探析機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器的測(cè)量系統(tǒng)

黃星　程磊　王麗芳

摘 要：通過(guò)對(duì)機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，了解機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀的工作原理，分析機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器穩(wěn)定性的影響因素，結(jié)合光軸偏移角測(cè)量和發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量，采取科學(xué)的數(shù)據(jù)處理辦法，設(shè)計(jì)出更為精確的測(cè)量系統(tǒng)。本文圍繞機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器的測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：機(jī)動(dòng)車前照燈；檢測(cè)儀校準(zhǔn)器；測(cè)量系統(tǒng)

前照燈是機(jī)動(dòng)車的重要裝置，其主要用于夜間或霧霾天氣的照明，以保障行駛安全。加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車前照燈照明、配光性能的維護(hù)，需要定期進(jìn)行檢測(cè)，使用專門的檢測(cè)儀器。而機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)，以降低檢測(cè)誤差。常規(guī)采用人工或半自動(dòng)的檢測(cè)方式，但是其工作效率低，誤差偏大。目前，新型的測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器當(dāng)中，利用高新技術(shù)手段，提高測(cè)量工作效率及其結(jié)果的精準(zhǔn)度。

1 機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀的工作原理

機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)主要是由機(jī)械部分、光電池以及CCD圖像傳感器組成。其中機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀的機(jī)械部分是在鏈條的牽引下進(jìn)行工作，光接收箱在立柱的導(dǎo)軌上下移動(dòng)，同時(shí)受到電機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)的控制，在地面導(dǎo)軌進(jìn)行左右移動(dòng)。光接收箱底部的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別控制左右和上下方向的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)內(nèi)部的透鏡組件、光電池、以及光檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行追蹤和定位，其中光電池為接收器，分別代表上、下、左、右4個(gè)方向，其光照度存在差異，則會(huì)產(chǎn)生偏差信號(hào)，電機(jī)受其驅(qū)動(dòng)，光接受箱受到牽引，其移動(dòng)方向?yàn)楣庹掌胶馕恢谩．?dāng)光軸偏差信號(hào)趨于0時(shí)，則可以進(jìn)一步確定左、右偏移方向的光軸位置。

在透鏡前后安裝CCD攝像機(jī)，將CCD圖像傳感器作為接收器，跟蹤機(jī)動(dòng)車前照燈光軸，進(jìn)而分析其配光性能和照射方向。利用CCD圖像傳感器，實(shí)現(xiàn)光學(xué)影像向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)化。根據(jù)其技術(shù)特點(diǎn)，利用聚光透鏡特性，拍攝前照燈遠(yuǎn)光光束，無(wú)需進(jìn)入儀器光接收箱進(jìn)行聚光。然后利用圖像處理技術(shù)，對(duì)光斑進(jìn)行量化處理，根據(jù)其分析結(jié)果，確定機(jī)動(dòng)車前照燈的光軸中心。機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀的工作性能受到機(jī)械部分、光電池以及CCD圖像傳感器等組成部分的影響。為了提高機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀檢定合格率，則需要保證其校準(zhǔn)器的工作效率和精準(zhǔn)度，對(duì)其測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

2 機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器的測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)與安裝機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器的測(cè)量系統(tǒng)，手動(dòng)調(diào)節(jié)校準(zhǔn)器轉(zhuǎn)動(dòng)與平移裝置驅(qū)動(dòng)，以剪叉方式進(jìn)行移動(dòng)，移動(dòng)方向?yàn)樯舷拢脺u輪蝸桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而完成定位，確定發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量范圍（0～600×1002cd）和光軸偏移角測(cè)量范圍（上：0～2°；左、右、下：0～3°）等各項(xiàng)指標(biāo)。

2.2工作原理

2.2.1光軸偏移角測(cè)量

在應(yīng)用機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀的同時(shí)，輔以同步激光器在成像光學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用面陣CCD成像器件，進(jìn)而提高光學(xué)成像質(zhì)量，保障光斑的測(cè)量精度。根據(jù)屏幕顯示進(jìn)行圖像采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測(cè)量偏轉(zhuǎn)角的大小。在測(cè)量過(guò)程中，不能直接測(cè)量其角位移，而是需要將其轉(zhuǎn)化為線位移后進(jìn)行測(cè)量。在屏幕當(dāng)中，顯示出遠(yuǎn)光中心點(diǎn)發(fā)生位移，其距離為x。采用透鏡成像方法，觀察成像點(diǎn)在透鏡像方焦平面上的位移，其距離為x′，根據(jù)CCD 圖像分析得出x′值，結(jié)合透鏡像方焦平面的焦距f′、光斑與屏幕的距離l，校準(zhǔn)器與屏幕的距離L等參數(shù)，極端光軸偏轉(zhuǎn)角度θ，根據(jù)θ=進(jìn)行計(jì)算，其中x′為變量，求得x′值即可得出光軸偏移角θ的大小。

2.2.2發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量

在面陣CCD 發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量當(dāng)中，根據(jù)光度學(xué)理論公式E′=τπsin2θ′（E：幕布照度；E′：CCD面元照度；r：幕布反射系數(shù)；τ：透鏡投射率）進(jìn)行計(jì)算。E與E′之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，曝光量=E′·t，其反映出光信號(hào)的強(qiáng)度。根據(jù)CCD面元信號(hào)的數(shù)字量，聯(lián)系光源在幕布上的照度值，進(jìn)行定標(biāo)測(cè)量。根據(jù)其測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，可將其作為像元的數(shù)字量查表，在空間采樣后，計(jì)算各點(diǎn)照度。

2.3數(shù)據(jù)處理

利用CCD進(jìn)行圖像信息采集，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。然后通過(guò)LabVIEW平臺(tái)，采集和處理CCD信號(hào)，生成和顯示測(cè)量結(jié)果，并予以儲(chǔ)存。根據(jù)光軸偏移角范圍。標(biāo)記CCD像面上的校準(zhǔn)器原始光斑，偏轉(zhuǎn)θ角，標(biāo)記光斑位置并計(jì)算其位移，然后根據(jù)H=arctg（x/L）進(jìn)行偏移角真值的計(jì)算，經(jīng)處理后得出測(cè)量值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)，定標(biāo)灰度值與照度，并將照度測(cè)量值與真值進(jìn)行比較，確定誤差大小，將其控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以保證機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器的測(cè)量精度。

3結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)更為精確的機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器的測(cè)量系統(tǒng)，重點(diǎn)提高光軸偏移角和發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值的精確度，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而提高機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀校準(zhǔn)器的性能，保證機(jī)動(dòng)車前照燈檢測(cè)儀檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高機(jī)動(dòng)車前照燈檢定合格率，使機(jī)動(dòng)車前照燈照明、配光性能得到有效地提高，進(jìn)而保障了機(jī)動(dòng)車行駛的安全性。

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