前照灯检测技术讲座

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水平 方向
乘用车 0.9~1.0H(0.85~0.9) 其他机动车 0.8~0.95H 左灯 左170mm/10m~右350mm/10m (左100mm/10m~右170mm/10m)
右灯 左350mm/10m~右350mm/10m (左170mm/10m~右170mm/10m
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注:①括号内数值为GB7258-1997要求。 ②H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。 1.2近光 1.2.1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。”
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1.国家标准关于前照灯的若干规定 1.1远光 1.1.1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。” 1.1.2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。
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。
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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。
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图1前照灯近光配光要求示意图
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1.2.3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:
上下 方向 水平 方向 乘用车 0.7~0.9H(0.6~0.8H) 其它机动车 0.6~0.8H 左170mm/10m~右350mm/10m (左100mm/10m~右100mm/10m)
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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。
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表二
上下 方向
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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。
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3.1近光检测的技术难点 3.1.1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。 3.1.2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。
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3.1.5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。 3.2近光检测的原理(以NHD-6101为例) 3.2.1光学结构
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图7
光学系统结构图
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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)
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百度文库图2
光电池分布图
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图3
光轴自动跟踪控制框图
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2.2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
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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。
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。
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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。
注:括号内数值为GB7258-97要求。
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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。
1.3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
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3.1.4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。
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图8
列数据示意图
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d).把明暗分界点连成一体,形成明暗分界线(参见图9)。
图9
由明暗分界点构成的明暗分界线
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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。
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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 。 2.1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。
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图6
明暗分界示意图
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3.1.3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)。
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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
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2.3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
:
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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。
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刘为民
佛山市南华仪器有限公司
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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。
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1.2.2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。”
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一灯制 汽 车 两灯制 四灯制 一灯制 两灯制 四灯制
/
18000 15000 / (15000) (12000)
/ 8000 (8000)
15000( 12000 12000) (10000)
6000 /
摩 10000 8000 托 车 (10000)
注:括号内数值为GB7258-1997要求
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图10
近光测量数据示意图
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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。
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