汽车仪表盘检测系统设计

程志涛，孔祥斌，董娜

（1.湖北工业大学，湖北 武汉 430068；2.烽火通信股份有限公司，湖北 武汉 430074）



汽车仪表盘检测系统设计

程志涛1，孔祥斌1，董娜2

（1.湖北工业大学，湖北 武汉 430068；2.烽火通信股份有限公司，湖北 武汉 430074）

摘 要：为解决当前汽车仪表盘人工检测效率低，精度不高、人为因素大的问题，文章开发出一套适用性广的汽车仪表自动检测系统，提高了出厂仪表的安全性能。经测试，该系统对汽车组合仪表的检测结果最大相对误差不超过2.5%，满足行业标准 QC/T 727-2007《汽车、摩托车用仪表》规定的精度要求。

关键词：汽车组合仪表；自动检测；电控单元

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.004

CLC NO.: U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-12-02

引言

随着经济持续、快速、稳定的发展，中国汽车工业迎来了新的发展阶段。[1-2]中国汽车生产成为继美国、德国、日本后，世界排名第四的汽车产业国。在当今科技发展水平，汽车仪表盘所显示的信息越来越多，其出错的可能性也越来越多，因此设计合理的识别与检测系统就非常必要了。本课题研究的自动检测系统通过程序控制实现模拟车辆信息、机器视觉判断对汽车仪表盘进行检测，判断是否符合行业标准QC/T 727-2007《汽车、摩托车用仪表》规定的精度要求。

1、汽车仪表盘检测的原理

汽车仪表盘检测包括对车速表、油量表、气压表、里程表等指针式仪表的准确度和精度的检测，信号灯、报警灯、背光灯等指示灯亮灭、颜色的检测。

该检测仪通过上位机控制检测系统电控单元电路，电控单元电路产生标准的车辆信息信号，检测信号驱动仪表盘响应并进入工作状态，摄像头（CCD）采集组合仪表盘在标准检测信号驱动下仪表盘所产生的响应图像，将图像信息传递给计算机，并有计算机软件对图像进行预处理和分割，然后将信息再次反馈给上位机，处理后将最终信息输出。其系统结构图如图1所示。图1中左边方框内所述部分表示检测系统设计部分，右边写有文字的方框分别代表仪表盘所包含的内容，车速表、里程表、油量表、LCD信息等等模拟的标准信号。

汽车组合仪表盘在自动检测过程中，以被检测仪表的车速表为例，检测过程为：(1)在上位机中设定好对应类型车速表类型参数、检测点和精度要求；(2)通过rs232串口将设定的参数传递到检测系统的电控单元，电控单元接收到控制指令模拟汽车仪表实际运行环境中给汽车组合仪表的车速表信号，信号驱动仪表盘工作；(3)视觉摄像头（CCD）同步采集仪表盘工作时的图像，对图像进行预处理、分割，判断是否满足标准并将结果进行输出。上位机控制系统实现对不同种类组合仪表检测项及检测参数的写入，控制电控单元输出被检仪表的检测信号，实现对组合仪表各功能的自动化检测。[3]如果符合标准则能够进行批量生产。

图1 汽车组合仪表盘检测流程框架图

2、检测系统设计

汽车组合仪表自动检测系统由上位机、电控单元、采样单元以及系统控制与显示界面四部分组成，系统整体框图如图2所示。

图2 检测系统总体框架图

电控单元根据要求为被测组合仪表等各种模拟车用传感器信号。采样单元由摄像头及相应的采集电路组成，摄像头获取被检仪表对检测信号响应后的组合仪表图像，将图像进行预处理、分割后得出结论，并送入上位机。上位机系统控制电控单元产生各种检测信号，包括数字式仪表、指针式仪表及各种指示灯的检测信号。系统控制与显示界面主要完成对系统参数的设置及测量结果的显示。

图3 电控单元整体框架图

汽车组合仪表盘的电控单元通过采集车辆在运行过程中的各种信息，例如车速信号、水温信号、气压信号、燃油消耗信号，空调开关信号和警示灯系信号等等，这一系列信息经过整合调整后传递到电控单元的为控制处理器，输出控制步进电机的PMW信号,并将采集的空调开关信号、环境温度值、蒸发器温度值和燃油消耗信息通过CAN总线传递到其他的电控单元。其整体框架图如图3。

图3中由油量传感器、水温传感器、车速传感器、转速传感器等。其中，油量传感器的输出信号是电压信号、水温是CAN报文、车速是脉冲信号。环境温度传感器和蒸发器温度传感器给出的燃油消耗、环境温度和蒸发器温度3个模拟量信号通过A/D转换输入到ECU引脚上；水温、转速等信息则由车载的其他电控单元采集相应传感器的信号通过CAN总线传送过来；两个开关信号由普通的I/O口输入到E C U中；速度则通过计算速度传感器信号得出。

3、实验结果

本课题研究的产品能自动检测汽车仪表盘的好坏，通过电控单元模拟汽车正常运行时速度、气压、油量等的信号，经过整合放大后传递到检测系统中，分析CCD采集的图像如图4，图5，根据相关数据得出结论。

图5 汽车右转向图像

图4 车速表图像图

图4为检测车速信号时车速表给出的响应图像，图5为仪表盘接收到标准右转信号给出的响应图像。从图像中我们能够很方便快捷的观察到当给出不同的信号时，仪表盘所做出的变化，只要确保信号的准确，我们能够很快地比较出差异从而判断仪表盘是否合格。

4、结论

本文根据市场需求进行分析，设计了一套通用性强、自动化程度高、检测错误率低的仪表盘检测系统。该系统中以汽车级芯片单片机STC12C5A60S2为核心，模拟汽车运行过程中发送给组合仪表的驱动信号的电控单元；给出了总体设计方案以及实验结果；并通过对检测系统的测试和分析，验证了该汽车组合仪表自动检测系统的设计精度满足 QC/T 727-2007《汽车、摩托车用仪表》车用仪表行业标准规定的要求[4]。

参考文献

[1] 孙康慧.中国汽车电子产业创新体系构建研究[D].吉林:吉林大学,2011:2-8.

[2] 杨沿平,甘年妃,刘克进.国内外汽车市场需求分析[J].湖南大学学报,2004,9(5):35-37.

[3] 刘伟.汽车仪表盘自动检测系统设计[D].中国知网.2013:9-10.

[4] 全国汽车标准化技术委员会,QC/T 727-2007.汽车、摩托车用仪表[S].北京:中国计划出版社,2007.

Design of Detecting System for Automobile Meter

Cheng ZhiTao1, Kong XiangBin1, Dong Na2
（1.The Hubei university of technology, Hubei Wuhan 430068; 2.Fenghuo Communication Co., Ltd., Hubei Wuhan 430074 )

Abstract:In order to solve the problems of current car dashboard low artifitial detection efficiency , low accuracy and the influence of human factor, in this paper, a set of automatic test system for motormeter detection system is developed, which can improve the safety performance of the motormeter. After testing, the maximum relative error of the system is not more than 2.5%, which meets the accuracyrequirements in the industry standard QC/T 727-2007 .

Keywords:Automotive Combination Meter; Automatic Detection; Electronic Control Unit

作者简介：程志涛，就读于湖北工业大学电气学院。

中图分类号：U463.5

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)02-12-02