第六章汽车前照灯检测

1、第六章第六章 汽车前照灯检测汽车前照灯检测 前照灯是保障汽车行车安全的一个重要因素。它主要用前照灯是保障汽车行车安全的一个重要因素。它主要用于汽车夜间行驶照明，它的亮度和照射方向对于行车安全是于汽车夜间行驶照明，它的亮度和照射方向对于行车安全是至关重要。夜间所有前照灯同时照明时，应使驾驶员看清前至关重要。夜间所有前照灯同时照明时，应使驾驶员看清前方方100米距离以内交通障碍物，照明光束应对准车的前进方米距离以内交通障碍物，照明光束应对准车的前进方向，主光轴方向应该偏下。如果前照灯的发光强度不足或者向，主光轴方向应该偏下。如果前照灯的发光强度不足或者照射方向不合适，前方的情况就不能看清，或对会车

2、驾驶者照射方向不合适，前方的情况就不能看清，或对会车驾驶者造成眩目而妨碍其视野，这些都是导致交通事故的因素。因造成眩目而妨碍其视野，这些都是导致交通事故的因素。因此前照灯的发光强度和光束的照射方向被列为汽车运行安全此前照灯的发光强度和光束的照射方向被列为汽车运行安全检测的必检项目。检测的必检项目。第一节第一节 概述概述一、一、 有关的光学知识有关的光学知识(一一) 光的度量光的度量1发光强度发光强度发光强度表示光源发出光强弱的程度，单发光强度表示光源发出光强弱的程度，单位是坎德拉（位是坎德拉（cd）。根据国际标准单位（）。根据国际标准单位（SI）规定：光源在给定方向上发出频率为规定：光源在给定

3、方向上发出频率为5401012 Hz的单色幅射，且在此方向上的辐射强度为的单色幅射，且在此方向上的辐射强度为1/683W/sr(即瓦特每球面度即瓦特每球面度)，则光源在该方向，则光源在该方向上的发光强度为上的发光强度为1cd。 2 2照度照度照度表示受光物体表面被光源照明的程度，单位是照度表示受光物体表面被光源照明的程度，单位是勒克斯勒克斯(lx)(lx)。3 3发光强度和照度的关系发光强度和照度的关系在不计光源大小的情况下（看作点光源），存在如在不计光源大小的情况下（看作点光源），存在如下关系：下关系： 式中：式中：E E照度，照度，LxLx；I Iv v发光强度，发光强度，cdcd；L L

4、离开光源的距离，离开光源的距离，m m。由上式可知，光照与光源的发光强度成正比。而在距离由上式可知，光照与光源的发光强度成正比。而在距离一定的条件下，受照面的光照度与离开光源距离的平方一定的条件下，受照面的光照度与离开光源距离的平方成正比。利用前照灯检测仪或照度计测取距离前照灯一成正比。利用前照灯检测仪或照度计测取距离前照灯一定处的照度值，从而间接测量该灯的发光强度。定处的照度值，从而间接测量该灯的发光强度。2LIEV( (二二) ) 前照灯的光学特性前照灯的光学特性前照灯的光学特性包括配光特性、全光束前照灯的光学特性包括配光特性、全光束照度和照射方向三个方面，见图：照度和照射方向三个方面，见

5、图：图图 前照灯的光学特性前照灯的光学特性 1 1配光特性配光特性被照射面的照度不均匀，中心区域较高，边缘区域较低。如果把被照射面的照度不均匀，中心区域较高，边缘区域较低。如果把照度相同的各点用曲线连起来，形成等照度曲线。照度相同的各点用曲线连起来，形成等照度曲线。配光特性（又称光束分布）是指用等照度曲线来表示受照物体表配光特性（又称光束分布）是指用等照度曲线来表示受照物体表面各部分的照度的分布情况。面各部分的照度的分布情况。 汽车前照灯是为照亮车辆前方路面设置的灯具。为避免前照灯的汽车前照灯是为照亮车辆前方路面设置的灯具。为避免前照灯的炫目作用，并保持良好的路面照明，在现代汽车上普遍采用双丝

6、灯泡炫目作用，并保持良好的路面照明，在现代汽车上普遍采用双丝灯泡的前照灯。灯泡的一根丝为的前照灯。灯泡的一根丝为“远光远光”，光度较强，可以使驾驶员辨明，光度较强，可以使驾驶员辨明车前车前l00m以内路面上的任何障碍物。另一根为以内路面上的任何障碍物。另一根为“近光近光”，光度较弱。，光度较弱。汽车在夜间行驶，在不会车的情况下使用远光灯丝，使光束射向远方。汽车在夜间行驶，在不会车的情况下使用远光灯丝，使光束射向远方。当出现会车时，使用近光灯丝，使光束倾向路面，光束左上部形成暗当出现会车时，使用近光灯丝，使光束倾向路面，光束左上部形成暗区，从而避免使对面来车的驾驶员炫目，同时车前区，从而避免使对

7、面来车的驾驶员炫目，同时车前30m以内的路段也以内的路段也照得足够清晰。照得足够清晰。 GB 4599-1994汽车前照灯配光性能汽车前照灯配光性能对国产汽车前照灯配光性作对国产汽车前照灯配光性作了明确规定：前照灯远光灯配光特性是对称的椭圆形，水平方向宽，垂了明确规定：前照灯远光灯配光特性是对称的椭圆形，水平方向宽，垂直方向窄，光形中心区域最亮，见图直方向窄，光形中心区域最亮，见图a；而前照灯近光灯配光特性是非对；而前照灯近光灯配光特性是非对称形的，有明显的明暗截止线，在明暗截止线的左上方是一个比较暗的称形的，有明显的明暗截止线，在明暗截止线的左上方是一个比较暗的暗区，在明暗截止线的右下方是一

8、个比较亮的亮区，它有两种形式：一暗区，在明暗截止线的右下方是一个比较亮的亮区，它有两种形式：一种是在配光屏幕上，在种是在配光屏幕上，在V-V线左边，明暗截止线是一条水平线，在线左边，明暗截止线是一条水平线，在V-V线线右边，明暗截止线是右边，明暗截止线是条向上倾斜条向上倾斜15的斜线，见图的斜线，见图b。另一种是明暗。另一种是明暗截止线右半边与水平线成截止线右半边与水平线成45的斜线至距的斜线至距V-V线线250 mm转向成为水平的转向成为水平的折线，由于明暗截止线呈折线，由于明暗截止线呈Z形，又称形，又称Z形配光，见图形配光，见图c。2全光束全光束全光束是指前照灯照射物体后，物体上得到的总全

9、光束是指前照灯照射物体后，物体上得到的总照度，它可用图照度，它可用图a所示的光束分布特性的纵端面特性曲所示的光束分布特性的纵端面特性曲线表示，见图线表示，见图b。该断面的积分值，即该曲线的旋转体。该断面的积分值，即该曲线的旋转体积就是全光束。可认为它是光源所发出光的总量。积就是全光束。可认为它是光源所发出光的总量。 3照射方向照射方向照射方向是指前照灯光轴相对于其测量基准线的照射方向是指前照灯光轴相对于其测量基准线的偏离程度，其中光轴是前照灯几何中心与汽车正前方偏离程度，其中光轴是前照灯几何中心与汽车正前方测量屏幕上光束投影中心（远光光束中心）或明暗截测量屏幕上光束投影中心（远光光束中心）或明

10、暗截止线转角（近光光束中心）的连线；而测量基准线从止线转角（近光光束中心）的连线；而测量基准线从前照灯基准中心引出的，在水平方向上与汽车纵向中前照灯基准中心引出的，在水平方向上与汽车纵向中心线平行，在垂直方向上呈水平状态的虚拟直线。一心线平行，在垂直方向上呈水平状态的虚拟直线。一般远光光束中心相对于近光光束中心上偏般远光光束中心相对于近光光束中心上偏0.57。前。前照灯的照射方向可用水平方向和垂直方向的光轴偏移照灯的照射方向可用水平方向和垂直方向的光轴偏移量或光轴偏移角表示。两者单位分别为量或光轴偏移角表示。两者单位分别为cm/dam和和。二、二、 前照灯光束照射位置和发光强度要求前照灯光束照

11、射位置和发光强度要求( (一一) ) 前照灯光束照射位置要求前照灯光束照射位置要求 汽车装远光和近光双光束灯时，以检测近光光束汽车装远光和近光双光束灯时，以检测近光光束为主。对于只能调整远光单光束的前照灯，检测远光为主。对于只能调整远光单光束的前照灯，检测远光单光束。单光束。1 1 前照灯近光光束照射位置的检测要求：前照灯在距前照灯近光光束照射位置的检测要求：前照灯在距离屏幕离屏幕10m10m处，光束明暗截止线转角或中点的高度应为处，光束明暗截止线转角或中点的高度应为0.6H0.6H0.8H0.8H（H H为前照灯基准中心高度），水平方向位为前照灯基准中心高度），水平方向位置向左或向右偏差均不

12、得超过置向左或向右偏差均不得超过100mm100mm。 2 2 四灯制前照灯远光单光束照射位置的检测要求：四灯制前照灯远光单光束照射位置的检测要求： 前前照灯在距离屏幕照灯在距离屏幕10m10m处，要求在屏幕上光束中心离地高处，要求在屏幕上光束中心离地高度为度为0.85H0.85H0.90H0.90H，水平位置要求左灯向左偏不得大，水平位置要求左灯向左偏不得大于于100 mm100 mm，向右偏不得大于，向右偏不得大于170mm170mm；右灯向左或向右偏；右灯向左或向右偏均不得大于均不得大于170mm170mm。（二）（二） 前照灯发光强度要求前照灯发光强度要求 汽车每只前照灯的远光光束发光

13、强度应汽车每只前照灯的远光光束发光强度应达到下表的要求：达到下表的要求： 采用四灯制的汽车，若其中两只对称的采用四灯制的汽车，若其中两只对称的灯达到两灯制要求时，即视为合格。灯达到两灯制要求时，即视为合格。 检查项目检查项目新注册车新注册车在用车在用车车辆类型车辆类型两灯制两灯制四灯制四灯制两灯制两灯制四灯制四灯制汽车、无轨电车汽车、无轨电车1500015000120001200012000120001000010000表表 前照灯远光光束发光强度要求，单位前照灯远光光束发光强度要求，单位cdcd三、三、 前照灯检测方法前照灯检测方法( (一一) ) 屏幕法屏幕法 检测近光时，先遮住一边的前照

14、灯（如右前照检测近光时，先遮住一边的前照灯（如右前照灯），然后打开前照灯的近光开关，未遮住的前灯），然后打开前照灯的近光开关，未遮住的前照灯的近光明暗截止线转角或光束中心应落在图照灯的近光明暗截止线转角或光束中心应落在图中最下边水平线与中最下边水平线与V V左左-V-V左左和和V V右右- V- V右右线的交点位线的交点位置上。否则，为光束中心位置偏斜。其偏斜方向置上。否则，为光束中心位置偏斜。其偏斜方向和偏斜量可在屏幕上直接测得。用同样方法，可和偏斜量可在屏幕上直接测得。用同样方法，可检测另一边前照灯近光光束照射位置。检测另一边前照灯近光光束照射位置。 对于远光光束前照灯，则要检测远光光束的

15、照射对于远光光束前照灯，则要检测远光光束的照射位置。检测方法同近光。其光束中心应落在中间位置。检测方法同近光。其光束中心应落在中间水平线与水平线与V V左左-V-V左左和和V V右右- V- V右右线的交点位置上。线的交点位置上。( (二二) ) 前照灯检测仪检测法前照灯检测仪检测法前照灯检测仪实质上是用一个体积较小的光接收箱在前照灯检测仪实质上是用一个体积较小的光接收箱在较近的距离上置于前照灯前，代替屏幕法中的暗房和大屏较近的距离上置于前照灯前，代替屏幕法中的暗房和大屏幕，见下图。光接收箱的前面是一面聚光透镜，其后面是幕，见下图。光接收箱的前面是一面聚光透镜，其后面是一块测量屏幕和光学传感器

16、，前照灯发出的光束经透镜会一块测量屏幕和光学传感器，前照灯发出的光束经透镜会聚后投射到测量屏幕上，呈现按比例缩小的光斑。聚后投射到测量屏幕上，呈现按比例缩小的光斑。 前照灯检测仪检测前照灯的发光强度和光轴偏移量分前照灯检测仪检测前照灯的发光强度和光轴偏移量分为以下三个过程：为以下三个过程： 光轴定位，即通过手动或自动方式让前照灯光轴通过光光轴定位，即通过手动或自动方式让前照灯光轴通过光接收箱聚光透镜的中心。采用手动方式进行光轴定位时，接收箱聚光透镜的中心。采用手动方式进行光轴定位时，前照灯检测仪的光接收箱内部的成像系统将前照灯的影前照灯检测仪的光接收箱内部的成像系统将前照灯的影像成像出来。移动

17、光接收箱使该影像落在辅助观察圆圈像成像出来。移动光接收箱使该影像落在辅助观察圆圈的中央时，就实现检测仪与前照灯的对准（即聚光透镜的中央时，就实现检测仪与前照灯的对准（即聚光透镜与前照灯基准中心对准）。采用自动方式进行光轴定位与前照灯基准中心对准）。采用自动方式进行光轴定位时，前照灯检测仪是以远光光束为参照物，利用远光光时，前照灯检测仪是以远光光束为参照物，利用远光光斑的对称性，找到远光光斑的对称中心，通过控制装置斑的对称性，找到远光光斑的对称中心，通过控制装置使光接收箱的光学中心和前照灯远光光束中心准确重合。使光接收箱的光学中心和前照灯远光光束中心准确重合。如果前照灯没有远光光束（如单光束近光

18、灯），前照灯如果前照灯没有远光光束（如单光束近光灯），前照灯检测仪可用近光光束为参照物，进行自动方式光轴定位；检测仪可用近光光束为参照物，进行自动方式光轴定位； 用聚光透镜的聚光特性对前照灯发出的远近光进行聚用聚光透镜的聚光特性对前照灯发出的远近光进行聚光，让光束聚焦在位于聚光透镜焦平面处的测量屏幕光，让光束聚焦在位于聚光透镜焦平面处的测量屏幕上。平行于聚光透镜主光轴上。平行于聚光透镜主光轴L-LL-L的光束入射在聚光透镜的光束入射在聚光透镜上时，光束经过透镜聚焦在主焦点上时，光束经过透镜聚焦在主焦点A A上，见图上，见图a a。而与。而与主光轴主光轴L-LL-L成成角的光束入射在聚光透镜上时

19、，其在焦角的光束入射在聚光透镜上时，其在焦平面的聚焦点平面的聚焦点B B和透镜光学中心的连线与主光轴的交角和透镜光学中心的连线与主光轴的交角和光束与主光轴的夹角和光束与主光轴的夹角是相等的，见图是相等的，见图b b。 利用光学传感器测量屏幕上光斑的特性，从而检测出前照灯的发光强利用光学传感器测量屏幕上光斑的特性，从而检测出前照灯的发光强度和光轴偏移量。度和光轴偏移量。 a. 光电池光电池光电池采用硒（或硅）光电池。当光线照射到光电池的受光面时，光电池采用硒（或硅）光电池。当光线照射到光电池的受光面时，光电池就会产生电动势，光线越强，该电动势越大。将它接入回路就光电池就会产生电动势，光线越强，该

20、电动势越大。将它接入回路就会产生电流，大小反映了照射到光电池上光的强弱。实际应用中，采会产生电流，大小反映了照射到光电池上光的强弱。实际应用中，采用四块硒光电池（用四块硒光电池（S上上、S下下、S左左和和S右右）组合成的四象限光电池组。当）组合成的四象限光电池组。当光电池受到前照灯照射后，各分光电池分别产生电流，当光电池受到前照灯照射后，各分光电池分别产生电流，当S上上和和S下下或或S左左和和S右右的受光量不等时产生的电流也不等而形成电流差，经相关测量的受光量不等时产生的电流也不等而形成电流差，经相关测量电路处理，便可检测出前照灯的发光强度和光轴偏移量。电路处理，便可检测出前照灯的发光强度和光

21、轴偏移量。利用光电池制作的前照灯检测仪有屏幕式、投影式、聚光式、自利用光电池制作的前照灯检测仪有屏幕式、投影式、聚光式、自动追踪光轴式等几种形式，其中前三种为手动追踪光轴，第四种可实动追踪光轴式等几种形式，其中前三种为手动追踪光轴，第四种可实现自动追踪光轴和自动测量。除聚光式的检测距离为现自动追踪光轴和自动测量。除聚光式的检测距离为1m外，其余三种外，其余三种的检测距离均为的检测距离均为3m。屏幕式和投影式可检测前照灯的远近光的光强和。屏幕式和投影式可检测前照灯的远近光的光强和光束照射方向，但只能人工检测，效率低。聚光式和自动追踪光轴式光束照射方向，但只能人工检测，效率低。聚光式和自动追踪光轴

22、式检验仪是根据前照灯主光束照射光电池组产生的电流差值来测量前照检验仪是根据前照灯主光束照射光电池组产生的电流差值来测量前照灯的光强和光轴方向，它们可检测配光光形对称的前照灯远光光束的灯的光强和光轴方向，它们可检测配光光形对称的前照灯远光光束的发光强度和照射方向，称为前照灯远光检测仪。发光强度和照射方向，称为前照灯远光检测仪。b. CCD摄像器摄像器前照灯检测仪的光学传感器采用前照灯检测仪的光学传感器采用CCD摄像器时，称摄像器时，称为前照灯远近光检测仪。它将光束经自动追踪光轴后，为前照灯远近光检测仪。它将光束经自动追踪光轴后，利用聚焦透镜聚焦在测量屏幕上，再通过利用聚焦透镜聚焦在测量屏幕上，再

23、通过CCD摄像器拍摄像器拍摄照在测量屏幕上的光斑，利用计算机和图像处理技术摄照在测量屏幕上的光斑，利用计算机和图像处理技术对整个光斑进行量化分析处理，算出各个像素点的特性。对整个光斑进行量化分析处理，算出各个像素点的特性。不同光强的点在不同光强的点在CCD图像上的灰度是不一样的，光强越图像上的灰度是不一样的，光强越强的点，其在图像上的灰度越小，光斑越白；光强越小强的点，其在图像上的灰度越小，光斑越白；光强越小的点在图像上的灰度越大，光斑越暗；在屏幕上不同位的点在图像上的灰度越大，光斑越暗；在屏幕上不同位置的点，在置的点，在CCD图像的成像点位置也不同，利用这个特图像的成像点位置也不同，利用这个

24、特性可对汽车前照灯的光强和远近光的照射方向进行测量。性可对汽车前照灯的光强和远近光的照射方向进行测量。其检测距离等于或小于其检测距离等于或小于1m。第二节第二节 汽车前照灯检测仪汽车前照灯检测仪一、一、 自动追踪光轴式前照灯远光检测仪自动追踪光轴式前照灯远光检测仪( (一一) ) 结构组成结构组成 底座、立柱、光接收箱、控制盒。底座、立柱、光接收箱、控制盒。 底座是检测仪整机的基座，内装有左右底座是检测仪整机的基座，内装有左右方向和上下方向驱动系统。方向和上下方向驱动系统。 左右方向驱动系统主要由电动机、电磁左右方向驱动系统主要由电动机、电磁制动器及离合器组、传动链和主动轴组制动器及离合器组、

25、传动链和主动轴组件等组成，用以驱动检测仪整机在导轨件等组成，用以驱动检测仪整机在导轨上作水平方向运动上作水平方向运动 。上下方向驱动系统用以牵引光接收箱在上下方向驱动系统用以牵引光接收箱在立柱导引下作垂直运动，主要由电动机立柱导引下作垂直运动，主要由电动机、电机链轮支架，立柱座，立柱和传动、电机链轮支架，立柱座，立柱和传动链条等组成链条等组成 。光接收箱内的透镜组件和四象限光电池构成检测仪光接收箱内的透镜组件和四象限光电池构成检测仪的光学测量系统。透镜组件是进行光轴偏移量测量的主的光学测量系统。透镜组件是进行光轴偏移量测量的主要部件。透镜组件具有使透镜在水平方向和垂直方向运要部件。透镜组件具有

26、使透镜在水平方向和垂直方向运动的两组传动机构。在水平方向及垂直方向电机的共同动的两组传动机构。在水平方向及垂直方向电机的共同作用下，透镜可在两个方向上作平面运动，每个运动方作用下，透镜可在两个方向上作平面运动，每个运动方向上附设一只位移传感器，将透镜的位移量转换成电信向上附设一只位移传感器，将透镜的位移量转换成电信号输出，以指示左右和上下光轴偏移量。在每个运动方号输出，以指示左右和上下光轴偏移量。在每个运动方向的端部，均设有限位开关，以防滑块走出极限位置。向的端部，均设有限位开关，以防滑块走出极限位置。透镜组件后面有一组四象限光电池用作测量光强，位于透镜组件后面有一组四象限光电池用作测量光强，

27、位于光接收箱后部的四象限光电池由左（光接收箱后部的四象限光电池由左（PL）、右（）、右（PR）、）、上（上（PU）和下（）和下（PD）四片硅光电池组合而成。位于光）四片硅光电池组合而成。位于光接收箱上部的指示表用于显示光强、上下光轴偏移量和接收箱上部的指示表用于显示光强、上下光轴偏移量和左右光轴偏移量。左右光轴偏移量。 图图 光接收箱内的透镜组件光接收箱内的透镜组件 （二）工作原理（二）工作原理1.1.光轴自动对正原理光轴自动对正原理光接收箱正面装有两组上光接收箱正面装有两组上(U)(U)、下、下(D)(D)和左和左(L)(L)、右、右(R)(R)共四个硅光电池，用作光轴追踪，见图共四个硅光电

28、池，用作光轴追踪，见图a a。左右和。左右和上下硅光电池组分别用于检测仪在水平方向和垂直方上下硅光电池组分别用于检测仪在水平方向和垂直方向对正光轴。以左右硅光电池组为例，光接收箱正面向对正光轴。以左右硅光电池组为例，光接收箱正面的硅光电池的水平方向光照偏差检测电路接线原理见的硅光电池的水平方向光照偏差检测电路接线原理见图图b b。左、右硅光电池组输出的差动电压。左、右硅光电池组输出的差动电压U Uinin。 下图为检测仪水平方向运动的控制系统框图。光电池组输出下图为检测仪水平方向运动的控制系统框图。光电池组输出的差动电压的差动电压U Uinin经放大器放大后，送入三状态比较器，由继电器组经放大

29、器放大后，送入三状态比较器，由继电器组控制伺服电机运动，使检测仪自动对准光轴。控制伺服电机运动，使检测仪自动对准光轴。当当L L、R R处的光照度相等时，处的光照度相等时，U UL L=U=UR R，则，则U Uinin=0=0，表示光接收箱，表示光接收箱的水平方向上已处于光束的中心位置。三状态比较器输出为零，的水平方向上已处于光束的中心位置。三状态比较器输出为零，继电器不动作，电机停转，光接收箱停止运动。继电器不动作，电机停转，光接收箱停止运动。当检测仪的光接收箱未对正光束中心时（如偏左），即当检测仪的光接收箱未对正光束中心时（如偏左），即R R处处的光照度大于的光照度大于L L处，处，U

30、UR RUUL L，U Uinin00表示光接收箱应向右方移动。当表示光接收箱应向右方移动。当Uin0Uin0时三状态比较器输出为正，正转继电器动作，电机正转，时三状态比较器输出为正，正转继电器动作，电机正转，光接收箱向右方运动，直至光接收箱对准前照灯的光轴，差动信光接收箱向右方运动，直至光接收箱对准前照灯的光轴，差动信号号U Uinin=0=0为止。为止。 由于检测仪具有一定的质量由于检测仪具有一定的质量(约约130kg)，惯性较大，为，惯性较大，为使系统能稳定工作，并且具有良好的定位精度，在设使系统能稳定工作，并且具有良好的定位精度，在设计该系统时采取了两项措施：（一）检测仪进入自动计该系

31、统时采取了两项措施：（一）检测仪进入自动跟踪状态，其水平方向运动速度降低至一般运行时的跟踪状态，其水平方向运动速度降低至一般运行时的20%，以低速接近目标；（二）在传动机构中加入制，以低速接近目标；（二）在传动机构中加入制动装置，当动装置，当Uin=0时，制动装置动作，使检测仪克服惯时，制动装置动作，使检测仪克服惯性迅速停止。性迅速停止。 检测仪垂直方向运动的控制系统与水平方向控制系统检测仪垂直方向运动的控制系统与水平方向控制系统相类似。当检测仪在水平方向和垂直方向都自动对正相类似。当检测仪在水平方向和垂直方向都自动对正光轴后，检测仪自动跟踪光轴定位完毕，开始进入发光轴后，检测仪自动跟踪光轴定

32、位完毕，开始进入发光强度和光轴偏移量的检测过程。光强度和光轴偏移量的检测过程。2. 2. 光轴角测量原理光轴角测量原理 光接收箱对准被测前照灯光轴后，聚光透镜把前照灯的光束聚光光接收箱对准被测前照灯光轴后，聚光透镜把前照灯的光束聚光后，投射至光接收箱后部的四象限硅光电池组上。当前照灯光轴偏移后，投射至光接收箱后部的四象限硅光电池组上。当前照灯光轴偏移量为零时，光束的焦点落在四象限硅光电池组的中心，见图量为零时，光束的焦点落在四象限硅光电池组的中心，见图a a。四象限。四象限硅光电池组所接收的光能量相同硅光电池组所接收的光能量相同( (图图c c中虚线圆中虚线圆) )时，输出电压时，输出电压U

33、UPUPU和和U UPDPD相相等。当前照灯的光轴向上偏斜时光束的焦点落在四象限硅光电池组等。当前照灯的光轴向上偏斜时光束的焦点落在四象限硅光电池组的上部，见图的上部，见图b b。四象限硅光电池组的。四象限硅光电池组的PUPU与与PDPD所接收的光能量不等所接收的光能量不等( (图图c c中点划线圆中点划线圆) )时，输出电压时，输出电压U UPUPU与与U UPDPD不等。通过控制系统不等。通过控制系统( (此处控制对象此处控制对象为聚光透镜为聚光透镜) )的作用，使聚光镜向下移动，直至光束的焦点回复到四象的作用，使聚光镜向下移动，直至光束的焦点回复到四象限硅光电池组的中心为止。由于聚光透镜

34、的位移量与光轴位移量成线限硅光电池组的中心为止。由于聚光透镜的位移量与光轴位移量成线性，采用位移传感器测定聚光透镜的位移量，就可确定光轴偏移量。性，采用位移传感器测定聚光透镜的位移量，就可确定光轴偏移量。光轴水平偏移量也是通过上述原理进行测定的。光轴水平偏移量也是通过上述原理进行测定的。 下图为光轴偏移量的测下图为光轴偏移量的测量电路原理框图，图中量电路原理框图，图中PUPU及及PDPD分别是四象限光电池的上、分别是四象限光电池的上、下光电池，下光电池，BALBAL为输出平衡调为输出平衡调节电位器，节电位器，IN.ADJIN.ADJ和和GAINGAIN分分别为放大器工作点调节电位别为放大器工作

35、点调节电位器和比较器增益调节电位器，器和比较器增益调节电位器，J8J8为测定控制继电器，当进为测定控制继电器，当进入测定时，入测定时，J8J8吸合，常开触吸合，常开触点闭合，点闭合，PUPU和和PDPD输出电压的输出电压的差值差值UU经放大后，送三状态经放大后，送三状态比较器，驱动比较器，驱动活动的聚光透镜向相应方向移动，从而使活动的聚光透镜向相应方向移动，从而使UU等于零。透镜的位移量通等于零。透镜的位移量通过位移传感器转变成电信号，由光轴偏移量显示电路输出。当退出测定过位移传感器转变成电信号，由光轴偏移量显示电路输出。当退出测定时，时，J8J8释放，常闭触点闭合，释放，常闭触点闭合，ZER

36、OZERO电位器（初始位置给定电位器）的信电位器（初始位置给定电位器）的信号与位移传感器比较，在控制电路作用下，使透镜回复到初始位置。号与位移传感器比较，在控制电路作用下，使透镜回复到初始位置。 J8.23.3.光强测量原理光强测量原理当前照灯光束通过活动的聚光透镜会聚至四象限光当前照灯光束通过活动的聚光透镜会聚至四象限光电池的中心位置后，四象限光电池的四个光电池（电池的中心位置后，四象限光电池的四个光电池（PLPL、PRPR、PUPU和和PDPD）输出相应的电流，转换成电压信号）输出相应的电流，转换成电压信号U UPLPL、U UPRPR、U UPUPU、U UPDPD后，由叠加电路进行叠加

37、，经放大器放大后，通后，由叠加电路进行叠加，经放大器放大后，通过光强指示表显示相应的发光强度值，见图。过光强指示表显示相应的发光强度值，见图。 二、前照灯远近光检测仪二、前照灯远近光检测仪( (一一) ) 结构组成结构组成 前照灯远近光检测仪前照灯远近光检测仪采用采用CCD传感器及图象传感器及图象处理技术，测量前照灯处理技术，测量前照灯近光和远光的发光强度近光和远光的发光强度和光轴偏移量，其总体和光轴偏移量，其总体结构见图。它主要由底结构见图。它主要由底座、立柱、转动支架、座、立柱、转动支架、光接收箱、单片机系统光接收箱、单片机系统和计算机系统等组成。和计算机系统等组成。 图图 前照灯远近前照

38、灯远近光检测仪光检测仪1 1光接收箱光接收箱 光学测量装置光学测量装置(见图见图)由透镜、半反射镜、由透镜、半反射镜、CCD摄像头、投影屏幕、前置摄像头、投影屏幕、前置光电检测器、后置光电检光电检测器、后置光电检测器等组成。透镜为菲涅测器等组成。透镜为菲涅尔透镜，它设置在光接收尔透镜，它设置在光接收箱前面，前置光电检测器箱前面，前置光电检测器和投影屏幕设置在目视板和投影屏幕设置在目视板的背面。前照灯的光束经的背面。前照灯的光束经透镜聚焦后，一部分光束经半反射镜反射到测量屏幕和前透镜聚焦后，一部分光束经半反射镜反射到测量屏幕和前置光电检测器上，另一部分光束透过半反射镜，照射到后置光电检测器上，另

39、一部分光束透过半反射镜，照射到后置光电检测器。前和后置光电检测器的作用是利用远光光置光电检测器。前和后置光电检测器的作用是利用远光光束进行光轴对正。束进行光轴对正。CCDCCD摄像头用于摄取投影屏幕上的图像。摄像头用于摄取投影屏幕上的图像。菲涅尔（菲涅尔（Fresnel）透镜是）透镜是一块经注塑模压或机械加一块经注塑模压或机械加工成形的轻薄光学塑料片，工成形的轻薄光学塑料片，其中一面刻有一系列同心其中一面刻有一系列同心菱形槽，另一面是平面，菱形槽，另一面是平面，见图。其每个环带都相当见图。其每个环带都相当于一个独立的折射于一个独立的折射面，这些菱形环带都能使入射光线会聚到一个共同的面，这些菱形

40、环带都能使入射光线会聚到一个共同的焦点。通常，菲涅尔透镜在整个直径范围内，厚度基焦点。通常，菲涅尔透镜在整个直径范围内，厚度基本相同。与传统光学玻璃透镜相比，菲涅尔透镜具有本相同。与传统光学玻璃透镜相比，菲涅尔透镜具有重量轻、材料来源丰富、成本低、制作方便、口径大重量轻、材料来源丰富、成本低、制作方便、口径大和厚度薄等优点。前照灯检测仪采用大口径菲涅尔透和厚度薄等优点。前照灯检测仪采用大口径菲涅尔透镜，其通光面积为镜，其通光面积为400 x200mm400 x200mm，焦距，焦距f=500mmf=500mm。CCDCCD摄像头由面阵摄像头由面阵CCDCCD、光学系统和驱动及信号处理电、光学系

41、统和驱动及信号处理电路等组成。路等组成。CCDCCD摄像头通过光学系统成像于面阵摄像头通过光学系统成像于面阵CCDCCD的的光敏面，面阵光敏面，面阵CCDCCD上的光敏像元将其上的光照度转换成上的光敏像元将其上的光照度转换成电荷量，经信号处理电路处理后，得到视频信号。电荷量，经信号处理电路处理后，得到视频信号。CCDCCD摄像头的焦距摄像头的焦距f=50mmf=50mm、像平面为、像平面为35mmx 23mm35mmx 23mm，可探测，可探测的最低照度为的最低照度为0.02Lx0.02Lx。面阵。面阵CCDCCD含有含有350350230230阵列的探阵列的探测单元，测量的最大角度为在水平方

42、向为测单元，测量的最大角度为在水平方向为2020，垂，垂直方向为直方向为1313，角度分辨率为，角度分辨率为0.160.16。 前照灯可认为是具有一定光强分布的面光源，见图。前照灯可认为是具有一定光强分布的面光源，见图。设在测量基准线的设在测量基准线的B点光线会聚为点光线会聚为A。在光路中插入菲。在光路中插入菲涅耳透镜后，原涅耳透镜后，原A点的光线实际会聚在点的光线实际会聚在A，成像为，成像为AB，这样利用透镜的这样利用透镜的“虚物成实像虚物成实像”的关系，使远处大范的关系，使远处大范围光强分布成像为测量屏幕上较小的可测量实像，可围光强分布成像为测量屏幕上较小的可测量实像，可大大缩短测量距离。

43、大大缩短测量距离。2.2.单片机系统单片机系统 单片机系统通过后置光电检测器和前置单片机系统通过后置光电检测器和前置光电检测器的信号，测量光检测箱相对于光光电检测器的信号，测量光检测箱相对于光轴是否偏上、偏下，偏左和偏右，并输出信轴是否偏上、偏下，偏左和偏右，并输出信号驱动左右和上下电机，分别使底座沿导轨号驱动左右和上下电机，分别使底座沿导轨和光接收箱沿立柱移动，实现光轴对正。和光接收箱沿立柱移动，实现光轴对正。 3.3.计算机系统计算机系统 计算机系统由图像采集卡、计算机及处理软件组计算机系统由图像采集卡、计算机及处理软件组成。图像采集卡的量化精度为成。图像采集卡的量化精度为8 8位。位。C

44、CDCCD摄像头的视频摄像头的视频模拟信号通过视频信号线输入到图像采集卡中，经滤模拟信号通过视频信号线输入到图像采集卡中，经滤波、波、A/DA/D转换成转换成8bits8bits数字视频信号存储于帧存储器中，数字视频信号存储于帧存储器中，通过通过PCIPCI总线传送到计算机系统内存中，然后由软件对总线传送到计算机系统内存中，然后由软件对其进行各种数据处理，包括去噪声、锐化、分割和特其进行各种数据处理，包括去噪声、锐化、分割和特征提取，最后通过显示器显示结果。征提取，最后通过显示器显示结果。( (二二) ) 测量过程测量过程1光轴对正光轴对正利用远光光束的对称性，使远光光斑的中利用远光光束的对称性，使远光光斑的中心和光接收箱的光学中心重合。测量时，计算心和光接收箱的光学中心重合。测量时，计