CN209559470U - 一种车载whud虚像测试装置 - Google Patents

Abstract

一种车载WHUD虚像测试装置，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，运动控制器连接六轴机械手，视觉相机和光学测量仪通过夹具连接在六轴机械手上。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，测试计算机控制六轴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。本实用新型利用视觉相机、光学测量仪、运动控制器和六轴机械手组成模拟驾驶员眼睛的图像采集装置，利用挡风玻璃支架承载挡风玻璃，可适用于多种WHUD产品的测试，通用性强且易维护。

Description

一种车载WHUD虚像测试装置

技术领域

本实用新型涉及物理领域，尤其涉及汽车HUD影像测试技术，特别是一种车载WHUD虚像测试装置。

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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车载WHUD虚像测试装置，所述的这种车载WHUD虚像测试装置要解决现有技术中测试平台通用性差的技术问题。

本实用新型的这种车载WHUD虚像测试装置，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六轴机械手，所述的六轴机械手通过控制线与所述的运动控制器连接，六轴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模块固定座，测试计算机设置在测试平台上或者测试平台一侧。

进一步的，所述的挡风玻璃支架包括两个平行间隔设置的立柱和一个设置在所述的立柱之间的挡风玻璃固定框，所述的挡风玻璃固定框的两侧中部各自设置有转轴，所述的转轴分别设置在两个立柱中。转轴上设置有螺纹，并通过螺纹连接螺母，螺母与立柱之间的压力可固定挡风玻璃固定框的倾斜角度。

进一步的，所述测试计算机与一个数据库连接。

具体的，测试计算机、视觉相机、光学测量仪、运动控制器和六轴机械手均采用现有技术中的公知技术方案，本领域技术人员均已了解，在此不再赘述。

本实用新型的工作原理是：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六轴机械手发送命令、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。

其工作过程如下：将被测WHUD模块放置在挡风玻璃的后侧，在所述的挡风玻璃的后侧放置视觉相机和光学测量仪，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，利用六轴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模块通过数据线与测试计算机连接，将驱动所述的六轴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六轴机械手发送命令、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，上述工作过程包括如下步骤：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，通过运动控制器向六轴机械手发送控制命令，六轴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：测试计算机向六轴机械手、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，所述测试计算机对WHUD图像数据通过视觉算法进行视觉和光学分析。

本实用新型和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本实用新型利用测试计算机、测试平台、视觉相机、光学测量仪、运动控制器和六轴机械手组成模拟驾驶员眼睛的图像采集装置，利用挡风玻璃支架承载挡风玻璃，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，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，通用性强且易维护。

附图说明

图1是本实用新型的车载WHUD虚像测试装置的结构示意图。

图2是本实用新型的车载WHUD虚像测试装置的工作原理示意图。

图3是本实用新型的车载WHUD虚像测试装置的一个实施例中的工作方法流程图。

图4是本实用新型的车载WHUD虚像测试装置中的一个实施例中的测试序列图。

具体实施方式

实施例1:

如图1和图2所示，本实用新型的车载WHUD虚像测试装置，包括一个测试计算机1和一个测试平台12，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12上设置有一个六轴机械手6，六轴机械手6通过控制线与的运动控制器4连接，六轴机械手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12上设置有挡风玻璃支架10，挡风玻璃支架10中设置有挡风玻璃，测试平台12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模块固定座11，测试计算机1设置在测试平台12上或者测试平台12一侧。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向六轴机械手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，所述的挡风玻璃支架10包括两个平行间隔设置的立柱和一个设置在所述的立柱之间的挡风玻璃固定框，所述的挡风玻璃固定框的两侧中部各自设置有转轴，所述的转轴分别设置在两个立柱中。转轴上设置有螺纹，并通过螺纹连接螺母，螺母与立柱之间的压力可固定挡风玻璃固定框的倾斜角度。

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3和图4所示，本实施例的工作过程如下：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，利用一个六轴机械手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，将驱动六轴机械手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向六轴机械手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，上述工作过程还包括如下步骤：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向六轴机械手6发送控制命令，六轴机械手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向六轴机械手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12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12上。六轴机械手6也安装于测试平台12上。视觉相机2和光度测量仪3模拟驾驶员的眼睛，由六轴机械手6带动改变位置和角度。六轴机械手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。

六轴机械手6采用UR5六轴机械手，它具有重复精度高，协作安全等特点。六轴机械手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12提供一个统一的测试坐标参考系统，产品的安装坐标、以及六轴机械手6的参考坐标，都是相对于测试平台12来计算的，通过测试平台12可以统一整个测试系统的坐标。测试平台12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在六轴机械手6的第六轴的法兰上，方便六轴机械手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 (3)

1.一种车载WHUD虚像测试装置，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六轴机械手，所述的六轴机械手通过控制线与所述的运动控制器连接，六轴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模块固定座，测试计算机设置在测试平台上或者测试平台一侧。

2.如权利要求1所述的车载WHUD虚像测试装置，其特征在于：所述的挡风玻璃支架包括两个平行间隔设置的立柱和一个设置在所述的立柱之间的挡风玻璃固定框，所述的挡风玻璃固定框的两侧中部各自设置有转轴，所述的转轴分别设置在两个立柱中。

3.如权利要求1所述的车载WHUD虚像测试装置，其特征在于：所述测试计算机与一个数据库连接。