СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМЫ, РАЗМЕРОВ И УГЛОВ НАКЛОНА ПЛОСКОГО ЗЕРКАЛА ДЛЯ ОБЗОРА НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ Российский патент 2005 года по МПК G02B5/08 B60R1/02 

Изобретение относится к области транспортных средств, а именно к зеркальным оптическим системам наблюдения за зоной, не просматриваемой с места водителя, и может быть использовано для повышения точности ориентирования зеркала обзора в пространстве относительно транспортного средства, при обеспечении наблюдения через зеркало за объектом контроля и для определения формы и размеров зеркала, обеспечивающих водителю наблюдение за объектами, требующими контроля, вне зоны прямой видимости.

Известен способ для разработки формы поверхности, размеров и углов наклона автомобильного зеркала заднего вида RU БИПМ № 23, 20.08.2000, № 98118772/28 (09.10.1998), МПК 7 G 02 В 5/08.

Этот способ разработки зеркала заднего вида предусматривает установку источника света в пространственном положении глаза водителя, установку отражательного зеркала в пространственном положении моделируемого зеркала заднего вида; установку объекта заднего плана в положении объекта за моделируемым зеркалом заднего вида, направление источника света на заднюю тестируемую область на поверхности указанного отражательного зеркала; регулирование указанной поверхности отражательного зеркала, делая указанный свет отражательным в заданную область объекта заднего плана; направление света на следующую тестируемую область; повторение операций на всей заданной тестируемой области и принятие формы поверхности зеркала, как зеркала заднего вида.

Однако этот способ трудоемок, громоздок и сложен, требует больших затрат, недостаточно точен для ориентации зеркала и определения его размеров и формы.

Целью изобретения является упрощение определения формы и размеров плоского зеркала обзора для транспортного средства, повышение точности его ориентирования в пространстве при наблюдении через него за объектами контроля.

Указанная цель достигается тем, что измеряют координаты точек: точки в пространственном положении глаза водителя в транспортном средстве, например, точки Г (х_г; у_г; z_г), опорной точки на объекте наблюдения, который контролируется через зеркало обзора, например, точки Н (х_н; у_н; z_н), опорной точки на зеркале транспортного средства, в которой отражается опорная точка Н на объекте наблюдения при контроле за ней водителем через зеркало обзора, например, точка М с координатами (x_м; y_м, z_м), и определяют углы наклона плоскости зеркала обзора к координатным плоскостям по формулам:

α =аrссоs(z_М-z_Е)/[(х_М-х_Е)²+(у_М-у_Е)²+(z_М-z_Е)²]^1/2;

β =аrссоs(у_М-у_Е)/[(х_М-х_Е)²+(у_М-у_Е)²+(z_М-z_Е)²]^1/2;

γ =аrссоs(х_М-х_Е)/[(х_М-х_Е)²+(у_М-у_Е)²+(z_М-z_Е)²]^1/2;

по которым устанавливают наклон зеркала обзора к координатным плоскостям;

координаты точки Е (x_E; у_E; z_E) - как точки пересечения биссектрисы угла ГМН со стороной ГН определяют по формулам:

х_E=(x_г+λ · х_н)/(1+λ );

у_E=(у_г+λ · у_н)/(1+λ );

z_E=(z_г+λ · z_н)/(1+λ );

коэффициент λ определяют по формуле:

затем (а) назначают произвольную точку на объекте контроля и измеряют ее координаты, например, точки К (x_к; у_к; z_к) и рассчитывают координаты точки на зеркале, например L₁, в которой отражается луч света от точки К и попадает на глаз водителя - в точку Г, по формулам:

 _L1=(x_г1+λ _1·х_к1)/(1+λ ₁);

у_L1=(у_г1+λ _1·у_к1)/(1+λ ₁);

z_L1=(z_г1+λ _1·z_к1)/(1+λ ₁);

где точка Г₁ с координатами (x_г1; y_г1; z_г1) есть точка пересечения перпендикуляра, опущенного из точки Г на плоскость зеркала, которые определяются из выражений:

х_г1=х_г+|·t₁;

y_г1=y_г+m·t₁;

z_г1=z_г+n·t₁;

a t₁ определяется из уравнения:

А₂(х_г+|·t₁-x_м)+В₂(у_г+m·t₁-у_м)+С₂(z_г+n·t₁-z_м)=0;

в котором коэффициенты A₂; В₂; C₂ находят их условия перпендикулярности прямой ГГ₁ плоскости зеркала по формуле:

а показатели |, m, n определяют из уравнений;

|=x_м-x_г;

m=у_м-у_г;

n=z_м-z_г;

аналогично для точки пересечения перпендикуляра, опущенного из точки К на плоскость зеркала, например, точки K₁ с координатами (x_к1; у_к1; z_к1) определяют:

х_к1=х_к+|·t₂;

у_к1=у_к+m·t₂;

z_к1=z_к+n·t₂;

t₂ определяют из уравнения:

А₂(х_к+|·t₂-x_м)+В₂(у_к+m·t₂-у_м)+С₂(z_к+n·t₂-z_м)=0;

λ ₁ определяют по формуле:

затем повторяются операции (а) для множества точек на наблюдаемых через зеркало объектах контроля с расчетами и определяют координаты точек отражения в плоскости зеркала, наблюдаемых водителем, и по крайним точкам отражения определяют конфигурацию (форму) и размеры зеркала.

Совмещают плоскость зеркала с чертежом, на котором отмечают найденные точки отражения в зеркале от точек на объектах контроля, по расстоянию между тремя точками отражения, а эти расстояния находят по формулам, например, между точками М и L₁:

ML₁=d₁=[(x_м-х₁)²+(y_м-y₁)²+(z_м-z₁)²]^1/2.

С целью упрощения способа назначают произвольные точки на объекте контроля, за которыми ведется наблюдение через зеркало обзора, расположенные на краю контура объекта наблюдения, видимого водителем через зеркало обзора.

На фиг.1 показана схема расположения водителя при наблюдении через зеркало обзора, установленного на транспортном средстве, за объектом контроля.

На фиг.2 показана схема построения натуральной величины и конфигурации (формы) зеркала путем совмещения плоскости зеркала с чертежом, на котором отмечены точки отражения в зеркале от точек на объектах контроля и обведены крайние точки, по которым определена конфигурация и размеры зеркала обзора.

Зеркало обзора 1 установлено на транспортное средство (не показано) в пространственном положении моделируемого зеркала обзора в соответствии с конструкцией кабины; точка Г - точка в пространственном положении глаза водителя 2 в транспортном средстве; объект наблюдения 3, который контролируется водителем 2 через зеркало обзора 1, на котором выделена наблюдаемая опорная точка Н; точка М - отражение точки Н на зеркале обзора 1, наблюдаемое водителем 2. Заданы прямоугольные координатные оси O x y z.

Способ осуществляют следующим образом.

Измеряют, например, с помощью измерительной рулетки или метром, координаты: точки Г в пространственном положении глаза водителя 2 в транспортном средстве - (х_г; у_г; z_г); опорной точки на объекте наблюдения 3 Н (х_н; у_н; z_н); опорной точки М на зеркале обзора 1 М (x_м; y_м; z_м), и определяют углы наклона плоскости зеркала обзора 1 - П₂ к координатным плоскостям по формулам:

α =аrссоs(z_М-z_Е)/[(х_М-х_Е)²+(у_М-у_Е)²+(z_М-z_Е)²]^1/2;

β =аrссоs(у_М-у_Е)/[(х_М-х_Е)²+(у_М-у_Е)²+(z_М-z_Е)²]^1/2;

γ =аrссоs(х_М-х_Е)/[(х_М-х_Е)²+(у_М-у_Е)²+(z_М-z_Е)²]^1/2;

по которым устанавливают наклон зеркала обзора 1 к координатным плоскостям с помощью измерителя углов (угломера);

координаты точки Е (х_E; у_E; z_E) - как точки пересечения биссектрисы угла ГМН со стороной ГН, определяют по формулам:

х_E=(x_г+λ · х_н)/(1+λ );

у_E=(у_г+λ · у_н)/(1+λ );

z_E=(z_г+λ · z_н)/(1+λ );

а коэффициент (определяют по формуле:

затем (а) назначают произвольную точку на объекте контроля 3 и измеряют ее координаты, например точки К (x_к; y_к; z_к) с помощью измерительной рулетки или метра, и рассчитывают координаты точки на зеркале обзора 1, в которой отражается луч света от точки К и попадает на глаз водителя 3 в точке Г, по формулам:

х₁=(x_г1+λ ₁·_{хк1)/(1+λ 1);}

у₁=(у_г1+λ ₁·_{ук1)/(1+λ 1);}

z₁=(z_г1+λ ₁·_{zк1)/(1+λ 1);}

где точка Г₁ с координатами (х_г1; y_г1; z_г1) есть точка пересечения перпендикуляра, опущенного из точки Г на плоскость зеркала 1, которые определяются по выражениям:

х_г1=х_г+|· t₁;

y_г1=y_г+m· t₁;

z_г1=z_г+n· t₁;

a t₁ определяется из уравнения:

А₂(х_г+|· t₁-x_м)+В₂(у_г+m· t₁-у_м)+С₂(z_г+n· t₁-z_м)=0;

в котором коэффициенты A₂, В₂, С₂ находят из условия перпендикулярности прямой ГГ₁ плоскости зеркала 1 по формуле:

а показатели I, m, n определяют из уравнений:

|=x_м-x_г;

m=у_м-у_г;

n=z_м-z_г;

аналогично для точки пересечения перпендикуляра, опущенного из точки К на плоскость зеркала 1, то есть для точки K₁ с координатами (х_к1; у_к1; z_к1) определяют:

х_к1=х_к+|· t₂;

у_к1=у_к+m· t₂;

z_к1=z_к+n· t₂;

t₂ определяют из уравнения:

А₂(х_к+|· t₂-x_м)+В₂(у_к+m· t₂-у_м)+С₂(z_к+n· t₂-z_м)=0;

a λ ₁ определяют по формуле:

Затем повторяются операции (а) для множества точек на наблюдаемых через зеркало 1 объектах контроля 3 расчетами и определяют координаты точек отражения в плоскости зеркала 1, наблюдаемых водителем 2, и по крайним точкам отражения определяют конфигурацию (форму) и размеры зеркала 1; совмещают плоскость зеркала 1 с чертежом, на котором отмечают найденные точки отражения в зеркале 1 от точек на объектах контроля 3, по расстоянию между тремя точками отражения, а эти расстояния находят по формулам, например, между точками М и L₁:

ML₁=d₁=[(x_м-х₁)²+(y_м-y₁)²+(z_м-z₁)²]^1/2.

С целью упрощения способа назначают произвольные точки на объекте контроля 3, за которыми ведется наблюдение через зеркало обзора 1, расположенные на краю контура объекта наблюдения 3, видимого водителем 2 через зеркало обзора 1.

Данный способ обеспечивает упрощение определения формы и размеров плоского зеркала обзора для транспортного средства, повышение точности его ориентации в пространстве при наблюдении через него за объектами контроля.

Способ относится к зеркальным системам наблюдения за зоной, не просматриваемой с места водителя. В способе измеряют метром координаты точки в пространственном положении глаза водителя в транспортном средстве, опорной точки на объекте наблюдения, который контролируется через зеркало обзора, опорной точки на зеркале транспортного средства, определяют углы наклона зеркала к координатным плоскостям по формулам, указанным в формуле изобретения, и устанавливают наклон зеркала обзора к координатным плоскостям. Назначают произвольную точку на объекте наблюдения и измеряют ее координаты с помощью измерительной рулетки и рассчитывают координаты точки на зеркале, в которой отражается луч света и попадает на глаз водителя. Затем повторяют операции для множества произвольных точек на объекте наблюдения и определяют координаты соответствующих точек отражения в плоскости зеркала. По крайним точкам отражения определяют форму и размеры зеркала. Обеспечивается упрощение определения формы и размеров зеркала обзора, повышение точности его ориентирования в пространстве. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения формы, размеров и углов наклона плоского зеркала для обзора на транспортном средстве к координатным плоскостям, включающий установку точки в пространственном положении глаза водителя на транспортном средстве, установку опорной точки отражательного плоского зеркала в пространственном положении моделируемого зеркала обзора на транспортном средстве, установку объектов, контролируемых через зеркало обзора водителем, в положении объектов за моделируемым зеркалом, задание координатных осей (например, Oxyz), отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности ориентирования зеркала на транспортном средстве в пространстве при обеспечении наблюдения через зеркало за объектами контроля, измеряют координаты: точки в пространственном положении глаза водителя в транспортном средстве, например точки Г с координатами (х_г; у_г; z_г), опорной точки на объекте наблюдения, который контролируется через зеркало обзора, например точки Н с координатами (х_н, у_н, z_н), опорной точки на зеркале транспортного средства, в которой отражается опорная точка на объекте наблюдения при контроле за ней водителем через зеркало, например точка М с координатами (х_м; у_м; z_м) и определяют углы наклона плоскости зеркала к координатным плоскостям по формулам

α =аrссоs(z_М-z_Е)/[(х_М-х_Е)²+(у_М-у_Е)²+(z_М-z_Е)²]^1/2;

β =аrссоs(у_М-у_Е)/[(х_М-х_Е)²+(у_М-у_Е)²+(z_М-z_Е)²]^1/2;

γ =аrссоs(х_М-х_Е)/[(х_М-х_Е)²+(у_М-у_Е)²+(z_М-z_Е)²]^1/2,

по которым устанавливают наклон зеркала к координатным плоскостям; координаты точки Е (х_Е; у_Е; z_Е) - как точки пересечения биссектрисы угла ГМН со стороной ГН, определяют по формулам

х_Е=(x_г+λ · х_н)/(1+λ );

у_Е=(у_г+λ · у_н)/(1+λ );

z_Е=(z_г+λ · z_н)/(1+λ ),

а коэффициент λ определяют по формуле

затем (а) назначают произвольную точку на объекте контроля и измеряют ее координаты, например точки К с координатами (х_к; у_к; z_к), и рассчитывают координаты точки на зеркале, в которой отражается луч света от точки К и попадает на глаз водителя, по формулам

х_L1=(x_г1+λ ₁·_{хк1)/(1+λ 1);}

у_L1=(у_г1+λ ₁·_{ук1)/(1+λ 1);}

z_L1=(z_г1+λ ₁·_{zк1)/(1+λ 1),}

где точка Г₁ с координатами (х_г1; у_г1; z_г1) есть точка пересечения перпендикуляра, опущенного из точки Г на плоскость зеркала, которые определяются из выражений

х_г1=х_г+I· t₁;

y_г1=y_г+m· t₁;

z_г1=z_г+n· t₁,

a t₁ определяется из уравнения

А₂(х_г+I· t₁-x_м)+В₂(у_г+m· t₁-у_м)+С₂(z_г+n· t₁-z_м)=0,

в котором коэффициенты А₂, В₂, С₂ находят из условия перпендикулярности прямой ГГ₁ плоскости зеркала по формуле

а показатели I, m, n определяют из уравнений

I=x_м-x_г;

m=у_м-у_г;

n=z_м-z_г,

аналогично для точки пересечения перпендикуляра, опущенного из точки К на плоскость зеркала, например точки K₁ с координатами (х_к1; у_к1; z_к1), определяют:

х_к1=х_к+I· t₂;

у_к1=у_к+m· t₂;

z_к1=z_к+n· t₂,

t₂ определяют из уравнения

А₂(х_к+I· t₂-x_м)+В₂(у_к+m· t₂-у_м)+С₂(z_к+n· t₂-z_м)=0,

a λ ₁ определяют по формуле

затем повторяются операции (а) для множества других точек на наблюдаемых через зеркало объектах контроля с расчетами и определяют координаты точек отражения в плоскости зеркала, наблюдаемых водителем, и по крайним точкам отражения определяют форму и размеры зеркала.

ML₁=d₁=[(x_м-х_L1)²+(y_м-y_L1)²+(z_м-z_L1)²]^1/2.