auftrifft, so daß der Ultraschallstrahl 7 auf den Empfänger reflektiert wird.

Sobald diese Überprüfung stattgefunden hat, wird das Por¬ tal 1 vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit auf das Fahrzeug 4 zu bewegt und stellt beispielsweise mittels einer Lichtschranke fest, an welcher Stelle das Fahrzeug 4 beginnt. Bei der weiteren Bewegung des Portals 1 längs des Fahrzeugs 4 werden die Längskoordinaten des Portals 1 durch die Positionsmeßeinrichtung 19 bestimmt, so daß in jedem Zeitpunkt in der Recheneinheit 15 Daten vorliegen, die für die jeweilige Relativposition des Portals 1 zum Fahrzeug 4 repräsentativ sind.

Durch oszillierende Rotation des Spiegels 8 wird der Ul¬ traschallstrahl 7 wiederholt verschwenkt und streicht da¬ bei in einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse des Spiegels verläuft, über das ganze Fahrzeug. Immer dann, wenn der Ultraschallstrahl 7 senkrecht auf die Oberfläche

des Fahrzeugs 4 auftrifft, und dies kann an unterschied¬ lichen Stellen der Fall sein, werden der Winkel und die Laufzeit des Ultraschallstrahls 7 in der beschriebenen Weise bestimmt und der Recheneinheit 15 zugeführt. Die Recheneinheit kann aus diesen Daten die genaue Lage der Reflexionsstelle relativ zum Portal bestimmen. Da gleich¬ zeitig Daten vorliegen, die die genaue Relativposition des Fahrzeugs relativ zum Portal 1 angeben, lassen sich da¬ durch auch Datensätze ermitteln, die die genauen Koordina¬ ten der Reflexionsstelle in Fahrzeuglängsrichtung angeben. Da die Reflexionsstelle an der Oberfläche des Fahrzeugs liegt, ergibt sich damit eine punktuelle Ausmessung einer Oberflächenstelle.

Dieser Vorgang wiederholt sich an jeder Stelle, an der der Strahl von der Oberfläche in sich reflektiert wird. Durch die Bewegung des Portals 1 relativ zum Fahrzeug 4 erfolgt eine solche Reflexion des Ultraschallstrahls um 180° an den unterschiedlichsten Stellen der Fahrzeugoberfläche, so daß auf diese Weise diese Oberfläche bei einem vollen Durchgang punktweise ausgemessen wird. Die erhaltenen Me߬ daten werden dann in der Recheneinheit 15 gespeichert und gegebenenfalls interpoliert, so daß man die Oberfläche des Fahrzeugs insgesamt mit hoher Genauigkeit ausmessen kann. Die so gewonnenen Konturdaten lassen sich anschließend bei den Bearbeitungsgängen verwenden, beispielsweise bei der Steuerung der Höhe der Waschbürste 3 sowie bei der Heran¬ führung von Spritzdüsen, Trocknungsdüsen etc.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Ver¬ schwenken des Ultraschallstrahls 7 immer in derselben Ebe¬ ne. Es wäre grundsätzlich auch möglich, den Ultraschall¬ sender 6 zusätzlich noch parallel zur Drehachse verschieb¬ bar am Portal zu lagern, so daß bei verschiedenen Ver- schwenkvorgängen der Ultraschallstrahl 7 in verschiedenen nebeneinander liegenden Ebenen über das Fahrzeug läuft. Dadurch wäre es möglich, auch quer zur Verschieberichtung des Portals eine Ausmessung der Oberfläche vorzunehmen, wenn gleichzeitig die jeweilige Position des Senders und damit der überstrichenen Schwenkebene des Ultraschall¬ strahls 7 gemessen und der Recheneinheit 15 übermittelt wird.

Selbstverständlich ist eine entsprechende Konturerfassung nicht nur an der Oberseite des Fahrzeugs möglich, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, sondern durch geeignete Anordnung entsprechender Sende-Empfangseinheiten auch an den Seitenflächen.