CN109827756A - 一种车载whud虚像测试系统及测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种车载WHUD虚像测试系统，包括与测试计算机相连的视觉相机、光学测量仪、运动控制器和WHUD模块，与运动控制器连接的机械手，视觉相机和光学测量仪通过夹具连接在机械手上。一种车载WHUD虚像测试方法，由视觉相机采集WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像，光学测量仪采集WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像的亮度和色彩数据，测试计算机控制机械手按指定路径带动视觉相机和光度测量仪移动，测试计算机对WHUD虚像进行视觉和光学分析，并输出测试结果。该系统通过测试计算机按照预设的测试序列控制设备，对WHUD影像实现自动化测试，覆盖了主要的视觉和光学序列测试项，可适用于多种WHUD产品的测试，通用性强且易维护。
Description
技术领域
本发明涉及物理领域，尤其涉及汽车HUD影像测试技术，具体是一种车载WHUD虚像测试系统及测试方法。
背景技术
抬头显示器HUD(Head Up Display)被广泛地应用于汽车上，可使驾驶员无需低头就能看清仪表信息，使驾驶过程更方便和安全。HUD测试技术是直接对实像进行测试，干扰因素比较低，容易测试。现有技术中又提出了更受欢迎的基于挡风玻璃显示的抬头显示器WHUD(Windsheild Head Up Display)，WHUD的成像是一种虚像，其成像路径复杂，且成像面是球面而非平面，图像质量难控制。现有技术中在进行WHUD光路设计质量验证以及虚像质量验证时缺乏相应的通用性测试系统和方法，需根据不同的WHUD产品定制不同测试平台才能完成，通用性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载WHUD虚像测试系统及测试方法，满足WHUD产品在开发过程中进行光路设计质量验证以及WHUD虚像质量验证。该系统和方法可以覆盖主要虚像测试项，可兼容多种WHUD产品的虚像测试，通用性强且易维护。
本发明的这种车载WHUD虚像测试系统，包括一个测试计算机和一个测试平台，其中，所述的测试计算机通过数据线连接有视觉相机、光学测量仪和运动控制器，所述的测试平台上设置有一个机械手，所述的机械手通过控制线与所述的运动控制器连接，机械手的手部连接有夹具，所述的视觉相机和光学测量仪固定设置在所述的夹具上，测试平台上设置有挡风玻璃支架，所述的挡风玻璃支架中设置有挡风玻璃，测试平台在所述的挡风玻璃与视觉相机或光学测量仪之间设置有一个被测WHUD模块固定点，视觉相机采集被测WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像数据、并将采集数据发送至测试计算机，光学测量仪采集被测WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像亮度数值和色彩数值、并将数据发送至测试计算机，测试计算机通过运动控制器向机械手发送命令、驱动视觉相机和光学测量仪按指定路径移动，测试计算机对所述的虚像数据进行视觉分析、对虚像亮度数值和色彩数值进行光学分析，输出测试结果。
进一步的，所述的机械手为六轴机械手。
进一步的，所述测试计算机与数据库连接，所述数据库用于存储图像和测试结果数据。
本发明还提供了一种车载WHUD虚像测试方法，将被测WHUD模块放置在一个挡风玻璃的后侧，在所述的挡风玻璃的后侧放置一个视觉相机和一个光学测量仪，将所述的视觉相机和光学测量仪朝向被测WHUD模块在挡风玻璃的前方所形成的虚像，利用一个机械手移动视觉相机和光学测量仪，将视觉相机、光学测量仪和被测WHUD模块通过数据线与一个测试计算机连接，将驱动所述的机械手的运动控制器通过控制线与所述的测试计算机连接，由测试计算机控制被测WHUD模块工作，由测试计算机通过运动控制器向机械手发送命令、驱动视觉相机和光学测量仪按指定路径移动，由视觉相机采集被测WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像数据、并将采集数据发送至测试计算机，由光学测量仪采集被测WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像亮度数值和色彩数值、并将数据发送至测试计算机，测试计算机对所述的虚像数据进行视觉分析、对虚像亮度数值和色彩数值进行光学分析，输出测试结果。
进一步的，包括如下步骤：步骤一：将被测WHUD模块安装于挡风玻璃的后侧的设计位置处；步骤二：测试计算机启动预先编写的测试程序，读取配置文件并选定测试序列；步骤三：根据WHUD模块的设计数据进行参数校准，参数校准包括位置校准和角度校准；步骤四：测试计算机控制被测WHUD模块开启并投射WHUD虚像到挡风玻璃上；步骤五：测试计算机读取配置文件中的预设位置，通过运动控制器向机械手发送控制命令，机械手带动视觉相机和光学测量仪移动到指定测量位置；步骤六：测试计算机向机械手、视觉相机和光学测量仪发出图像采集控制命令，视觉相机和光学测量仪将采集的WHUD图像发送给测试主机；步骤七：测试计算机根据测试序列来执行测试脚本，对采集的图像数据进行分析，输出测试报告。
进一步的，所述测试计算机通过网络将图像和分析数据存储于数据库。
进一步的，所述测试计算机对WHUD图像数据通过视觉算法进行视觉和光学分析。
本发明的工作原理是：测试计算机启动测试程序，读取配置文件并选定测试序列，并向机械手、视觉相机和光学测量仪发布控制命令、图像采集命令，使机械手带动视觉相机和光学测量仪进入与WHUD模块安装位置及模拟驾驶员查看WHUD影像时眼睛位置相同的位置进行WHUD虚像采集，测试计算机利用测试程序中的视觉算法对WHUD虚像进行视觉和光学分析，完成影像测试。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明通过WHUD虚像测试系统和测试方法，利用测试计算机按照预设的测试序列控制设备，对WHUD影像实现自动化测试，覆盖了主要的视觉和光学序列测试项，可适用于多种WHUD产品的测试，通用性强且易维护。
附图说明
图1是本发明的WHUD虚像测试系统结构示意图；
图2是本发明的WHUD虚像测试方法流程图；
图3是本发明的WHUD虚像测试方法中的测试序列图。
具体实施方式
实施例1:
如图1所示，本发明的车载WHUD虚像测试系统，包括一个测试计算机1和一个测试平台，测试计算机1通过数据线连接有视觉相机2、光学测量仪3和运动控制器4，测试平台上设置有一个机械手6，机械手6通过控制线与的运动控制器4连接，机械手6的手部连接有夹具9，视觉相机2和光学测量仪3固定设置在夹具9上，测试平台上设置有挡风玻璃支架，挡风玻璃支架中设置有挡风玻璃，测试平台在挡风玻璃与视觉相机2或光学测量仪3之间设置有一个被测WHUD模块5固定点，视觉相机2采集被测WHUD模块5投射在挡风玻璃上的虚像数据、并将采集数据发送至测试计算机1，光学测量仪3采集被测WHUD模块5投射在挡风玻璃上的虚像亮度数值和色彩数值、并将数据发送至测试计算机1，测试计算机1通过运动控制器4向机械手6发送命令、驱动视觉相机2和光学测量仪3按指定路径移动，测试计算机1对的虚像数据进行视觉分析、对虚像亮度数值和色彩数值进行光学分析，输出测试结果。
进一步的，机械手6为六轴机械手6。
进一步的，测试计算机1与数据库7连接，数据库7用于存储图像和测试结果数据。
如图2和图3所示，本发明还提供了一种车载WHUD虚像测试方法，将被测WHUD模块5放置在一个挡风玻璃的后侧，在挡风玻璃的后侧放置一个视觉相机2和一个光学测量仪3，将视觉相机2和光学测量仪3朝向被测WHUD模块5在挡风玻璃的前方所形成的虚像，利用一个机械手6移动视觉相机2和光学测量仪3，将视觉相机2、光学测量仪3和被测WHUD模块5通过数据线与一个测试计算机1连接，将驱动机械手6的运动控制器4通过控制线与的测试计算1机连接，由测试计算机1控制被测WHUD模块5工作，由测试计算机1通过运动控制器4向机械手6发送命令、驱动视觉相机2和光学测量仪3按指定路径移动，由视觉相机2采集被测WHUD模块5投射在挡风玻璃上的虚像数据、并将采集数据发送至测试计算机1，由光学测量仪3采集被测WHUD模块5投射在挡风玻璃上的虚像亮度数值和色彩数值、并将数据发送至测试计算机1，测试计算机1对的虚像数据进行视觉分析、对虚像亮度数值和色彩数值进行光学分析，输出测试结果。
进一步的，包括如下步骤：步骤一：将WHUD模块5安装于挡风玻璃的后侧的设计位置处；步骤二：测试计算1机启动测试程序，读取配置文件8并选定测试序列；步骤三：根据WHUD模块5的设计数据进行参数校准，参数校准包括位置校准和角度校准；步骤四：测试计算机1控制WHUD模块5开启并投射WHUD虚像到挡风玻璃上；步骤五：测试计算机1读取配置文件8中的预设位置，通过运动控制器4向机械手6发送控制命令，机械手6带动视觉相机2和光学测量仪3移动到指定测量位置；步骤六：测试计算机1向机械手6、视觉相机2和光学测量仪3发出图像采集控制命令，视觉相机2和光学测量仪3将采集的WHUD图像发送给测试主机1；步骤七：测试计算机1根据测试序列来执行测试脚本，对采集的图像数据进行分析，输出测试报告。
进一步的，测试计算机1通过网络将图像和分析数据存储于数据库7。
进一步的，测试计算机1对WHUD图像数据通过视觉算法进行视觉和光学分析。
测试平台用来模拟整车的实际尺寸并提供参考坐标，挡风玻璃和WHUD模块5按设计参数安装于测试平台上。机械手6也安装于测试平台上。视觉相机2和光度测量仪3模拟驾驶员的眼睛，由机械手6带动改变位置和角度。机械手6通过测试计算机1发送控制命令，带动视觉相机2和光度测量仪3进行移动拍照，之后通过测试计算机1进行分析。
视觉相机2采用Allied Prosilica GT2750，用来校准图像与距离以及图像与观察角度的关系，以及虚像拍照。之后利用视觉分析软件进行虚像大小、虚像放大、鬼影、水平和垂直微笑旋转、是真变形、锐利度、双目视差、散光、虚像距离以及眼图研究的测试测量。
光度测量仪3采用Techno Team LMK5，用来进行亮度和色彩采集，通过网络把数据传递给测试计算机1，进行数据的处理和分析，完成亮度、同质、对比度、增益、色彩、亮度丢失等测试项。
机械手6采用UR5机械手，它具有重复精度高，协作安全等特点。机械手6通过运动控制器4接受测试计算机1的命令，按指定的路径带动视觉相机2和光度测量仪3进行移动。
测试平台提供一个统一的测试坐标参考系统，产品的安装坐标、以及机械手6的参考坐标，都是相对于测试平台来计算的，通过测试平台可以统一整个测试系统的坐标。测试平台设计采用特殊材料进行精加工，安装精度控制在0.1mm范围内。
夹具的主要功能是用来提供设计位置标定和角度标定的工装装置。距离校准夹具，用来标定已知的距离下的图像像素数量。角度校准夹具，用来标定视觉相机2、光学测量仪3和虚像之间的水平俯视夹角。相机夹具，用来固定视觉相机2和光学测量仪3在机械手6的第六轴的法兰上，方便机械手6移动带动相机移动到指定的距离。
测试计算机1是此测试系统的大脑，用于生成配置文件以及测试用例的控制，发送机器指令到运动控制器4。运动控制器4再控制运动单元带动视觉相机2和光学测量仪3进行移动。之后通过视觉算法对拍摄的图片进行视觉和光学分析，输出测试参数和曲线图，最终生成测试报告。
测试序列是根据测试项来设计的测试脚本（图3所示），每个测试项对应一个测试序列。用户根据需要选择不同的测试序列，来进行测试。所有的测试序列通过主序列统一管理，主要分为视觉测试序列和光学测试序列。主测试序列又分为基础测试序列和全功能测试序列。基础测试序列只测试基本的测试参数，而全功能测试序列是测量所有的功能参数。
测试程序的主要测试逻辑采用NI TestStand 2017（64 bit）进行架构和逻辑控制的。TestStand是一款现成即用的测试管理软件，可快速开发自动化测试和验证系统。借助TestStand，可以开发、执行和部署测试系统软件，还可以通过在TestStand中开发测试序列来扩展系统的功能，而且这些测试序列可集成使用任何编程语言编写的代码模块。TestStand为报告生成、数据库记录以及与其他企业系统的连接提供了可扩展的插件。
Claims (7)
1.一种车载WHUD虚像测试系统，包括一个测试计算机和一个测试平台，其特征在于：所述的测试计算机通过数据线连接有视觉相机、光学测量仪和运动控制器，所述的测试平台上设置有一个机械手，所述的机械手通过控制线与所述的运动控制器连接，机械手的手部连接有夹具，所述的视觉相机和光学测量仪固定设置在所述的夹具上，测试平台上设置有挡风玻璃支架，所述的挡风玻璃支架中设置有挡风玻璃，测试平台在所述的挡风玻璃与视觉相机或光学测量仪之间设置有一个被测WHUD模块固定点，视觉相机采集被测WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像数据、并将采集数据发送至测试计算机，光学测量仪采集被测WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像亮度数值和色彩数值、并将数据发送至测试计算机，测试计算机通过运动控制器向机械手发送命令、驱动视觉相机和光学测量仪按指定路径移动，测试计算机对所述的虚像数据进行视觉分析、对虚像亮度数值和色彩数值进行光学分析，输出测试结果。
2.如权利要求1所述的车载WHUD虚像测试系统，其特征在于：所述的机械手为六轴机械手。
3.如权利要求1所述的车载WHUD虚像测试系统，其特征在于：所述测试计算机与一个数据库连接，所述的数据库存储图像和测试结果数据。
4.一种车载WHUD虚像测试方法，其特征在于：将被测WHUD模块放置在一个挡风玻璃的后侧，在所述的挡风玻璃的后侧放置一个视觉相机和一个光学测量仪，将所述的视觉相机和光学测量仪朝向被测WHUD模块在挡风玻璃的前方所形成的虚像，利用一个机械手移动视觉相机和光学测量仪，将视觉相机、光学测量仪和被测WHUD模块通过数据线与一个测试计算机连接，将驱动所述的机械手的运动控制器通过控制线与所述的测试计算机连接，由测试计算机控制被测WHUD模块工作，由测试计算机通过运动控制器向机械手发送命令、驱动视觉相机和光学测量仪按指定路径移动，由视觉相机采集被测WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像数据、并将采集数据发送至测试计算机，由光学测量仪采集被测WHUD模块投射在挡风玻璃上的虚像亮度数值和色彩数值、并将数据发送至测试计算机，测试计算机对所述的虚像数据进行视觉分析、对虚像亮度数值和色彩数值进行光学分析，输出测试结果。
5.如权利要求4所述的车载WHUD虚像测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将被测WHUD模块安装于挡风玻璃的后侧的设计位置处；
步骤二：测试计算机启动预先编写的测试程序，读取配置文件并选定测试序列；
步骤三：根据WHUD模块的设计数据进行参数校准，参数校准包括位置校准和角度校准；
步骤四：测试计算机控制被测WHUD模块开启并投射WHUD虚像到挡风玻璃上；
步骤五：测试计算机读取配置文件中的预设位置，通过运动控制器向机械手发送控制命令，机械手带动视觉相机和光学测量仪移动到指定测量位置；
步骤六：测试计算机向机械手、视觉相机和光学测量仪发出图像采集控制命令，视觉相机和光学测量仪将采集的WHUD图像发送给测试主机；
步骤七：测试计算机根据测试序列来执行测试脚本，对采集的图像数据进行分析，输出测试报告。
6.如权利要求4所述的车载WHUD虚像测试方法，其特征在于：所述测试计算机通过网络将图像和分析数据传递并存储至数据库。
7.如权利要求4所述的车载WHUD虚像测试方法，其特征在于：所述测试计算机对WHUD图像数据通过视觉算法进行视觉和光学分析。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190531 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |