國內(nèi)車企背景光測(cè)試系統(tǒng)分析與改進(jìn)

何云，張明福，程銳

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

汽車各功能部件想著細(xì)化、人性化即個(gè)性化方向發(fā)展。在各個(gè)汽車企業(yè)中，根據(jù)各自車型配置的特點(diǎn)、內(nèi)外飾的搭配效果，使得整車有更好的視覺體驗(yàn)，各企業(yè)對(duì)于整車背景光顏色的要求不盡相同，每種顏色的亮度要求也不完全一致，以致評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不完全相同，各企業(yè)都有自己的判定標(biāo)準(zhǔn)。而且隨著消費(fèi)水平的不斷提高，客戶對(duì)車輛的要求也不斷提高，對(duì)于視覺體驗(yàn)的要求也越來越高，迫使各企業(yè)對(duì)背景光的要求越來越嚴(yán)。

如何保證汽車背景光符合人們的要求呢? 亮度高了，在夜晚時(shí)會(huì)出現(xiàn)很刺眼的效果，致使人的眼睛疲勞，不能保證駕駛安全性。亮度低了，在夜晚時(shí)很難識(shí)別按鍵及報(bào)警燈，造成安全隱患。各汽車廠也關(guān)注到這點(diǎn)，但是主要是依賴于各零部件供應(yīng)商。目前國內(nèi)汽車廠只有江淮和長安有自己的背景光測(cè)試系統(tǒng)，也一直在研究背景光測(cè)試技術(shù)。經(jīng)過不懈的努力在背景光測(cè)試領(lǐng)域已經(jīng)有所突破，本文對(duì)國內(nèi)車企背景光測(cè)試系統(tǒng)做全面分析并就改進(jìn)點(diǎn)做闡述。

1 背景光測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

1931年，CIE（國際照明委員會(huì)）在兩維方向上定義了一個(gè)獨(dú)立于亮度的色度空間，這就是Yxy色空間，x/y表示色度值，對(duì)應(yīng)圖中的X、Y 坐標(biāo)。

圖1 色度圖

如圖顏色顯示，近無色的E點(diǎn)在于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)顏色圖表（如“白”），使用標(biāo)準(zhǔn)的x和y的光譜值部分指定顏色的位置。由此可以得出在國際上色度的定義是根據(jù)在色坐標(biāo)的位置點(diǎn)也即x和y的值來確定是什么顏色的。那么如何劃分區(qū)域呢，具體坐標(biāo)值是多少呢？

1.1 國內(nèi)自主品牌汽車企業(yè)對(duì)背景光要求

國內(nèi)各合資汽車企業(yè)對(duì)整車背景光有比較詳盡的要求，但是不同的企業(yè)，其判定標(biāo)準(zhǔn)也不完全相同，部分企業(yè)的顏色以色坐標(biāo)為依據(jù)，而部分企業(yè)則以波長為依據(jù)。而對(duì)于亮度，不同的企業(yè)有不同的標(biāo)準(zhǔn)要求，同一企業(yè)在不同測(cè)車型配置中同一種顏色也會(huì)有不同的要求。例如：通用汽車的標(biāo)準(zhǔn)以色坐標(biāo)為依據(jù)，每種顏色定義一種顏色坐標(biāo)區(qū)域，形成一個(gè)合格范圍，如圖2所示：

圖2 通用汽車背景光顏色標(biāo)準(zhǔn)

而大眾汽車的顏色卻以波長作為判定依據(jù)，每種顏色定義該顏色的上下限，形成一個(gè)正負(fù)偏差范圍，如圖3所示：

圖3 大眾汽車背景光顏色標(biāo)準(zhǔn)

且大眾汽車對(duì)于紅色（Red）的要求在不同的車型上還有不同的要求，例如，紅色波長在Skoda車型上的標(biāo)準(zhǔn)值定義為615±7，而在Seat車型的標(biāo)志燈上定義為630±7，在顯示屏上又定義為 630+7-5。所以每個(gè)企業(yè)都有自己的標(biāo)準(zhǔn)來滿足自己產(chǎn)品的特點(diǎn)。

1.2 國內(nèi)車企對(duì)背景光的要求

我公司的背景光測(cè)試能力建設(shè)項(xiàng)目自2012年12月啟動(dòng)，2013年7月完成并投入使用，經(jīng)過2年多時(shí)間的研究學(xué)習(xí)，通過大量的試驗(yàn)論證，于2014年10月形成江淮的第一版《整車背景光通用要求》，作為整車及零部件背景光測(cè)試的唯一判定依據(jù)，并完成掛網(wǎng)發(fā)布。

表1 整車背景光效果顏色定義

根據(jù)背光標(biāo)準(zhǔn)要求，汽車背景光測(cè)試要素有波長及色度坐標(biāo)，色飽和度，亮度等參數(shù)。

1.3 國內(nèi)車企背景光標(biāo)準(zhǔn)的不足

隨著汽車的大量普及，消費(fèi)者對(duì)汽車的要求越來越高，在1年多的運(yùn)行過程中，市場(chǎng)上反饋我公司商用車在白天時(shí)看不清表盤的問題。

在我公司的 2014年發(fā)布的背景光標(biāo)準(zhǔn)中只規(guī)定了夜晚模式下的背景光要求，對(duì)于白天模式下的背景光亮度沒有具體的規(guī)定，而商用車的儀表盤在白天運(yùn)行時(shí)大多暴露在陽光的照射下，在背景光亮度不足的情況下無法看清表盤信息，以致引起客戶抱怨。

我們的背景光標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足當(dāng)前市場(chǎng)需求，不能有效的指導(dǎo)設(shè)計(jì)，不利于我公司產(chǎn)品力的提升。那么如何提升一致性的標(biāo)準(zhǔn)，那么如何保證產(chǎn)品的背景光更貼近國際要求？就擺在各供應(yīng)商和主機(jī)廠面前的難題。為此對(duì)國內(nèi)汽車零部件供應(yīng)商背景光測(cè)試進(jìn)行調(diào)研分析。

2 其他廠商測(cè)試調(diào)研

表2 各家供應(yīng)商測(cè)試設(shè)備和方法對(duì)比表

在江淮的幾家供應(yīng)商中，各個(gè)供應(yīng)商都與自己的一套測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法，而因測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法不同，對(duì)同一零部件的測(cè)試結(jié)果就不完全相同，導(dǎo)致我們提供的標(biāo)準(zhǔn)不能有效的指導(dǎo)供應(yīng)商對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，不利于我公司產(chǎn)品開發(fā)效率的提升。表1是調(diào)研的幾家供應(yīng)商測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備對(duì)比。

1）航盛使用 CA-2000設(shè)備，采用微距鏡頭（測(cè)試光圈0.25mm）采用取點(diǎn)方式，測(cè)試時(shí)同一個(gè)字符取其中幾個(gè)點(diǎn)的平均值作為測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試方法和手段相對(duì)較合理，測(cè)試數(shù)據(jù)較可靠。但其中取點(diǎn)的位置不固定，都是由測(cè)試人員選取，同一字符，不同測(cè)試人員處理的數(shù)據(jù)可能完全不同。

航盛擁有專用的測(cè)試暗室，測(cè)試數(shù)據(jù)能完全模擬整車夜晚模式，而且擁有電動(dòng)控制測(cè)試工裝，測(cè)試時(shí)測(cè)試儀器與被測(cè)零部件的相對(duì)位置調(diào)整方便快捷，測(cè)試效率高。

2）新通達(dá)使用 CA-2000設(shè)備，采用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，測(cè)試時(shí)選取整個(gè)字符面，通過軟件自動(dòng)計(jì)算平均值作為測(cè)試數(shù)據(jù)。由于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭拍攝范圍較廣，對(duì)某個(gè)字符的拍攝可能后受到其他不同亮度字符的影響，在同一表盤內(nèi)有多種亮度字符時(shí)的測(cè)試結(jié)果沒有參考價(jià)值。

新通達(dá)擁有專用的測(cè)試暗室，測(cè)試數(shù)據(jù)能完全模擬整車夜晚模式，而且擁有手動(dòng)控制測(cè)試工裝，測(cè)試時(shí)測(cè)試儀器與被測(cè)零部件的相對(duì)位置調(diào)整較方便，測(cè)試效率較高。

3）森力采用CS-200便攜式測(cè)試設(shè)備，測(cè)試時(shí)將鏡頭對(duì)準(zhǔn)字符，對(duì)字符進(jìn)行掃描，選取其中某個(gè)點(diǎn)的值作為測(cè)試結(jié)果，因?yàn)閺S家無法做到每個(gè)字符的所有位置顏色、亮度都一致，所以森力的這種測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法測(cè)出的結(jié)果完全依賴于個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和狀態(tài)，對(duì)同一字符，每個(gè)人的測(cè)試結(jié)果都有可能完全不一樣。在字符亮度不均勻的情況下，完全可以測(cè)出滿意的結(jié)果，但不具備代表性。

森力使用便攜式設(shè)備，不需要測(cè)試暗室。

4）溫州長江采用Lumi Cam 1300 & 4000設(shè)備，使用0-無窮遠(yuǎn)鏡頭，手動(dòng)調(diào)焦，數(shù)據(jù)處理采用取面求平均值方式，選取整個(gè)字符，通過軟件自動(dòng)計(jì)算平均值作為測(cè)試結(jié)果，在字符亮度較均勻時(shí)能準(zhǔn)確反應(yīng)真實(shí)情況，但時(shí)字符亮度不均勻的情況下就可能出現(xiàn)結(jié)果合格，但是出現(xiàn)刺眼的情況。

3 本公司背景光測(cè)試能力分析

1）測(cè)試設(shè)備：為滿足市場(chǎng)需求，我公司的背景光測(cè)試能力建設(shè)項(xiàng)目自2012年12月啟動(dòng)，2013年7月完成并投入使用。僅有一套測(cè)試設(shè)備（CA-2500）和相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件，并配備了廣角鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、微距鏡頭和 0.3mm、0.5mm的測(cè)試光圈，用于不同面積大小的測(cè)試，滿足整車所有的測(cè)試需求。

2）測(cè)試環(huán)境：在辦公室區(qū)域用用遮光布圍成一塊區(qū)域作為測(cè)試暗室，遮光效果不好，不能完全模擬整車夜晚模式，導(dǎo)致測(cè)試出的結(jié)果與實(shí)際情況處在差異。

3）測(cè)試方法：我公司測(cè)試設(shè)備沒有測(cè)試臺(tái)架，只有測(cè)試儀器，沒有相應(yīng)的工裝，測(cè)試時(shí)需要手動(dòng)調(diào)整測(cè)試儀器與被測(cè)零部件之間的相對(duì)位置，高度方向還需墊相應(yīng)厚度的書籍或者其他物件等，測(cè)試儀器才能拍攝到圖像，具體見圖4：

圖4 測(cè)試儀器與被測(cè)零部件相對(duì)位置

數(shù)據(jù)處理方法：對(duì)數(shù)據(jù)處理的方式采用取面求平均值方式，數(shù)據(jù)處理時(shí)，選取整個(gè)字符，通過軟件自動(dòng)計(jì)算平均值作為測(cè)試結(jié)果，在字符亮度較均勻時(shí)能準(zhǔn)確反應(yīng)真實(shí)情況，但時(shí)字符亮度不均勻的情況下就可能出現(xiàn)結(jié)果合格，但是出現(xiàn)刺眼的情況。

4 改進(jìn)的目標(biāo)及方案實(shí)施

就以上分析的結(jié)果可以看出背景光測(cè)試系統(tǒng)改進(jìn)勢(shì)在必行，那么我們的目標(biāo)是什么？背景光能力深耕項(xiàng)目旨在建立江淮的整車及零部件背景光測(cè)試規(guī)范、修訂背景光標(biāo)準(zhǔn)要求、改善測(cè)試環(huán)境，以提高測(cè)試精度、縮短開發(fā)周期、提高零部件開發(fā)效率等為目的，同時(shí)與各供應(yīng)商研究各自設(shè)備的特點(diǎn)，找到差距和規(guī)律，形成指導(dǎo)文件，保證測(cè)試數(shù)據(jù)的一致性。

4.1 標(biāo)桿車背景光數(shù)據(jù)庫建立

針對(duì)我們現(xiàn)有的標(biāo)桿車（如奧迪、哈弗、福特、吉利等車型），挑選不同背景光顏色的車輛進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分別采集白天模式和夜晚模式下背景光的亮度和顏色，根據(jù)不同的車型、顏色、黑白天模式，建立標(biāo)桿車的背景光數(shù)據(jù)庫，作為后期標(biāo)準(zhǔn)分析的依據(jù)；

4.2 背景光測(cè)試暗室搭建

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)隔離出一片區(qū)域，搭建測(cè)試房間，并在測(cè)試房間內(nèi)噴刷黑色漆，形成背景光測(cè)試暗室，以完全模擬夜晚駕車模式，提高數(shù)據(jù)的測(cè)試精度。在測(cè)試暗室中分別隔離出零部件背景光測(cè)試區(qū)域和整車背景光測(cè)試區(qū)域，測(cè)試暗室搭建見圖5：

圖5 背景光測(cè)試暗室搭建示意圖

4.3 零部件背景光測(cè)試平臺(tái)搭建

通過內(nèi)部資源或者外部資源，根據(jù)被測(cè)零部件的種類、大小尺寸等制作零部件背景光測(cè)試夾具，用于裝夾各種類型零部件，確保測(cè)試時(shí)被測(cè)面與測(cè)試儀器鏡頭表面平行。而且被測(cè)零部件在測(cè)試時(shí)需要調(diào)整3個(gè)方向的位置，在其中對(duì)焦方向上增加高精度步進(jìn)電機(jī)，通過電機(jī)調(diào)整測(cè)試儀器與被測(cè)零部件的相對(duì)位置，并將操縱按鈕安裝在測(cè)試儀器顯示屏位置，方便觀察、調(diào)整，使采集的畫面最清晰，且能有效提高測(cè)試效率。零部件背景光測(cè)試平臺(tái)見圖6：

圖6 零部件背景光測(cè)試平臺(tái)

4.4 整車背景光測(cè)試平臺(tái)搭建

通過內(nèi)部資源或者外部資源，按照普通車型駕駛室的大致空間布局，在背景光測(cè)試暗室內(nèi)，自主設(shè)計(jì)并搭建整車背景光測(cè)試臺(tái)架。各零部件可按照整車的實(shí)車布局安放在相應(yīng)的大致位置上并通過系統(tǒng)開關(guān)進(jìn)行點(diǎn)亮體驗(yàn)。作為整車背景光的主觀評(píng)價(jià)暗室，避免現(xiàn)有整車評(píng)價(jià)的繁瑣流程，整車背景光測(cè)試平臺(tái)見圖7：

圖7 整車背景光測(cè)試平臺(tái)

4.5 修訂《整車背景光通用要求》

結(jié)合現(xiàn)有要求，根據(jù)江淮的實(shí)際，融合標(biāo)桿車背景光數(shù)據(jù)庫以及其他汽車企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)分析，測(cè)試方法調(diào)研，修訂《整車背景光通用要求》，形成新的適合江淮的背景光通用要求并發(fā)布。要求中必須規(guī)定測(cè)試環(huán)境要求、測(cè)試整車背景光顏色定義要求、各種類型的指示燈、表盤、指針、工作指示燈、報(bào)警指示燈等的亮度要求。

4.6 編制整車及零部件的背景光測(cè)試規(guī)范

依據(jù)前期調(diào)研結(jié)果編制整車及零部件背景光的測(cè)試規(guī)范，規(guī)范中必須規(guī)定好測(cè)試環(huán)境要求、測(cè)試設(shè)備、測(cè)試方法、布局圖、測(cè)試報(bào)告模板等。保證測(cè)試數(shù)據(jù)的高度一致性、以便指導(dǎo)供應(yīng)商對(duì)LED等的選型。

5 專用固定夾具設(shè)計(jì)

由于被測(cè)零部件的大小、形狀不完全一樣，而且要求被測(cè)零部件的表面必須與光學(xué)測(cè)試儀器鏡頭平行才能使數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確，所以被測(cè)零部件需要進(jìn)行定位夾緊。然而部分電子零部件背光被測(cè)面與其他基準(zhǔn)面并不垂直，這就給零部件的裝夾增加了難度，目前還沒有這方面的專用夾具。因此，本次測(cè)試夾具設(shè)計(jì)是測(cè)試系統(tǒng)改進(jìn)的重要方面。

5.1 設(shè)計(jì)構(gòu)想

該夾具能實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車中所有帶背光的電子零部件的裝夾，但是圖像測(cè)試儀相對(duì)較重，移動(dòng)困難，被測(cè)試件固定后做伸縮移動(dòng)也存在隱患，因?yàn)樾螤畈灰?guī)則，可能垂直面不能保證；所以構(gòu)想光學(xué)測(cè)試儀器固定，被測(cè)電子零部件放置在某平臺(tái)上，調(diào)整好被測(cè)零部件的相對(duì)位置后，使用相對(duì)應(yīng)厚度的墊片或者書籍支撐零部件，達(dá)到零部件背光被測(cè)面與光學(xué)測(cè)試儀器鏡頭平行的目的。

5.2 方案實(shí)施

為了滿足測(cè)試需求，設(shè)計(jì)了一種汽車電子零部件背光測(cè)試多功能夾具。系統(tǒng)圖8如下：

圖8 多功能夾具示意圖

該裝置由底座（1）、限位調(diào)節(jié)塊（2）、垂直導(dǎo)桿（3）、壓條（4）、水平導(dǎo)槽（5）組成，通過調(diào)節(jié)限位調(diào)節(jié)塊（2）、垂直導(dǎo)桿（3）、壓條（4）的相對(duì)位置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同形狀的零部件進(jìn)行裝夾。

5.3 設(shè)計(jì)技術(shù)說明

汽車零部件測(cè)試多動(dòng)能夾具由水平底座、限位調(diào)節(jié)塊、垂直導(dǎo)桿、壓條和水平導(dǎo)槽組成，可實(shí)現(xiàn)汽車任意電子零部件的裝夾。（1）通過在水平方向上條件垂直導(dǎo)桿的位置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同大小和形狀的零部件進(jìn)行水平橫向方向上的固定；（2）通過上下調(diào)節(jié)壓條的位置，可對(duì)零部件進(jìn)行垂直方向上的固定；（3）通過調(diào)節(jié)限位調(diào)節(jié)塊的位置，限位調(diào)節(jié)塊與底座邊沿凸起部分可對(duì)零部件進(jìn)行水平縱向方向上的固定，從而達(dá)到夾緊零部件的目的。

如圖所示，當(dāng)要對(duì)一個(gè)形狀特別的零部件進(jìn)行裝夾測(cè)試時(shí)，（1）首先沿著導(dǎo)槽左右調(diào)整由垂直導(dǎo)桿及壓條及水平導(dǎo)槽組成的整體，控制零部件水平方向上的移動(dòng)；（2）再通過旋轉(zhuǎn)或者滑動(dòng)限位調(diào)節(jié)塊與底座邊沿凸起部分可控制零部件橫向的運(yùn)動(dòng)；（3）當(dāng)調(diào)整好零部件在水平方向上的位置后，上下滑動(dòng)壓條將零部件壓實(shí)鎖死壓條，這樣就能牢牢的夾住零部件進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試。

6 結(jié)論

背景光測(cè)試系統(tǒng)的改善大大減輕了測(cè)試員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，很好保證亮度的一致性，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；半自動(dòng)化的平臺(tái)設(shè)計(jì)取代了手動(dòng)對(duì)焦，很好保證了對(duì)焦的準(zhǔn)確性，保證了測(cè)試效果的最佳性；多功能夾具的設(shè)計(jì)為保證零部件夾緊提供了有效可行的工裝，在測(cè)試過程中零部件的固定是非常重要的，多功能夾具保證測(cè)試面鏡頭垂直提高了測(cè)試效果；背景光測(cè)試系統(tǒng)的改進(jìn)為國內(nèi)車企背景光測(cè)試打開一條勇往直前的光明大道。

致謝

感謝在論文研究過程中領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)和同事們的幫助。

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