CN205719897U - 一种车灯透镜太阳光聚焦分析装置 - Google Patents

Abstract

一种车灯透镜太阳光聚焦分析装置，涉及汽车灯具投射单元的潜在失效模式的分析验证装置及其使用方法，尤其涉及太阳光经车灯透镜聚焦形成的焦斑导致透镜周边零件烧蚀的分析验证，包括底座，透镜固定器和试件固定器，底座上设有水平旋转台和倾角调节机构；倾角调节机构由固定支撑臂和垂直摆臂连接构成；透镜固定器固定在垂直摆臂上；试件固定器安装在透镜固定器的下方的试件升降台上，将试件夹持固定在透镜固定器下方的太阳光聚焦观测区内。本装置利用水平旋转台和倾角调节机构带动试件与车灯透镜实现360°全方位旋转，能够在一天中任意有阳光的时间获得期望的透镜与太阳光的相对角度，聚焦观测分析过程不受实际太阳高度的影响。

Description

一种车灯透镜太阳光聚焦分析装置

技术领域

本实用新型涉及汽车灯具投射单元的潜在失效模式的分析验证装置，尤其涉及太阳光经车灯透镜聚焦形成的焦斑导致透镜周边零件烧蚀的分析验证。

背景技术

随着汽车灯具的发展，投射单元越来越多的被用于汽车前照灯中作为近光，远光等的实现方式。作为投射单元的重要组成部分——透镜，为了适应不能的功能及造型的要求，不同尺寸、焦距的透镜被设计出来，在满足光学要求的同时，一个始料未及的问题，出现在售后市场上，售后反馈灯具透镜周边零件易出现烧蚀现象。经分析，其原因为太阳光经过透镜的折射及全反射后，在透镜周边形成聚焦光斑，导致小面积的高温，从而使得灯具及其周边的塑料零件融化或烧蚀。

中国发明专利“对聚焦光学系统聚焦光斑尺寸测量的装置及其使用方法”(发明专利号：ZL201110352127.6授权公告号：CN10250715B)公开了一种对聚焦光学系统聚焦光斑尺寸测量的装置及其使用方法，包括准直激光光源、反射与透射切换单元、分光镜、聚光镜、光功率探测器、第一直线运动单元、第二直线运动单元、双缝、聚焦透镜、CCD相机、计算机，其中准直激光光源、分光镜、反射与透射切换单元、双缝、聚焦透镜、CCD相机共光路依次设置，反射与透射切换单元设置于第一直线运动单元上，双缝和聚焦透镜设置于第二直线运动单元上，所述分光镜的反射光路上依次设置有聚光镜和光功率探测器，光功率探测器、直线运动单元、第二直线运动单元、CCD相机均与计算机连接，实现对聚焦光斑的尺度进行分析测量。

但是，车灯透镜周边零件出现烧蚀现象是偏离车灯透镜设计投照光轴的太阳光通过车灯透镜在光轴外聚焦导致的意外烧蚀，其烧蚀的部位和损伤程度是根据车辆的停放方位和日光强度与方向随机形成的。上述针对通过透镜光轴的光线形成的光斑进行分析测量的现有技术方案，完全没有考虑车灯透镜光轴外聚焦的技术问题，因此，上述现有的技术方案完全不能用于透镜周边汽车灯具零件太阳光聚焦烧蚀的观测、分析和验证。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车灯透镜太阳光聚焦分析装置，能够针对不同透镜所形成的太阳光聚焦产生破坏的基本要素，包括太阳光能量，入射角度，产生失效的零件与透镜的距离，综合考虑光斑烧蚀的各要素，实现该汽车灯具中潜在缺陷的问题再现和实验验证，并且能够通过可调零件快速获得不同光照条件下的观测分析结果，为车灯意外失效设计理论与实际校核的验证及分析提供有效的技术手段。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种车灯透镜太阳光聚焦分析装置，包括可调水平的底座，用于夹持车灯透镜的透镜固定器，以及用于固定试件的试件固定器，其特征在于：所述的底座上设有可绕旋转轴旋转的水平旋转台和置于水平旋转台中部的倾角调节机构；所述的倾角调节机构由固定支撑臂和垂直摆臂连接构成，固定支撑臂固定连接在水平旋转台上，垂直摆臂通过摆臂轴可旋转地连接在固定支撑臂上；所述的透镜固定器固定在垂直摆臂上，车灯透镜的中心位于旋转轴和摆臂轴的轴线交点处；所述的试件固定器安装在透镜固定器的下方的试件升降台上，所述的试件升降台固定安装在垂直摆臂上，用于调整试件与车灯透镜之间的距离；所述的试件固定器将试件夹持固定在透镜固定器下方的太阳光聚焦观测区内。

本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的一种更好的技术方案，其特征在于所述的试件升降台包括带有高度调整旋钮的X型升降结构和用于读取试件高度的升降台高度尺，通过调整试件固定器的X型升降结构支撑高度，改变试件与车灯透镜之间的纵向距离，能够对太阳光聚焦焦斑随纵向距离的变化进行观测分析。

本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的一种改进的技术方案，其特征在于所述的水平旋转台上设有太阳光角度测量器；所述的太阳光角度测量器为前端装配有指针并带有刻度条和刻槽的直尺，所述的指针垂直于水平旋转台，指针轴线和刻槽的中心线平行于所述倾角调节机构的摆臂摆动面；当转动水平旋转台使指针的影子与刻槽共线时，车灯透镜太阳光聚焦分析装置位于太阳光正对入射的方位，指针投影所指向的刻度条对应于太阳光与地平线的夹角α；所述的倾角调节机构上设有摆臂倾角尺，用于指示试件升降台绕摆臂轴前后摆动的摆臂倾角β；所述试件升降台的边部设有平行于试样的焦斑位置测量尺，用于读取太阳光聚焦焦斑与车灯透镜之间横向距离；通过调整试件升降台绕摆臂轴前后摆动的摆臂倾角β，改变车灯透镜的太阳光入射角γ，能够对车灯透镜在不同太阳光入射角γ下的焦点位置进行观测分析；其中，车灯透镜的太阳光入射角γ依据公式γ＝α+β计算获得。

本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的一种改进的技术方案，其特征在于所述的水平旋转台上设有气泡水平仪，所述的底座周边配有3至4枚底座螺栓；根据气泡水平仪的指示调节各底座螺栓的支撑高度，使水平旋转台处于水平状态。

本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的一种进一步改进的技术方案，其特征在于所述的透镜固定器以双工位固定方式连接在垂直摆臂上，透镜固定器主体90能够锁定在平行于试件15的第一工位或者垂直于试件15的第二工位。

本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的一种优选的技术方案，其特征在于所述的透镜固定器采用三卡爪自定心结构，利用连接在环形透镜固定器主体上的3个弹性透镜固定器卡爪，将车灯透镜夹持在透镜固定器上，并且使车灯透镜的中心线自动对正摆臂轴的轴线。

本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的另一种优选的技术方案，其特征在于所述的透镜固定器为4卡爪调心结构，用于夹持非正圆形的车灯透镜；在所述的透镜固定器主体上设有环形滑槽和4个可沿环形滑槽移动并能够锁紧的透镜固定器卡爪；通过分别调整4个透镜固定器卡爪在环形滑槽上的锁紧位置，能够将非正圆形的车灯透镜固定在透镜固定器上，并且调整车灯透镜的中心位置使其中心线对正摆臂轴的轴线。

本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的另一种改进的技术方案，其特征在于还包括用于测量太阳光强度的太阳光强度仪，太阳光强度仪的探头固定在试件升降台的边缘部邻接试件的位置，探头的朝向平行于试件的法线方向。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，利用水平旋转台和倾角调节机构带动试件与车灯透镜实现360°全方位旋转，能够在一天中任意有阳光的时间获得期望的透镜与太阳光的相对角度，聚焦观测分析过程不受实际太阳高度的影响。

2、本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，通过底座螺栓和气泡水平仪快速调整仪器的初始摆放位置，可适应不同台面，避免摆放台面的角度影响；通过水平旋转台和太阳光角度测量器调整仪器正对太阳光，聚焦观测分析过程不需移动整个设备。

3、本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，配置可调整安装位置的透镜固定器，可夹持不同形状尺寸的透镜，能够满足不同的聚焦观测分析和测试的要求。

附图说明

图1为本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的结构示意图；

图2为车灯透镜太阳光聚焦分析装置的太阳光角度测量器结构示意图；

图3为利用太阳光角度测量器调整太阳光入射方向的示意图；

图4为利用太阳光角度测量器测量太阳光与地平线的夹角的示意图；

图5为本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置处于初始位置的侧视图；

图6为车灯透镜太阳光聚焦分析装置的试件升降台处于降低位置的侧视图；

图7为本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置处于后倾位置的侧视图；

图8为本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置处于前倾位置的侧视图；

图9为根据试件升降台的旋转角度确定太阳光入射角度的原理示意图；

图10为本实用新型之车灯透镜太阳光聚焦分析装置的透镜固定器结构示意图；

图11为车灯透镜太阳光聚焦分析装置的透镜固定器夹持透镜状态的示意图；

图12为用本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置观测透镜背后焦斑的示意图。

以上图中的各部件的标号：1-底座，2-底座螺栓，3-气泡水平仪，4-太阳光角度测量器，41-指针，42-刻度条，43-刻槽，5-水平旋转台，6-试件升降台，7-升降台高度尺，8-高度调整旋钮，9-透镜固定器，10-固定支撑臂，11-垂直摆臂，12-摆臂倾角尺，13-摆臂轴，14-试件固定器，15-试件，17-焦斑位置测量尺，18-旋转轴，20-太阳光强度仪，21-探头，90-透镜固定器主体，91-车灯透镜，92-透镜固定器卡爪。

具体实施方式

为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。

本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的一个实施例如图1和图12所示，包括可调水平的底座1，用于夹持车灯透镜91的透镜固定器9，以及用于固定试件15的试件固定器14；所述的底座1上设有可绕旋转轴18旋转的水平旋转台5和置于水平旋转台5中部的倾角调节机构；所述的倾角调节机构由固定支撑臂10和垂直摆臂11连接构成，固定支撑臂10固定连接在水平旋转台5上，垂直摆臂11通过摆臂轴13可旋转地连接在固定支撑臂10上；所述的透镜固定器9固定在垂直摆臂11上，车灯透镜91的中心位于旋转轴18和摆臂轴13的轴线交点处，通过转动水平旋转台5和垂直摆臂11，能够在一天中任意有阳光的时间获得期望的透镜与太阳光的相对角度，不受实际太阳高度的影响；所述的试件固定器14安装在透镜固定器9的下方的试件升降台6上，所述的试件升降台6固定安装在垂直摆臂11上，用于调整试件15与车灯透镜91之间的距离；所述的试件固定器14将试件15夹持固定在透镜固定器9下方的太阳光聚焦观测区内。

在图1和图12所示的本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的实施例中，所述的试件升降台6包括带有高度调整旋钮8的X型升降结构和用于读取试件15高度的升降台高度尺7，通过调整试件固定器14的X型升降结构支撑高度，改变试件15与车灯透镜91之间的纵向距离，能够对太阳光聚焦焦斑随纵向距离的变化进行观测分析，参见图5和图6。

在图1和图12所示的本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的实施例中，所述的水平旋转台5上设有太阳光角度测量器4；所述的太阳光角度测量器4为前端配有指针41并带有刻度条42和刻槽43的直尺，所述的指针41垂直于水平旋转台5，指针41轴线和刻槽43的中心线平行于倾角调节机构的摆臂摆动面；所述的刻度条42是依据太阳光与地平线的夹角α和指针41的投影长度关系刻制的，当转动水平旋转台5使指针41的影子与刻槽43共线时，车灯透镜太阳光聚焦分析装置位于太阳光正对入射的方位，指针41投影所指向的刻度条42对应于太阳光与地平线的夹角α，参见图2至图4；所述的倾角调节机构上设有摆臂倾角尺12，用于指示试件升降台6绕摆臂轴13前后摆动的摆臂倾角β；所述试件升降台6的边部设有平行于试样15的焦斑位置测量尺17，用于读取太阳光聚焦焦斑与车灯透镜91之间横向距离；通过调整试件升降台6绕摆臂轴13前后摆动的摆臂倾角β，改变车灯透镜91的太阳光入射角γ，能够对车灯透镜91在不同太阳光入射角γ下的焦点位置进行观测分析；其中，车灯透镜91的太阳光入射角γ依据公式γ＝α+β计算获得，参见图7至9。

在图1和图12所示的本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的实施例中，所述的水平旋转台5上设有气泡水平仪3，所述的底座1周边配有3至4枚底座螺栓2；根据气泡水平仪3的指示调节各底座螺栓2的支撑高度，使水平旋转台5处于水平状态。

根据图1和图12所示的本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的实施例，所述的透镜固定器9以双工位固定方式连接在垂直摆臂11上，透镜固定器主体90能够锁定在平行于试件15的第一工位或者垂直于试件15的第二工位。

根据本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的一个实施例，如图10和图11所示，所述的透镜固定器9采用三卡爪自定心结构，利用连接在环形透镜固定器主体90上的3个弹性透镜固定器卡爪92，将车灯透镜91夹持在透镜固定器9上，并且使车灯透镜91的中心线自动对正摆臂轴13的轴线。

根据本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的另一个实施例，所述的透镜固定器9为4卡爪调心结构，用于夹持非正圆形的车灯透镜(图中未表示)；在所述的透镜固定器主体90上设有环形滑槽和4个可沿环形滑槽移动并能够锁紧的透镜固定器卡爪；通过分别调整4个透镜固定器卡爪在环形滑槽上的锁紧位置，能够将非正圆形的车灯透镜固定在透镜固定器上，并且调整车灯透镜的中心位置使其中心线对正摆臂轴13的轴线。

在图1和图12所示的本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的实施例中，还包括用于测量太阳光强度的太阳光强度仪20，太阳光强度仪20的探头21固定在试件升降台6的边缘部邻接试件15的位置，探头21的朝向平行于试件15的法线方向，以保证探头21所接受的太阳光强度与太阳光聚焦观测区的太阳光强度一致。

使用本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的车灯透镜光轴外焦斑观测分析方法的一个实施例，用于车灯透镜前下方太阳光聚焦焦斑的观测分析，包括以下步骤：

S10：根据待进行聚焦烧蚀分析测试的车灯周边零件的材料及其表面处理，制备用于模拟该零件与车灯透镜91的形状和位置关系的试件15；将试件15夹持在试件固定器14上，使试件的待测试部位处于悬空状态，以避免热传导影响测试分析结果；

S20：将待测试的车灯透镜91夹持在透镜固定器9上，透镜固定器主体90垂直于试件15，车灯透镜91的光轴平行于试件15；

S30：根据气泡水平仪3的指示调节3枚底座螺栓2的支撑高度，将车灯透镜太阳光聚焦分析装置的水平旋转台5调整到水平状态；

S40：转动水平旋转台5使太阳光角度测量器4之指针41的影子与刻槽43共线，使车灯透镜太阳光聚焦分析装置位于太阳光正对入射的方位，然后锁紧水平旋转台5；从刻度条42直接读取太阳光与地平线的夹角α；

S50：根据太阳光与地平线的夹角α绕摆臂轴13前后转动垂直摆臂11，同时从摆臂倾角尺12读取摆臂倾角β，直到车灯透镜91的太阳光入射角γ＝α+β符合聚焦观测分析的要求，然后锁紧垂直摆臂11；

S60：调整试件固定器14的高度，寻找太阳光通过车灯透镜91聚焦后投射在试件15上的最小焦斑，借助升降台高度尺7读取试件15与车灯透镜91之间纵向距离；然后利用焦斑位置测量尺17读取焦斑与透镜的前后距离，得到被测试车灯透镜91在太阳光入射角γ下的光轴外焦距和焦点位置；

S70：通过调节高度调整旋钮8上下调整试件固定器14的高度，改变试件15与车灯透镜91的相对高度，改变焦斑的大小和聚焦能量的大小，测量导致试件太阳光聚焦烧蚀的焦斑范围；

S80：利用固定在试件升降台6上的探头21测量太阳光的强度，通过太阳光强度仪20读取太阳光强度参数，用于车灯周边零件的太阳光聚焦烧蚀的聚焦能量分析。

使用本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置的车灯透镜光轴外焦斑观测分析方法的另一个实施例，用于测量和观测车灯透镜背后的太阳光聚焦的焦斑，所述的步骤S20和S30之间还包括以下步骤：

S22：调整透镜固定器9的安装方式，将透镜固定器9旋转90度，使透镜固定器主体90平行于试件15，车灯透镜91的光轴垂直于试件15；

S24：调整试件固定器14在试件升降台6上的固定位置，将试件15移动到车灯透镜的正后方的太阳光聚焦观测区内。

在本实施例中，当车灯透镜91的太阳光入射角γ调整到90°时，太阳光的入射方向于车灯透镜91的光轴重合，因此，本实用新型的车灯透镜太阳光聚焦分析装置同样也可以用于车灯透镜光轴聚焦的焦斑观测分析。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的技术方案，而并非用作为对本实用新型的限定，任何基于本实用新型的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本实用新型的权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种车灯透镜太阳光聚焦分析装置，包括可调水平的底座，用于夹持车灯透镜的透镜固定器，以及用于固定试件的试件固定器，其特征在于：所述的底座上设有可绕旋转轴旋转的水平旋转台和置于水平旋转台中部的倾角调节机构；所述的倾角调节机构由固定支撑臂和垂直摆臂连接构成，固定支撑臂固定连接在水平旋转台上，垂直摆臂通过摆臂轴可旋转地连接在固定支撑臂上；所述的透镜固定器固定在垂直摆臂上，车灯透镜的中心位于旋转轴和摆臂轴的轴线交点处；所述的试件固定器安装在透镜固定器的下方的试件升降台上，所述的试件升降台固定安装在垂直摆臂上，用于调整试件与车灯透镜之间的距离；所述的试件固定器将试件夹持固定在透镜固定器下方的太阳光聚焦观测区内。

2.根据权利要求1所述的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，其特征在于所述的试件升降台包括带有高度调整旋钮的X型升降结构和用于读取试件高度的升降台高度尺，通过调整试件固定器的X型升降结构支撑高度，改变试件与车灯透镜之间的纵向距离，能够对太阳光聚焦焦斑随纵向距离的变化进行观测分析。

3.根据权利要求1所述的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，其特征在于所述的水平旋转台上设有太阳光角度测量器；所述的太阳光角度测量器为前端装配有指针并带有刻度条和刻槽的直尺，所述的指针垂直于水平旋转台，指针轴线和刻槽的中心线平行于所述倾角调节机构的摆臂摆动面；当转动水平旋转台使指针的影子与刻槽共线时，车灯透镜太阳光聚焦分析装置位于太阳光正对入射的方位，指针投影所指向的刻度条对应于太阳光与地平线的夹角α；所述的倾角调节机构上设有摆臂倾角尺，用于指示试件升降台绕摆臂轴前后摆动的摆臂倾角β；所述试件升降台的边部设有平行于试样的焦斑位置测量尺，用于读取太阳光聚焦焦斑与车灯透镜之间横向距离；通过调整试件升降台绕摆臂轴前后摆动的摆臂倾角β，改变车灯透镜的太阳光入射角γ，能够对车灯透镜在不同太阳光入射角γ下的焦点位置进行观测分析；其中，车灯透镜的太阳光入射角γ依据公式γ＝α+β计算获得。

4.根据权利要求1所述的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，其特征在于所述的底座周边配有3至4枚底座螺栓，所述的水平旋转台上设有气泡水平仪；根据气泡水平仪的指示调节各底座螺栓的支撑高度，使水平旋转台处于水平状态。

5.根据权利要求1所述的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，其特征在于所述的透镜固定器以双工位固定方式连接在垂直摆臂上，透镜固定器主体90能够锁定在平行于试件15的第一工位或者垂直于试件15的第二工位。

6.根据权利要求1所述的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，其特征在于所述的透镜固定器采用三卡爪自定心结构，利用连接在环形透镜固定器主体上的3个弹性透镜固定器卡爪，将车灯透镜夹持在透镜固定器上，并且使车灯透镜的中心线自动对正摆臂轴的轴线。

7.根据权利要求1所述的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，其特征在于所述的透镜固定器为4卡爪调心结构，用于夹持非正圆形的车灯透镜；在所述的透镜固定器主体上设有环形滑槽和4个可沿环形滑槽移动并能够锁紧的透镜固定器卡爪；通过分别调整4个透镜固定器卡爪在环形滑槽上的锁紧位置，能够将非正圆形的车灯透镜固定在透镜固定器上，并且调整车灯透镜的中心位置使其中心线对正摆臂轴的轴线。

8.根据权利要求1所述的车灯透镜太阳光聚焦分析装置，其特征在于还包括用于测量太阳光强度的太阳光强度仪，太阳光强度仪的探头固定在试件升降台的边缘部邻接试件的位置，探头的朝向平行于试件的法线方向。