半自動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

摘要：汽車(chē)前照燈的技術(shù)狀況對(duì)于保障汽車(chē)夜間安全行駛意義重大，是汽車(chē)安全性能檢測(cè)的重要項(xiàng)目。本論文主要針對(duì)一款半自動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀，比較它與市面上其他同類(lèi)產(chǎn)品的異同，分析其存在的缺點(diǎn)，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，以及在此基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)品的外形進(jìn)行重現(xiàn)表現(xiàn)。本論文對(duì)于產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是利用絲杠以及導(dǎo)軌的組合實(shí)現(xiàn)檢測(cè)儀內(nèi)部光電池板的多向移動(dòng)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)品的外形進(jìn)行造型設(shè)計(jì)。

本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)前照燈檢測(cè)儀集圖像數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示于一體，可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)前照燈遠(yuǎn)近光的半自動(dòng)化檢測(cè)工作。

關(guān)鍵詞：前照燈前照燈檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)

1 緒論

機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈是汽車(chē)在夜間或是在能見(jiàn)度較低的情況下，為駕駛員提供照明的重要設(shè)備，同時(shí)也是駕駛員發(fā)出警示、進(jìn)行聯(lián)絡(luò)的燈光信號(hào)裝置。機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈的正常工作與行車(chē)安全是密不可分的。因此，前照燈的光照性能檢測(cè)被列為機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全檢測(cè)的必檢項(xiàng)目。我國(guó)頒布了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》（GB 7258—2004）[1]，對(duì)車(chē)燈的光型、遠(yuǎn)光光束發(fā)光強(qiáng)度、光束照射位置做出了嚴(yán)格的要求，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)也提出了要求。所以，深入研究檢測(cè)車(chē)燈配光性能的各種檢測(cè)裝置必將為我國(guó)汽車(chē)、摩托車(chē)工業(yè)的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。

1.1 前照燈檢測(cè)儀的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)技術(shù)是汽車(chē)工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的產(chǎn)物，它是隨著汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展而興起的一門(mén)技術(shù)。而機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)儀也是伴隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的。作為檢測(cè)儀器中的重要分支，前照燈檢測(cè)儀伴隨著前照燈檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，從無(wú)到有。時(shí)至今日，很多汽車(chē)技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的前照燈檢測(cè)儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)這一較高程度的突破。相比國(guó)外先進(jìn)的機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)技術(shù)，我國(guó)的檢測(cè)技術(shù)起步比較晚。隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)，我國(guó)的汽車(chē)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)了很多高性能的檢測(cè)，譬如計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)檢測(cè)，自動(dòng)采集分析數(shù)據(jù)的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本形成。如今，國(guó)內(nèi)很多產(chǎn)家自主研發(fā)和生產(chǎn)的前照燈檢測(cè)儀器不僅已經(jīng)可以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)的檢測(cè)需要，同時(shí)還在出口其他國(guó)家。

1.2 市場(chǎng)調(diào)查分析

本次研究主要是在現(xiàn)有半自動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外觀(guān)表現(xiàn)進(jìn)行一定的改進(jìn)，使產(chǎn)品在功能、外形、色彩、品質(zhì)等諸多方面得到進(jìn)一步的提升。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多檢測(cè)儀均是仿照國(guó)外的設(shè)計(jì)，很少有自己獨(dú)特的創(chuàng)新，均質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重。而且很多設(shè)計(jì)不符合人機(jī)關(guān)系，不利于操作者的使用。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查分析，原有產(chǎn)品與市場(chǎng)上同類(lèi)先進(jìn)產(chǎn)品相比，還存在相當(dāng)大的不足之處。主要包括產(chǎn)品的人機(jī)工程、工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品外形方面。

2 原有半自動(dòng)前照燈檢測(cè)儀的相關(guān)分析

2.1 工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

原有半自動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)前照燈檢測(cè)儀屬于聚光式前照燈檢測(cè)儀，而且屬于移動(dòng)反射鏡檢測(cè)法，其工作原理如圖2-1所示?，F(xiàn)在使用的移動(dòng)反射鏡檢測(cè)法由于光束和光電池之間的距離，因菲涅爾透鏡的物理性質(zhì)有一個(gè)焦距的限制，所以致使內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)外形存在限制，使得產(chǎn)品的外形無(wú)法有大的突破和改進(jìn)。原有檢測(cè)儀的內(nèi)部核心部件是一套調(diào)節(jié)反光鏡水平和垂直角度的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其部件較多且復(fù)雜，而且多為加工件。因此結(jié)構(gòu)的加工成本比較高，不適于長(zhǎng)期使用。

2.2 原有產(chǎn)品外形分析

原有產(chǎn)品主要存在兩大不足之處：

2.2.1 人機(jī)工程方面：原有產(chǎn)品的操作界面與顯示界面不符合人機(jī)關(guān)系，造成了操作者的諸多不適。

2.2.2 產(chǎn)品外形方面：原有產(chǎn)品的外形比較笨重，體型較大，耗費(fèi)材料。原有產(chǎn)品的外形尺寸分別為635mm*58

0mm*485mm，而一個(gè)同類(lèi)產(chǎn)品的尺寸僅為540mm*220

mm*270mm。對(duì)比即可看出，原有產(chǎn)品在外形方面存在的缺點(diǎn)。

3 半自動(dòng)前照燈檢測(cè)儀的具體設(shè)計(jì)

3.1 工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)比聚光式前照燈檢測(cè)儀的三種不同的檢測(cè)方法，最后選定移動(dòng)光電池檢測(cè)法作為改進(jìn)產(chǎn)品的工作原理。主要因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，而且對(duì)產(chǎn)品外形的約束不大。移動(dòng)光電池檢測(cè)法的工作原理如圖3-1所示。

在確定產(chǎn)品的檢測(cè)方式后，需要設(shè)計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來(lái)完成光電池在水平和垂直方向上的位置調(diào)節(jié)。在確保精度的條件下，還要保證兩個(gè)方向的調(diào)節(jié)不會(huì)有任何干擾。針對(duì)這樣的工作方式，可以采用一些機(jī)械部件來(lái)實(shí)現(xiàn)這一調(diào)節(jié)功能，可選擇的有齒輪齒條、渦輪蝸桿以及絲杠，導(dǎo)軌等。本次設(shè)計(jì)針對(duì)每種組合均進(jìn)行了設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析最后選定由絲杠導(dǎo)軌的組合來(lái)完成調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)的最終效果圖如圖3-2所示。導(dǎo)軌采用了外購(gòu)件。整套結(jié)構(gòu)中只有絲杠、螺母和底部的幾個(gè)支架是加工件，其余均采用外購(gòu)件，進(jìn)行簡(jiǎn)單的截?cái)嗪豌@孔加工，大大降低了產(chǎn)品的成本，并縮短了生產(chǎn)周期。

3.2 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)

基于產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及原有產(chǎn)品的不足之處，并考慮到產(chǎn)品的使用環(huán)境及使用人群，綜合得出產(chǎn)品的外觀(guān)表現(xiàn)要簡(jiǎn)潔實(shí)用，并符合人機(jī)關(guān)系。設(shè)計(jì)共完成了多種外形方案，每個(gè)方案均有設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)。經(jīng)過(guò)分析對(duì)比與選擇，及最終的優(yōu)化設(shè)計(jì)。產(chǎn)品外形效果圖如圖3-3所示。

方案除了解決原有產(chǎn)品的缺點(diǎn)以外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：①產(chǎn)品的四條主要邊緣增加了圓角的設(shè)計(jì)，盡量降低碰撞帶來(lái)的傷害；②將產(chǎn)品的操作界面置于機(jī)箱上方，便于操作； ③將原有透鏡的坡形邊緣改為了直角邊緣，增大光束接收區(qū)域；④為產(chǎn)品增加了微型打印機(jī)。

在顏色選擇方面，因?yàn)橐m合檢測(cè)儀器的使用環(huán)境和檢測(cè)儀器的適用人群，所以要選擇比較穩(wěn)重和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)念伾?。原產(chǎn)品為橘黃色，此顏色為公司的代表顏色。所以依舊采用橘黃色作為產(chǎn)品的主色調(diào)，這是對(duì)于企業(yè)文化的一種延續(xù)，同時(shí)也與同系列的其他產(chǎn)品達(dá)成統(tǒng)一。選定產(chǎn)品的主色以后，根據(jù)色彩搭配，有以下幾種顏色與橘黃色搭配比較適合：白色、淺藍(lán)色、黑色、和棕黃色。由于要符合檢測(cè)儀器穩(wěn)重、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ魈攸c(diǎn)，所以選擇了黑色作為主色橘黃色的搭配顏色。由于橘黃色的色調(diào)比較鮮亮，加入適量的黑色可以使產(chǎn)品看起來(lái)穩(wěn)重但又不顯輕浮。

除了橘黃色以外，選擇了藍(lán)色作為同系列其他產(chǎn)品的色彩方案，藍(lán)色給人以平靜、清爽的感覺(jué)；加入適量的配色白色可以提高產(chǎn)品的整體明度，減少?gòu)?qiáng)烈的色彩感受。

3.3 產(chǎn)品人機(jī)界面設(shè)計(jì)

原有產(chǎn)品的顯示屬于數(shù)字式顯示儀表，它具有認(rèn)讀簡(jiǎn)單、迅速、精確的特點(diǎn)，而且占用的面積較小，不需要另設(shè)照明裝置。因此，在產(chǎn)品改進(jìn)中依舊采用了液晶顯示屏來(lái)完成數(shù)據(jù)的顯示。

基于人的視覺(jué)特性以及對(duì)于產(chǎn)品人機(jī)關(guān)系的分析可知，操作界面和顯示界面的最佳傾斜角度。其中顯示界面與水平面的最佳夾角為60°～75°；操作界面與水平面的最佳夾角為35°。由于在操作界面與顯示界面之間打印機(jī)、液晶顯示屏和電路板的影響，經(jīng)計(jì)算最終顯示界面與水平面夾角60°，操作界面與水平面的夾角為35°。

界面設(shè)計(jì)中常用字體有中文的宋體、黑體、楷體，英文的Times New Roman等，因?yàn)檫@些字體容易辨認(rèn)、可讀性好。但是考慮到本產(chǎn)品的使用人群雖然主要集中在國(guó)內(nèi)，但是還有部分是出口國(guó)外的。所以操作臺(tái)和顯示界面的文本均采用了中文和英文的組合，為了保證風(fēng)格統(tǒng)一，均選用黑體。因?yàn)楹隗w比較容易辨認(rèn)、字體清晰，而且給人一種權(quán)威感，這是檢測(cè)儀器需要達(dá)到的效果。

3.4 瞄準(zhǔn)器設(shè)計(jì)

在機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)時(shí)，車(chē)輛是沿著檢測(cè)場(chǎng)的地面上的“引車(chē)線(xiàn)”行駛至前照燈檢測(cè)儀說(shuō)明書(shū)上規(guī)定的檢測(cè)距離位置后，開(kāi)啟汽車(chē)的前照燈，然后用檢測(cè)儀檢測(cè)前照燈的光照強(qiáng)度、光軸偏斜量等參數(shù)。車(chē)輛與檢測(cè)儀是否對(duì)準(zhǔn)攸關(guān)整個(gè)檢測(cè)結(jié)果是否準(zhǔn)確。因此，僅依靠以上措施來(lái)確保車(chē)輛與檢測(cè)儀對(duì)準(zhǔn)，還不能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

原有產(chǎn)品并不配備瞄準(zhǔn)器，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市面上同類(lèi)的先進(jìn)產(chǎn)品均擁有此設(shè)備。所以根據(jù)市場(chǎng)現(xiàn)狀，決定在改進(jìn)產(chǎn)品的同時(shí)，為產(chǎn)品增加這一功能。激光與檢測(cè)儀的中心線(xiàn)重合。它的工作原理為：操作者通過(guò)激光在車(chē)輛上照射的光點(diǎn)來(lái)判斷并調(diào)節(jié)車(chē)輛停放的位置，確保與檢測(cè)儀器的中心對(duì)準(zhǔn)。

3.5 支架底座設(shè)計(jì)

產(chǎn)品的支架底座，首先起到了對(duì)機(jī)箱的支撐作用，其次由于機(jī)箱較重，不易搬動(dòng)。將機(jī)箱置于支架上，通過(guò)推動(dòng)支架和底座，進(jìn)行移動(dòng)。

對(duì)底座進(jìn)行了以下改進(jìn)：①將原有三個(gè)螺栓螺母的緊固方式，改為僅用一個(gè)螺母在底座的下方進(jìn)行固定。螺紋軸直接焊接于底座內(nèi)部，使得產(chǎn)品的安裝和拆卸更加便捷。②將原有產(chǎn)品外部焊縫的結(jié)構(gòu)改為在底座的內(nèi)部，使產(chǎn)品底座的外觀(guān)更加美觀(guān)。

4 設(shè)計(jì)總結(jié)與展望

本次設(shè)計(jì)，主要完成了產(chǎn)品工作方式的重新選擇，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以及基于產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品外形進(jìn)行的外觀(guān)表現(xiàn)設(shè)計(jì)。重新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和外形相對(duì)原有產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，不僅在人機(jī)關(guān)系方面有了相當(dāng)大的協(xié)調(diào)，使產(chǎn)品更加適合操作者的操作，而且還做到了在簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的同時(shí)，降低了產(chǎn)品整體的生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件.GB7258—2004.2004.

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