CN115728047A - 基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备及其使用方法，测试设备包括：待检测的灯具、可编程电源、上位机、通光控制模块、工业相机及反射板，可编程电源与灯具连接，上位机与可编程电源连接，通光控制模块与上位机连接，通光控制模块用于改变灯具发出光束的透光区域，工业相机与上位机连接，工业相机与可编程电源连接，反射板位于灯具的正前方，用于反射灯具的光线。本发明利用通光控制模块将灯具发出的光束分为多个区块，利用反射板和工业相机对不同区块的光线进行照度测试，再将多个照度值进行线性叠加，得到最终的法规照度值。由此，可以实现在小型的测试设备上对灯具进行光学测试，提高场地的空间利用率。

Description

基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及灯具检测技术领域，尤其涉及一种基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备及其使用方法。

背景技术

在汽车夜间行驶时，车灯的光学性能对驾驶员的安全驾驶有很大影响，例如，照明不充分会影响视野，亮度过高则会对迎面驶来的汽车驾驶员造成炫目，等等，这些情况都容易引发车祸。因此，在车灯出厂之前，对于车灯光学性能的检测是十分必要的。

目前，对于大部分汽车车灯，法规要求的测试距离一般为25m或3.162m。例如，对远光灯的测试，测试距离一般为25m，这样，才能实现对远光灯进行全面检测，如果距离太近，那么会导致测试时，远光灯发出的部分光线无法被检测到，导致测试结果误差较大。但是，这种测试方式要求的测试场地就会很大。

因此，针对大发光尺寸的灯具测试，如何能够在缩小测试距离的同时，还要保证测试精度，成为目前的研究热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决对于大发光尺寸灯具的测试场地过大的技术问题。本发明提供一种基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备及其使用方法，能够实现在小型测试设备上对大发光尺寸灯具的光学性能进行测试，且能够提高测试结果的精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，包括：

待检测的灯具，以及

可编程电源，所述可编程电源与所述灯具连接；

上位机，所述上位机与所述可编程电源连接；

通光控制模块，所述通光控制模块与所述上位机连接，所述通光控制模块用于改变所述灯具发出光束的透光区域；

工业相机，所述工业相机与所述上位机连接，所述工业相机与所述可编程电源连接；

反射板，所述反射板位于所述灯具的正前方，用于反射灯具的光线。

由此，可以实现在小型设备上对灯具的光学性能进行测试，还能够保证测试结果的准确率。

进一步的，所述通光控制模块包括：

二维移动机构，所述二维移动机构与所述上位机连接；

遮光板，所述遮光板与所述二维移动机构连接，所述遮光板位于所述灯具前方，所述遮光板上开设有一通光孔。

进一步的，设所述通光孔的长度和宽度分别为x₀、y₀，所述遮光板每一次的移动距离为x₀、y₀、x₀的整数倍或y₀的整数倍。

进一步的，所述灯具的最终法规照度为：E_最终＝a₁E₁+a₂E₂+…+a_nE_n，其中，E_最终表示最终法规照度，E₁～E_n表示灯具发出光束的不同区域的照度值，a₁～a_n表示不同照度值的的权重。

进一步的，所述照度值E₁～E_n的表达式为：

其中，G₁～G_n表示工业相机采集到的灯具发出光束的不同区域的灰度值，b₁～b_n和c₁～c_n为常数项。

进一步的，所述反射板靠近所述灯具的一面设有高漫反射涂层。

进一步的，所述反射板为向远离所述灯具方向凹陷的曲面板。

进一步的，还包括：显示报警模块，所述显示报警模块与所述上位机连接。

本发明提供了一种所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备的使用方法，包括以下步骤：

S1、通过上位机设置可编程电源的工作参数，通过所述可编程电源点亮待检测的灯具；

S2、通过所述上位机控制通光控制模块改变所述灯具发出光束的透光区域；

S3、所述灯具发出光束的不同透光区域照射到反射板上后，被工业相机采集，得到多个灰度值G_n；

S4、所述上位机对多个灰度值G_n进行转换、处理后，得到所述灯具的最终法规照度。

进一步的，其特征在于，还包括：

S5、所述上位机对所述最终法规照度进行合格判断，并将判断结果发送给显示报警模块进行显示、报警。

本发明的有益效果是，本发明利用通光控制模块将灯具发出的光束分为多个区块，利用反射板和工业相机对不同区块的光线进行照度测试，再将多个照度值进行线性叠加，得到最终的法规照度值。由此，可以实现在小型的测试设备上对灯具进行光学测试，提高场地的空间利用率。并且，与现有采用透镜进行检测的方案相比，本发明省去了暗箱、透镜和理想漫反射涂敷层的布置，结构更加简单，避免了透镜带来的畸变，测量精确度高且更加经济，经过标准灯具对标后可以快速准确得到灯具的所有点的照度结果。另外，本发明还可以在不改变硬件的情况下测试多种类型的灯具，便于设备的通用化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的测试设备的结构示意图。

图2是本发明的反射板的示意图。

图3是本发明的遮光板移动过程的示意图。

图4是本发明的反射板上测试点的示意图。

图5是本发明的显示报警模块的框图。

图6是本发明的分区测试的示意图。

图7是本发明的使用方法的流程图。

图8是本发明的测试实施例的示意图。

图中；1、灯具；2、可编程电源；3、上位机；4、通光控制模块；5、工业相机；6、反射板；7、显示报警模块；8、机壳；41、二维移动机构；42、遮光板；43、通光孔；71、显示屏；72、LED指示灯；73、声音报警器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图6所示，本发明的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，包括：待检测的灯具1、可编程电源2、上位机3、通光控制模块4、工业相机5及反射板6，可编程电源2与灯具1连接，上位机3与可编程电源2连接，通光控制模块4与上位机3连接，通光控制模块4用于改变灯具1发出光束的透光区域，工业相机5与上位机3连接，反射板6位于灯具1的正前方，用于反射灯具1的光线。

测试设备还包括一机壳8，可编程电源2、上位机3和反射板6均安装在机壳8内，可编程电源2用于给灯具1和工业相机5供电，上位机3可以设置可编程电源2的工作参数。反射板6位于灯具1的正前方，且灯具1发光光轴经过反射板6的中心，反射板6能够反射灯具1发出的光线以被工业相机5接收。工业相机5例如是彩色相机，可以经标定后检测灯具1发出光线的色坐标。例如，工业相机5的数量可以是多个，多个工业相机经过图像匹配、图像拼接后可以检测更大的灯具角度范围。工业相机5位于灯具1的上方，且工业相机5的入光光轴经过反射板6的中心点。通过控制模块4可以改变灯具1发出光束照射到反射板6上的位置，即，可以实现将灯具1的照度进行分区测量，由此，可以缩小灯具1的测试距离，在较小的测试设备上实现对大发光尺寸灯具的性能测试。

具体的，通光控制模块4包括：二维移动机构41和遮光板42，二维移动机构41与上位机3连接，遮光板42与二维移动机构41连接，遮光板42位于灯具1前方，遮光板42上开设有一通光孔43。例如，二维移动机构41是二维电机平台，可以带动遮光板42在xy平面上移动。当遮光板42移动时，通光孔43的位置也会发生变化，通光孔43可以让灯具1的光线通过，遮光板42其余部分为不透光材质，光线无法穿过。也就是说，当遮光板42移动时，可以改变灯具1能够穿过通光孔43的光线，以实现对灯具1照度的分区测量。通光孔43的形状可以是矩形孔、圆孔等。以矩形孔为例，设通光孔43的长度和宽度分别为x₀、y₀，遮光板42每一次的移动距离为x₀、y₀、x₀的整数倍或y₀的整数倍。例如，通光孔43的尺寸为3cm*3cm，通光孔43的移动位置设为P1～P9，排布为3*3的阵列。即，通光孔43可以从P1依次移动至P9，遮光板42每一次移动的位移等于x₀、y₀、x₀的整数倍或y₀的整数倍中一种，由此，可以保证在多测测量中，通光孔43均不重叠。如果每次检测时，通光孔43有重叠，就表明灯具1发出的光线有被重复测量，那么最终的检测结果与灯具1的实际发光情况不符。通光孔43不重叠才能保证每次的测量结果之和与灯具1真实情况相符，才能保证检测结果的准确性。

例如，灯具1的最终法规照度为：E_最终＝a₁E₁+a₂E₂+…+a_nE_n，其中，E_最终表示最终法规照度，E₁～E_n表示灯具发出光束的不同区域的照度值，a₁～a_n表示不同照度值的权重，权重的数值与灯具1光束在反射板6上的位置和法规测试点之间的距离有关。照度值E₁～E_n的表达式为：

其中，G₁～G_n表示工业相机5采集到的灯具发出光束的不同区域的灰度值，b₁～b_n和c₁～c_n为常数项。换言之，灯具1发出光束的一部分透过通光孔43后，照射到反射板6上的某一区域，反射后被工业相机5接收，此时，工业相机5采集到的是灰度值。上位机3可以将灰度值转换成照度值，照度值与灰度值的转换关系为线性关系，可以通过多个实际照度值与灰度值进行拟合得到。

需要说明的是，由于通光孔43是可以移动的，相当于将灯具1发出的光线分为多个区块，每个区块可以被工业相机5测量得到一个灰度值(灰度值再转换成照度值)；并且，由于通光孔43每次的移动均是不重叠的，将多个照度值进行线性叠加可以得到灯具1最终的法规照度值。由于汽车灯具发出的光可以认为是非相干光，因此，灯具发出光束的总光强等于多束光各自照射时的光强之和。

如背景技术所言，汽车车灯的测试距离，对于尾灯或信号灯一般是3.162m，对于汽车前大灯，测试时，灯具的测试距离至少要10m以上，才能避免灯具的开口尺寸较大而引起的测量误差，一般可以设为25m。这就会导致实际测试时需要很大的测试场地。本发明采用对灯具1光束分区测量的方式，可以将通光孔径、测量距离按一定比例缩小，再将测量结果进行叠加，得到最终的检测结果。这样，可以在尺寸较小的检测设备上对灯具1的光学性能进行检测，还提高检测效率。

测试设备还包括显示报警模块7，显示报警模块7与上位机3连接。显示报警模块7包括：显示屏71、LED指示灯72和声音报警器73，显示屏71、LED指示灯72和声音报警器73均与上位机3连接。上位机1接收到灯具1的测量数据后可以进行实时判断，显示屏71可以显示相关的测量参数、测量值、合格判定结果；当灯具1判定结果为合格时，LED指示灯72显示绿色，当灯具1判定结果为不合格时，LED指示灯72显示红色，并且声音报警器73发出警报声。这样，工作人员可以非常直观的了解到每个灯具1的检测结果，把不良品筛选出来。

例如，反射板6靠近灯具1的一面设有高漫反射涂层，涂层材料可为硫酸钡、聚四氟乙烯、聚氨酯或特氟龙，可以提高反射率。例如，反射板6为向远离灯具1方向凹陷的曲面板，曲面板可以增加边缘的反射光强度，便于边缘光强度的检测。反射板6上还设有多个标识点，便于工业相机5校准对标。

如图7至图8所示，本发明还提供了一种基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备的使用方法，包括以下步骤：

S1、通过上位机3设置可编程电源2的工作参数，通过可编程电源2点亮待检测的灯具1。

S2、通过上位机3控制通光控制模块4改变灯具1发出光束的透光区域。

S3、灯具1发出光束的不同透光区域照射到反射板6上后，被工业相机5采集，得到多个灰度值G_n。

S4、上位机3对多个灰度值G_n进行转换、处理后，得到灯具1的最终法规照度。

S5、上位机3对最终法规照度进行合格判断，并将判断结果发送给显示报警模块7进行显示、报警。

上位机3可以设置可编程电源2的输出参数(例如电压值、电流上限值等)。在检测灯具1之前，上位机3先控制工业相机5采集反射板6不同位置的背景光照度数据并保存，如果上位机3接收数据发生错误，则再重新采集一次。采集完背景数据后，上位机3打开可编程电源2给灯具1供电，灯具1发出光束照射到反射板6上。

例如，通过二维移动机构41带动遮光板42移动，以改变通光孔43的位置。每次检测时，将通光孔43的中心点与实际测试点O的连线A与反射板6的交点C设为测试点。由于灯具1发出的光线束是锥形的，通光孔43在不同位置时，灯具1可以穿过通光孔43的光线是不同的，发散角度也有所不同。因此，为了减小测量误差，提高检测精度，将测试点设为交点C处。工业相机5可以采集交点C处灰度值。

下面，以发光面尺寸为10cm*10cm的反射式远光灯的(H,V)点照度为例，说明本实施例的技术效果。

例如，二维移动机构41带动遮光板42移动，使得通光孔43依次经过P1～P9测试点，工业相机5可以采集到9个灰度值G₁～G₉，上位机根据转换公式，将灰度值G₁～G₉转换成E₁～E₉,最后根据公式计算得到最终在25m处(H,V)的法规照度值E_最终。

例如，9次测量得到的照度值分别为7954lx、7182lx、7937lx、7326lx、16469lx、16481lx、2300lx、1838lx、3196lx，灯具1与反射板6之间的垂直距离为1m，因此，a₁～a₉均等于1/625(即，1/25²，照度值与距离的平方呈反比)。最终计算得到的法规照度值为113.08lx。

利用lucidshape平台进行仿真，远光灯在25m处(H,V)的点照度为119.3lx(真实值)。而，未设置通光控制模块2，得到的灯具3在1m处(H,V)点照度为71.4lx(现有方案)。

由此，可以计算得到现有技术的设备测量结果的误差为：(119.3lx-71.4lx)/119.3lx＝40.1％；而本申请的方案，测量结果的误差为：(119.3lx-113.08lx)/119.3lx＝5.21％。由此可知，与现有技术相比，本发明的检测设备和检测方法能够显著降低测量误差，提高检测结果的精度。

本发明还可以通过减小通光孔43的尺寸，增加测量次数来进一步提升测试精度。

综上所述，本发明利用通光控制模块4将灯具1发出的光束分为多个区块，利用反射板6和工业相机5对不同区块的光线进行照度测试，再将多个照度值进行线性叠加，得到最终的法规照度值。由此，可以实现在小型的测试设备上对灯具1进行光学测试，提高场地的空间利用率。并且，与现有采用透镜进行检测的方案相比，本发明省去了暗箱、透镜和理想漫反射涂敷层的布置，结构更加简单，避免了透镜带来的畸变，测量精确度高且更加经济，经过标准灯具对标后可以快速准确得到灯具的所有点的照度结果。另外，本发明还可以在不改变硬件的情况下测试多种类型的灯具，便于设备的通用化。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，其特征在于，包括：

待检测的灯具(1)，以及

可编程电源(2)，所述可编程电源(2)与所述灯具(1)连接；

上位机(3)，所述上位机(3)与所述可编程电源(2)连接；

通光控制模块(4)，所述通光控制模块(4)与所述上位机(3)连接，所述通光控制模块(4)用于改变所述灯具(1)发出光束的透光区域；

工业相机(5)，所述工业相机(5)与所述上位机(3)连接，所述工业相机(5)与所述可编程电源(2)连接；

反射板(6)，所述反射板(6)位于所述灯具(1)的正前方，用于反射灯具(1)的光线。

2.如权利要求1所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，其特征在于，所述通光控制模块(4)包括：

二维移动机构(41)，所述二维移动机构(41)与所述上位机(3)连接；

遮光板(42)，所述遮光板(42)与所述二维移动机构(41)连接，所述遮光板(42)位于所述灯具(1)前方，所述遮光板(42)上开设有一通光孔(43)。

3.如权利要求2所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，其特征在于，设所述通光孔(43)的长度和宽度分别为x₀、y₀，所述遮光板(42)每一次的移动距离为x₀、y₀、x₀的整数倍或y₀的整数倍。

4.如权利要求2所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，其特征在于，所述灯具(1)的最终法规照度为：E_最终＝a₁E₁+a₂E₂+…+a_nE_n，其中，E_最终表示最终法规照度，E₁～E_n表示灯具发出光束的不同区域的照度值，a₁～a_n表示不同照度值的的权重。

5.如权利要求4所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，其特征在于，所述照度值E₁～E_n的表达式为：

其中，G₁～G_n表示工业相机(5)采集到的灯具发出光束的不同区域的灰度值，b₁～b_n和c₁～c_n为常数项。

6.如权利要求1所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，其特征在于，所述反射板(6)靠近所述灯具(1)的一面设有高漫反射涂层。

7.如权利要求1所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，其特征在于，所述反射板(6)为向远离所述灯具(1)方向凹陷的曲面板。

8.如权利要求1所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备，其特征在于，还包括：显示报警模块(7)，所述显示报警模块(7)与所述上位机(3)连接。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过上位机(3)设置可编程电源(2)的工作参数，通过所述可编程电源(2)点亮待检测的灯具(1)；

S2、通过所述上位机(3)控制通光控制模块(4)改变所述灯具(1)发出光束的透光区域；

S3、所述灯具(1)发出光束的不同透光区域照射到反射板(6)上后，被工业相机(5)采集，得到多个灰度值G_n；

S4、所述上位机(3)对多个灰度值G_n进行转换、处理后，得到所述灯具(1)的最终法规照度。

10.如权利要求9所述的基于工业相机的大发光尺寸灯具的测试设备的使用方法，其特征在于，还包括：

S5、所述上位机(3)对所述最终法规照度进行合格判断，并将判断结果发送给显示报警模块(7)进行显示、报警。

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