半自动机动车前照灯检测仪设计

摘要：汽车前照灯的技术状况对于保障汽车夜间安全行驶意义重大，是汽车安全性能检测的重要项目。本论文主要针对一款半自动机动车前照灯检测仪，比较它与市面上其他同类产品的异同，分析其存在的缺点，对其内部结构进行改良，以及在此基础上对产品的外形进行重现表现。本论文对于产品内部结构的设计，是利用丝杠以及导轨的组合实现检测仪内部光电池板的多向移动，并在此基础上对产品的外形进行造型设计。

本次设计的汽车前照灯检测仪集图像数据采集、数据处理、数据显示于一体，可以实现汽车前照灯远近光的半自动化检测工作。

关键词：前照灯前照灯检测仪结构设计造型设计

1 绪论

机动车前照灯是汽车在夜间或是在能见度较低的情况下，为驾驶员提供照明的重要设备，同时也是驾驶员发出警示、进行联络的灯光信号装置。机动车前照灯的正常工作与行车安全是密不可分的。因此，前照灯的光照性能检测被列为机动车运行安全检测的必检项目。我国颁布了相应的国家标准《汽车运行安全技术条件》（GB 7258―2004）[1]，对车灯的光型、远光光束发光强度、光束照射位置做出了严格的要求，同时对相应的检测系统也提出了要求。所以，深入研究检测车灯配光性能的各种检测装置必将为我国汽车、摩托车工业的发展做出巨大的贡献。

1.1 前照灯检测仪的国内外研究现状

机动车检测技术是汽车工业现代化发展的产物，它是随着汽车技术的不断发展而兴起的一门技术。而机动车检测仪也是伴随着检测技术的发展应运而生的。作为检测仪器中的重要分支，前照灯检测仪伴随着前照灯检测技术的发展，从无到有。时至今日，很多汽车技术发达国家的前照灯检测仪已经实现了全自动实时检测这一较高程度的突破。相比国外先进的机动车检测技术，我国的检测技术起步比较晚。随着汽车行业的发展，近年来，我国的汽车检测技术发展迅速，已经部分实现了很多高性能的检测，譬如计算机管理系统检测，自动采集分析数据的检测网络已经基本形成。如今，国内很多产家自主研发和生产的前照灯检测仪器不仅已经可以满足国内的检测需要，同时还在出口其他国家。

1.2 市场调查分析

本次研究主要是在现有半自动机动车前照灯检测仪的基础上，通过对产品的内部结构及外观表现进行一定的改进，使产品在功能、外形、色彩、品质等诸多方面得到进一步的提升。

现在国内很多检测仪均是仿照国外的设计，很少有自己独特的创新，均质化现象严重。而且很多设计不符合人机关系，不利于操作者的使用。经过市场调查分析，原有产品与市场上同类先进产品相比，还存在相当大的不足之处。主要包括产品的人机工程、工作原理及内部结构、产品外形方面。

2 原有半自动前照灯检测仪的相关分析

2.1 工作原理及内部结构分析

原有半自动机动车前照灯检测仪属于聚光式前照灯检测仪，而且属于移动反射镜检测法，其工作原理如图2-1所示。现在使用的移动反射镜检测法由于光束和光电池之间的距离，因菲涅尔透镜的物理性质有一个焦距的限制，所以致使内部结构对外形存在限制，使得产品的外形无法有大的突破和改进。原有检测仪的内部核心部件是一套调节反光镜水平和垂直角度的机械结构，其部件较多且复杂，而且多为加工件。因此结构的加工成本比较高，不适于长期使用。

2.2 原有产品外形分析

原有产品主要存在两大不足之处：

2.2.1 人机工程方面：原有产品的操作界面与显示界面不符合人机关系，造成了操作者的诸多不适。

2.2.2 产品外形方面：原有产品的外形比较笨重，体型较大，耗费材料。原有产品的外形尺寸分别为635mm*58

0mm*485mm，而一个同类产品的尺寸仅为540mm*220

mm*270mm。对比即可看出，原有产品在外形方面存在的缺点。

3 半自动前照灯检测仪的具体设计

3.1 工作原理及内部结构设计

通过对比聚光式前照灯检测仪的三种不同的检测方法，最后选定移动光电池检测法作为改进产品的工作原理。主要因为其结构简洁，而且对产品外形的约束不大。移动光电池检测法的工作原理如图3-1所示。

在确定产品的检测方式后，需要设计内部结构，来完成光电池在水平和垂直方向上的位置调节。在确保精度的条件下，还要保证两个方向的调节不会有任何干扰。针对这样的工作方式，可以采用一些机械部件来实现这一调节功能，可选择的有齿轮齿条、涡轮蜗杆以及丝杠，导轨等。本次设计针对每种组合均进行了设计，经过实验分析最后选定由丝杠导轨的组合来完成调节。结构的最终效果图如图3-2所示。导轨采用了外购件。整套结构中只有丝杠、螺母和底部的几个支架是加工件，其余均采用外购件，进行简单的截断和钻孔加工，大大降低了产品的成本，并缩短了生产周期。

3.2 产品造型设计

基于产品内部结构的设计，以及原有产品的不足之处，并考虑到产品的使用环境及使用人群，综合得出产品的外观表现要简洁实用，并符合人机关系。设计共完成了多种外形方案，每个方案均有设计侧重点。经过分析对比与选择，及最终的优化设计。产品外形效果图如图3-3所示。

方案除了解决原有产品的缺点以外，还具有以下优点：①产品的四条主要边缘增加了圆角的设计，尽量降低碰撞带来的伤害；②将产品的操作界面置于机箱上方，便于操作； ③将原有透镜的坡形边缘改为了直角边缘，增大光束接收区域；④为产品增加了微型打印机。

在颜色选择方面，因为要适合检测仪器的使用环境和检测仪器的适用人群，所以要选择比较稳重和严谨的颜色。原产品为橘黄色，此颜色为公司的代表颜色。所以依旧采用橘黄色作为产品的主色调，这是对于企业文化的一种延续，同时也与同系列的其他产品达成统一。选定产品的主色以后，根据色彩搭配，有以下几种颜色与橘黄色搭配比较适合：白色、浅蓝色、黑色、和棕黄色。由于要符合检测仪器稳重、严谨的工作特点，所以选择了黑色作为主色橘黄色的搭配颜色。由于橘黄色的色调比较鲜亮，加入适量的黑色可以使产品看起来稳重但又不显轻浮。

除了橘黄色以外，选择了蓝色作为同系列其他产品的色彩方案，蓝色给人以平静、清爽的感觉；加入适量的配色白色可以提高产品的整体明度，减少强烈的色彩感受。

3.3 产品人机界面设计

原有产品的显示属于数字式显示仪表，它具有认读简单、迅速、精确的特点，而且占用的面积较小，不需要另设照明装置。因此，在产品改进中依旧采用了液晶显示屏来完成数据的显示。

基于人的视觉特性以及对于产品人机关系的分析可知，操作界面和显示界面的最佳倾斜角度。其中显示界面与水平面的最佳夹角为60°～75°；操作界面与水平面的最佳夹角为35°。由于在操作界面与显示界面之间打印机、液晶显示屏和电路板的影响，经计算最终显示界面与水平面夹角60°，操作界面与水平面的夹角为35°。

界面设计中常用字体有中文的宋体、黑体、楷体，英文的Times New Roman等，因为这些字体容易辨认、可读性好。但是考虑到本产品的使用人群虽然主要集中在国内，但是还有部分是出口国外的。所以操作台和显示界面的文本均采用了中文和英文的组合，为了保证风格统一，均选用黑体。因为黑体比较容易辨认、字体清晰，而且给人一种权威感，这是检测仪器需要达到的效果。

3.4 瞄准器设计

在机动车检测时，车辆是沿着检测场的地面上的“引车线”行驶至前照灯检测仪说明书上规定的检测距离位置后，开启汽车的前照灯，然后用检测仪检测前照灯的光照强度、光轴偏斜量等参数。车辆与检测仪是否对准攸关整个检测结果是否准确。因此，仅依靠以上措施来确保车辆与检测仪对准，还不能够达到国家标准。

原有产品并不配备瞄准器，经过市场调查发现，市面上同类的先进产品均拥有此设备。所以根据市场现状，决定在改进产品的同时，为产品增加这一功能。激光与检测仪的中心线重合。它的工作原理为：操作者通过激光在车辆上照射的光点来判断并调节车辆停放的位置，确保与检测仪器的中心对准。

3.5 支架底座设计

产品的支架底座，首先起到了对机箱的支撑作用，其次由于机箱较重，不易搬动。将机箱置于支架上，通过推动支架和底座，进行移动。

对底座进行了以下改进：①将原有三个螺栓螺母的紧固方式，改为仅用一个螺母在底座的下方进行固定。螺纹轴直接焊接于底座内部，使得产品的安装和拆卸更加便捷。②将原有产品外部焊缝的结构改为在底座的内部，使产品底座的外观更加美观。

4 设计总结与展望

本次设计，主要完成了产品工作方式的重新选择，内部结构的创新设计，以及基于产品的内部结构对产品外形进行的外观表现设计。重新设计的结构和外形相对原有产品来说，不仅在人机关系方面有了相当大的协调，使产品更加适合操作者的操作，而且还做到了在简化结构的同时，降低了产品整体的生产成本。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准汽车运行安全技术条件.GB7258―2004.2004.

[2]阮宝湘等.工业设计人机工程[M].北京：机械工业出版社，2005:93―122.

[3]吴勇等.试论国内外机动车前照灯实用检测技术[J].汽车维护与修理，2005年2期：45―52.