CN115095837B - 一种基于光纤实现的可变发光车灯系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于光纤实现的可变发光车灯系统及其控制方法，系统包括交互模块、控制模块以及灯光模块；利用光纤的柔性，使得发光结构可变，扩展了车灯的展示功能和效果；通过预设的控制逻辑和控制方法，对光纤进行分段控制改变其形状和结构，以及对光源发光颜色的控制，实现车灯灯光空间结构的变化，打造3D动态车灯效果，通过增加车与人、车与环境的交互作用，增强使用者驾乘体验，解决了现有技术中汽车车灯缺少个性化表达的技术问题。

Description

一种基于光纤实现的可变发光车灯系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车照明技术领域，更具体地说，涉及一种基于光纤实现的可变发光车灯系统及其控制方法。
背景技术
汽车车灯作为车辆状态的提示工具，兼具实用与装饰功能。但在现有技术中，多数车灯仅有一种照明方式，缺少车主个性化的表达，因此如何改变车灯发光结构以增强其功能性、美观性、智能化及交互水平成为了亟待解决的问题。
在现有车灯使用的技术方案中，通常为LED、OLED等光源，其发光方式为点、面发光，因此在立体的车灯结构中光源呈现平面化、离散化的效果；同时由于光源需电驱动，因此控制电路板、电线束限制了其发光结构的变化幅度，导致车灯发光效果刻板。
一种现有技术中采用电磁模块驱动位置灯光学移动，将光学模块之间的空间压缩及伸展。该方案仅实现了光学模块在固定导线轴承模块上的滑动，发光结构的位置变化有较大局限性；由于专利中仅采用电磁场力对光学模块进行固定及改变，而汽车在实际行驶过程中有颠簸，因此实现难度较大。
另外一种现有技术中采用两个调节电机改变OLED灯片的位置和朝向，使车灯具有变化效果。由于该方案中发光体结构为OLED灯片的组合，因此整体车灯灯型离散化，同时增加了实际电路布置的复杂度；同时传动装置仅有两个自由度，因此结构变化范围有限。
再另外的一种现有技术中通过将光纤缠绕在透明支架上，使车灯具有3D立体化视觉效果。该种方法将发光结构固定在单一支架上，使车灯展示效果及功能受限。
发明内容
本发明目的在于一种基于光纤实现的可变发光车灯系统及其控制方法，打造3D动态车灯效果，通过增加车与人、车与环境的交互作用，增强使用者驾乘体验，以解决现有技术中汽车车灯缺少个性化表达的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
一种基于光纤实现的可变发光车灯系统，包括：
交互模块100，包括人机交互界面110和感应装置120；所述人机交互界面110用于输入需求；所述感应装置120用于感应人的位置并实时传递信号；
灯光模块，包括灯光装置200、支撑机构300以及传动装置400，所述灯光装置200包括多条连接光源220的光纤210，多条所述光纤210设置在所述支撑机构300内部，所述传动装置400可带动所述光纤210按照预设轨迹运动；
控制模块500，包括电子控制单元510以及传感器单元520；所述电子控制单元510用于接收、分析处理所述感应装置120、所述传感器单元520采集的信号以及车辆信号，并向所述灯光模块传递指令。
进一步地，所述支撑机构300包括端面支撑框310和中间支撑机构320，所述端面支撑框310的左右两端高度不同，所述端面支撑框310的高度从矮端向高端的变化符合函数F(x)，即B1＝F(A)+B,其中：
A为所述端面支撑框310的长度；
B为所述端面支撑框310的矮端高度；
B1为所述端面支撑框310的高端高度；
所述中间支撑机构320包括水平设置在同一平面内的两个中间支撑板321，两个所述中间支撑板321相对的侧边上设置有花纹结构322。
进一步地，所述花纹结构322为设置在所述中间支撑板321侧边上的连续圆弧结构，两个所述中间支撑板321上的所述花纹结构322的圆弧交错设置。
进一步地，所述光纤210竖直的均匀分布在所述端面支撑框310内，其间隔为A/(N+3)，所述光纤210的上下两端分别固定在所述端面支撑框310的顶板311和底板312宽度方向的中间位置上，所述光纤210的长度其中：
N为所述光纤210的数量；
n为从所述端面支撑框310的矮边到高边所述光纤210的次序；
H为所述中间支撑板321距所述端面支撑框310底板312的高度；
R为所述花纹结构322的圆弧半径；
Bn为第n条所述光纤210处所述端面支撑框310的高度，Bn＝F(A(n))+B，A(n)为第n条所述光纤210处所述端面支撑框310的长度。
进一步地，所述传动装置400包括传动机构410，所述传动机构410上设置有与所述光纤210数量相同的光纤限位机构420，所述光纤限位机构420的自由端与所述光纤210的中部连接，多个所述光纤限位机构420水平的分布设置在两个所述中间支撑板321之间。
一种基于光纤实现的可变发光车灯系统的控制方法，包括：
步骤1，通过所述人机交互界面110选择发光模式；
步骤2，所述电子控制单元510接收所述感应装置120或者传感器单元520采集的信号；
步骤3，所述电子控制单元510根据预先设置的控制逻辑进行信号处理；
步骤4，所述电子控制单元510向所述灯光模块发送指令，控制所述灯光模块按照预设发光模式进行变化。
进一步地，所述步骤2中所述控制逻辑包含汽车启停时的控制逻辑，所述电子控制单元510接收所述感应装置120采集的位置信号D0，并计算实时位置信号D0在设定时间内的距离差ΔD，将ΔD与预设值DM比较，|ΔD|小于等于DM时进行下一步判断：
若ΔD小于零则可判断为人接近汽车，所述电子控制单元510向所述灯光模块发送指令，控制所述灯光模块按照预设的启动发光模式进行变化；
若ΔD大于等于零则可判断为人离开汽车，所述电子控制单元510向所述灯光模块发送指令，控制所述灯光模块按照预设的停车发光模式进行变化。
进一步地，所述步骤2中所述控制逻辑还包含汽车行驶时的控制逻辑；
所述电子控制单元510接收到转向灯信号时，向所述灯光模块发送指令，控制所述灯光模块按照预设的转向发光模式进行变化；
所述电子控制单元510未接收到转向灯信号时，所述电子控制单元510接收转向盘实时转角信号θ0，并将所述实时转角信号θ0与预设的由路面颠簸引起的转向盘转角变化值θ1，以及进行危险驾驶预警的值θ2进行比较：
若θ1<θ0<θ2，则根据转向盘转角的变化计算所述光纤210运动量Δ；
若θ0<θ1，所述电子控制单元510接收所述传感器单元520采集的加速踏板位置信号S0，并将所述位置信号S0与踏板行程极限值Smax以及踏板空行程值S1进行比较，若S1<S0<Smax，根据S0计算所述光纤210运动量Δ1；若S1>S0，所述灯光模块无变化；
若θ0>θ2，所述光纤210变化至极限位置，所述光源220根据预设发光模式变化。
进一步地，所述运动量所述运动量/>其中Δmax为所述光纤210的极限运动量。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
本发明提供的一种基于光纤实现的可变发光车灯系统，利用光纤的柔性，使得发光结构可变，扩展了光纤车灯的展示功能和效果；通过预设的控制逻辑和控制方法，通过对光纤进行分段控制改变其形状和结构，以及对光源发光颜色的控制，实现车灯灯光空间结构的变化，使车灯更具智能化、个性化、美观性；通过与车辆进行实时的信号传递，满足车主个性化驾驶习惯表达；可根据车辆的行驶状体自动做出相应的车灯变化，车灯显示的变化可以对行人、其他车辆起到预警作用，提高车与人、车与车、车与基础设施之间的交互，提高了安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为实施例一提供的一种基于光纤实现的可变发光车灯系统结构示意图；
图2为实施例一提供的一种基于光纤实现的可变发光车灯系统原理框图；
图3为一种基于光纤实现的可变发光车灯系统的控制方法流程图；
图4为实施例二提供的汽车启停时的一种基于光纤实现的可变发光车灯系统的控制方法简图；
图5为实施例二提供的汽车启停时车灯系统控制逻辑简图；
图6为实施例二中预设的车辆启停灯光状态图；
图7为本实施例三提供的汽车启停时的一种基于光纤实现的可变发光车灯系统的控制方法简图；
图8为实施例三提供的汽车行驶时车灯系统控制逻辑简图；
图9为实施例三中预设的车辆行驶时灯光状态图；
其中：
100.交互模块、110.人机交互界面、120.感应装置；
200.灯光装置、210.光纤、220.光源；
300.支撑机构、310.端面支撑框、311.顶板、312.底板、320.中间支撑机构、321.中间支撑板、322.花纹结构；
400.传动装置、410.传动机构、411.齿轮齿条传动机构、412.电机、420.光纤限位机构；
500.控制模块、510.电子控制单元、520.传感器单元、521.方向盘转角传感器、522.加速踏板位置传感器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
参阅图1、图2，本实施例提供一种基于光纤实现的可变发光车灯系统，包括交互模块100、灯光模块以及控制模块500。
所述交互模块100包括人机交互界面110和感应装置120；所述人机交互界面110用于输入需求；所述感应装置120用于感应人的位置并实时传递信号；本实施例中所述感应装置120采用距离传感器，在另外的实施例中，所述感应装置120还可以采用摄像头、雷达等装置。
所述灯光模块包括灯光装置200、支撑机构300以及传动装置400，所述灯光装置200包括多条连接光源220的光纤210，多条所述光纤210设置在所述支撑机构300内部，所述传动装置400可带动所述光纤210按照预设轨迹运动；所述光源220可以进行颜色、亮度的变化。
所述控制模块500包括电子控制单元510以及传感器单元520；所述电子控制单元510用于接收、分析处理所述感应装置120以及所述传感器单元520采集的信号以及车辆信号，并向所述灯光模块传递指令，所述传感器单元520包括方向盘转角传感器521和加速踏板位置传感器522。
所述支撑机构300包括端面支撑框310和中间支撑机构320，所述端面支撑框310的左右两端高度不同，所述端面支撑框310的高度从矮端向高端的变化符合函数F(x)，即B1＝F(A)+B,其中：
A为所述端面支撑框310的长度；
B为所述端面支撑框310的矮端高度；
B1为所述端面支撑框310的高端高度；
所述中间支撑机构320包括水平设置在同一平面内的两个中间支撑板321，两个所述中间支撑板321相对的侧边上设置有花纹结构322。
为了保证所述光纤210运动过程中保持张紧，所述花纹结构322为设置在所述中间支撑板321侧边上的连续圆弧结构，两个所述中间支撑板321上的所述花纹结构322的圆弧交错设置。
所述传动装置400包括传动机构410，所述传动机构410上设置有与所述光纤210数量相同的光纤限位机构420，所述光纤限位机构420的自由端与所述光纤210的中部连接，多个所述光纤限位机构420水平的分布设置在两个所述中间支撑板321之间，多个所述光纤限位机构420分为对称交错设置的两组，每组所述光纤限位机构420的自由端指向所述花纹结构322的圆弧顶。
本实施例中，所述传动机构410包括两个齿轮齿条传动机构411和两个电机412；每组所述光纤限位机构420连接在一个所述齿轮齿条传动机构411上，并受一个所述电机412控制；所述光纤限位机构420采用伸缩杆结构，所述光纤限位机构420通过透明套件与所述光纤210连接。所述电子控制单元510控制所述电机412带动所述齿轮齿条传动机构411的齿轮运动，齿轮通过与齿条啮合带动齿条运动，齿条带动其上的所述光纤限位机构420即伸缩杆一端运动，伸缩杆另一端沿着所述中间支撑板321上的预制所述花纹结构322运动，最终实现所述光纤210形状的变化。
所述光纤210竖直的均匀分布在所述端面支撑框310内，其间隔为A/(N+3)，所述光纤210的上下两端分别固定在所述端面支撑框310的顶板311和底板312宽度方向的中间位置上；
所述光纤210的长度其中：
N为所述光纤210的数量，本实施例中N＝6；
n为从所述端面支撑框310的矮端到高端所述光纤210的次序；
H为所述中间支撑板321距所述端面支撑框310底板312的高度；
R为所述花纹结构322的圆弧半径；
Bn为第n条所述光纤210处所述端面支撑框310的高度，Bn＝F(A(n))+B，A(n)为第n条所述光纤210处所述端面支撑框310的长度；
本实施例中，取H＝B/2、F(x)＝kx2+mx，其中k、m为某一常数，从窄边到长边的第n条光纤位置在函数F(x)中取值F(x(n))，其中即/>
实施例二
参阅图3、图4、图5，本实施例提供车辆启停时一种基于光纤实现的可变发光车灯系统的控制方法：
通过所述人机交互界面110选择启动以及停车发光模式，如图6所示；
所述电子控制单元510接收设置于车身侧的距离传感器采集的车钥匙位置信号D0，并计算实时位置信号D0在设定时间内的距离差ΔD，将ΔD与预设值DM比较，|ΔD|小于等于DM时进行下一步判断：
若ΔD小于零则可判断为人接近汽车，所述电子控制单元510向所述灯光模块发送指令，所述光纤限位机构420不动，呈现如图6(a)所示的启动灯光状态，所述光源220按照预设点亮模式变化；
若ΔD大于等于零则可判断为人离开汽车，所述电子控制单元510向所述灯光模块发送指令，控制一个所述电机412正转，另一个所述电机412反转，驱动其连接的所述齿轮齿条传动机构411带动其上设置的所述光纤限位机构420向相反的方向运动，呈现如图6(b)所示的停车灯光状态，所述光源220按照预设点亮模式变化。
实施例三
参阅图3、图7、图8，本实施例提供车辆行驶时一种基于光纤实现的可变发光车灯系统的控制方法：
所述电子控制单元510接收车辆转向杆位置信号：
若有转向灯信号时，所述电子控制单元510向所述灯光模块发送指令，控制所述灯光模块按照预设的转向发光模式进行变化；
若判断打开了左转向灯，所述电子控制单元510向所述灯光模块发送指令，控制两个所述电机412同向转动，驱动其连接的所述齿轮齿条传动机构411带动其上设置的所述光纤限位机构420运动至左侧极限位置Δmax，呈现如图9(a)所示的灯光状态，所述光源220按照预设点亮模式变化；
若判断打开了右转向灯，所述电子控制单元510向所述灯光模块发送指令，控制两个所述电机412同向转动，驱动其连接的所述齿轮齿条传动机构411带动其上设置的所述光纤限位机构420运动至右侧极限位置Δmax，呈现如图9(b)所示的灯光状态，所述光源220按照预设点亮模式变化；
若判断未打开转向灯，所述电子控制单元510接收所述方向盘转角传感器521采集的转向盘实时转角信号θ0，并将所述实时转角信号θ0与预设的消除由路面颠簸引起的转向盘转角变化值θ1，以及的进行危险驾驶预警的值θ2进行比较：
若θ1<θ0<θ2，则根据转向盘转角的变化计算所述光纤210运动量Δ，所述运动量所述电子控制单元510根据计算结果，向所述灯光模块发送指令，控制两个所述电机412驱动其连接的所述齿轮齿条传动机构411，带动其上设置的所述光纤限位机构420按照计算结果运动至指定位置，所述光源220按照预设点亮模式变化；
若θ0<θ1，所述电子控制单元510接收加速踏板位置传感器522采集的加速踏板位置信号S0，并将所述位置信号S0与踏板行程极限值Smax以及踏板空行程值S1进行比较，若S1<S0<Smax，根据S0计算所述光纤210运动量Δ1，所述运动量所述电子控制单元510根据计算结果，向所述灯光模块发送指令，控制两个所述电机412驱动其连接的所述齿轮齿条传动机构411，带动其上设置的所述光纤限位机构420按照计算结果运动至指定位置，呈现如图9(c)所示的灯光状态，所述光源220按照预设点亮模式变化；
若S1>S0，所述灯光模块无变化；
若θ0>θ2，所述电子控制单元510向所述灯光模块发送指令，控制两个所述电机412同向转动，驱动其连接的所述齿轮齿条传动机构411带动其上设置的所述光纤限位机构420运动至极限位置Δmax，所述光源220根据预设发光模式变化，提示行人及周围车辆，同时车内预警装置对驾驶员的危险驾驶行为进行实时预警。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种基于光纤实现的可变发光车灯系统，其特征在于，包括：
交互模块(100)，包括人机交互界面(110)和感应装置(120)；所述人机交互界面(110)用于输入需求；
灯光模块，包括灯光装置(200)、支撑机构(300)以及传动装置(400)，所述灯光装置(200)包括多条连接光源(220)的光纤(210)，多条所述光纤(210)设置在所述支撑机构(300)内部，所述支撑机构(300)包括端面支撑框(310)和中间支撑机构(320)，所述端面支撑框(310)的左右两端高度不同，所述端面支撑框(310)的高度从矮端向高端的变化符合函数F(x)，即B1＝F(A)+B，其中：A为所述端面支撑框(310)的长度、B为所述端面支撑框(310)的矮端高度、B1为所述端面支撑框(310)的高端高度，所述中间支撑机构(320)包括水平设置在同一平面内的两个中间支撑板(321)，两个所述中间支撑板(321)相对的侧边上设置有花纹结构(322)，所述花纹结构(322)为设置在所述中间支撑板(321)侧边上的连续圆弧结构，两个所述中间支撑板(321)上的所述花纹结构(322)的圆弧交错设置，所述光纤(210)竖直的均匀分布在所述端面支撑框(310)内，其间隔为A/(N+3)，所述光纤(210)的上下两端分别固定在所述端面支撑框(310)的顶板(311)和底板(312)宽度方向的中间位置上，所述光纤(210)的长度其中：N为所述光纤(210)的数量、n为从所述端面支撑框(310)的矮端到高端所述光纤(210)的次序、H为所述中间支撑板(321)距所述端面支撑框(310)底板(312)的高度、R为所述花纹结构(322)的圆弧半径、Bn为第n条所述光纤(210)处所述端面支撑框(310)的高度，Bn＝F(A(n))+B，A(n)为第n条所述光纤(210)处所述端面支撑框(310)的长度，所述传动装置(400)可带动所述光纤(210)按照预设轨迹运动；
控制模块(500)，包括电子控制单元(510)以及传感器单元(520)；所述电子控制单元(510)用于接收、分析处理所述感应装置(120)、所述传感器单元(520)采集的信号以及车辆信号，并向所述灯光模块传递指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤实现的可变发光车灯系统，其特征在于，所述传动装置(400)包括传动机构(410)，所述传动机构(410)上设置有与所述光纤(210)数量相同的光纤限位机构(420)，所述光纤限位机构(420)的自由端与所述光纤(210)的中部连接，多个所述光纤限位机构(420)水平的分布设置在两个所述中间支撑板(321)之间。
3.一种权利要求1至2任一项所述的基于光纤实现的可变发光车灯系统的控制方法，其特征在于，包括：
步骤1，通过所述人机交互界面(110)选择发光模式；
步骤2，所述电子控制单元(510)接收所述感应装置(120)或者传感器单元(520)采集的信号；
步骤3，所述电子控制单元(510)根据预先设置的控制逻辑进行信号处理，所述控制逻辑包含汽车行驶时的控制逻辑：所述电子控制单元(510)接收到转向灯信号时，向所述灯光模块发送指令，控制所述灯光模块按照预设的转向发光模式进行变化；所述电子控制单元(510)未接收到转向灯信号时，所述电子控制单元(510)接收转向盘实时转角信号θ0，并将所述实时转角信号θ0与预设的由路面颠簸引起的转向盘转角变化值θ1，以及进行危险驾驶预警的值θ2进行比较：若θ1<θ0<θ2，则根据转向盘转角的变化计算所述光纤(210)运动量Δ；若θ0<θ1，所述电子控制单元(510)接收所述传感器单元(520)采集的加速踏板位置信号S0，并将所述位置信号S0与踏板行程极限值Smax以及踏板空行程值S1进行比较，若S1<S0<Smax，根据S0计算所述光纤(210)运动量Δ1；若S1>S0，所述灯光模块无变化；若θ0>θ2，所述光纤(210)变化至极限位置，所述光源(220)根据预设发光模式变化；
步骤4，所述电子控制单元(510)向所述灯光模块发送指令，控制所述灯光模块按照预设发光模式进行变化。
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤实现的可变发光车灯系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3中所述控制逻辑还包含汽车启停时的控制逻辑，所述电子控制单元(510)接收所述感应装置(120)采集的位置信号D0，并计算实时位置信号D0在设定时间内的距离差ΔD，将ΔD与预设值DM比较，|ΔD|小于等于DM时进行下一步判断：
若ΔD小于零则可判断为人接近汽车，所述电子控制单元(510)向所述灯光模块发送指令，控制所述灯光模块按照预设的启动发光模式进行变化；
若ΔD大于等于零则可判断为人离开汽车，所述电子控制单元(510)向所述灯光模块发送指令，控制所述灯光模块按照预设的停车发光模式进行变化。
5.根据权利要求3所述的一种基于光纤实现的可变发光车灯系统的控制方法，其特征在于，所述运动量所述运动量/>其中Δmax为所述光纤(210)的极限运动量。
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