CN115855450A - 适用于大发光尺寸灯具的在线检测装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于大发光尺寸灯具的在线检测装置及其控制方法，检测装置包括：上位机、通光控制模块、照度检测与通讯模块、报警模块及可编程电源模块，通光控制模块与上位机连接，用于控制灯具的透光范围，照度检测与通讯模块与上位机连接，用于检测灯具在预设位置处的照度值，报警模块与上位机连接，用于显示检测结果和发出警报，可编程电源模块与上位机连接，用于调控灯具的亮灭。本发明在有限的设备尺寸内，能够对大发光尺寸的灯具进行测量，还能够提高检测结果的精度。

Description

适用于大发光尺寸灯具的在线检测装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种适用于大发光尺寸灯具的在线检测装置及其控制方法。

背景技术

车灯是车辆夜间行驶在道路照明的工具，也是发出各种车辆行驶信号的提示工具。车灯一般分为前照灯、尾灯、转向灯等。车灯在出厂之前均需要进行检测，将不合格的产品剔除。目前，对车灯光学性能的检测主要采用光学检测设备。一台好的光学检测设备，可以提高检测结果的精度以及检测效率。

要设计出好的光学检测设备，主要存在两方面的难点：

第一，灯具光学热衰减系数在灯具测量法规时一般都是在光学照度稳定的情况下，而用光学检测设备检测时，灯具的光学性能并不稳定，还处于非热平衡状态下，灯具在测试点的照度会快速衰减，导致检测设备的最终测量的结果与实际法规测量结果不一致。为了克服这个缺陷，就必须要有一个准确的变换系数，将非稳状态下的光学测量值转化到稳定状态下的光学测量值，得到一个相对测量的值。

第二，对于汽车灯具，大部分法规规定的测量距离为25m或3.162m，但是由于检测设备尺寸的限制，检测设备设计的测量距离往往较小，导致测量灯具的测量结果就会存在较大的误差，尤其是对于大发光尺寸的灯具。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有检测设备针对大发光尺寸的灯具的光学检测结果误差较大的技术问题。本发明提供一种适用于大发光尺寸灯具的在线检测装置及其控制方法，在有限的设备尺寸内，能够对大发光尺寸的灯具进行测量，还能够提高检测结果的精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于大发光尺寸灯具的在线检测装置，包括：

上位机，以及

通光控制模块，所述通光控制模块与所述上位机连接，用于控制灯具的透光范围；

照度检测与通讯模块，所述照度检测与通讯模块与所述上位机连接，用于检测所述灯具在预设位置处的照度值；

报警模块，所述报警模块与所述上位机连接，用于显示检测结果和发出警报；

可编程电源模块，所述可编程电源模块与所述上位机连接，用于调控所述灯具的亮灭。

由此，通过通光控制模块改变灯具的透光区域，通过照度检测与通讯模块采集不同测量点位的照度值发送给上位机，上位机计算出最终的法规照度值，可以在检测装置有限的距离内可以检测到法规要求的照度值，这样不仅可以简化检测装置，还能够提高检测精度。

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，所述遮光板设有一通光区域。

进一步的，所述通光区域的长度为a，所述通光区域的宽度为b，所述遮光板每次移动的距离为a、b、a的整数倍或b的整数倍。

进一步的，所述照度检测与通讯模块包括：照度检测单元、数据转换单元及通讯单元，所述照度检测单元用于检测灯具的照度值，所述数据转换单元与所述照度检测单元连接，所述数据转换单元与所述通讯单元连接，所述通讯单元与所述上位机连接。

进一步的，所述照度检测单元的数量为多个，多个所述照度检测单元均与所述数据转换单元连接。

进一步的，所述预设位置包括n个，设所述灯具在预设位置处的照度值为E_n，则最终检测得到的所述灯具的法规照度值为E＝c₁*E₁+c₂*E₂+c₃*E₃+...+c_n*E_n，其中，c₁～c_n表示不同预设位置的权重。

本发明还提供了一种所述的在线检测装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设置可编程电源模块的输出参数，通过所述可编程电源模块点亮灯具；

S2、通过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，使得光束照射到不同预设位置上；

S3、通过照度检测与通讯模块检测所述灯具在不同预设位置的照度值，并将所述照度值发送给所述上位机；

S4、所述上位机对所述照度值进行处理，得到所述灯具的法规照度值E；

S5、所述上位机对所述法规照度值E进行判断，当法规照度值E不符合要求时，所述上位机控制报警模块发出警报提示。

进一步的，通过二维移动机构控制遮光板移动，以改变通光区域的位置。

进一步的，每次检测时，将照度检测单元布置在不同位置的通光区域的中心点与实际测试点的连线A与测量面B的交点C处。

进一步的，所述照度检测单元安装在所述预设位置处。

本发明的有益效果是，本发明通过通光控制模块改变灯具的透光区域，通过照度检测与通讯模块采集不同测量点位的照度值发送给上位机，上位机计算出最终的法规照度值，由此，可以在检测装置有限的距离内可以检测到法规要求的照度值，这样不仅可以简化检测装置，还能够提高检测精度。

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是本发明的在线检测装置的结构示意图。

图2是本发明的照度检测与通讯模块的结构示意图。

图3是本发明的报警模块的结构示意图。

图4是本发明的测量点位的示意图。

图5是本发明的遮光板移动的示意图。

图6是本发明的检测实施例的示意图。

图7是本发明的检测过程的示意图。

图8是本发明的控制方法的流程图。

图中：1、上位机；2、通光控制模块；3、灯具；4、照度检测与通讯模块；5、报警模块；6、可编程电源模块；7、机壳；21、二维移动机构；22、遮光板；23、通光区域；41、照度检测单元；42、数据转换单元；43、通讯单元；51、显示屏；52、LED指示灯；53、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，本发明的适用于大发光尺寸灯具的在线检测装置，包括：上位机1、通光控制模块2、灯具3、照度检测与通讯模块4、报警模块5和可编程电源模块6，通光控制模块2与上位机1连接，用于控制灯具3的透光范围，照度检测与通讯模块4与上位机1连接，用于检测灯具3在预设位置处的照度值，报警模块5与上位机1连接，用于显示检测结果和发出警报，可编程电源模块6与上位机1连接，用于调控灯具3的亮灭。

本发明还包括一机壳7，上位机1、照度检测与通讯模块4和可编程电源模块6安装在机壳7内部，灯具3设置在机壳7上，且位于机壳7外部，通光控制模块2安装在机架7上，报警模块5设于机壳7上。

本发明采用直接测量法，通过通光控制模块2改变灯具3的测量点位，可以实现在检测装置内对大发光尺寸的灯具性能进行测量，测量结果准确，装置结构简单，安装方便，且更加经济；还省去了暗箱、透镜和理想漫反射涂敷层，不需要对标校准，可以简化检测过程。

通光控制模块2包括：二维移动机构21和遮光板22，二维移动机构21与上位机1连接，遮光板22与二维移动机构21连接，遮光板22设有一通光区域23。二维移动机构21例如可以通过螺钉固定在机壳7上，遮光板22设于灯具3的正前方，用于对灯具3的测试位置进行选择。遮光板22上开设有一通光区域23，其余区域为不透光区域，只有通光区域23可以让灯具3的光线通过。二维移动机构21可以带动遮光板22在xy平面上移动，从而改变通光区域23的位置，实现对灯具3不同点位的照度检测。通光区域23例如可以是矩形、正方形或圆形等。以矩形为例，设通光区域23的长度为a，通光区域23的宽度为b，遮光板22每次移动的距离为a、b、a的整数倍或b的整数倍。例如，通光区域23的尺寸为3cm*3cm，预设位置(即测量点位)设为P1～P9，排布为3*3的阵列，通光区域23从P1依次移动至P9，遮光板22每一次移动的位移等于a、b、a的整数倍或b的整数倍中一种，由此，可以保证在多测测量中，通光区域23均不重叠。如果每次检测时，通光区域23有重叠，就表明灯具3发出的光线有被重复测量，那么最终的检测结果与灯具3的实际发光情况不符。通光区域23不重叠才能保证每次的测量结果之和等于灯具3没有被遮挡时的测量值，才能保证检测结果的准确性。

照度检测与通讯模块4包括：照度检测单元41、数据转换单元42及通讯单元43，照度检测单元41用于检测灯具3的照度值，数据转换单元42与照度检测单元41连接，数据转换单元42与通讯单元43连接，通讯单元43与上位机1连接。照度检测单元41安装在测量点位处，照度检测单元41可以感知光信号，并将光信号转变为电信号发送给数据转换单元42，数据转换单元42可以将照度检测单元发送的模拟信号转换为可被上位机1接收的数字信号，通讯单元43再将数字信号发送给上位机1。照度检测单元41与数据转换单元42之间可以通过线束连接，一个数据转换单元42可以同时连接多个照度检测单元41，照度检测单元41的数量可以与测量点位的数量相同。照度检测单元41还可以增加光导结构，便于采集光信号。

例如，报警模块5包括：显示屏51、LED指示灯52和声音报警器53，显示屏51、LED指示灯52和声音报警器53均与上位机1连接。上位机1接收到灯具3的测量数据后可以进行实时判断，显示屏51可以显示相关的测量参数、测量值、合格判定结果；当灯具3判定结果为合格时，LED指示灯52显示绿色，当灯具3判定结果为不合格时，LED指示灯52显示红色，并且声音报警器53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3的检测结果，把不良品筛选出来。

预设位置包括n个，设灯具3在预设位置处的照度值为E_n，则最终检测得到的灯具3的法规照度值为E＝c₁*E₁+c₂*E₂+c₃*E₃+...+c_n*E_n，其中，c₁～c_n表示不同预设位置的权重。例如，以P1～P9为例，n＝9，每个预设位置处均可以采集到一个照度值E_n，即，可以得到E₁～E₉，那么最终计算得到的法规照度值为E＝c₁*E₁+c₂*E₂+c₃*E₃+...+c₉*E₉，c₁～c₉的取值和对应的预设位置与法规测量点之间的距离有关。最后根据法规照度值E对灯具3的质量进行判定。

需要说明的是，由于通光区域23是可以移动的，相当于将灯具3发出的光线分为多个区块，每个区块可以测量得到一个照度值；并且，由于通光区域23每次的移动是不重叠的，将多个照度值进行线性叠加可以得到灯具3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。而本发明的技术方案，采用分区测量的方式，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3的光学性能进行检测，还提高检测效率。

换言之，本发通过改变通光区域23的位置得到多组测量数据，最后将每组数据乘以权值并相加得到精确的灯具法规测量值，以检测出灯具的不良品。本发明通过有限的距离可以实现对大发光尺寸灯具的光学性能检测，还能够提高检测结果的精度。

如图7所示，本发明还提供了一种在线检测装置的控制方法，包括以下步骤：

S1、设置可编程电源模块6的输出参数，通过可编程电源模块6点亮灯具3。

S2、通过上位机1控制通光控制模块2改变灯具3发出光束的透光区域，使得光束照射到不同预设位置上。

S3、通过照度检测与通讯模块4检测灯具3在不同预设位置的照度值，并将照度值发送给上位机1。

S4、上位机1对照度值进行处理，得到灯具3的法规照度值E。

S5、上位机1对法规照度值E进行判断，当法规照度值E不符合要求时，上位机1控制报警模块5发出警报提示。

需要说明的是，上位机1可以设置可编程电源模块6的输出参数(例如电压值、电流上限值等)。在检测灯具3之前，上位机1先控制照度检测与通讯模块4采集不同测量点位的背景光照度数据并保存，如果上位机1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1打开可编程电源模块6给灯具3供电，灯具3发出光束投影在屏幕上(屏幕上设有测量点位)。

例如，通过二维移动机构21控制遮光板22移动，以改变通光区域23的位置。照度检测单元41安装在预设位置处。每次检测时，将照度检测单元41布置在不同位置的通光区域23的中心点与实际测试点O的连线A与测量面B的交点C处。由于灯具3发出的光线束是锥形的，通光区域23在不同位置时，灯具3可以穿过通光区域23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，将照度检测单元41布置在交点C处。

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。

远光灯的光学测试法规要求灯具与测量设备之间距离25m进行测量，本实施例的设备尺寸有限，因此，本发明通光控制模块2改变灯具3的透光区域，使得每次测量灯具3的发光尺寸相对减小，以提高测量精度。照度检测单元41布置在通光区域23的中心点与实际测试点的连线A与测量面B的交点C处。通光控制模块2共移动9次，因此有9个交点，每个测量点位均设有照度检测单元41，得到的测量照度值分别为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。

例如，9次测量得到的照度值分别为7954lx、7182lx、7937lx、7326lx、16469lx、16481lx、2300lx、1838lx、3196lx，由于测量面为平面，与灯具3之间的垂直距离为1m，因此，c₁～c₉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。

综上所述，本发明通过通光控制模块2改变灯具3的透光区域，通过照度检测与通讯模块4采集不同测量点位的照度值发送给上位机1，上位机1计算出最终的法规照度值，由此，可以在检测装置有限的距离(例如1米)内可以检测到法规要求的在25m处的照度值，这样不仅可以简化检测装置，还能够提高检测精度。另外，本方法采用直接测量方法，省去了暗箱、透镜和理想漫反射涂敷层的布置，进一步的简化操作过程，结构更简单，使用更方便，且更加经济，也不需要对标校准，具有很高应用价值。

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)

1.一种适用于大发光尺寸灯具的在线检测装置，其特征在于，包括：

上位机(1)，以及

通光控制模块(2)，所述通光控制模块(2)与所述上位机(1)连接，用于控制灯具(3)的透光范围；

照度检测与通讯模块(4)，所述照度检测与通讯模块(4)与所述上位机(1)连接，用于检测所述灯具(3)在预设位置处的照度值；

报警模块(5)，所述报警模块(5)与所述上位机(1)连接，用于显示检测结果和发出警报；

可编程电源模块(6)，所述可编程电源模块(6)与所述上位机(1)连接，用于调控所述灯具(3)的亮灭。

2.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于，所述通光控制模块(2)包括：

二维移动机构(21)，所述二维移动机构(21)与所述上位机(1)连接；

遮光板(22)，所述遮光板(22)与所述二维移动机构(21)连接，所述遮光板(22)设有一通光区域(23)。

3.如权利要求2所述的在线检测装置，其特征在于，所述通光区域(23)的长度为a，所述通光区域(23)的宽度为b，所述遮光板(22)每次移动的距离为a、b、a的整数倍或b的整数倍。

4.如权利要求2所述的在线检测装置，其特征在于，所述照度检测与通讯模块(4)包括：照度检测单元(41)、数据转换单元(42)及通讯单元(43)，所述照度检测单元(41)用于检测灯具(3)的照度值，所述数据转换单元(42)与所述照度检测单元(41)连接，所述数据转换单元(42)与所述通讯单元(43)连接，所述通讯单元(43)与所述上位机(1)连接。

5.如权利要求4所述的在线检测装置，其特征在于，所述照度检测单元(41)的数量为多个，多个所述照度检测单元(41)均与所述数据转换单元(42)连接。

6.如权利要求4所述的在线检测装置，其特征在于，所述预设位置包括n个，设所述灯具(3)在预设位置处的照度值为E_n，则最终检测得到的所述灯具(3)的法规照度值为E＝c₁*E₁+c₂*E₂+c₃*E₃+...+c_n*E_n，其中，c₁～c_n表示不同预设位置的权重。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的在线检测装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设置可编程电源模块(6)的输出参数，通过所述可编程电源模块(6)点亮灯具(3)；

S2、通过上位机(1)控制通光控制模块(2)改变所述灯具(3)发出光束的透光区域，使得光束照射到不同预设位置上；

S3、通过照度检测与通讯模块(4)检测所述灯具(3)在不同预设位置的照度值，并将所述照度值发送给所述上位机(1)；

S4、所述上位机(1)对所述照度值进行处理，得到所述灯具(3)的法规照度值E；

S5、所述上位机(1)对所述法规照度值E进行判断，当法规照度值E不符合要求时，所述上位机(1)控制报警模块(5)发出警报提示。

8.如权利要求7所述的在线检测装置的控制方法，其特征在于，通过二维移动机构(21)控制遮光板(22)移动，以改变通光区域(23)的位置。

9.如权利要求8所述的在线检测装置的控制方法，其特征在于，每次检测时，将照度检测单元(41)布置在不同位置的通光区域(23)的中心点与实际测试点O的连线A与测量面B的交点C处。

10.如权利要求9所述的在线检测装置的控制方法，其特征在于，所述照度检测单元(41)安装在所述预设位置处。

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