车辆灯具测试软件设计毕业论文(论文).doc

密密 级级 学学 号号 070215305 院 院 系系 机电工程学院机电工程学院 题目题目 车辆灯具测试软件 学学位申请人 位申请人 付海波付海波 指指导导教教师师 王琨琦王琨琦 学学科科专专业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学学位位类类别别 工学工学 2011 年 06 月 本科毕业设计本科毕业设计 论文论文 题目 车辆灯具测试软件设计 院 系 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 070215 学 生 付海波 学 号 070215305 指导教师 王琨琦 2011 年 6 月 i 车辆灯具测试软件设计车辆灯具测试软件设计 摘摘 要要 摩托车前照灯性能的优劣直接关系到车辆的安全运行 灯具性能安全检测是 保障行车安全的一个重要工作 为了实现自动化 高精度 快速实时的灯具性 能测试 简便 通用的灯具测试软件设计具有重要的应用价值 本文在对车辆灯具测试系统功能需求分析的基础上 对比了 3 种不同的系 统设计方案 经过优选确定了本文采用的系统设计方案 然后根据灯具测试系 统软件的设计要求 分析测试软件的功能需求 设计了测试系统软件流程图 设计流程图中相关模块 编制出基于 visual c builder 6 0 的测试系统软件 包括测试界面设计和测试程序设计 最后设计了摩托车车灯检测系统械结构 包括电机 联轴器 轴承的选择和俯仰旋转轴和水平旋转轴的设计 本文完成了摩托车前照灯配光性能检测软件的设计 编制的软件系统在模 拟状况下可以正常运行 证明了车辆灯具测试软件系统的可用性和稳定性 满 足车辆灯具测试的功能要求 达到了设计目标 关键词 关键词 前照灯 灯具测试 系统方案 软件设计 机械结构设计 ii software design for testing lamps of vehicle abstract the quality of a motorcycle s headlamp is very important for safe driving so lamps safe testing is a significant factor in guaranteeing safe driving to achieve automatic accurate and fast testing of lamps performance the design of simple and versatile lamp testing software has important practical application value based on the analysis of the vehicle lamp testing system s functional requirements this paper compares three different system schemes and chooses the best designing scheme through optimization method and then this paper according to lamp test software s design demand analyses test software s functional requirements designs the test software s flow chart and its relevant modules and writes the test software s codes with visual c builder 6 0 including test interface and main programme finally this paper devises the mechanical structure of motorcycle s test system including motors couplings bearing and pitch and horizontal rotation axis this paper completes the design of motorcycle headlamp light distribution performance testing software the software system can operate normally under simulation condition and meet the requirements of the vehicle lamp test function so this paper achieves the design goals key words headlamp lamp test system schemes software design mechanical structural design iii 目目 录录 中文中文摘要摘要 错误 未定义书签 错误 未定义书签 英文摘要英文摘要 ii 主要符号表主要符号表 vi 1 绪论绪论 1 1 1 两轴式配光实验台 1 1 2 国内外的发展现状 1 1 2 1 国内的发展状况 1 1 2 2 国外的发展状况 3 1 3 课题研究意义 4 1 4 主要设计内容 5 2 总体方案设计总体方案设计 7 2 1 功能需求分析及原理 7 2 2 方案的提出 7 2 3 方案的对比及优选 9 2 4 总体方案概述 10 3 车灯测试软件设车灯测试软件设计计 11 3 1 测试系统软件设计要求 11 3 1 1 软件需求分析 11 3 2 测试系统流程图 12 3 2 1 测试系统部分组成 13 3 2 2 测试步骤 14 3 2 3 产品检验流程 14 3 3 车灯测试区域 15 3 3 1 测试区域介绍 15 3 3 2 测试点及其测试区域表格 16 3 4 车灯测试界面设计 17 iv 3 4 1 测试界面组件的设计 17 3 4 2 逐行测试法 19 3 4 3 测试点及其测试区域流程 20 3 5 测试软件程序的 21 3 5 1 照度计测试范围程序设计 21 3 5 2 主测试程序设计 21 3 5 3 输出函数设计 26 3 5 4 退出函数设计 29 4 测试系统机械结构设计测试系统机械结构设计 30 4 1 俯仰旋转轴的设计要求 30 4 2 电机的选择 30 4 3 轴承的选择及其校核 34 4 3 1 轴承的选型 34 4 3 2 轴承的校核 35 4 4 联轴器的选择 36 4 4 1 联轴器的选用步骤 36 4 4 2 联轴器的选用计算 37 4 5 水平旋转轴的设计 39 4 5 1 水平旋转轴的电机的选择 40 4 5 2 轴承的选择及其校核 42 4 5 3 联轴器的选择 43 4 6 车辆灯具测试系统微机与照度计的配合设计 44 4 6 1 照度计的说明 44 4 6 2 传感器的选择 45 4 6 3a d 转换器的选择 46 4 6 4 串口通信端口的选择的选择 46 5 结论结论 48 参考文献参考文献 49 v 致谢致谢 50 毕业设计 论文 知识产权声明毕业设计 论文 知识产权声明 51 毕业设计 论文 独创性声明毕业设计 论文 独创性声明 52 vi 主要符号表主要符号表 符 号单 位意 义 fn 力 nr min 转速 z 齿数 m 模数 dmm 直径 vm s 速度 smm r 进给量 l 毫米长度 p 千瓦功率 tn mm 扭矩 hb 布氏硬度 mkg 质量 t 秒时间 1 绪论 1 1 1 绪论绪论 1 11 1 车灯测试系统车灯测试系统概述概述 灯具主要的功能有两点 一是照明功能 即照亮道路 交通标志 行人及其他 车辆等 以识别标志和障碍物 二是信号功能 即显示车辆的存在和传达车辆行驶 状态的信号 车辆灯具测试系统是一种通用多功能车用灯具配光检测系统 该 系统不仅可对摩托车 汽车前照灯的配光性能进行测试 还可以对其他灯具进行 测试 系统具有自动完成数据采集 运算处理 标准判别和检测报告打印等功 能 通用性强 该系统使用方便 效果良好 具有较高的精度 完全满足国家标 准 1 2 3 对车灯配光性能 4 测定的要求 是一种低成本的设计方案 具有较大的 应用价值 1 21 2 国内外的发展现状国内外的发展现状 1 2 1 国内的发展状况国内的发展状况 我国灯具性能的测试传统方法有俩种 一种是将灯光照射在特定距离的屏 幕上 用一台照度计分别测量并记录下检测位置处的照度 进而判断被检灯具是 否合格 另一种方式是将照度计探头固定 转动灯具 使探头对应灯不同角度 相 当于探头处于屏的不同位置 读出照度值 进而对灯具性能作出判断 由于检定 规程要求测量灯具配光的测点较多 这两种方式不仅测量时间长 而且灯和转动 机械的稳定性和重复性还限制了测量的准确度 加之这些测试中没能给出灯的色 度参数 因此研制一套快速精确的机动车灯光测量系统是很有意义的 5 灯具的质量好坏直接关系到摩托车驾驶员和行人的安危 也是影响摩托车 质量和销量的一个重要因素 因而会受到包括摩托车生产单位 用户 国家质 检部门及交管部门等多方的重视 6 机动车行车途中发生的各类事故中 很大 一部分是由车灯照明及信号指示发生故障未能及时发现和排除造成的 7 所以 发展摩托车前照灯车灯检测系统软件具有重要的意义 20 世纪 80 年代中期我国逐步开展了汽车灯具检测技术 8 9 10 11 我国车 灯行业现阶段正处于稳步发展时期 灯具生产企业正在逐步完善产品设计与生 产能力 并由原来的单纯追求产品质量向既追求产品质量也追求产品外观转换 同时也对国外先进的技术进行消化吸收 逐渐缩小与国外先进企业的差距 西安工业大学毕业设计 论文 2 目前 国内在摩托车配光性测试 12 方面存在许多问题 1 不少单位采 用人工逐点 逐区域法测试 效率非常低 另外 测试人员的个体差异也会带来 很多偶然性 使得测试结果的可信度降低 2 进口设备价格十分昂贵 很多 单位由于买不起或不愿花那么多钱去购买 干脆就直接请相关质检机构替他们 检测 费钱费事 给生产带来不便 3 目前国内文献尚未见到有摩托车配光 性能测试设备研究的报道 更没有单位专门生产这种设备 尽管急需此设备 但 在国内却买不到 针对这些情况 开发摩托车配光性能自动测试设备显得非常 必要 我们和国家摩托车检测中心合作开发了这套测试设备 以期给国内摩托 车生产单位和有关国家计量单位在摩托车灯具配光性能检测方面带来便利 目 前 该设备已经投入使用 效果良好 我国的 hid 生产才刚刚起步 还没有生 产出完整的 hid 前照灯 采用高亮度 led 光源的企业大多数也还在测试开发阶 段 完善的 led 灯具还很少 这就突出了我国汽车灯具行业在高尖端技术方面 与国外企业的差距 如何引入和吸收国外灯具企业的高尖端技术已经显得尤为 重要了 我国国家标准和欧洲的法规都是以前照灯的近光为照准基准的 因为它对 近光规定要有明显的水平明暗截止线 从国外测试屏幕的距离来看 ece法规 欧洲标准 和fmvss108 美国标准 中均是采取传统测试方法 通过测量车 灯前方一定距离位置某一截面的实际照明情况评价灯具配光性能 反映出两个标 准制定的目的是相同的 需要注意的是 两个标准中测试屏幕距离的起始位置要 求是不同的 分别是灯具的发光中心和光源中心 ece法规和美国标准的照准方 法显然是完全不同的 两者照准基准不同 ece法规是以前照灯近光为照准基准 要求近光的明暗截止线要清晰 规则 显示出法规对于近光配光的重视 fmvss108是以远光为照准基准 由此能够看出美国更重视前照灯远光的性能 而 近光是否有十分清晰的明暗截止线并不重要 日本的jis标准对前照灯配光性能 测试的照准规定得比较严格 它规定有机械照准和视觉照准 其中机械照准是 对灯具的光学中心的调整 而视觉照准是以远光光束为照准基准的 通过分析 企业在设计一款灯具时一定要明确标准的技术要求 测试方法 以 及不同标准间的差异 从而设计出尽量符合更多标准要求的产品以节约开发成本 但实际情况往往不尽人意 灯具的设计者很难使得同一款灯具同时符合上述几 个标准的要求 这主要是因为各地区发展的差异性 从而形成技术壁垒所致 虽然 标准间存在着许多的不同 但标准制定者的目的是相同的 就是给驾驶员及行人提 供一个更安全行车条件 从而降低由于灯具照明原因引发的交通事故 尽管各国 标准不同 但是可以使用相同的测试方法及设备对产品进行性能评价 我国的摩 托车车灯标准是参照欧洲标准体系建立的 虽未达到与之同步更新 但技术要求是 与国际标准保持一致的 目前 世界范围内的标准协调正在进行中 关于灯具安装 要求的法规即将发布 灯具行业有望使用相同的设计标准 光源成本高 使得整灯成本上升 制约了灯具行业的发展 而国外的大 型企业大多数都有自己的光源生产线 所需成本大大降低 竞争能力也相应加 西安工业大学毕业设计 论文 3 强 从灯具配光来说 模具制造是非常重要的 现在的灯具为了配合整车造型 需要 多数采用无花纹的配光镜来取代传统的带花纹的配光镜 带花纹的灯具 的特点是在配光性能不能完全从反光镜的设计上满足时 还可通过带花纹的配 光镜通过折射来得以补偿 最终满足配光性能的要求 而现在由于采用了无花 纹配光镜 使得反光镜的设计要更加完善 通过模具生产出来的反光镜要完全 满足配光的要求 这样模具制造就显得尤为重要了 从灯具模具设计能力来说 我国并没有自己的专业设计软件 基本上都是采用国外软件进行设计 使得设 计人员在软件理解和使用方面受到影响 而国外的大公司 像德国 hella 公 司就有自己的专业设计软件 相对来说就可以设计出比较完美的产品 我国国标和欧洲的法规都是以前照灯的近光为照准基准的 因为它对近光 规定要有明显的水平明暗截止线 从国外测试屏幕的距离来看 ece法规 欧洲 标准 和fmvss108 美国标准 中均是采取传统测试方法 通过测量车灯前方 一定距离位置某一截面的实际照明情况评价灯具配光性能 反映出两个标准制定 的目的是相同的 需要注意的是 两个标准中测试屏幕距离的起始位置要求是不 同的 分别是灯具的发光中心和光源中心 ece法规和美国标准的照准方法显然 是完全不同的 两者照准基准不同 ece法规是以前照灯近光为照准基准 要求近 光的明暗截止线要清晰 规则 显示出法规对于近光配光的重视 fmvss108是 以远光为照准基准 由此能够看出美国更重视前照灯远光的性能 而近光是否有十 分清晰的明暗截止线并不重要 日本的jis标准对前照灯配光性能测试的照准规 定得比较严格 它规定有机械照准和视觉照准 其中机械照准是对灯具的光学 中心的调整 而视觉照准是以远光光束为照准基准的 通过分析 企业在设计一款灯具时一定要明确标准的技术要求 测试方法 以及不同标准间的差异 从而设计出尽量符合更多标准要求的产品以节约开发成 本 但实际情况往往不尽人意 灯具的设计者很难使得同一款灯具同时符合上述 几个标准的要求 这主要是因为各地区发展的差异性 从而形成技术壁垒所致 虽 然标准间存在着许多的不同 但标准制定者的目的是相同的 就是给驾驶员及行人 提供一个更安全行车条件 从而降低由于灯具照明原因引发的交通事故 尽管各 国标准不同 但是可以使用相同的测试方法及设备对产品进行性能评价 我国的 摩托车车灯标准是参照欧洲标准体系建立的 虽未达到与之同步更新 但技术要求 是与国际标准保持一致的 目前 世界范围内的标准协调正在进行中 关于灯具安 装要求的法规即将发布 灯具行业有望使用相同的设计标准 1 2 2 国外的发展状况国外的发展状况 目前国际上关于光信号装置的标准主要分为两大部分 即欧洲的 ece 法规 和以美国 fmvss108 为代表的法规体系 美国 fmvss 108 法规中全面叙述对 于机动车灯具的要求 各种测试方面的技术内容以相应的 sae 标准作为支撑 标 西安工业大学毕业设计 论文 4 准结构比较复杂 由于欧洲国家道路比较狭窄 车辆较多 机动车行驶状况及道路 情况比较复杂 故欧洲标准中对于前照灯近光的配光图形要求非常严格 要求有比 较明显的明暗截止线 以减少由于近光炫目对其他道路使用者造成影响 美国的地 域辽阔 公共道路宽阔 道路上的车辆相对较少 机动车行驶状况及道路情况比欧 洲简单 故美国标准中对于前照灯近光的配光图形要求相对比较宽松 而对灯具的 照明范围比较重视 以满足在开阔道路上行驶的安全要求 由于灯具中光源的位 置直接影响灯具的配光图形 从而影响灯具的最终测量结果 标清测试过程中所要 求使用的光源类型 对于设计者显得尤为重要 除欧美标准中对于标准灯泡的使 用方法不同外 前照灯配光性能的要求存在着更大的差异 灯具的设计者很难使得 同一款灯具同时符合两个标准的要求 这主要是因为各地区发展的差异性 从而形 成壁垒所致 虽然标准间存在着许多不同 但标准制定者的目的是相同的 是给驾 驶员及行人提供一个更安全行车条件 从而降低由于灯具设计不足而引起的交通 事故 尽管各国标准不同 但是可以使用相同的测试方法及设备对产品进行性能 评价 我国的灯具标准是参照欧洲标准体系建立的 并且与之协调同步更新 从而 与国际标准保持一致 目前 世界范围内的标准协调正在进行中 第一部关于灯具 安装要求的法规即将发布 灯具行业有望使用相同的设计要求标准 在欧洲 ece 标准中 测试方法是依据标准要求进行照准后 在灯具基准中 心前 距离前照灯 25m 远处的屏幕上 测量配光图形上指定点 线和区域的照 度值 信号灯在符合 距离平方反比定律 的位置 为了便于计算 通常放置 在米处 测量指定方向上的发光强度 从而判断灯具的配光性能是否符合10 标准要求 在美国的 fmv ss108 及相关的 sae 标准中 测量方法是使用照准装置照准 后 测量指定方向上的发光强度值 从而判断配光性能是否符合标准要求 测 试时探测器与光源距离 前照灯至少为 18 3m 信号灯为在大于 10 倍探测器接 受直径 距离光源至少 3m 远处 如果灯具可更换光源 则测量的过程中要求 使用准确定标灯泡 近年来随着单片机 数字图像处理 15 16 和微型计算机技术的发展 出现了 检测诊断 数据采集 检测结果直接显示等功能基于单片机的车灯检测系统 16 目前 我国摩托车车灯检测系统技术水平与发达国家相比 主要差距是 目前 我国摩托车车灯检测系统 17 技术水平与发达国家相比 主要差距是 1 自动化水平低 2 品种不齐全 各种产品技术含量低 价值低 3 使用寿命较低 国外同类产品使用寿命 3 5 年 国内故障率高 质量相对较差 西安工业大学毕业设计 论文 5 1 31 3 课题研究意义课题研究意义 机械制造在国民经济中占有重要的地位 是国民经济各部门赖以发展的基 础 是国民经济的重要支柱 是生产力的重要组成部分 机械制造业不仅为工 业 农业 交通运输业 科研和国防等部门提供各种生产设备 仪器仪表和工 具 而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备 机械制造业的生产 能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平 经济实力 近年来 我国摩托车工业得到迅速发展 摩托车拥有量不断增加 在城市 乡村随处可见飞驰而过的摩托车 它现在已成为城乡居民的有利代步和运输工 具 众所周知 质量才是摩托车得以生存 发展和畅销的关键 也越来越受到 人们的重视 灯具作为摩托车的一个重要组成部分 其质量理所当然也成为重 点关注对象之一 目前 很大一部分国产摩托车在车灯配光性能方面与国际标 准存在着不小的差距 一些整车生产企业通常只要求摩托车的远光照度必须达 到国家标准 而近光照度由于难以控制 所以在近光照度方面就不做要求 个 别灯具生产厂家更是带着反射镜到灯泡厂定做灯泡 他们对反射镜的一致性和 灯泡的质量等技术性能问题 没有引起足够的重视 而这些问题 对于普通消 费者可以说既不明白也无法了解 但是 随着国产摩托车出口数量的增加 以 及国外大批高品质摩托车的涌入 摩托车市场逐渐由现在低水平的价格竞争 转向高品质 高技术含量竞争 如果国内摩托车灯具厂依然我行我素 不认真 贯彻执行国家标准 不进一步提高产品的质量 最终将会被市场所淘汰 摩托 车车灯性能的优劣直接关系到车辆的安全与运行 灯具的安全检测是保障行车 安全的一个重要因素 所以灯具质量的好坏也直接关系到摩托车驾驶员和行人 的安危 是影响摩托车质量和销量的一个重要因素 因而会受到包括摩托车生 产单位 用户 国家质检部门及交管部门等多方重视 而对灯具最重要的检测 内容则是配光性能检测 目前 国内在摩托车配光性测试方面存在以下问题 1 不少单位采用人工逐点 逐区域法测试 效率非常低 另外 测试人员 的个体差异也会带来很多偶然性 使得测试结果的可信度降低 2 进口设备价格十分昂贵 很多单位由于买不起或不愿花那么多钱去购买 干脆就直接请相关质检机构替他们检测 费钱费事 给生产带来不便 3 目前国内文献尚未见到有摩托车配光性能测试设备研究的报道 更没有 单位专门生产这种设备 尽管急需此设备 但在国内却买不到 针对这些情况 开发摩托车配光性能自动测试设备显得非常必要 13 1 41 4 主要设计内容主要设计内容 摩托车配光性能测试系统是一套用于测量摩托车前照灯 信号灯 制动灯 和转向灯等灯具的配光性能测试系统 根据课题提出的要求 本次设计需完成 西安工业大学毕业设计 论文 6 以下工作 设计摩托车车灯检测系统 总体设计方案 选用合适的传感器 检 测摩托车车灯光源的距离 要求测试系统的精度要求是 0 1 度 车辆灯具测试 系统的总体设计 微机与照度计的配合设计以及测试系统的软件设计 其中包 括测试系统的机械结构设计 使用一种工具 绘制设计的电路控制系统图 使 用 vc 编程语言 18 19 20 画出软件流程图 完成功能软件的编程 其中都要 达到国家标准 再进行摩托车车灯检测台机械结构设计 画出装配图 撰写设 计说明书 提交毕业设计论文一份 1 了解摩托车灯具的种类 熟悉当前摩托车灯具配光性能测试的常用方法 2 车辆灯具测试系统测试软件设计 编写流程图及其相关软件和各种对话 框 3 对最终方案的机架 a 轴和 z 轴的结构进行详细设计 并对关键零部件 进行计算校核 本论文的主要工作是 第一 在研究目前国内外各种灯具检测方法的基础上 参考国外的有关技 术资料 结合工程实际问题完成了摩托车前照灯配光性能检测机床的结构设计 第二 针对摩托车前照灯配光性能检测 建立灯具配光性能检测机床结构 第三 根据题目要求确定结构方案 设计 z 向的传动结构 z 向需要设计 的有电机 联轴器 丝杠螺母副结构 轴承 轴承座 导轨和导轨支架 对其 设计出的零件进行校核计算 第四 对车辆灯具测试系统测试软件设计 第五 然后开始画整体的装配图 第六 撰写毕业论 2 总体方案设计 7 2 2 总体方案设计总体方案设计 2 12 1 功能需求分析及原理功能需求分析及原理 本课题设计要实现是通过一个脉冲经信号给电机 然后分别驱动电机 控 制 a 向的旋转和 z 向的移动 z 向电机控制工作平台的上下移动 a 向电机控 制那个安装板俯仰方向的旋转 装在工作台上的灯具也随其转动 这样灯光就 可以在配光屏幕 21 上自如地进行二维扫描运动 系统通过传感器采集图像通过 pc 传入计算机 通过软件处理 将照度信息转化为数值或表格与国标标准进行 比较 由软件 22 判断该灯具是否合格 将不合格的进行故障分析 找出其失误 供厂家参考考摩托车的灯具类型各种各样 但是他们的测试原理都是相似的 如图 2 1 所示 数 据 库 打印机显示器 鼠标 键盘 测试控制计算机 机 测试信号输出卡驱动电机 工作转台 车灯 传感器数据采集输入卡 图 2 1 测试原理图 2 22 2 方案的提出方案的提出 对课题进行了查阅国内外的资料 仔细研究分析灯具配光实验台的测试原 理 找出合适的机床结构原理 以下是初步得出的结构方案 如图2 2 2 3 2 4 所示 方案一 人工逐点法 灯具固定不动 传感器运动 其中缺点是由于测试 点较多必然导致测试时间较长 机械部分无法保持稳定可靠 如图 2 2 所示测 试精度必然不高 西安工业大学毕业设计 论文 8 图2 2 人工逐点法 方案二 灯具运动测试法 其中测试灯具朝 x 轴方向运动 如图 2 3 所示 缺点是灯具只能向一个方向运动 需要传感器做配合转动 无法达到各个方向 的测试点 图 2 3 灯具运动测试法 方案三 灯具旋转测试法 测试时灯具被固定在一个旋转台上 仅用一个 置于屏幕的 hv 点处的探测器 通过灯具的两个方向旋转来进行照度测试 并 配以计算机来进行全自动控制和数据采集 如图 2 4 所示由于只采用一只探测 器在一点上测试 可以很好地消除杂散光的影响 精度很高 转台 照 度 计 数据采 集输入 卡 a d 转 换 计 算 机 控制单片机 电机 驱动 步进电 机 x 轴 显 示 器 键盘 数据库测试控制计算机 照度计 数据采集输入卡 传感器 车灯 西安工业大学毕业设计 论文 9 2 32 3 方案的对比及优选方案的对比及优选 通过比较方案三比较合适 方案三中转台是整个系统中最主要的机械部分 通过转台实现测试功能 在转台顶部的灯架上安装前照灯 通过步进电机带动转台在水平和垂直两个方 向上进行旋转 控制灯具的位置和照射方向 从而完成对配光屏幕的扫描 转 台的水平和垂直转动角度通过控制仪控制 转动精度可达到 0 01 通过上述对比 方案二较方案一在结构上更为完善 整体系统装置的性能 更为优化 便于实现两轴式配光性能测试的功能要求 因此采用方案二作为本 次设计的结构方案 2 42 4 总体方案概述总体方案概述 对选择的方案三进行总体设计 在系统功能需求分析基础上 设计灯具测 试的一个总体方案 其方案设计内容如图 2 5 所示 图 2 4 灯具旋转测试法 转台 灯光 传 感 器 接口 rs232 数据采 集输入 卡 步进电机 旋转轴 电机 驱动 测试控制 计算机 显 示 器 打 印 机 键 盘 步进电 机 z 轴 电机 驱动 西安工业大学毕业设计 论文 10 车灯配光实验台 方案三 俯仰旋转轴z 向上下移动轴 电 动 机 轴承 座 联轴 器 轴承电动 机 导 轨 滑 块 结 构 图 2 5 总体设计方案 3 车灯测试软件设计 11 3 车灯测试软件设计车灯测试软件设计 3 13 1 测试系统软件的设计要求测试系统软件的设计要求 摩托车前照灯配光性能测试系统 软件分为三个模块 而产品的检验是由 测试模块完成的 该软件操作界面清楚明晰 使用方法简单 易于用户接受 该软件具有测试数据 23 的存取 分析能力 可以对用户测试结果进行打印 输入检测参数后系统就自动进行检测并输出检测报告 图3 1为产品检验流程图 从图中可以看出 该产品测试方法 24 25 26 采用 一次测试法 大大减少了工作量 适合生产大批量产品检验 本软件还可以实现产品的复检和生成报表 本检测系统 27 28 29 30 具有如下功能 1 判定产品是否合格 如果灯具不合格 从检测数据上找出原因 判断是系统误差上的原因还是灯具设计上的原因 给厂家提出修改意见 2 生产产品检测库 用于分析灯型 为灯具设计提供参考依据 3 生成等照度曲线图 可以分析灯具设计提供依据 3 3 13 3 1 软件需求分析软件需求分析 所谓需求分析 就是分析软件用户需求 进行调查 明白用户 做什么 的要求最终转换为一个完全的 精细的软件逻辑模式 并写出软件的需求规格 说明 准确的表达用户的要求 需求分析具有决策性 方向性 策略性的作用 他在软件开发的过程中有举足轻重的作用 该设计的应用环境是摩托车前照灯产品的检测 由于传统的方法不能满足 现代化 快速检测的需求 需要开发一种能简化检测工作量的实时检测系统 该系统有如下技术要求 1 要求检测速度比以往的逐点测试法 运动测试法快 以满足生产需求 2 要求操作简单 减少操作人员量 3 对数据记录要求 4 2 水平旋转轴电机的选择 西安工业大学毕业设计 论文 12 3 23 2 测试系统流程图测试系统流程图 测试前还需作如下准备工作 1 把所要测试的灯具装到转台的夹具上 2 调整好测试电压 电流和测试光强 给灯具通电 3 进入测试主界面 调整好转台的姿态 填写生成测试报表所需的一些测试情况 如测试地点 测试 温度 产品名称等 4 选择检验型式 如图3 1所示 图3 1 测试软件流程图 是 系统主界面 高级管理 开始 测试帮助 点击测试 检验 灯具 退出 测完弹出结果表格 关闭保存 返回 返回 是 否 是 测试主界面吗 停止测试吗 否 保存吗 否 西安工业大学毕业设计 论文 13 3 2 13 2 1 测试系统部分组成测试系统部分组成 检测系统各部分组成如图3 2所示 传 感 器 透 视 窗 灯具 旋转工 作台 计算机 数据采集 卡 25 米 rs232 接 口 图3 2 测试系统机械图 测试系统如图所示 系统各部分的功能如下 1 暗室 长度25米 2 前照灯 本实验采用标准工作灯 3 前照灯工作回转台 用于放置摩托车前照灯 通过调整转台转 过角度 调整前照灯的位置 使其照准配光屏幕 4 控制台 给待测灯具供电 可调节电压和电流并记录读书 5 配光测试屏幕 该测试屏幕为铅垂放置 距前照灯25米 且其 与前照灯灯光灯光轴垂直中心是国标中的hv点 6 控制计算机 把采集卡采集出来的照度值通过图像显示出来 利用开发软件 可以形象显示出来 7 图像采集卡 8 照度计 用于采集配光屏幕上待测点或区域的照度值 量程可 以满足摩托车前照灯照度测试精度要求 9 控制计算机 控制工作计算机 接受来自照度计的数据信号 整个软件的操作也是在计算机上进行的 3 2 23 2 2 测试步骤测试步骤 西安工业大学毕业设计 论文 14 1 把灯具固定在夹具上 调整好灯具的角度 2 调整测试电压 电流 测试光强 给灯具通电 3 进入测试主界面 填写测试相关数据 4 选择等型 检验型式 前照灯要选择灯型 近光灯或 远光灯 点击 测试 在距离待测车灯25m 的配光屏幕的特定位置上放置32 个光电探测器 分别 用于近光检测和远光检测 其中的8 个位于国家标准规定的8 个特征点上 b50l 75r 75l 50r 50l 50v 25l 25r 用来测量配光屏幕特征点上的 照度 为尽量减小杂散光的影响 每个探头都置于一个小型金属圆筒内 探头 前有两级光阑 光阑和圆筒内壁均涂黑漆 并且在转台到测试屏的光路上放置 光阑 3 2 33 2 3 产品检验流程产品检验流程 做好这些准备工作后 点击测试按钮系统便可以进行自动测试了 测试过 程中 测试结果会同步逐行显示在试界面右侧的矩形框中 为让用户清楚看到 测试的进程 测试点和测试区域的图形在测试前后及测试中会发生颜色的变化 测试点测试前是红色的圆点 测试中变成黄色 测试后变成绿色 测试区域测 试前是用蓝色直线填充的区域 测试中变成黄色 测试后则显示为绿色 另外 由于软件采用了多线程设计 测试过程中还可以随时进行暂停 测试完毕后 系统会自动弹出结果报表 并判断出测试结果是否合格 结果还可以进行保存 和打印等操作 3 33 3 车灯测试区域车灯测试区域 3 3 13 3 1 测试区域介绍测试区域介绍 观察者位于右侧车道的轴线 对应图 6 的垂线 vv 驾驶位置 75r 50r 分 别代表约 50 米和 75 米距离处的车道右边线上对光照度有要求的两个点的位置 如图 3 3 所示 图3 4所示是使用hs1灯泡或其类似的封闭式前照灯配光屏幕示意图 根据 gb5948 1998规定 近光应产生明显的水平明暗截止线 并在vv 线左右至少5度 范围内保持整直和水平 灯具放在离垂直测试屏幕25米的距离处 屏幕上测试点的位置于图6所示 测试点位置一一对应 垂线vv 相当与右侧车道的轴线 直线hg和hg 对应透视 图右侧车道的左右边线 直线hf代表左侧迎面车道的外边线 直线hf 代表左侧 迎面车道的中线 因此直线hg 是整个路面的轴线 直线he近似代表迎面汽车驾 驶员眼睛的轨迹线 西安工业大学毕业设计 论文 15 图3 3 道路透视图及相应检查点 图3 4 使用hs1灯泡或类似的封闭式前照灯配光屏幕示意图 3 3 23 3 2 测试点及其测试区域表格测试点及其测试区域表格 国标中各规格测试点或区域的照度限值 国标中规定了 5 个测试点和 3 个 测试区域的照度限值 具体内容如表 3 1 所示 表3 1 测试点及测试区域 序号测试点或测试区域范围 1b50l 0 3 275r 6 西安工业大学毕业设计 论文 16 350r 6 425r 1 5 525l 1 5 6 iii区任何点 0 7 7 iv区任何点 2 8 i区任何点 20 车灯测试结果及其集体区域通过如下表格绘制出来 最终得出测试灯具是 否合格 如表格3 2所示 表3 2 车灯测试结果 测试点或区域技术指标测试结果 lx是否合格 50v 3 00 50r 50v 0 25 50l 50v 0 25 3区 0 70 50l50r 1 50 近 光 光 束 25l25r 3 00 4区 1 50 hv 0 90emax emax 32 00 hv 到 1125l 12 00 hv 到 1125r 12 00 hv 到 2250l 3 00 远 光 光 束 hv 到 2250r 3 00 复合性初步判断合格 3 43 4 车灯测试界面设计车灯测试界面设计 3 4 13 4 1 测试界面组件的设计测试界面组件的设计 西安工业大学毕业设计 论文 17 按钮的设计 1 tbutton 组件的设计 位于 standard 组件页中 该组件可以用于创建执行 命令按钮 先用鼠标点击 tbutton 组件 将其移动到 form1 中 在左边点击 caption 设置组件属性在其中输入 前照灯测试 点击 font 设置组件上字体 的属性 组件的大小可以用鼠标拖动实现 同样可以设计 高级管理 帮助 退出 2 label 组件的设计 位于 standard 组件页中 该组件可以用于创建文字 同样在 caption 中可以输入 摩托车灯具测试系统 3 图片的编辑组件 位于 additional 组页中 选择 image 组件 鼠标点击后 将其移动到 form1 中 在左边点击 picture 之后弹出对话框选择 load picture 点击打开 然后点击 ok 即可 图片的大小可以用鼠标拉伸 子程序框图按钮设计 如上 绘制出测试系统主界面图如图 3 5 所示 图 3 5 测试软件主程序界面图 测试过程中 测试结果会同步逐行显示在试界面右侧的矩形框中 为让用 户清楚看到测试的进程 测试点和测试区域的图形在测试前后及测试中会发生 颜色的变化 测试点测试前是红色的圆点 测试中变成黄色 测试后变成绿色 测试区域测试前是用蓝色直线填充的区域 测试中变成黄色 测试后则显示为 绿色 另外 由于软件采用了多线程设计 测试过程中还可以随时进行暂停 测试完毕后 系统会自动弹出结果报表 并判断出测试结果是否合格 结果还 可以进行保存和打印等操作 测试时用户可以通过图形变化观察灯具测试过程 前照灯测试界面如图 3 6 所示 西安工业大学毕业设计 论文 18 图 3 6 前照灯测试界面 测试过程中如果需要对旋转台进行调整需要进入如下界面进行调试 其中 包括粗调和微调 具体框图如图 3 7 所示 图 3 7 高级管理页面 3 4 23 4 2 逐行测试法逐行测试法 计算机处理软件协调各个部分的工作状况 以达到对前照灯进行测量的目 的 软件将用户设置的采样间距角度发送给控制电路 控制转台按要求进行转 动 并控制采样电路在每个间隔角度时进行测量 它根据控制电路发回的角度 数据和采样电路发回的采样数据 将获得的采样数据转化为配光屏上某一列位 置上的照度数据 软件可以显示整个配光屏上某一点的照度 而且可画出整个 西安工业大学毕业设计 论文 19 配光屏幕上待测前照灯的配光性能图 这时就可以分析这个配光图是否符合国 家标准要求 国家标准规定的 8 个特征点上 b50l 75r 75l 50r 50l 50v 25l 25r 区域 i iii iv 测试区域的详细绘图如图 3 8 所示 图 3 8 前照灯近光光束 对于点的测试 直接控制转台转动 让灯光照射到该点即可 进行测试对于 完成光屏上区域的照度测试 首先要将光屏等分成边长 65mm 的正方形区域 然 后逐区逐行进行扫描 扫描完一行之后 再通过转台竖直方向的摆动来完成换 行 之后进行下一行的扫描 直至将光屏上的区域全部扫描完毕 对于区域的 测试 转台会带动灯具进行行距固定 前照灯 信号灯为 65mm 的逐行往返扫描 每经过一个固定位移 前照灯 信号灯为 65mm 进行一次测试 到顶点后向下移 动 然后再直线运动 直到测试出所有区域的照度值 3 4 33 4 3 测试点及测试区域流程测试点及测试区域流程 测试区域总共测试点数为 8 个 具体测试点坐标由图标可以看出 测试区 域点坐标表 3 3 所示 表 3 3 前照灯测试点坐标 点坐标 b50l 1500 250 75r 500 250 75l 50r 750 375 50l 2250 375 西安工业大学毕业设计 论文 20 50v 0 375 25l 2250 750 25r 2250 750 图 3 9 表示从公路边观测的道路透视图的剖面图 从图中可以看出 1 区 域近距离照明区 表明车前 25 米内的道路照明情况 2 去为远距离照明区 表 明前 50 米 75 米以内的照明情况 3 区为防眩区 表明车灯的炫目情况 其照 度值不能大于规定值 4 区为灯前 25 米 50 米范围内车道全宽的照明情况 图 3 9 道路照明与配光关系照明关系示意图 西安工业大学毕业设计 论文 21 3 53 5 车灯测试程序设计车灯测试程序设计 3 5 13 5 1 照度计测试程序设计照度计测试程序设计 测试区域主要是三个区域 如表格 3 4 所示 表 3 4 测试区域照度范围 序号测试点或测试区域范围 1 iii区任何点 0 7 2 iv区任何点 2 3 i区任何点 20 由以上照度的范围可以得出如下函数 测出照度值范围 其中首先需要打 开照度值列表得出照度值范围 然后比较大小 得出合格与否 float fastcall tgloblestruct testpointturning double value value turngetphotometricvalue 17 1 if value 26 照度小于 0 6 lx value turngetphotometricvalue 21 1 打开获取照度值 if value 264 照度小于 0 03 lx 大于 0 01 lx value value 288 0 00026 0 005 else if 264 value 232 照度小于 0 088 lx 大于 0 03 lx value value 264 0 000275 0 0208 else if 232 valuecd 3 5 23 5 2 主测试程序设计主测试程序设计 首先通过传输速度 时间间隔和浮点函数计算出系统脉冲数 其中由弧度 和角度的转换计算出旋转轴走过的角度 由计算得出脉冲函数 由于测出的函数要求准确无误 所以要得出 5 组测出的数值 然后去掉最 大值和最小值得出中间值 所列部分函数如下 float fastcall tgloblestruct testfrt int x1 int x2 float acc float speed float passval string littype string regionnam 区域水平走线测试 不需要 emax 点坐标的测量 返回 2 个值 1 max 2 min float testvalue 3 a value int atotalnum pntnum timelenth timeinterval timelenth 单位 us float tmpmax tmpmin string lttype reginnam float val 5 temp int nn 0 wkq for out of for mm 临时 wkq a abs atan2 x1 faraway 180 pi atan2 x2 faraway 180 pi atotalnum a stepangleh transmissionrateh 0 5 h 向总脉冲数 timelenth 200 atotalnum speed speed acc speed 控制周期总数 atotalnum speed speed acc speed 单位 st pntnum abs x1 x2 195 测试点数 距离 步距 test 65mm step tmpmax passval 0 tmpmin passval 1 lttype littype reginnam regionnam for int n 1 n pntnum n value commtest 100 wkq chg 051207 if value0 02 value value test else 前照灯 单位 lx 远光测试 float fastcall tgloblestruct test vp frt int x1 int x2 float acc float speed float passvalfar string littype string regionnam 有 emax 的测试函数 返回三个值 1 max 2 min 3 最大值点的 x 坐标 float testval 3 a value int atotalnum pntnum timelenth timeinterval timelenth 单位 us float tmpmax tmpmin tmpx string lttype reginnam str lttype littype reginnam regionnam int nn 0 a abs atan2 x1 faraway 180 pi atan2 x2 faraway 180 pi 总的角度数 西安工业大学毕业设计 论文 23 atotalnum a stepangleh transmissionrateh 0 5 h 向总脉冲数 timelenth 200 atotalnum speed speed acc speed 控制周期总数 atotalnum speed speed acc speed 单位 st pntnum abs x1 x2 65 应该每 65mm 测量一次 或 5 次 195mm 测一次是为 了加快测试速度 for int jj 0 jj 4 jj wkq chg 每个点测试五次 获得五个数据 str commtest 300 if str 校验和错误 str 照度计标志错误 str 应答信号错误 value strtofloat str