胡 浩， 李 劍

（上汽通用汽車有限公司武漢分公司， 湖北 武漢 430200）

1 前言

汽車前照燈發(fā)展史： 煤油燈—白熾燈—鹵素?zé)簟瘹鉄簟狶ED前照燈。 前照燈位于車輛前部， 一般包含近光燈、遠(yuǎn)光燈、 駐車燈以及日間行車燈4種功能。 前照燈不僅關(guān)系到車主的外在形象， 更與夜間開車或壞天氣條件下的安全駕駛緊密聯(lián)系。 由于汽車前照燈的功能如此重要， 其問題也往往會(huì)受到客戶的高度重視。 本文對某車型項(xiàng)目階段汽車前照燈拐點(diǎn)無法捕捉問題進(jìn)行原因分析， 并提出解決方案， 最終驗(yàn)證結(jié)果。

2 故障現(xiàn)象

一輛試驗(yàn)車在做前照燈捕捉拐點(diǎn)檢測時(shí)， 發(fā)現(xiàn)設(shè)備無法捕捉到汽車前照燈拐點(diǎn)。 光影圖顯示有兩個(gè)高度相仿的波峰， 設(shè)備無法判斷拐點(diǎn)， 如圖1所示。

圖1 缺陷示意圖

3 前照燈拐點(diǎn)工作原理

3.1 法規(guī)要求

GB 7258—2017機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件要求， 在空載車狀態(tài)下， 汽車前照燈近光光束照射在距離10m的屏幕上， 近光光束明暗截止線轉(zhuǎn)角或中點(diǎn)的垂直方向位置， 對近光光束透光面中心 （基準(zhǔn)中心， 下同） 高度小于等于1000mm的機(jī)動(dòng)車， 應(yīng)不高于近光光束透光面中心所在水平面以下50mm的直線且不低于近光光束透光面中心所在水平面以下300mm的直線。 除裝有一只前照燈的三輪汽車和摩托車外， 前照燈近光光束明暗截止線轉(zhuǎn)角或中點(diǎn)的水平方向位置， 與近光光束透光面中心所在處置面相比， 向左偏移應(yīng)小于等于170mm， 向右偏移應(yīng)小于等于350mm。

3.2 拐點(diǎn)捕捉工作原理

二階導(dǎo)數(shù)法捕捉算法： 以光型最亮點(diǎn) （綠點(diǎn)） 為中心，選取一條合適的等照度曲線， 在捕捉區(qū)范圍內(nèi)對等照度曲線進(jìn)行二次求導(dǎo)， 得到的二次求導(dǎo)曲線 （黃線） 的最大的極大值為前照燈拐點(diǎn)。 二階導(dǎo)數(shù)法示意圖如圖2所示。

圖2 二階導(dǎo)數(shù)法示意圖

切線法捕捉算法： 以選取的等照度曲線， 作該曲線的切線， 該等照度曲線距離該切線最遠(yuǎn)點(diǎn)為拐點(diǎn)。 切線法示意如圖3所示。 本案例采用二階導(dǎo)數(shù)法捕捉算法進(jìn)行捕捉拐點(diǎn)。

圖3 切線法示意圖

3.3 截止線形成工作原理

圖4、 圖5分別為反/投射式前照燈近光光學(xué)系統(tǒng)。 其中， 反射式前照燈近光光學(xué)系統(tǒng)： 反射鏡+截止線+透鏡，光源發(fā)出光， 經(jīng)過反射鏡反射， 遮光器遮擋形成截止線，形成如圖6所示光型圖； 圖5為投射式前照燈近光光學(xué)系統(tǒng)：截止線+透鏡， 光源發(fā)出光直接經(jīng)遮光器遮擋形成截止線，形成如圖6所示光型圖。

圖4 反射式前照燈

圖5 投射式前照燈

圖6 近光燈光型圖

4 故障分析

4.1 多波峰形成原因

該車前照燈采用LED光源+反射碗結(jié)構(gòu)， 截止線由多個(gè)反射面反射的光累積形成， 如圖7所示， 不如擋板式結(jié)構(gòu)銳利清晰。 累積成像截止線會(huì)有凹坑或凸起， 二階導(dǎo)數(shù)曲線在這些位置會(huì)形成波峰， 即為干擾波峰。 擋板式結(jié)構(gòu)拐點(diǎn)波峰高度更高， 如圖8所示， 抗干擾性強(qiáng)， 而反射碗式容差性較差。

圖7 LED+反射碗結(jié)構(gòu)光型

4.2 關(guān)鍵控制點(diǎn)排查

梳理并排查了影響光型的關(guān)鍵控制點(diǎn)， 包括反射鏡型面尺寸、 鍍鋁厚度、 底漆厚度及光源與反射鏡相對位置，排查情況見表1。 經(jīng)過關(guān)鍵點(diǎn)排查， 反射鏡底涂漆厚度偏上差， 是造成問題的可疑點(diǎn)。

表1 關(guān)鍵控制點(diǎn)排查表

4.3 反向驗(yàn)證

如表2所示， 分別生產(chǎn)3套較薄底漆 （10～11μm）、 3套適中底漆 （11～13μm）、 3套較厚底漆 （13～14μm） 共計(jì)9套零件進(jìn)行整燈驗(yàn)證。 發(fā)現(xiàn)底漆厚度控制在10～13μm時(shí)， 二次求導(dǎo)波形無干擾波峰， 設(shè)備可準(zhǔn)確捕捉到拐點(diǎn)。 底漆厚度控制在13～14μm的零件， 二次求導(dǎo)波形會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)波峰，3個(gè)零件其中一個(gè)零件兩個(gè)波峰高度相差不大， 對設(shè)備而言形成干擾波峰， 造成拐點(diǎn)無法捕捉。 確定反射鏡底涂漆厚度偏上差是造成設(shè)備拐點(diǎn)無法捕捉的根本原因。

表2 驗(yàn)證件時(shí)間節(jié)點(diǎn)

5 解決方案

借鑒業(yè)內(nèi)優(yōu)秀前照燈供應(yīng)商工藝過程， 使用噴涂代替淋涂， 減少反射鏡底涂漆厚度， 將厚度控制在10～13μm。

優(yōu)化尺寸零件在工廠上線使用， 跟蹤一個(gè)月， 再無拐點(diǎn)無法捕捉問題發(fā)生， 確認(rèn)問題解決。

6 總結(jié)

1） 光學(xué)設(shè)計(jì)階段， 不僅關(guān)注法規(guī)對測點(diǎn)照度值的要求， 還要兼顧后續(xù)制造過程中調(diào)光要求。 增加拐點(diǎn)二階導(dǎo)曲線波峰的高度評審： ①光型拐點(diǎn)波峰與干擾波峰差在0.1以上； ②左右上下極限調(diào)節(jié)中光型高度差變化在0.03以內(nèi)。

2） 在項(xiàng)目階段， 完成光型潛在過程影響因素的識別，并在量產(chǎn)前驗(yàn)證過程穩(wěn)定性及實(shí)施監(jiān)控。

3） 在光型封樣階段， 選取好、 中、 差3種狀態(tài)樣件進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)證封樣， 在抓捕范圍和等照度曲線等參數(shù)上選擇最優(yōu)化參數(shù)。