CN108318225B - 汽车前照灯检测仪的校准装置及全数字显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车前照灯检测仪的校准装置及全数字显示方法，其中，校准装置包括灯箱、设置在所述灯箱底端的水平偏转机构、设置在所述灯箱的一侧的上下偏转机构和设置在所述灯箱内的电路控制模块；所述电路控制模块包括标准光源灯泡、水平位移光栅传感器、垂直位移光栅传感器、微处理单元、稳压电源和显示单元，稳压电源为所述标准光源灯泡和所述微处理单元供电；位移光栅传感器根据所述偏转机构的移动获得直线位移距离，通过所述微处理单元将所述直线位移距离转换成灯箱转换左右偏转角度数值和/或上下偏转角度数值，并显示于所述显示单元。本发明将灯箱光源转动角度和发光强度的模拟信号转化为数字信号，实现了全数字式显示和输出。
Description
技术领域
本发明涉及汽车检测设备技术领域，尤其涉及一种汽车前照灯检测仪的校准装置及全数字显示方法。
背景技术
汽车前照灯检测仪是一种检测汽车前照灯的发光强度和光束偏转角度的测量仪器，在使用过程中，由于环境的温度、湿度、震动等的影响，检测仪在使用一段时间后测量的准确度可能发生变化。为保证汽车前照灯的精度，必须定期地用汽车前照灯检测仪校准器的标准光源来校准。
目前，国内外厂家生产和销售的标准光源存在以下几点不足，一是发光强度仅显示标准光源灯的供电电压，还需对照电压-发光强度换算表方能折算出标准光源的发光强度值，使用不便，且发光强度的最大值只到80000坎德拉，而目前相关国家标准对汽车前照灯的发光强度检测范围要求已达到120000坎德拉，已不能满足校准要求。二是，光源光束的偏转角度的读数是由旋转螺杆的转动角度刻度值读数显示的，这样不仅读数困难，读数精度不高，而且该读数不能直接以电信号输出，无法直接输出到计算机进行数据处理。
发明内容
本发明提供一种汽车前照灯检测仪的校准装置，数字显示光源转动角度，方便读取光源转动角度。
本发明采用以下技术方案：
汽车前照灯检测仪的校准装置，其特征在于，包括灯箱、水平偏转机构、上下偏转机构和电路控制模块，水平偏转机构设置在所述灯箱的底端，上下偏转机构设置在所述灯箱的一侧，所述电路控制模块设置在所述灯箱内；所述电路控制模块包括标准光源灯泡、水平位移光栅传感器、垂直位移光栅传感器、微处理单元、稳压电源和显示单元，稳压电源为所述标准光源灯泡和所述微处理单元供电；水平位移光栅传感器根据所述水平偏转机构的移动获得水平直线位移距离，通过所述微处理单元将所述水平直线位移距离转换成灯箱转换左右偏转角度数值；垂直位移光栅传感器根据所述上下偏转机构的移动获得垂直直线位移距离，通过所述微处理单元将所述垂直直线位移距离转换成灯箱转换上下偏转角度数值；左右偏转角度数值和/或上下偏转角度数值显示于所述显示单元。
作为上述方案的改进，所述微处理单元为PWM微处理单元；
所述电路控制模块还包括激光器和可调压高精度稳压电源模块，所述稳压电源为激光器供电，所述稳压电源通过所述可调压高精度稳压电源模块为所述标准光源灯泡供电，所述可调压高精度稳压电源模块连接所述PWM微处理单元；PWM微处理单元根据多项式拟合，建立发光强度和PWM模块占空比之间的对应第二换算公式，调整PWM的占空比来改变所述可调压高精度稳压电源模块的电压进而改变所述标准光源灯泡的发光强度值；将所述标准光源灯泡的发光强度值显示于所述显示单元。
本方案通过调整PWM的占空比改变所述标准光源灯泡的发光强度值，并将发光强度值在数字显示，方便读取发光强度值，无需人工对照电压-发光强度换算表折算出标准光源的发光强度值。
作为上述方案的改进，所述水平偏转机构包括固定在所述灯箱底部上的第一轴、第一推杆和左右偏转螺杆，第一推杆的一端与所述第一轴轴接，左右偏转螺杆穿过第一推杆转动连接，
当左右偏转螺杆转动时，联动第一推杆、第一轴转动从而带动所述灯箱左右转动，所述水平位移光栅传感器接收所述左右偏转螺杆端部的所述水平直线位移距离。
所述上下偏转机构包括固定在所述灯箱侧面上的第二轴、第二推杆、上下偏转螺杆，第二推杆以第二轴为支点，上下偏转螺杆穿过第二推杆转动连接，
当上下偏转螺杆转动时，联动第二推杆、第二轴转动从而带动所述灯箱上下转动，所述垂直位移光栅传感器接收所述上下偏转螺杆端部的所述垂直直线位移距离。
作为上述方案的改进，所述微处理单元连接RS232输出端口。
本发明还提供一种汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，数字显示光源转动角度，方便读取光源转动角度。
采用以下技术方案，汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法包括如下步骤：
在预设光源仪器转动角度范围内，建立预设若干测量点上光源仪器偏转角度数值和光栅传感器测量得到的直线位移距离数值之间的数据对应关系；
采用多项式拟合，得到所述光源仪器偏转角度和所述位移距离的第一换算公式；
在调校检定时，找到光源仪器偏转角度的对称中心与光栅传感器的直线位移对称中心相重合，刻记下来，作为仪器的左右偏转角度零位；
调节偏转机构，光栅传感器测量获得偏转机构直线位移距离，通过所述第一换算公式，计算输出光源仪器的偏转角数值。
作为上述方案的改进，所述预设光源仪器转动角度范围为3°到-3°。
作为上述方案的改进，汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，还包括步骤：
采用多项式拟合，建立所述光源仪器的发光强度和所述PWM微处理单元内PWM模块占空比参数值的对应第二换算公式；
根据所述第二换算公式，通过调整所述PWM模块占空比参数值，计算输出所述光源仪器的发光强度数值。
有益效果
本发明的全数字式标准光源，使用光栅传感器检测光源光束的上、下、左、右偏转角度，以及使用微处理器将发光强度的模拟信号转化为数字信号，发光强度最大测量值可达120000坎德拉，实现了全数字式显示和输出，既方便于读数，又方便计算机数据处理且比传统的标准光源精度更高，己经超过了国家标准对标准光源的要求。
附图说明
图1是本发明提供的一种汽车前照灯检测仪的校准装置总装结构示意图；
图2是本发明提供的一种汽车前照灯检测仪的校准装置的电路结构方框图；
图3是图2中一种汽车前照灯检测仪的校准装置的水平偏转机构的结构示意图；
图4是图2中一种汽车前照灯检测仪的校准装置的上下偏转机构的结构示意图；
图5是本发明提供的实施例4的一种汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法流程示意图；
图6是推杆的直线位移距离和光源的转动角度转换示意图。
图7是本发明提供的实施例5的一种汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法流程示意图。
图8是本发明提供的实施例5的一种汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法的发光强度和PWM占空比的分析图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明提供的实施例1的一种汽车前照灯检测仪的校准装置总装结构示意图。该装置包括灯箱1、水平偏转机构2、上下偏转机构3、电路控制模块以及三脚架4，水平偏转机构2设置在灯箱1的底端，上下偏转机3构设置在灯箱1的一侧面，电路控制模块设置在灯箱1内；三脚架4设置在水平偏转机构2的下方，用于支撑整个校准装置的主机。
参见图2，所述电路控制模块包括标准光源灯泡51、水平位移光栅传感器52、垂直位移光栅传感器53、PWM微处理单元54、稳压电源55、可调压高精度稳压电源模块56、显示单元57和激光器58，稳压电源55为标准光源灯泡51和PWM微处理单元54供电；稳压电源55为激光器58供电，稳压电源55通过可调压高精度稳压电源模块56为标准光源灯泡51供电，可调压高精度稳压电源模块56连接PWM微处理单元54。
可调压高精度稳压电源模块56(即为发光强度调节组件)由高速开关电源模块、快速光耦模块及相关的控制逻辑电路组成。PWM控制就是把稳定的电平信号转换为占空比可调的脉冲信号，其脉冲高速翻转频率越高，方波波形越好，则控制分辨率越高，控制越精细，光源性能更优，基于此特性原理出发，发光强度调节组件通过选择低内阻的高速开关电源模块，降低了模块的结温升，提高了光源的发光效能，降低功耗；同时通过选择快速光耦，调整控制电路参数，从而使控制脉冲方波的波形震荡消除，开关翻转滞后损耗小。
PWM微处理单元54调整PWM的占空比来改变可调压高精度稳压电源模块的电压从而改变标准光源灯泡51的发光强度值，PWM微处理单元54根据采用多项式拟合，建立的发光强度和PWM模块占空比之间的对应第二换算公式，调整所述PWM模块占空比，计算输出发光强度数值，并显示于显示模块57。
本发明提供实施例2的一种汽车前照灯检测仪的校准装置。本实施例基于实施例1，参见图3，该校准装置的水平偏转机构2包括固定在灯箱1底部上的第一轴21、第一推杆22和左右偏转螺杆23，第一推杆22的一端与第一轴21轴接，左右偏转螺杆23穿过第一推杆22转动连接，当左右偏转螺杆23转动时，联动第一推杆22、第一轴21转动从而带动灯箱1左右转动，水平位移光栅传感器52接收左右偏转螺杆23端部的水平直线位移距离。
参见图4，上下偏转机构3包括固定在灯箱1侧面上的第二轴31、第二推杆32、上下偏转螺杆33，第二推杆32以第二轴31为支点，上下偏转螺杆33穿过第二推杆32转动连接，当上下偏转螺杆33转动时，联动第二推杆32、第二轴31转动从而带动灯箱1上下转动，垂直位移光栅传感器53接收上下偏转螺杆33端部的垂直直线位移距离。
水平位移光栅传感器52由左右偏转螺杆23的移动获得第一推杆22端部水平直线位移距离发出对应的位移脉冲数，PWM微处理单元54根据采用多项式拟合得到灯箱偏转角度和水平直线位移距离的位移脉冲数的第一换算公式，左右偏转螺杆23调节水平直线位移距离的位移脉冲数，计算输出灯箱标准光源左右偏转角度数值；垂直位移光栅传感器53由上下偏转螺杆33的移动获得第二推杆32垂直直线位移距离发出对应的位移脉冲数，PWM微处理单元54根据采用多项式拟合得到灯箱偏转角度和垂直直线位移距离的位移脉冲数的第一换算公式，上下偏转螺杆33调节垂直直线位移距离的位移脉冲数，计算输出灯箱标准光源上下偏转角度数值。灯箱标准光源左右偏转角度数值和/或上下偏转角度数值显示于显示单元57。
本发明提供的实施例3的一种汽车前照灯检测仪的校准装置。本实施例基于实施例1和/或实施例2。
PWM微处理单元54分别连接RS232输出端口，用于输出标准光源灯泡51的发光强度值、标准光源左右偏转角度数值和/或上下偏转角度数值到外接的计算机设备中，以及用于通过RS232输出端口，外接的计算机可以调整PWM占空比。
参见图5，是本发明提供的实施例4的一种汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，本实施例基于实施例2，该汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，包括如下步骤：
步骤S1：在光源仪器转动角度3°到-3°范围内，建立预设若干测量点上光源仪器偏转角度数值和光栅传感器测量得到的直线位移距离数值之间的数据对应关系。
本实施例中，光栅传感器测量获得偏转机构直线位移距离，即输出为位移脉冲数。参见图6，可以看到推杆的直线位移距离和光源的转动角度变化，所述测量点为L3、L2、L3、0、R1、R2、R3，对应角度为-3°、-2°、-1°、0、1°、2°、3°。所述预设若干测量点上光源仪器偏转角度数值和光栅传感器测量得到的直线位移距离数值之间的数据对应关系如下表一：
表一
步骤S2：采用多项式拟合，得到所述光源仪器偏转角度和所述位移距离的第一换算公式。
本步骤中，第一换算公式为
D0＝a0+b0*I+c0*I2+d0*I3+e0*I4+f0*I5 (1)
式中：
D0为光源仪器的偏转角度，′(分)；I为光栅传感器测得推杆直线位移距离脉冲数值，其中，推杆为第一推杆或第二推杆；a0-f0为拟合的多项式系数。
步骤S3：在调校检定时，找到光源仪器偏转角度的对称中心与光栅传感器的直线位移对称中心相重合，刻记下来，作为仪器的左右偏转角度零位。
步骤S4：调节偏转机构，光栅传感器测量获得偏转机构直线位移距离，通过所述第一换算公式，计算输出光源仪器的偏转角数值。
本步骤中，通过调节左右偏转螺杆23或上下偏转螺杆33，使得PWM微处理单元54获得直线位移距离的位移脉冲数I，将该位移脉冲数I带入式(1)中，计算输出光源仪器的偏转角数值于显示单元中。例如，当光栅检测到推杆位移距离脉冲数值等于-161时，换算成角度为左偏120′，即显示左2°。
参见图7，是本发明提供的实施例5的一种汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，本实施例基于实施例4，该汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，还包括步骤：
步骤S10：测得所述光源仪器的发光强度值和所述微处理单元内PWM模块参数值。
本步骤中，PWM模块参数值为占空比。微处理单元通过其内部PWM控制单元的数字参数设置，产生了占空比可调的脉冲控制信号，控制后级的“可调压高精度稳压电源”模块输出稳定的脉冲电压，从而点亮标准光源灯泡。由于“可调压高精度稳压电源”模块的内阻低，结温升降低，功耗降低，脉冲高速翻转率高，方波波形好，使得加载灯泡上的平均电压稳定，电压控制分辨率高，最终得到精准稳定的灯泡发光强度。从而建立起光源的发光强度和PWM参数数值占空比的对应关系。
步骤S20：采用多项式拟合，建立所述光源仪器的发光强度和所述微处理单元内PWM模块参数值的对应第二换算公式。
本步骤中，参见图8，在生产调试时53，将记录下光源在指定发光强度值点时CPU中央处理器的PWM模块输出的占空比参数数值，发光强度数值和占空比数值两组数据通过多项式的函数拟合，可建立起光源发光强度与PWM控制单元输出占空比数值两者的数学模型，为所述第二换算公式如下：
D＝a+b*Icd+c*Icd 2+d*Icd 3+e*Icd 4+f*Icd 5 (2)
式中：
D为占空比；Icd为发光强度值；a～f为拟合的多项式系数；多项式拟合的阶数由实际作校准曲线时确定。
步骤S30：根据所述第二换算公式，通过调整所述PWM模块参数值，计算输出所述光源仪器的要求达到的发光强度数值。
或者，根据式(2)，仪器显示屏显示要求仪器发出光强值为Icd(例如20000坎德拉)时，PWM控制单元就要输出经过公式计算出来的占空比数值D(占空比参数＝271)，从而控制”可调压高精度稳压电源”模块输出相应的脉冲电压点亮标准光源灯泡，使灯泡的发光强度等于Icd(＝20000坎德拉)。
用户校准:
i.单点校准:
Dspan＝DT*SpanF (3)
式中：Dspan---与标准照度计换算的光强相符的占空比；
DT---经过温度补偿的占空比；
以标定的光强值Icd代入算式(2)，以设定占空比DT，测量所发生的标准照度
计换算的光强值I′cd，代入算式(2)，求得D′T，令DT/D′T＝SpanF；
ii.两点校准:
DtwoSpan＝a*DT+b*DT 2 (4)
式中：DtwoSpan为与标准照度计换算的光强相符的两点标定时的占空比；
DT为经过温度补偿的占空比；
进行两点校准时，令单点校准的SpanF＝1。
根据实施例4和5，采用该汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，汽车前照灯检测仪的校准装置显示的发光强度数值与标准发光强度数值相比，以及，汽车前照灯检测仪的校准装置显示的标准光源仪器偏转角度数值和标准的标准光源仪器偏转角度数值相比，示值与标准值示值误差在检定要求范围内，如表二，而不需要用电压值来对照光强值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
Claims (5)
1.汽车前照灯检测仪的校准装置，其特征在于，包括：灯箱、水平偏转机构、上下偏转机构和电路控制模块；所述水平偏转机构设置在所述灯箱的底端，所述上下偏转机构设置在所述灯箱的一侧，所述电路控制模块设置在所述灯箱内；
所述水平偏转机构包括固定在所述灯箱底部上的第一轴、第一推杆和左右偏转螺杆；所述第一推杆的一端与所述第一轴轴接，所述左右偏转螺杆穿过所述第一推杆转动连接，当所述左右偏转螺杆转动时，联动所述第一推杆、所述第一轴转动从而带动所述灯箱左右转动；
所述上下偏转机构包括固定在所述灯箱侧面上的第二轴、第二推杆和上下偏转螺杆；所述第二推杆以所述第二轴为支点，所述上下偏转螺杆穿过所述第二推杆转动连接，当所述上下偏转螺杆转动时，联动所述第二推杆、所述第二轴转动从而带动所述灯箱上下转动；
所述电路控制模块包括：标准光源灯泡、水平位移光栅传感器、垂直位移光栅传感器、微处理单元、稳压电源和显示单元；所述稳压电源为所述标准光源灯泡和所述微处理单元供电；
所述水平位移光栅传感器接收所述左右偏转螺杆端部的移动获得水平直线位移距离，所述微处理单元通过所述水平直线位移距离，以及预设的水平直线位移距离与所述水平偏转机构偏转角度采用多项式拟合获得的第一换算公式，转换成灯箱转换左右偏转角度数值；
所述垂直位移光栅传感器接收所述上下偏转螺杆端部的移动获得垂直直线位移距离；所述微处理单元通过所述垂直直线位移距离，以及预设的垂直直线位移距离与所述上下偏转机构偏转角度采用多项式拟合获得的第一换算公式，转换成灯箱转换上下偏转角度数值；
左右偏转角度数值和/或上下偏转角度数值显示于所述显示单元；
所述第一换算公式为
D0＝a0+b0*I+c0*I2+d0*I3+e0*I4+f0*I5； (1)
式中：
D0为光源仪器的偏转角度；I为光栅传感器测得推杆直线位移距离脉冲数值，其中，推杆为第一推杆或第二推杆；a0～f0为拟合的多项式系数；
所述微处理单元为PWM微处理单元；
所述电路控制模块还包括激光器和可调压高精度稳压电源模块；
所述可调压高精度稳压电源模块由高速开关电源模块、快速光耦模块和控制逻辑电路组成；
所述稳压电源为所述激光器供电，所述稳压电源通过所述可调压高精度稳压电源模块为所述标准光源灯泡供电，所述可调压高精度稳压电源模块连接所述PWM微处理单元；
所述PWM微处理单元根据多项式拟合，建立发光强度和PWM微处理单元占空比之间的对应第二换算公式，调整PWM的占空比来改变所述可调压高精度稳压电源模块的电压进而改变所述标准光源灯泡的发光强度值；
将所述标准光源灯泡的发光强度值显示于所述显示单元。
2.如权利要求1所述的汽车前照灯检测仪的校准装置，其特征在于，所述微处理单元连接RS232输出端口。
3.根据权利要求1-2任一所述的汽车前照灯检测仪的校准装置进行的汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，其特征在于，包括如下步骤：
在预设光源仪器转动角度范围内，建立预设若干测量点上光源仪器偏转角度数值和光栅传感器测量得到的直线位移距离数值之间的数据对应关系；
采用多项式拟合，得到所述光源仪器偏转角度和所述直线位移距离的第一换算公式；
在调校检定时，找到光源仪器偏转角度的对称中心与光栅传感器的直线位移对称中心相重合，刻记下来，作为仪器的左右偏转角度零位；
调节偏转机构，光栅传感器测量获得偏转机构直线位移距离，通过所述第一换算公式，计算输出光源仪器的偏转角数值。
4.如权利要求3所述的汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，其特征在于，所述预设光源仪器转动角度范围为3°到-3°。
5.如权利要求3所述的汽车前照灯检测仪的校准装置的全数字显示方法，其特征在于，还包括步骤：
采用多项式拟合，建立所述光源仪器的发光强度和所述微处理单元内PWM微处理单元参数值的对应第二换算公式；
根据所述第二换算公式，通过调整所述PWM微处理单元参数值，计算输出所述光源仪器的发光强度数值。
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