程志濤，孔祥斌，董娜

（1.湖北工業(yè)大學，湖北 武漢 430068；2.烽火通信股份有限公司，湖北 武漢 430074）

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汽車儀表盤檢測系統(tǒng)設(shè)計

程志濤1，孔祥斌1，董娜2

（1.湖北工業(yè)大學，湖北 武漢 430068；2.烽火通信股份有限公司，湖北 武漢 430074）

摘 要：為解決當前汽車儀表盤人工檢測效率低，精度不高、人為因素大的問題，文章開發(fā)出一套適用性廣的汽車儀表自動檢測系統(tǒng)，提高了出廠儀表的安全性能。經(jīng)測試，該系統(tǒng)對汽車組合儀表的檢測結(jié)果最大相對誤差不超過2.5%，滿足行業(yè)標準 QC/T 727-2007《汽車、摩托車用儀表》規(guī)定的精度要求。

關(guān)鍵詞：汽車組合儀表；自動檢測；電控單元

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

隨著經(jīng)濟持續(xù)、快速、穩(wěn)定的發(fā)展，中國汽車工業(yè)迎來了新的發(fā)展階段。[1-2]中國汽車生產(chǎn)成為繼美國、德國、日本后，世界排名第四的汽車產(chǎn)業(yè)國。在當今科技發(fā)展水平，汽車儀表盤所顯示的信息越來越多，其出錯的可能性也越來越多，因此設(shè)計合理的識別與檢測系統(tǒng)就非常必要了。本課題研究的自動檢測系統(tǒng)通過程序控制實現(xiàn)模擬車輛信息、機器視覺判斷對汽車儀表盤進行檢測，判斷是否符合行業(yè)標準QC/T 727-2007《汽車、摩托車用儀表》規(guī)定的精度要求。

1、汽車儀表盤檢測的原理

汽車儀表盤檢測包括對車速表、油量表、氣壓表、里程表等指針式儀表的準確度和精度的檢測，信號燈、報警燈、背光燈等指示燈亮滅、顏色的檢測。

該檢測儀通過上位機控制檢測系統(tǒng)電控單元電路，電控單元電路產(chǎn)生標準的車輛信息信號，檢測信號驅(qū)動儀表盤響應(yīng)并進入工作狀態(tài)，攝像頭（CCD）采集組合儀表盤在標準檢測信號驅(qū)動下儀表盤所產(chǎn)生的響應(yīng)圖像，將圖像信息傳遞給計算機，并有計算機軟件對圖像進行預(yù)處理和分割，然后將信息再次反饋給上位機，處理后將最終信息輸出。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1中左邊方框內(nèi)所述部分表示檢測系統(tǒng)設(shè)計部分，右邊寫有文字的方框分別代表儀表盤所包含的內(nèi)容，車速表、里程表、油量表、LCD信息等等模擬的標準信號。

汽車組合儀表盤在自動檢測過程中，以被檢測儀表的車速表為例，檢測過程為：(1)在上位機中設(shè)定好對應(yīng)類型車速表類型參數(shù)、檢測點和精度要求；(2)通過rs232串口將設(shè)定的參數(shù)傳遞到檢測系統(tǒng)的電控單元，電控單元接收到控制指令模擬汽車儀表實際運行環(huán)境中給汽車組合儀表的車速表信號，信號驅(qū)動儀表盤工作；(3)視覺攝像頭（CCD）同步采集儀表盤工作時的圖像，對圖像進行預(yù)處理、分割，判斷是否滿足標準并將結(jié)果進行輸出。上位機控制系統(tǒng)實現(xiàn)對不同種類組合儀表檢測項及檢測參數(shù)的寫入，控制電控單元輸出被檢儀表的檢測信號，實現(xiàn)對組合儀表各功能的自動化檢測。[3]如果符合標準則能夠進行批量生產(chǎn)。

圖1 汽車組合儀表盤檢測流程框架圖

2、檢測系統(tǒng)設(shè)計

汽車組合儀表自動檢測系統(tǒng)由上位機、電控單元、采樣單元以及系統(tǒng)控制與顯示界面四部分組成，系統(tǒng)整體框圖如圖2所示。

圖2 檢測系統(tǒng)總體框架圖

電控單元根據(jù)要求為被測組合儀表等各種模擬車用傳感器信號。采樣單元由攝像頭及相應(yīng)的采集電路組成，攝像頭獲取被檢儀表對檢測信號響應(yīng)后的組合儀表圖像，將圖像進行預(yù)處理、分割后得出結(jié)論，并送入上位機。上位機系統(tǒng)控制電控單元產(chǎn)生各種檢測信號，包括數(shù)字式儀表、指針式儀表及各種指示燈的檢測信號。系統(tǒng)控制與顯示界面主要完成對系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置及測量結(jié)果的顯示。

圖3 電控單元整體框架圖

汽車組合儀表盤的電控單元通過采集車輛在運行過程中的各種信息，例如車速信號、水溫信號、氣壓信號、燃油消耗信號，空調(diào)開關(guān)信號和警示燈系信號等等，這一系列信息經(jīng)過整合調(diào)整后傳遞到電控單元的為控制處理器，輸出控制步進電機的PMW信號,并將采集的空調(diào)開關(guān)信號、環(huán)境溫度值、蒸發(fā)器溫度值和燃油消耗信息通過CAN總線傳遞到其他的電控單元。其整體框架圖如圖3。

圖3中由油量傳感器、水溫傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等。其中，油量傳感器的輸出信號是電壓信號、水溫是CAN報文、車速是脈沖信號。環(huán)境溫度傳感器和蒸發(fā)器溫度傳感器給出的燃油消耗、環(huán)境溫度和蒸發(fā)器溫度3個模擬量信號通過A/D轉(zhuǎn)換輸入到ECU引腳上；水溫、轉(zhuǎn)速等信息則由車載的其他電控單元采集相應(yīng)傳感器的信號通過CAN總線傳送過來；兩個開關(guān)信號由普通的I/O口輸入到E C U中；速度則通過計算速度傳感器信號得出。

3、實驗結(jié)果

本課題研究的產(chǎn)品能自動檢測汽車儀表盤的好壞，通過電控單元模擬汽車正常運行時速度、氣壓、油量等的信號，經(jīng)過整合放大后傳遞到檢測系統(tǒng)中，分析CCD采集的圖像如圖4，圖5，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

圖5 汽車右轉(zhuǎn)向圖像

圖4 車速表圖像圖

圖4為檢測車速信號時車速表給出的響應(yīng)圖像，圖5為儀表盤接收到標準右轉(zhuǎn)信號給出的響應(yīng)圖像。從圖像中我們能夠很方便快捷的觀察到當給出不同的信號時，儀表盤所做出的變化，只要確保信號的準確，我們能夠很快地比較出差異從而判斷儀表盤是否合格。

4、結(jié)論

本文根據(jù)市場需求進行分析，設(shè)計了一套通用性強、自動化程度高、檢測錯誤率低的儀表盤檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)中以汽車級芯片單片機STC12C5A60S2為核心，模擬汽車運行過程中發(fā)送給組合儀表的驅(qū)動信號的電控單元；給出了總體設(shè)計方案以及實驗結(jié)果；并通過對檢測系統(tǒng)的測試和分析，驗證了該汽車組合儀表自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計精度滿足 QC/T 727-2007《汽車、摩托車用儀表》車用儀表行業(yè)標準規(guī)定的要求[4]。

參考文獻

[1] 孫康慧.中國汽車電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系構(gòu)建研究[D].吉林:吉林大學,2011:2-8.

[2] 楊沿平,甘年妃,劉克進.國內(nèi)外汽車市場需求分析[J].湖南大學學報,2004,9(5):35-37.

[3] 劉偉.汽車儀表盤自動檢測系統(tǒng)設(shè)計[D].中國知網(wǎng).2013:9-10.

[4] 全國汽車標準化技術(shù)委員會,QC/T 727-2007.汽車、摩托車用儀表[S].北京:中國計劃出版社,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

作者簡介：程志濤，就讀于湖北工業(yè)大學電氣學院。

中圖分類號：U463.5

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)02-12-02