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一种不受检测距离影响的前照灯检测方法
2020-06-30 23:46:30· 来源：汽车检测与测试 作者：吴勇 丁宗英 浙江浙大鸣泉科技有限公司
原创 汽车检测与测试今天点击蓝字关注我们摘要本文针对前照灯检测仪在实际使用过程中的一些问题特别由于车辆停放位置和理想停放位置之间的差异可能导致的前照灯
摘要
本文针对前照灯检测仪在实际使用过程中的一些问题——特别由于车辆停放位置和理想停放位置之间的差异可能导致的前照灯检测结果出现偏差，进行了分析探讨。
并以浙江浙大鸣泉科技有限公司的机动车前照灯检测仪为例，进行了实验研究，数据表明，通过良好的设计，可以克服这些问题，获得较好的测量结果。
关键词
安全性能检测 前照灯检测仪 发光强度 检测距离
01 引言
汽车前照灯主要用于汽车在驾驶者视线不佳的条件下比如夜间或阴暗、雨雾天气行驶时照明用。在用车辆的安全检测和制造厂整车出厂检测及调整过程中，都需要使用前照灯检测仪对车辆前照灯的工作状态进行检验。
国家制定的《机动车运行安全技术条件》（GB7258）对机动车的远光和近光的发光强度和照射方向提出了明确的要求，特别《机动车安全技术检验项目和方法》(GB21861) 中也明确规定前照灯的远光光束发光强度为车辆安全检测通过与否的条件之一。
国内目前安全性能检测通常采用全自动的前照灯检测仪对车辆前照灯进行测量，通过仪器测量结果判定远光发光强度是否达标。
实际测量时，车辆停靠依据其前照灯在车辆正前方，利用两组光电开关，使车辆停靠在前照灯检测仪要求的测量距离上（一般为1米，如图1）。
图1 检测站车辆前照灯检测示意图
这种方法实际上限制的是车辆最前端的位置（默认前照灯安装位置），但由于车辆结构不同（前照灯不在测量最前方或车辆前部有其它遮挡部件），不同车型的最前端和车灯之间的相对位置是不确定的，同时检验员在驾驶车辆时的不正确操作也可能会导致车辆停靠不准确，这些因素都会影响车辆前照灯远光发光强度测量数据的准确性。
汽车制造厂更多的是将车辆固定于转角台上，同时进行前照灯的正常检测和调整（如图2）。
图2 汽车制造厂灯光检测示意图
其相对位置停放比较准确，但是随着“柔性生产线”的需求，不同车型的车轮和车灯之间的相对位置是不确定的，依然无法做到严格的位置限定，因此，不受车辆停靠距离影响是在不同应用场合下对前照灯检测仪的共同要求。
02 前照灯检测仪的测量工作原理
GB7258规定，前照灯的各项技术参数应该在距离其基准中心前10m的配光屏幕上进行测量，而前照灯检测仪应用了光学透镜的成像特性，减小了对测量场地的要求，同时也更为方便快捷（如图3）。检测仪光电箱内的屏幕上所成光斑（如图4、图5）与10m（或更远）屏幕上是一致的。
图3 前照灯检测
图4 远光配光特性 远光光斑和光强等高线
图5 近光配光特性 近光光斑和光强等高线
根据前照灯检测仪检定规程JJG745定义，当前照灯远光光束照射在距离前照灯正前方10m处的屏幕上（屏幕原点与前照灯基准中心已经对准）时，如果在该屏幕的坐标系的横轴上距离原点为左52.4cm和右52.4cm两处的照度相等，且该坐标系的纵轴上距离原点为上17.5cm和下17.5cm两处的照度也相等，则屏幕坐标原点的位置为远光光束中心，该中心点的亮度为该前照灯的发光强度。
远光检测项目即为远光光束中心位置与发光强度。近光检测项目为明暗截止线（明暗显著变化的分界线）拐点（水平线转为斜线的点）位置。
03 双CCD前照灯检测仪的工作原理
如图6所示，是浙大鸣泉制造一款全自动前照灯检测仪的工作原理示意。
其测量时，寻光CCD（又称前CCD）对被测车灯的图像进行拍摄定位，从而控制仪器（透镜）上下左右行走，使得车灯（发光体）中心与透镜中心吻合，车灯射出的光束都能通过透镜在光屏板上成像，测量CCD（又称后CCD）拍摄成像屏的光斑图像，其图像也是如图4、5所示的远、近光光斑（配光特性）图像。
根据光学透镜成像特性：车灯发射的光线，通过透镜，汇聚在像平面，通过合理的成像距离的设计，可以将10m屏幕上的灯光配光图像成像在光电箱后部的光屏上。
图6 检测仪光电箱工作原理
图7 检测仪前CCD远成像
图8 检测仪后CCD远成像
图9 检测仪前CCD近成像
图10 检测仪后CCD近成像
透镜成像实质是：从车灯某一点发出的各个不同方向的光，经过透镜之后，他们又在某一个位置重新“汇聚”在了一起，这个叫做“点成像”。
而车灯上照射有无数个点，这些点都这样成像，而且所有的像点的相对位置是基本不变的（如图11）。
图11 透镜成像光路图
因此，成像屏上CCD拍摄到的光斑图像是与十米屏上一样的像，只要车灯射出的光都能经过透镜上，经透镜折射后，汇聚在透镜后面的光屏上，形成物体的实像。
当将透镜的一半挡住后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而形成像，像与原来相同，由于透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，故只会亮度。
根据前照灯检测仪的光学系统设计，其测量距离（车灯距光电箱的距离）为1米，由于其采用了技术先进的高清CCD和强大的图像分析技术（根据CCD拍摄到的车灯配光特性图计算出车灯光束的偏移角度以及光强）。
当灯光仪根据前CCD拍摄的图像进行前照灯位置判断，控制自动调节光电箱行走，使车灯照射的光束全部落在光电箱内，并成像在透镜后面的光屏上，形成如10m屏上的光斑图像，灯光仪根据后CCD拍摄的此图像分析得到前照灯的光强与照射方向。
04 灯光仪检测的实验数据
图12 试验装置图
为了研究在不同测量距离时的数据重复性，将标准光源固定在前后可移动的轨道上（保证光源只在垂直于前照灯导轨的方向上前后移动，其照射角度不受影响），使其与检测仪的距离分别置于0.7-1.3米之间，按照JJG745规定的项目，对检测仪（预先按照1米距离进行标定完成）进行测试，得到表1所示数据。
对表中数据进行分析，最大允许误差都满足JJG745《机动车前照灯检测仪检定规程》中“远光发光强度的示值误差不大于12%，远光光轴偏移值(角)的示值误差不大于4.4cm/dam”的要求。
为模拟在日常检测的工作情况，将光源更换为实际车灯进行检测，为了保证工作稳定性，采用稳压电源进行供电，得到表2、表3所示数据。
05 结论
以上实验结果以及检测站、汽车制造厂实际灯光仪运行效果都表明，双CCD的前照灯检测仪在0.7-1.3米范围内检测前照灯其结果一致性较好。
能够有效避免车辆停靠位置（距离前照灯检测仪的位置）不同造成的车辆前照灯检测结果的误判；特别是汽车制造厂生产不同车型时，不再需要对前照灯检测调整工位进行重新布置，节约大量人力物力，大大提高其生产节拍。
对安检站管理人员来说，也有效防止了检测人员操作（停车）的失误引起的纠纷。
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