汽車前照燈拐點無法捕捉問題分析及解決

胡 浩， 李 劍

（上汽通用汽車有限公司武漢分公司， 湖北 武漢 430200）

1 前言

汽車前照燈發展史： 煤油燈—白熾燈—鹵素燈—氙氣燈—LED前照燈。 前照燈位于車輛前部， 一般包含近光燈、遠光燈、 駐車燈以及日間行車燈4種功能。 前照燈不僅關系到車主的外在形象， 更與夜間開車或壞天氣條件下的安全駕駛緊密聯系。 由于汽車前照燈的功能如此重要， 其問題也往往會受到客戶的高度重視。 本文對某車型項目階段汽車前照燈拐點無法捕捉問題進行原因分析， 并提出解決方案， 最終驗證結果。

2 故障現象

一輛試驗車在做前照燈捕捉拐點檢測時， 發現設備無法捕捉到汽車前照燈拐點。 光影圖顯示有兩個高度相仿的波峰， 設備無法判斷拐點， 如圖1所示。

圖1 缺陷示意圖

3 前照燈拐點工作原理

3.1 法規要求

GB 7258—2017機動車運行安全技術條件要求， 在空載車狀態下， 汽車前照燈近光光束照射在距離10m的屏幕上， 近光光束明暗截止線轉角或中點的垂直方向位置， 對近光光束透光面中心 （基準中心， 下同） 高度小于等于1000mm的機動車， 應不高于近光光束透光面中心所在水平面以下50mm的直線且不低于近光光束透光面中心所在水平面以下300mm的直線。 除裝有一只前照燈的三輪汽車和摩托車外， 前照燈近光光束明暗截止線轉角或中點的水平方向位置， 與近光光束透光面中心所在處置面相比， 向左偏移應小于等于170mm， 向右偏移應小于等于350mm。

3.2 拐點捕捉工作原理

二階導數法捕捉算法： 以光型最亮點 （綠點） 為中心，選取一條合適的等照度曲線， 在捕捉區范圍內對等照度曲線進行二次求導， 得到的二次求導曲線 （黃線） 的最大的極大值為前照燈拐點。 二階導數法示意圖如圖2所示。

圖2 二階導數法示意圖

切線法捕捉算法： 以選取的等照度曲線， 作該曲線的切線， 該等照度曲線距離該切線最遠點為拐點。 切線法示意如圖3所示。 本案例采用二階導數法捕捉算法進行捕捉拐點。

圖3 切線法示意圖

3.3 截止線形成工作原理

圖4、 圖5分別為反/投射式前照燈近光光學系統。 其中， 反射式前照燈近光光學系統： 反射鏡+截止線+透鏡，光源發出光， 經過反射鏡反射， 遮光器遮擋形成截止線，形成如圖6所示光型圖； 圖5為投射式前照燈近光光學系統：截止線+透鏡， 光源發出光直接經遮光器遮擋形成截止線，形成如圖6所示光型圖。

圖4 反射式前照燈

圖5 投射式前照燈

圖6 近光燈光型圖

4 故障分析

4.1 多波峰形成原因

該車前照燈采用LED光源+反射碗結構， 截止線由多個反射面反射的光累積形成， 如圖7所示， 不如擋板式結構銳利清晰。 累積成像截止線會有凹坑或凸起， 二階導數曲線在這些位置會形成波峰， 即為干擾波峰。 擋板式結構拐點波峰高度更高， 如圖8所示， 抗干擾性強， 而反射碗式容差性較差。

圖7 LED+反射碗結構光型

4.2 關鍵控制點排查

梳理并排查了影響光型的關鍵控制點， 包括反射鏡型面尺寸、 鍍鋁厚度、 底漆厚度及光源與反射鏡相對位置，排查情況見表1。 經過關鍵點排查， 反射鏡底涂漆厚度偏上差， 是造成問題的可疑點。

表1 關鍵控制點排查表

4.3 反向驗證

如表2所示， 分別生產3套較薄底漆 （10～11μm）、 3套適中底漆 （11～13μm）、 3套較厚底漆 （13～14μm） 共計9套零件進行整燈驗證。 發現底漆厚度控制在10～13μm時， 二次求導波形無干擾波峰， 設備可準確捕捉到拐點。 底漆厚度控制在13～14μm的零件， 二次求導波形會出現兩個波峰，3個零件其中一個零件兩個波峰高度相差不大， 對設備而言形成干擾波峰， 造成拐點無法捕捉。 確定反射鏡底涂漆厚度偏上差是造成設備拐點無法捕捉的根本原因。

表2 驗證件時間節點

5 解決方案

借鑒業內優秀前照燈供應商工藝過程， 使用噴涂代替淋涂， 減少反射鏡底涂漆厚度， 將厚度控制在10～13μm。

優化尺寸零件在工廠上線使用， 跟蹤一個月， 再無拐點無法捕捉問題發生， 確認問題解決。

6 總結

1） 光學設計階段， 不僅關注法規對測點照度值的要求， 還要兼顧后續制造過程中調光要求。 增加拐點二階導曲線波峰的高度評審： ①光型拐點波峰與干擾波峰差在0.1以上； ②左右上下極限調節中光型高度差變化在0.03以內。

2） 在項目階段， 完成光型潛在過程影響因素的識別，并在量產前驗證過程穩定性及實施監控。

3） 在光型封樣階段， 選取好、 中、 差3種狀態樣件進行現場驗證封樣， 在抓捕范圍和等照度曲線等參數上選擇最優化參數。