汽车前照灯拐点无法捕捉问题分析及解决

胡 浩， 李 剑

（上汽通用汽车有限公司武汉分公司， 湖北 武汉 430200）

1 前言

汽车前照灯发展史： 煤油灯—白炽灯—卤素灯—氙气灯—LED前照灯。 前照灯位于车辆前部， 一般包含近光灯、远光灯、 驻车灯以及日间行车灯4种功能。 前照灯不仅关系到车主的外在形象， 更与夜间开车或坏天气条件下的安全驾驶紧密联系。 由于汽车前照灯的功能如此重要， 其问题也往往会受到客户的高度重视。 本文对某车型项目阶段汽车前照灯拐点无法捕捉问题进行原因分析， 并提出解决方案， 最终验证结果。

2 故障现象

一辆试验车在做前照灯捕捉拐点检测时， 发现设备无法捕捉到汽车前照灯拐点。 光影图显示有两个高度相仿的波峰， 设备无法判断拐点， 如图1所示。

图1 缺陷示意图

3 前照灯拐点工作原理

3.1 法规要求

GB 7258—2017机动车运行安全技术条件要求， 在空载车状态下， 汽车前照灯近光光束照射在距离10m的屏幕上， 近光光束明暗截止线转角或中点的垂直方向位置， 对近光光束透光面中心 （基准中心， 下同） 高度小于等于1000mm的机动车， 应不高于近光光束透光面中心所在水平面以下50mm的直线且不低于近光光束透光面中心所在水平面以下300mm的直线。 除装有一只前照灯的三轮汽车和摩托车外， 前照灯近光光束明暗截止线转角或中点的水平方向位置， 与近光光束透光面中心所在处置面相比， 向左偏移应小于等于170mm， 向右偏移应小于等于350mm。

3.2 拐点捕捉工作原理

二阶导数法捕捉算法： 以光型最亮点 （绿点） 为中心，选取一条合适的等照度曲线， 在捕捉区范围内对等照度曲线进行二次求导， 得到的二次求导曲线 （黄线） 的最大的极大值为前照灯拐点。 二阶导数法示意图如图2所示。

图2 二阶导数法示意图

切线法捕捉算法： 以选取的等照度曲线， 作该曲线的切线， 该等照度曲线距离该切线最远点为拐点。 切线法示意如图3所示。 本案例采用二阶导数法捕捉算法进行捕捉拐点。

图3 切线法示意图

3.3 截止线形成工作原理

图4、 图5分别为反/投射式前照灯近光光学系统。 其中， 反射式前照灯近光光学系统： 反射镜+截止线+透镜，光源发出光， 经过反射镜反射， 遮光器遮挡形成截止线，形成如图6所示光型图； 图5为投射式前照灯近光光学系统：截止线+透镜， 光源发出光直接经遮光器遮挡形成截止线，形成如图6所示光型图。

图4 反射式前照灯

图5 投射式前照灯

图6 近光灯光型图

4 故障分析

4.1 多波峰形成原因

该车前照灯采用LED光源+反射碗结构， 截止线由多个反射面反射的光累积形成， 如图7所示， 不如挡板式结构锐利清晰。 累积成像截止线会有凹坑或凸起， 二阶导数曲线在这些位置会形成波峰， 即为干扰波峰。 挡板式结构拐点波峰高度更高， 如图8所示， 抗干扰性强， 而反射碗式容差性较差。

图7 LED+反射碗结构光型

4.2 关键控制点排查

梳理并排查了影响光型的关键控制点， 包括反射镜型面尺寸、 镀铝厚度、 底漆厚度及光源与反射镜相对位置，排查情况见表1。 经过关键点排查， 反射镜底涂漆厚度偏上差， 是造成问题的可疑点。

表1 关键控制点排查表

4.3 反向验证

如表2所示， 分别生产3套较薄底漆 （10～11μm）、 3套适中底漆 （11～13μm）、 3套较厚底漆 （13～14μm） 共计9套零件进行整灯验证。 发现底漆厚度控制在10～13μm时， 二次求导波形无干扰波峰， 设备可准确捕捉到拐点。 底漆厚度控制在13～14μm的零件， 二次求导波形会出现两个波峰，3个零件其中一个零件两个波峰高度相差不大， 对设备而言形成干扰波峰， 造成拐点无法捕捉。 确定反射镜底涂漆厚度偏上差是造成设备拐点无法捕捉的根本原因。

表2 验证件时间节点

5 解决方案

借鉴业内优秀前照灯供应商工艺过程， 使用喷涂代替淋涂， 减少反射镜底涂漆厚度， 将厚度控制在10～13μm。

优化尺寸零件在工厂上线使用， 跟踪一个月， 再无拐点无法捕捉问题发生， 确认问题解决。

6 总结

1） 光学设计阶段， 不仅关注法规对测点照度值的要求， 还要兼顾后续制造过程中调光要求。 增加拐点二阶导曲线波峰的高度评审： ①光型拐点波峰与干扰波峰差在0.1以上； ②左右上下极限调节中光型高度差变化在0.03以内。

2） 在项目阶段， 完成光型潜在过程影响因素的识别，并在量产前验证过程稳定性及实施监控。

3） 在光型封样阶段， 选取好、 中、 差3种状态样件进行现场验证封样， 在抓捕范围和等照度曲线等参数上选择最优化参数。