半自動機動車前照燈檢測儀設計

摘要：汽車前照燈的技術狀況對于保障汽車夜間安全行駛意義重大，是汽車安全性能檢測的重要項目。本論文主要針對一款半自動機動車前照燈檢測儀，比較它與市面上其他同類產品的異同，分析其存在的缺點，對其內部結構進行改良，以及在此基礎上對產品的外形進行重現表現。本論文對于產品內部結構的設計，是利用絲杠以及導軌的組合實現檢測儀內部光電池板的多向移動，并在此基礎上對產品的外形進行造型設計。

本次設計的汽車前照燈檢測儀集圖像數據采集、數據處理、數據顯示于一體，可以實現汽車前照燈遠近光的半自動化檢測工作。

關鍵詞：前照燈前照燈檢測儀結構設計造型設計

1 緒論

機動車前照燈是汽車在夜間或是在能見度較低的情況下，為駕駛員提供照明的重要設備，同時也是駕駛員發出警示、進行聯絡的燈光信號裝置。機動車前照燈的正常工作與行車安全是密不可分的。因此，前照燈的光照性能檢測被列為機動車運行安全檢測的必檢項目。我國頒布了相應的國家標準《汽車運行安全技術條件》（GB 7258—2004）[1]，對車燈的光型、遠光光束發光強度、光束照射位置做出了嚴格的要求，同時對相應的檢測系統也提出了要求。所以，深入研究檢測車燈配光性能的各種檢測裝置必將為我國汽車、摩托車工業的發展做出巨大的貢獻。

1.1 前照燈檢測儀的國內外研究現狀

機動車檢測技術是汽車工業現代化發展的產物，它是隨著汽車技術的不斷發展而興起的一門技術。而機動車檢測儀也是伴隨著檢測技術的發展應運而生的。作為檢測儀器中的重要分支，前照燈檢測儀伴隨著前照燈檢測技術的發展，從無到有。時至今日，很多汽車技術發達國家的前照燈檢測儀已經實現了全自動實時檢測這一較高程度的突破。相比國外先進的機動車檢測技術，我國的檢測技術起步比較晚。隨著汽車行業的發展，近年來，我國的汽車檢測技術發展迅速，已經部分實現了很多高性能的檢測，譬如計算機管理系統檢測，自動采集分析數據的檢測網絡已經基本形成。如今，國內很多產家自主研發和生產的前照燈檢測儀器不僅已經可以滿足國內的檢測需要，同時還在出口其他國家。

1.2 市場調查分析

本次研究主要是在現有半自動機動車前照燈檢測儀的基礎上，通過對產品的內部結構及外觀表現進行一定的改進，使產品在功能、外形、色彩、品質等諸多方面得到進一步的提升。

現在國內很多檢測儀均是仿照國外的設計，很少有自己獨特的創新，均質化現象嚴重。而且很多設計不符合人機關系，不利于操作者的使用。經過市場調查分析，原有產品與市場上同類先進產品相比，還存在相當大的不足之處。主要包括產品的人機工程、工作原理及內部結構、產品外形方面。

2 原有半自動前照燈檢測儀的相關分析

2.1 工作原理及內部結構分析

原有半自動機動車前照燈檢測儀屬于聚光式前照燈檢測儀，而且屬于移動反射鏡檢測法，其工作原理如圖2-1所示。現在使用的移動反射鏡檢測法由于光束和光電池之間的距離，因菲涅爾透鏡的物理性質有一個焦距的限制，所以致使內部結構對外形存在限制，使得產品的外形無法有大的突破和改進。原有檢測儀的內部核心部件是一套調節反光鏡水平和垂直角度的機械結構，其部件較多且復雜，而且多為加工件。因此結構的加工成本比較高，不適于長期使用。

2.2 原有產品外形分析

原有產品主要存在兩大不足之處：

2.2.1 人機工程方面：原有產品的操作界面與顯示界面不符合人機關系，造成了操作者的諸多不適。

2.2.2 產品外形方面：原有產品的外形比較笨重，體型較大，耗費材料。原有產品的外形尺寸分別為635mm*58

0mm*485mm，而一個同類產品的尺寸僅為540mm*220

mm*270mm。對比即可看出，原有產品在外形方面存在的缺點。

3 半自動前照燈檢測儀的具體設計

3.1 工作原理及內部結構設計

通過對比聚光式前照燈檢測儀的三種不同的檢測方法，最后選定移動光電池檢測法作為改進產品的工作原理。主要因為其結構簡潔，而且對產品外形的約束不大。移動光電池檢測法的工作原理如圖3-1所示。

在確定產品的檢測方式后，需要設計內部結構，來完成光電池在水平和垂直方向上的位置調節。在確保精度的條件下，還要保證兩個方向的調節不會有任何干擾。針對這樣的工作方式，可以采用一些機械部件來實現這一調節功能，可選擇的有齒輪齒條、渦輪蝸桿以及絲杠，導軌等。本次設計針對每種組合均進行了設計，經過實驗分析最后選定由絲杠導軌的組合來完成調節。結構的最終效果圖如圖3-2所示。導軌采用了外購件。整套結構中只有絲杠、螺母和底部的幾個支架是加工件，其余均采用外購件，進行簡單的截斷和鉆孔加工，大大降低了產品的成本，并縮短了生產周期。

3.2 產品造型設計

基于產品內部結構的設計，以及原有產品的不足之處，并考慮到產品的使用環境及使用人群，綜合得出產品的外觀表現要簡潔實用，并符合人機關系。設計共完成了多種外形方案，每個方案均有設計側重點。經過分析對比與選擇，及最終的優化設計。產品外形效果圖如圖3-3所示。

方案除了解決原有產品的缺點以外，還具有以下優點：①產品的四條主要邊緣增加了圓角的設計，盡量降低碰撞帶來的傷害；②將產品的操作界面置于機箱上方，便于操作； ③將原有透鏡的坡形邊緣改為了直角邊緣，增大光束接收區域；④為產品增加了微型打印機。

在顏色選擇方面，因為要適合檢測儀器的使用環境和檢測儀器的適用人群，所以要選擇比較穩重和嚴謹的顏色。原產品為橘黃色，此顏色為公司的代表顏色。所以依舊采用橘黃色作為產品的主色調，這是對于企業文化的一種延續，同時也與同系列的其他產品達成統一。選定產品的主色以后，根據色彩搭配，有以下幾種顏色與橘黃色搭配比較適合：白色、淺藍色、黑色、和棕黃色。由于要符合檢測儀器穩重、嚴謹的工作特點，所以選擇了黑色作為主色橘黃色的搭配顏色。由于橘黃色的色調比較鮮亮，加入適量的黑色可以使產品看起來穩重但又不顯輕浮。

除了橘黃色以外，選擇了藍色作為同系列其他產品的色彩方案，藍色給人以平靜、清爽的感覺；加入適量的配色白色可以提高產品的整體明度，減少強烈的色彩感受。

3.3 產品人機界面設計

原有產品的顯示屬于數字式顯示儀表，它具有認讀簡單、迅速、精確的特點，而且占用的面積較小，不需要另設照明裝置。因此，在產品改進中依舊采用了液晶顯示屏來完成數據的顯示。

基于人的視覺特性以及對于產品人機關系的分析可知，操作界面和顯示界面的最佳傾斜角度。其中顯示界面與水平面的最佳夾角為60°～75°；操作界面與水平面的最佳夾角為35°。由于在操作界面與顯示界面之間打印機、液晶顯示屏和電路板的影響，經計算最終顯示界面與水平面夾角60°，操作界面與水平面的夾角為35°。

界面設計中常用字體有中文的宋體、黑體、楷體，英文的Times New Roman等，因為這些字體容易辨認、可讀性好。但是考慮到本產品的使用人群雖然主要集中在國內，但是還有部分是出口國外的。所以操作臺和顯示界面的文本均采用了中文和英文的組合，為了保證風格統一，均選用黑體。因為黑體比較容易辨認、字體清晰，而且給人一種權威感，這是檢測儀器需要達到的效果。

3.4 瞄準器設計

在機動車檢測時，車輛是沿著檢測場的地面上的“引車線”行駛至前照燈檢測儀說明書上規定的檢測距離位置后，開啟汽車的前照燈，然后用檢測儀檢測前照燈的光照強度、光軸偏斜量等參數。車輛與檢測儀是否對準攸關整個檢測結果是否準確。因此，僅依靠以上措施來確保車輛與檢測儀對準，還不能夠達到國家標準。

原有產品并不配備瞄準器，經過市場調查發現，市面上同類的先進產品均擁有此設備。所以根據市場現狀，決定在改進產品的同時，為產品增加這一功能。激光與檢測儀的中心線重合。它的工作原理為：操作者通過激光在車輛上照射的光點來判斷并調節車輛停放的位置，確保與檢測儀器的中心對準。

3.5 支架底座設計

產品的支架底座，首先起到了對機箱的支撐作用，其次由于機箱較重，不易搬動。將機箱置于支架上，通過推動支架和底座，進行移動。

對底座進行了以下改進：①將原有三個螺栓螺母的緊固方式，改為僅用一個螺母在底座的下方進行固定。螺紋軸直接焊接于底座內部，使得產品的安裝和拆卸更加便捷。②將原有產品外部焊縫的結構改為在底座的內部，使產品底座的外觀更加美觀。

4 設計總結與展望

本次設計，主要完成了產品工作方式的重新選擇，內部結構的創新設計，以及基于產品的內部結構對產品外形進行的外觀表現設計。重新設計的結構和外形相對原有產品來說，不僅在人機關系方面有了相當大的協調，使產品更加適合操作者的操作，而且還做到了在簡化結構的同時，降低了產品整體的生產成本。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準汽車運行安全技術條件.GB7258—2004.2004.

[2]阮寶湘等.工業設計人機工程[M].北京：機械工業出版社，2005:93—122.

[3]吳勇等.試論國內外機動車前照燈實用檢測技術[J].汽車維護與修理，2005年2期：45—52.