以標(biāo)準(zhǔn)化為基石開拓創(chuàng)新測(cè)試技術(shù)
——以眼點(diǎn)模擬儀的自主研制為例

文/馮欽 陳星

【機(jī)動(dòng)車專欄】

以標(biāo)準(zhǔn)化為基石開拓創(chuàng)新測(cè)試技術(shù)
——以眼點(diǎn)模擬儀的自主研制為例

文/馮欽 陳星

眼點(diǎn)模擬儀是模擬人眼進(jìn)行汽車后視鏡及內(nèi)視鏡測(cè)量的必用設(shè)備，為了滿足最新頒布的GB15084－2013《機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于測(cè)量設(shè)備發(fā)光量及視野等要求，解決原有測(cè)量設(shè)備體積較大、重量較大、定位精度低、使用不便等問題，自主研制了一種新型的、功能更加齊全的、工作穩(wěn)定性更高的眼點(diǎn)模擬儀。

GB 15084－2013眼點(diǎn)模擬儀間接視野

標(biāo)準(zhǔn)不斷持續(xù)更新，所對(duì)應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備若不能適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，通過設(shè)備的簡(jiǎn)化、優(yōu)化以提升其操作性、測(cè)試重復(fù)性等的工作，是新方法標(biāo)準(zhǔn)化的重要組成部份。眼點(diǎn)模擬儀的自主研制案例，就是依據(jù)GB 15084－2013展開的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)新工作。

以用途劃分，外后視鏡反映機(jī)動(dòng)車后側(cè)方，下后視鏡反映機(jī)動(dòng)車前下方，內(nèi)后視鏡反映機(jī)動(dòng)車后方及車內(nèi)情況。它們起著“第三只眼睛”的作用，擴(kuò)大了駕駛者的視野范圍。因此，它們是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的視野范圍對(duì)確保行車安全很重要。用來檢測(cè)其視野是否達(dá)到規(guī)范要求的裝置之一——眼點(diǎn)模擬儀是模擬人眼進(jìn)行汽車后視鏡及內(nèi)視鏡測(cè)量的必用設(shè)備。它的定位精度、光速?gòu)?qiáng)度、可操作性等直接影響檢測(cè)結(jié)果。

一、機(jī)動(dòng)車視鏡測(cè)試眼點(diǎn)模擬儀存在的問題

新發(fā)布的GB 15084－2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)動(dòng)車各類后視鏡的數(shù)量和視野在2006版基礎(chǔ)上提出了新要求。眼點(diǎn)模擬儀安裝在假人H點(diǎn)裝置上，模擬人的眼部功能；同時(shí)，利用光線反射功能在暗室中投射到廣角外后視鏡和補(bǔ)盲外后視鏡后在車輛側(cè)面及后部形成明顯的可見區(qū)域；最后，對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行測(cè)量即可得到相關(guān)后視鏡的視野范圍。

原眼點(diǎn)模擬儀測(cè)量設(shè)備是根據(jù)GB 15084－1994《機(jī)動(dòng)車輛后視鏡的性能和安裝要求》自行研制開發(fā)的一款專用檢測(cè)設(shè)備。在2013版標(biāo)準(zhǔn)中，增加了M、N類廣角外后視鏡（IV類）及補(bǔ)盲外后視鏡（V類）數(shù)量及視野要求。標(biāo)準(zhǔn)要求：試驗(yàn)中眼點(diǎn)發(fā)出的光束通過廣角外后視鏡和補(bǔ)盲外后視鏡在車輛側(cè)面及后部有明顯的可見區(qū)域，可見區(qū)域面積較大，而原眼點(diǎn)模擬儀測(cè)量設(shè)備在發(fā)光強(qiáng)度、安裝方式、光束角度等方面已不能適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)要求。

按照新版GB15084－2013標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)原來的眼點(diǎn)模擬儀進(jìn)行了局部改造。經(jīng)試驗(yàn)后，測(cè)試效果不是很理想，存在測(cè)試時(shí)光束散光不明顯，測(cè)試人員不容易看清楚光影，測(cè)量效率低，重復(fù)性差，設(shè)備重量較大，安裝使用不便，精度差，燈泡及燈罩設(shè)計(jì)不合理，分辨率較低等缺點(diǎn)。因此，為嚴(yán)格實(shí)施新版標(biāo)準(zhǔn)要求，自主研制了一款新型的、功能更加齊全的、工作穩(wěn)定性更高的眼點(diǎn)模擬儀。

二、新型眼點(diǎn)模擬儀特性

原眼點(diǎn)模擬儀功率只有2.5 W左右，發(fā)光強(qiáng)度較弱，光束成線束，成像為點(diǎn)狀。改進(jìn)后的眼點(diǎn)模擬儀發(fā)光方式是眼點(diǎn)采用高發(fā)光強(qiáng)度LED發(fā)光光源，大功率的LED發(fā)光燈泡，使反射光在暗室中能清楚地投射在廣角外后視鏡和補(bǔ)盲外后視鏡在車輛側(cè)面及后部有明顯的可見區(qū)域，內(nèi)設(shè)棱鏡進(jìn)行聚光，使光源形成的光斑能完全覆蓋在后視鏡上。試驗(yàn)裝置利用了光路可逆性原理，即當(dāng)光逆著反射光線的方向入射時(shí)，則反射光將逆著原來入射光線的方向傳播。這如同在日常反射鏡中觀測(cè)到的景物，是由于景物所發(fā)出的光線經(jīng)后視鏡反射，入射瞳孔后成像所形成的，故用光路可逆性原理，把人眼看作是點(diǎn)光源，它所發(fā)出的光束通過后視鏡所“照亮”的部分就是可見范圍。圖1、圖2分別為原來和新研制的眼點(diǎn)模擬儀眼點(diǎn)。

圖1 原眼點(diǎn)模擬儀眼點(diǎn)

圖2 新研制的眼點(diǎn)模擬儀眼點(diǎn)

眼點(diǎn)采用LED光源，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①相比傳統(tǒng)的燈泡光源，LED光源體積小，更適合模擬人眼“瞳孔”。

②采用了最新的XM－L LED光源，光通量可以達(dá)到400 lm以上，比傳統(tǒng)光源亮度更高（傳統(tǒng)燈泡要達(dá)到如此亮度，體積將是該LED光源的數(shù)10倍），所成光型也更清晰。

③LED光源功耗低，可采用鋰電池供電，并能保持?jǐn)?shù)小時(shí)的續(xù)航能力。

④LED光源反應(yīng)速度快，在電子電路控制下，除了可以進(jìn)行線性的亮度調(diào)節(jié)，還可以進(jìn)行閃爍等多種點(diǎn)亮方式，且相較傳統(tǒng)光源，不會(huì)影響壽命。在試驗(yàn)時(shí)可以通過即時(shí)調(diào)節(jié)光源的亮度和閃爍方式，以區(qū)分左、右燈各自的照亮范圍。

此外，還可以配上不同顏色的濾鏡以適應(yīng)地面顏色，使光型更為清晰。

按照GB 15084－2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)眼點(diǎn)測(cè)試裝置的要求，在設(shè)計(jì)整個(gè)測(cè)量設(shè)備時(shí)，通過駕駛員乘坐位置中心作一與汽車縱向基準(zhǔn)面平行的平面，從該平面內(nèi)的駕駛員座椅R點(diǎn)向上635 mm作垂直于該平面的一條直線段，在直線段與該平面交點(diǎn)的兩側(cè)各32.5 mm（總距離65 mm）作兩個(gè)點(diǎn)，即為模擬駕駛員眼點(diǎn)。原來的眼點(diǎn)模擬儀由于加工方式的局限，兩眼間總距離及兩眼與中心線距離有一定的誤差。新研制的眼點(diǎn)模擬儀采用了3D設(shè)計(jì)，利用高精度數(shù)控機(jī)床加工，加工后通過計(jì)量檢定，兩眼間總距離、兩眼與中心線距離誤差很小，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)使用要求。

原眼點(diǎn)模擬儀的眼點(diǎn)最大轉(zhuǎn)角為120°左右，對(duì)于M、N類廣角外后視鏡（IV類）及補(bǔ)盲外后視鏡（V類）視野范圍有障礙，新研制的眼點(diǎn)模擬儀則采用兩眼聯(lián)動(dòng)方式（見圖3所示），使之更符合實(shí)際情況，最大轉(zhuǎn)角達(dá)到140°左右，完全滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖3 眼點(diǎn)聯(lián)動(dòng)方式

通過可調(diào)三腳支架及紅外線激光儀與標(biāo)尺分辨率（1 mm）結(jié)合，解決了三維H點(diǎn)測(cè)量裝置R點(diǎn)向上635 mm標(biāo)尺每格為5 mm、分辨率較低、眼點(diǎn)模擬儀安裝精度差、測(cè)量重復(fù)性不理想等方面的問題（見圖4、圖5）。

利用防滑動(dòng)及雙保險(xiǎn)鎖緊裝置來固定眼點(diǎn)模擬儀，保證其定位后不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，從而提高了設(shè)備可靠性。

圖4 三維H點(diǎn)測(cè)量定位裝置

圖5 紅外線激光儀定位裝置

三、后語

依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，使其具有更好的操作性、測(cè)試重復(fù)性等，將提升檢測(cè)水平。本文中新型眼點(diǎn)模擬儀的自主研制是一次適應(yīng)新檢測(cè)方法的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)踐收獲。新研發(fā)的眼點(diǎn)模擬儀從根本上解決了原來的眼點(diǎn)模擬儀在安裝使用、測(cè)量效率和精度等方面存在的缺點(diǎn)；采用了該設(shè)備后故障率下降，試驗(yàn)穩(wěn)定性增強(qiáng)，設(shè)備維修費(fèi)用明顯降低；通過設(shè)備的自行設(shè)計(jì)和開發(fā)，不僅使設(shè)備的性能上了一個(gè)臺(tái)階，同時(shí)更重要的是提高了技術(shù)人員解決問題的能力。

Eye point generator is the required equipment which used to simulate human eye to measure through automotive rear view mirrors and endoscopes.In order to meet the requirements of GB 15084-2013“Motor vehicle indirect vision device performance and installation requirements”for measurement equipment in terms of luminous quantity and vision field,etc., and to solve the issues of the original equipment for measurement,such as too large and too heavy,low positioning accuracy,not user friendly,etc.,the article reports an independently developed new model of eye point generator which has more comprehensive functions and higher working stability.

GB15084-2013；Eye point Generator；Indirect vision

（作者單位：上海機(jī)動(dòng)車檢測(cè)中心）