前照灯检测技术讲座.ppt

前照灯检测技术情况介绍,刘为民 佛山市南华仪器有限公司,前照灯检测技术情况介绍,为了保障机动车夜间行车的安全，国家标准GB7258-2004机动车安全运行技术条件对机动车的前照灯提出了明确的要求。因此，大量的全自动远近光前照灯检测仪在各地机动车检测站投入使用。随着科学技术的发展，各种新型的前照灯检测仪相继问世，为前照灯检测提供了新手段。本文的目的，在于对前照灯检测的相关情况及现状，作一些简单的介绍，希望能对大家以后的工作有所帮助。,前照灯检测技术情况介绍,1.国家标准关于前照灯的若干规定 11远光 111远光的定义 国家标准GB4599-94汽车前照灯配光性能3.2条关于远光 的定义是：“当车辆前方无其他道路使用者时，所使用的远距 离照明光束。” 112远光发光强度要求。 国家标准GB7258-2004机动车运行安全技术条 件中关于远光发光强度的要求如表1所示。,前照灯检测技术情况介绍,前照灯检测技术情况介绍,由表1可见，发光强度的要求相比较97年版本有所提 高，这是由于我国高速公路近年来得到较快发展，车辆行驶 速度明显增加所需。 1.1.3远光照射位置要求 国家标准GB7258-2004机动车安全运行技术条件关 于远光照射位置的要求如表2所示。,前照灯检测技术情况介绍 表二,前照灯检测技术情况介绍,注：括号内数值为GB7258-1997要求。 H为前照灯基准中心离地高度。 由表2可见，远光照射位置的要求相比较97年版本有所 放宽，主要是根据多年实践结果，原有指标相对过严，因此 略加调整。 12近光 121近光的定义 国家标准GB4599-94汽车前照灯配光性能3.3条关于 近光的定义是：“当车辆前方有其它道路使用者时，不致使对 方眩目或有不舒适感所使用的近距离照明光束。”,前照灯检测技术情况介绍,122近光的配光要求 国家标准GB4599-94汽车前照灯配光性能7.3.1条 要求： “在配光屏幕上，近光应产生明显的明暗截止线，其水平 部分在-线的左侧，右侧为与水平线向上15的斜线，或向 上成45斜线至水平线垂直距离25cm转向水平的折线。” 上述所说的“明暗截止线”，在该标准7.17条是这样描述 的：“灯光投射到配光屏幕上，眼睛感觉到的明暗陡变的分界线。”,前照灯检测技术情况介绍,图1前照灯近光配光要求示意图,前照灯检测技术情况介绍,123近光光束明暗截止线转角或中点照射位置要求 国家标准GB7258-2004机动车安全运行技术条件 关于近光光束明暗截止线转角或中点照射位置的要求如表3 所示：,注：括号内数值为GB7258-97要求。,前照灯检测技术情况介绍,由表3可见，对乘用车，近光光束在上、下方向的照射位 置较97年版本往上移动了一些，这是为了适应车速增加的情 况，而水平方向的要求有所放宽。 13前照灯检验方法 国家标准GB7258-2004机动车安全运行技术条件附录 D中，列举了两种检验方法 :,前照灯检测技术情况介绍,D1：屏幕法 屏幕法是最为经典，最为直观的方法。前照灯光束直接 照射到屏幕上，直接观察光束的照射位置。但由于受场地及 背景光的影响，实际操作上受到较大影响，不可能在检测站 应用。当对检测站仪器检测的检测结果有疑义的时候，用屏 幕法进行验证是最合适的。 D2：用前照灯检测仪检验 为了提高检测效率和灵活性，用前照灯检测仪对机动车 前照灯进行检测是目前汽车安全、综合检测站、汽车制造厂、汽车修理厂等场合使用最为广泛的方法，国家技术监督部门也为此制订了相应的检定规程JJG745-2002机动车前照灯检测仪来对这类产品进行规范和管理。本文的后续部分，将对这部分内容作进一步的介绍。,前照灯检测技术情况介绍,2.远光检测（QD-300A) 目前在检测站使用的前照灯检测仪中，大部分是全自动前照灯检测仪，下面以这种仪器为例，介绍其基本工作原理 。 21跟踪原理 全自动前照灯检测仪在工作时能自动跟踪对准被检前照 灯光轴，为了实现这一目的，在仪器的光接收箱正面，布置 有如图2所示的两组四个光电池，分别标注为：U、D（上、 下）和L、R（左、右），当仪器的光接收箱未有对正光束中 心时（例如偏左），此时L光电池产生的电信号将大于R光电 池，由这一组光电池及其它器件所构成的水平方向光照偏差 检测电路将产生一个偏差信号。,前照灯检测技术情况介绍,该信号经放大后，由三状态比较器判别其极性，从而使正转 或反转继电器动作，使电机向相应方向启动，通过传动机构 的作用，使光接收箱向右移动，直至L、R两光电池所接收的 光照度相等，此时偏差信号为零，光接收箱停止水平方向的 运动。于是，在图3所示的控制系统作用下，光接收箱在水 平方向与光束中心对正。同理，在垂直方向上，也有一套相 同的控制系统使光接收箱自动对正光束中心。,前照灯检测技术情况介绍,图2 光电池分布图,前照灯检测技术情况介绍,图3 光轴自动跟踪控制框图,前照灯检测技术情况介绍,22光轴角测量原理 在仪器的光接收箱内，装有一套光轴角测量装置，其主 要结构示意图如图4所示。,图4 光轴角测量装置原理图,前照灯检测技术情况介绍,被检前照灯的光束经活动透镜会聚以后，照射至安装在 光接收箱后部的四象限光电池组上。如果光束是向下偏斜 的，则会聚后的光斑将落在四象限光电池组的下部（见图5 中的斜线部分），从而使U、D偏移检测电路输出一偏差信 号，通过类似于图4所示的控制系统的作用，使活动透镜向 上移动，从而使光斑向上移动，直至该光斑落在四象限光电 池组的中心位置时为止（如图5虚线所示）。同理，如果光 束在水平方向偏斜，活动透镜在控制系统的作用下，在水平 方向作适当移动，从而使光斑落在四象限光电池组的中心位 置。,前照灯检测技术情况介绍,活动透镜移动时，带动位移传感器移动，由位移传感器 输出的信号，可得知被检前照灯光束在相应方向上的偏移角 度。,图5 光轴角测量示意图,前照灯检测技术情况介绍,23发光强度测量原理 根据光度学上的反比平方定律 E=I /L 2 式中： E受照面的照度lx I光源的发光强度cd L光源至受照面的距离m 所以，在距离一定前提下，受照面的光照度与光源的发 光强度成正比。在距离一定的前提下，受照面的光照度与光 源的发光强度成正比。据此，测量受照面的光照度，就可获 知光源的发光强度。,前照灯检测技术情况介绍,光电池的输出电流与表面照度成正比。在仪器中，当前 照灯光束通过活动透镜会聚至四象限光电池组的中央位置 后，四象限硅光电池组的各单元光电池由叠加器进行叠加， 并经放大器放大后，通过指示表指示出相应的发光强度值。 上述所介绍的全自动前照灯检测仪，已在国内许多检测 站得到普遍应用。是一种非常成熟的产品。它的不足之处， 在于它不能对前照灯的近光进行测量，使得GB7258关于前 照灯近光照射位置要求无法落实。随着科学技术的不断发 展，近年来这一问题已得到较好的解决。,前照灯检测技术情况介绍,3.近光检测（霓虹灯6101） 能够进行远、近光检测的前照灯检测仪近年开始在越来 越多检测站投入使用。这些产品，所采用的原理方法各有不 同。因此，对前照灯近光照射位置的测量结果也可能存在差 异，给管理部门的规范化管理带来一些问题。由于前照灯近 光检测是近几年才发展起来的技术，鱼目混珠的现象在所难 免。本文的下述部分，将介绍国内目前在用的远、近光前照 灯检测仪的一些情况，供有关部门和人员参考。,前照灯检测技术情况介绍,31近光检测的技术难点 311光形非对称 前照灯近光光束投射在屏幕上所形成的光斑呈上部暗下 部亮的不对称分布（见图1所示）。因而不可能利用原有远 光测量的方法对其进行跟踪定位和测量。必须另寻方法。 312明暗分界模糊 图1所示的近光光斑图形，其暗区和亮区是截然分的， 这只是一种理想状态。但实际的前照灯，由于制造工艺的限 制，其明暗区间的分界不可能是陡变的，而是有一个渐变的 过程，如图6所示。如何在此渐变的过渡过区间内，确定明 暗区间的分界点，是准确测量近光的前提。,前照灯检测技术情况介绍,图6 明暗分界示意图,前照灯检测技术情况介绍,313明暗截止线转角不清晰 图1所示的近光光斑图形，其明暗截止线的转角（或中 点）是非常清楚的。同样，这也仅是一种理想状态。但实际 的前照灯，由于制造工艺的限制，其明暗截止线的转角（或 中点）是不明显的，在实际检测过程中，需要用一种合理 的，符合标准定义的方法来确定明暗截止线的转角（或中 点）。,前照灯检测技术情况介绍,314光形多种多样 由于检测条件的限制，还有部分检测站目前仍没有对 近光进行检测并按国标GB7258进行要求，这就给了许多低 价的，伪劣的所谓近光灯大开方便之门。按笔者在广东某检 测站所做的试验，相当一部分车辆所安装的近光灯，其配光 性能都不符合GB4599的有关要求。有些根本就没有明暗截 止线，有些甚至是对称光。因此，必须要对这些五花八门的 不符合要求的光形进行判别，把它们剔除出去，才能保证检 测结果的严肃性。,前照灯检测技术情况介绍,315近光光强较低 由于近光是近距离照明用的，因此设计上其发光体的发 光强度就比远光要低很多，大概只有三分之一到四分之一左 右，然而检测站又是在白天空敞的环境下工作，其背景光使 得近光的暗区并不太暗，这也给仪器带来了识别的困难。 32近光检测的原理（以NHD-6101为例） 321光学结构,前照灯检测技术情况介绍,图7 光学系统结构图,前照灯检测技术情况介绍,图7所示为南华公司所生产的前照灯检测仪的光学系统结构图。 自1999年投放市场，是市场上应用比较多的产品。由于篇幅所限，有关 远光测量部分不作介绍，下面主要介绍其近光检测原理。当仪器经过跟 踪、搜索，基本上与被检前照灯对正之后，近光光束通过大口径菲涅尔 透镜入射到光接收箱，并由半反射镜投射到屏幕上，形成近光光斑， CCD摄像机把屏幕上的光斑图形拍摄下来送到计算机，计算机按以下步 骤进行处理： a).把图像每一个像素信号按256个灰度等级进行数字化。 b).对光斑形状进行初步判别，剔除明显不符合国家标准特征的光形。 c).对数据按纵向排列进行分类，按一定规则求出每列数据的明暗分界点。（参见图8）,前照灯检测技术情况介绍,图8 列数据示意图,前照灯检测技术情况介绍,图9 由明暗分界点构成的明暗分界线,d).把明暗分界点连成一体，形成明暗分界线（参见图9）。,前照灯检测技术情况介绍,e).对明暗分界线水平部分分界点进行拟合，求出水平部分分界线直线方程。 f).对明暗分界线斜线部分分界点进行拟合，求出斜线部分明暗分界线斜线方程。 g).求直线与斜线交点为明暗截止线转角点。 h).求转角点在屏幕上的位置之后，结合光接收箱的位置参数，可以得出近光光束明暗截止线转角（或中点）的照射位置在计算机显示屏上显示。如图10所示。,前照灯检测技术情况介绍,图10 近光测量数据示意图,前照灯检测技术情况介绍,这种方案测量的近光照射位置结果比较真实，与屏幕法 的测量结果比较吻合，符合GB7258及GB4599的有关定义和 要求，缺点是成本较高，价格也比较高。 4.前照灯检测时的对正方法 当用仪器对前照灯进行检测时，无论是手动的仪器，还 是自动的仪器，无论是检测远光，还是检测近光，首先要做 的第一件事情，就是使仪器（通常指仪器的光接收箱）与被 检前照灯对正。所谓对正，用通俗的话来表示，就是使仪器 走到被检前照灯光束能够照射到的地方，否则，检测无从谈 起。对于手动式仪器，这个过程由人工完成，对于自动式仪 器，这个过程由自动跟踪系统完成。,前照灯检测技术情况介绍,当对正工作完成后，仪器的光接收箱与被检前照灯的相 对位置有以下两种情况（参见图15的a）、b) ）；,前照灯检测技术情况介绍,a),前照灯检测技术情况介绍,b) 图 15对正效果示意图,前照灯检测技术情况介绍,a).对正之后，光接收箱的光学轴线与被检前照灯基准中心水 平等高，（参看图15a ）前照灯的光束中心（由于向下倾 斜角）照射在光接收箱正面的下部。采用这种方法的仪器， 其对正参照物为前照灯的影像，在这种仪器中，通常都有一 个光学成像器，把被检前照灯的影像呈现出来，然后移动仪 器的光接收箱，使影像落在参照圆或参照屏中心，（参看图 16）就可以实现这种对正效果。这种方法，以前在手动式仪 器实现比较多。现在，随着计算机技术的发展，逐步在全自 动灯光仪上得到运用。,前照灯检测技术情况介绍,这种对正方式的优点在于无论检测远光、近光都在同一 位置上，不用重新对正；在对灯光进行调整时，光接收箱保 持不动；但其不足之处在于当光束偏移太多时，对于自动式 仪器，由于照射进光接收箱的光较少，可能给计算带来一些 误差。,前照灯检测技术情况,前照灯影像,参