國內車企背景光測試系統分析與改進

何云，張明福，程銳

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

汽車各功能部件想著細化、人性化即個性化方向發展。在各個汽車企業中，根據各自車型配置的特點、內外飾的搭配效果，使得整車有更好的視覺體驗，各企業對于整車背景光顏色的要求不盡相同，每種顏色的亮度要求也不完全一致，以致評價標準不完全相同，各企業都有自己的判定標準。而且隨著消費水平的不斷提高，客戶對車輛的要求也不斷提高，對于視覺體驗的要求也越來越高，迫使各企業對背景光的要求越來越嚴。

如何保證汽車背景光符合人們的要求呢? 亮度高了，在夜晚時會出現很刺眼的效果，致使人的眼睛疲勞，不能保證駕駛安全性。亮度低了，在夜晚時很難識別按鍵及報警燈，造成安全隱患。各汽車廠也關注到這點，但是主要是依賴于各零部件供應商。目前國內汽車廠只有江淮和長安有自己的背景光測試系統，也一直在研究背景光測試技術。經過不懈的努力在背景光測試領域已經有所突破，本文對國內車企背景光測試系統做全面分析并就改進點做闡述。

1 背景光測試標準

1931年，CIE（國際照明委員會）在兩維方向上定義了一個獨立于亮度的色度空間，這就是Yxy色空間，x/y表示色度值，對應圖中的X、Y 坐標。

圖1 色度圖

如圖顏色顯示，近無色的E點在于對標準顏色圖表（如“白”），使用標準的x和y的光譜值部分指定顏色的位置。由此可以得出在國際上色度的定義是根據在色坐標的位置點也即x和y的值來確定是什么顏色的。那么如何劃分區域呢，具體坐標值是多少呢？

1.1 國內自主品牌汽車企業對背景光要求

國內各合資汽車企業對整車背景光有比較詳盡的要求，但是不同的企業，其判定標準也不完全相同，部分企業的顏色以色坐標為依據，而部分企業則以波長為依據。而對于亮度，不同的企業有不同的標準要求，同一企業在不同測車型配置中同一種顏色也會有不同的要求。例如：通用汽車的標準以色坐標為依據，每種顏色定義一種顏色坐標區域，形成一個合格范圍，如圖2所示：

圖2 通用汽車背景光顏色標準

而大眾汽車的顏色卻以波長作為判定依據，每種顏色定義該顏色的上下限，形成一個正負偏差范圍，如圖3所示：

圖3 大眾汽車背景光顏色標準

且大眾汽車對于紅色（Red）的要求在不同的車型上還有不同的要求，例如，紅色波長在Skoda車型上的標準值定義為615±7，而在Seat車型的標志燈上定義為630±7，在顯示屏上又定義為 630+7-5。所以每個企業都有自己的標準來滿足自己產品的特點。

1.2 國內車企對背景光的要求

我公司的背景光測試能力建設項目自2012年12月啟動，2013年7月完成并投入使用，經過2年多時間的研究學習，通過大量的試驗論證，于2014年10月形成江淮的第一版《整車背景光通用要求》，作為整車及零部件背景光測試的唯一判定依據，并完成掛網發布。

表1 整車背景光效果顏色定義

根據背光標準要求，汽車背景光測試要素有波長及色度坐標，色飽和度，亮度等參數。

1.3 國內車企背景光標準的不足

隨著汽車的大量普及，消費者對汽車的要求越來越高，在1年多的運行過程中，市場上反饋我公司商用車在白天時看不清表盤的問題。

在我公司的 2014年發布的背景光標準中只規定了夜晚模式下的背景光要求，對于白天模式下的背景光亮度沒有具體的規定，而商用車的儀表盤在白天運行時大多暴露在陽光的照射下，在背景光亮度不足的情況下無法看清表盤信息，以致引起客戶抱怨。

我們的背景光標準已不能滿足當前市場需求，不能有效的指導設計，不利于我公司產品力的提升。那么如何提升一致性的標準，那么如何保證產品的背景光更貼近國際要求？就擺在各供應商和主機廠面前的難題。為此對國內汽車零部件供應商背景光測試進行調研分析。

2 其他廠商測試調研

表2 各家供應商測試設備和方法對比表

在江淮的幾家供應商中，各個供應商都與自己的一套測試設備和測試方法，而因測試設備和測試方法不同，對同一零部件的測試結果就不完全相同，導致我們提供的標準不能有效的指導供應商對產品的生產制造，不利于我公司產品開發效率的提升。表1是調研的幾家供應商測試方法和測試設備對比。

1）航盛使用 CA-2000設備，采用微距鏡頭（測試光圈0.25mm）采用取點方式，測試時同一個字符取其中幾個點的平均值作為測試數據，測試方法和手段相對較合理，測試數據較可靠。但其中取點的位置不固定，都是由測試人員選取，同一字符，不同測試人員處理的數據可能完全不同。

航盛擁有專用的測試暗室，測試數據能完全模擬整車夜晚模式，而且擁有電動控制測試工裝，測試時測試儀器與被測零部件的相對位置調整方便快捷，測試效率高。

2）新通達使用 CA-2000設備，采用標準鏡頭，測試時選取整個字符面，通過軟件自動計算平均值作為測試數據。由于標準鏡頭拍攝范圍較廣，對某個字符的拍攝可能后受到其他不同亮度字符的影響，在同一表盤內有多種亮度字符時的測試結果沒有參考價值。

新通達擁有專用的測試暗室，測試數據能完全模擬整車夜晚模式，而且擁有手動控制測試工裝，測試時測試儀器與被測零部件的相對位置調整較方便，測試效率較高。

3）森力采用CS-200便攜式測試設備，測試時將鏡頭對準字符，對字符進行掃描，選取其中某個點的值作為測試結果，因為廠家無法做到每個字符的所有位置顏色、亮度都一致，所以森力的這種測試設備和測試方法測出的結果完全依賴于個人的經驗和狀態，對同一字符，每個人的測試結果都有可能完全不一樣。在字符亮度不均勻的情況下，完全可以測出滿意的結果，但不具備代表性。

森力使用便攜式設備，不需要測試暗室。

4）溫州長江采用Lumi Cam 1300 & 4000設備，使用0-無窮遠鏡頭，手動調焦，數據處理采用取面求平均值方式，選取整個字符，通過軟件自動計算平均值作為測試結果，在字符亮度較均勻時能準確反應真實情況，但時字符亮度不均勻的情況下就可能出現結果合格，但是出現刺眼的情況。

3 本公司背景光測試能力分析

1）測試設備：為滿足市場需求，我公司的背景光測試能力建設項目自2012年12月啟動，2013年7月完成并投入使用。僅有一套測試設備（CA-2500）和相關數據處理軟件，并配備了廣角鏡頭、標準鏡頭、微距鏡頭和 0.3mm、0.5mm的測試光圈，用于不同面積大小的測試，滿足整車所有的測試需求。

2）測試環境：在辦公室區域用用遮光布圍成一塊區域作為測試暗室，遮光效果不好，不能完全模擬整車夜晚模式，導致測試出的結果與實際情況處在差異。

3）測試方法：我公司測試設備沒有測試臺架，只有測試儀器，沒有相應的工裝，測試時需要手動調整測試儀器與被測零部件之間的相對位置，高度方向還需墊相應厚度的書籍或者其他物件等，測試儀器才能拍攝到圖像，具體見圖4：

圖4 測試儀器與被測零部件相對位置

數據處理方法：對數據處理的方式采用取面求平均值方式，數據處理時，選取整個字符，通過軟件自動計算平均值作為測試結果，在字符亮度較均勻時能準確反應真實情況，但時字符亮度不均勻的情況下就可能出現結果合格，但是出現刺眼的情況。

4 改進的目標及方案實施

就以上分析的結果可以看出背景光測試系統改進勢在必行，那么我們的目標是什么？背景光能力深耕項目旨在建立江淮的整車及零部件背景光測試規范、修訂背景光標準要求、改善測試環境，以提高測試精度、縮短開發周期、提高零部件開發效率等為目的，同時與各供應商研究各自設備的特點，找到差距和規律，形成指導文件，保證測試數據的一致性。

4.1 標桿車背景光數據庫建立

針對我們現有的標桿車（如奧迪、哈弗、福特、吉利等車型），挑選不同背景光顏色的車輛進行數據采集，分別采集白天模式和夜晚模式下背景光的亮度和顏色，根據不同的車型、顏色、黑白天模式，建立標桿車的背景光數據庫，作為后期標準分析的依據；

4.2 背景光測試暗室搭建

在實驗室內隔離出一片區域，搭建測試房間，并在測試房間內噴刷黑色漆，形成背景光測試暗室，以完全模擬夜晚駕車模式，提高數據的測試精度。在測試暗室中分別隔離出零部件背景光測試區域和整車背景光測試區域，測試暗室搭建見圖5：

圖5 背景光測試暗室搭建示意圖

4.3 零部件背景光測試平臺搭建

通過內部資源或者外部資源，根據被測零部件的種類、大小尺寸等制作零部件背景光測試夾具，用于裝夾各種類型零部件，確保測試時被測面與測試儀器鏡頭表面平行。而且被測零部件在測試時需要調整3個方向的位置，在其中對焦方向上增加高精度步進電機，通過電機調整測試儀器與被測零部件的相對位置，并將操縱按鈕安裝在測試儀器顯示屏位置，方便觀察、調整，使采集的畫面最清晰，且能有效提高測試效率。零部件背景光測試平臺見圖6：

圖6 零部件背景光測試平臺

4.4 整車背景光測試平臺搭建

通過內部資源或者外部資源，按照普通車型駕駛室的大致空間布局，在背景光測試暗室內，自主設計并搭建整車背景光測試臺架。各零部件可按照整車的實車布局安放在相應的大致位置上并通過系統開關進行點亮體驗。作為整車背景光的主觀評價暗室，避免現有整車評價的繁瑣流程，整車背景光測試平臺見圖7：

圖7 整車背景光測試平臺

4.5 修訂《整車背景光通用要求》

結合現有要求，根據江淮的實際，融合標桿車背景光數據庫以及其他汽車企業的標準分析，測試方法調研，修訂《整車背景光通用要求》，形成新的適合江淮的背景光通用要求并發布。要求中必須規定測試環境要求、測試整車背景光顏色定義要求、各種類型的指示燈、表盤、指針、工作指示燈、報警指示燈等的亮度要求。

4.6 編制整車及零部件的背景光測試規范

依據前期調研結果編制整車及零部件背景光的測試規范，規范中必須規定好測試環境要求、測試設備、測試方法、布局圖、測試報告模板等。保證測試數據的高度一致性、以便指導供應商對LED等的選型。

5 專用固定夾具設計

由于被測零部件的大小、形狀不完全一樣，而且要求被測零部件的表面必須與光學測試儀器鏡頭平行才能使數據真實準確，所以被測零部件需要進行定位夾緊。然而部分電子零部件背光被測面與其他基準面并不垂直，這就給零部件的裝夾增加了難度，目前還沒有這方面的專用夾具。因此，本次測試夾具設計是測試系統改進的重要方面。

5.1 設計構想

該夾具能實現對汽車中所有帶背光的電子零部件的裝夾，但是圖像測試儀相對較重，移動困難，被測試件固定后做伸縮移動也存在隱患，因為形狀不規則，可能垂直面不能保證；所以構想光學測試儀器固定，被測電子零部件放置在某平臺上，調整好被測零部件的相對位置后，使用相對應厚度的墊片或者書籍支撐零部件，達到零部件背光被測面與光學測試儀器鏡頭平行的目的。

5.2 方案實施

為了滿足測試需求，設計了一種汽車電子零部件背光測試多功能夾具。系統圖8如下：

圖8 多功能夾具示意圖

該裝置由底座（1）、限位調節塊（2）、垂直導桿（3）、壓條（4）、水平導槽（5）組成，通過調節限位調節塊（2）、垂直導桿（3）、壓條（4）的相對位置，可實現對不同形狀的零部件進行裝夾。

5.3 設計技術說明

汽車零部件測試多動能夾具由水平底座、限位調節塊、垂直導桿、壓條和水平導槽組成，可實現汽車任意電子零部件的裝夾。（1）通過在水平方向上條件垂直導桿的位置，可實現對不同大小和形狀的零部件進行水平橫向方向上的固定；（2）通過上下調節壓條的位置，可對零部件進行垂直方向上的固定；（3）通過調節限位調節塊的位置，限位調節塊與底座邊沿凸起部分可對零部件進行水平縱向方向上的固定，從而達到夾緊零部件的目的。

如圖所示，當要對一個形狀特別的零部件進行裝夾測試時，（1）首先沿著導槽左右調整由垂直導桿及壓條及水平導槽組成的整體，控制零部件水平方向上的移動；（2）再通過旋轉或者滑動限位調節塊與底座邊沿凸起部分可控制零部件橫向的運動；（3）當調整好零部件在水平方向上的位置后，上下滑動壓條將零部件壓實鎖死壓條，這樣就能牢牢的夾住零部件進行各項測試。

6 結論

背景光測試系統的改善大大減輕了測試員的勞動強度，提高測試數據的準確性，很好保證亮度的一致性，提高了產品的質量；半自動化的平臺設計取代了手動對焦，很好保證了對焦的準確性，保證了測試效果的最佳性；多功能夾具的設計為保證零部件夾緊提供了有效可行的工裝，在測試過程中零部件的固定是非常重要的，多功能夾具保證測試面鏡頭垂直提高了測試效果；背景光測試系統的改進為國內車企背景光測試打開一條勇往直前的光明大道。

致謝

感謝在論文研究過程中領導的指導和同事們的幫助。

參考文獻

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