一种HUD杂散光自动测试系统与测试方法

摘要

本发明公开了一种HUD杂散光自动测试系统，属于HUD自动测试系统技术领域，包括依次设置的光源组件、HUD台架组件和照相机组件，还包括电脑组件，光源安装于光源多轴机械手臂上，HUD安装于HUD台架上，照相机安装于照相机多轴机械手臂上，电脑分别与光源组件、HUD和照相机组件电连接。本发明还公开了HUD杂散光自动测试方法，根据光源的位置以及照相机的焦距计算出的成像距离、照相机所处的眼点位置和角度，出现杂散光时能自动识别是哪一结构件引起的杂散光，并且能够根据太阳的高度角、方位角、汽车行驶方向准确复现和预测问题，照相机在眼盒能自动扫描式拍照测试，不会遗漏测试，这样大大节省了测试时间与工作量，并且准确度高，不依赖于检测员的经验。

权利要求

1.一种HUD杂散光自动测试方法，其特征在于：包括自动测试系统，包括依次设置的光源组件、HUD台架组件和照相机组件，还包括电脑组件，所述光源组件包括光源和光源多轴机械手臂，所述光源安装于光源多轴机械手臂上，所述HUD台架组件包括HUD、HUD支架、风挡玻璃和风挡玻璃支架，所述HUD安装于HUD支架上，所述风挡玻璃安装于风挡玻璃支架上，所述照相机组件包括照相机和照相机多轴机械手臂，所述照相机安装于照相机多轴机械手臂上，所述电脑组件包括电脑和处理系统，所述处理系统安装于电脑上，所述电脑与光源组件电连接，所述电脑与HUD电连接，所述电脑与照相机组件电连接；

测试方法包括如下步骤：

(1)在处理系统中输入太阳的高度角和方位角、汽车行驶方向，光源自动移动到此位置；

(2)在处理系统中输入眼点位置，照相机自动移动到此位置；

(3)照相机自动调整焦距，直到图像完全清晰，电脑自动读取焦距，根据读取的焦距自动计算成像距离，并且通过读取照相机多轴机械手臂的坐标计算出照相机所处的眼点位置和角度；

(4)最后根据读取照相机的焦距计算出的成像距离、照相机所处的眼点位置和角度自动识别出杂散光是由哪一部分结构件引起的。

2.一种HUD杂散光自动测试方法，其特征在于：包括自动测试系统，包括依次设置的光源组件、HUD台架组件和照相机组件，还包括电脑组件，所述光源组件包括光源和光源多轴机械手臂，所述光源安装于光源多轴机械手臂上，所述HUD台架组件包括HUD、HUD支架、风挡玻璃和风挡玻璃支架，所述HUD安装于HUD支架上，所述风挡玻璃安装于风挡玻璃支架上，所述照相机组件包括照相机和照相机多轴机械手臂，所述照相机安装于照相机多轴机械手臂上，所述电脑组件包括电脑和处理系统，所述处理系统安装于电脑上，所述电脑与光源组件电连接，所述电脑与HUD电连接，所述电脑与照相机组件电连接；

测试方法包括如下步骤：

(1)在处理系统中输入太阳的高度角和方位角、汽车行驶方向，光源自动移动到此位置；

(2)在处理系统中输入相机扫描命令，照相机在照相机多轴机械手臂的移动下在眼盒内扫描拍摄；

(3)在处理系统中读取照相机的焦距，照相机多轴机械手臂的坐标计算出照相机所处的眼点位置和角度；

(4)最后根据读取照相机的焦距计算出的成像距离、照相机所处的眼点位置和角度自动识别出杂散光是由哪一部分结构件引起的。

3.根据权利要求2所述的一种HUD杂散光自动测试方法，其特征在于：所述步骤(4)后，读取光源多轴机械手臂的坐标，预测实车在什么时候HUD内部哪一个结构件会有杂散光。

4.根据权利要求1或2所述的一种HUD杂散光自动测试方法，其特征在于：所述照相机多轴机械手臂的坐标包括x,y,z,θ,φ, 其中，x,y,z为照相机多轴机械手臂的水平坐标位置，θ,φ, 为照相机多轴机械手臂的角度坐标位置。

5.根据权利要求1或2所述的一种HUD杂散光自动测试方法，其特征在于：所述光源多轴机械手臂的活动范围覆盖整个风挡玻璃。

6.根据权利要求1或2所述的一种HUD杂散光自动测试方法，其特征在于：所述照相机多轴机械手臂的活动范围覆盖整个眼盒。

7.根据权利要求1或2所述的一种HUD杂散光自动测试方法，其特征在于：所述照相机为自动定焦照相机。

说明书

一种HUD杂散光自动测试系统与测试方法

技术领域

[0001] 本发明属于HUD自动测试系统技术领域，具体地涉及一种HUD杂散光自动测试系统与测试方法。

背景技术

[0002] 汽车风挡式抬头显示器(HeadUpDisplay)是能够在汽车前风挡玻璃上呈现信息避免了驾驶员需要低头才能看到仪表信息，保证了驾驶的安全性。抬头显示器最早在军用飞
机上应用。随着技术的发展，抬头显示器在汽车领域的应用越来越广泛。当典型的风挡式
HUD(平视显示器)在不同的环境下使用时，由于防尘板表面反射的太阳光聚焦和太阳光线
在LCD、小反射镜、大反射镜之间来回反射再出射到人眼所导致的杂散光，使HUD成像区域出
现亮斑，因而造成驾驶者使用舒适感降低。为避免上述情况的出现，需要采用相关自动测试
系统进行测试，以验证分析结果的可靠性，并且为以后产品的开发提供支持，使前挡风玻璃
上的虚拟图像达到理想状态。

[0003] 现有技术HUD杂散光的测试，通过平移和旋转组合的方式利用三基色光源模拟太阳在一天中的运动轨迹，通过调整光源位置，测试人员在观测眼盒框内检测。

[0004] 现有技术存在以下几方面技术问题：

[0005] 1、此杂散光自动测试系统比较笨重，不能自动化控制光源的高度及角度，光源位置的复现性比较差，不能根据太阳的高度角与方位角、汽车行驶方向准确定位，现有技术
中，光源的高度角度需要人来移动，效率低，耗时间；

[0006] 2、此杂散光自动测试系统不能自动识别杂散光是哪一部分结构件引起的，杂散光的识别主要依赖于检测员，需要检测员自己判断杂散光是由哪一部分结构件引起的，对检
测人员的经验以及技术要求比较高；

[0007] 3.此杂散光自动测试系统不能全自动扫描眼盒，容易遗漏测试项。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种HUD杂散光自动测试系统与测试方法，解决现有技术中存在的问题，实现全自动测试杂散光。

[0009] 本发明所采用的技术方案是：

[0010] 一种HUD杂散光自动测试系统，包括依次设置的光源组件、HUD台架组件和照相机组件，还包括电脑组件，所述光源组件包括光源和光源多轴机械手臂，所述光源安装于光源
多轴机械手臂上，所述HUD台架组件包括HUD、HUD支架、风挡玻璃和风挡玻璃支架，所述HUD
安装于HUD支架上，所述风挡玻璃安装于风挡玻璃支架上，所述照相机组件包括照相机和照
相机多轴机械手臂，所述照相机安装于照相机多轴机械手臂上，所述电脑组件包括电脑和
处理系统，所述处理系统安装于电脑上，所述电脑与光源组件电连接，所述电脑与HUD电连
接，所述电脑与照相机组件电连接。

[0011] 作为优选地，所述光源多轴机械手臂的活动范围覆盖整个风挡玻璃。

[0012] 作为优选地，所述照相机多轴机械手臂的活动范围覆盖整个眼盒。

[0013] 作为优选地，所述照相机为自动定焦照相机。

[0014] 一种HUD杂散光自动测试方法，包括如下步骤：

[0015] (1)在处理系统中输入太阳的高度角和方位角、汽车行驶方向，光源自动移动到此位置；

[0016] (2)在处理系统中输入眼点位置，照相机自动移动到此位置；

[0017] (3)照相机自动调整焦距，直到图像完全清晰，电脑自动读取焦距，根据读取的焦距自动计算成像距离，并且通过读取照相机多轴机械手臂的坐标计算出照相机所处的眼点
位置和角度；

[0018] (4)最后根据读取照相机的焦距计算出的成像距离、照相机所处的眼点位置和角度自动识别出杂散光是由哪一部分结构件引起的。

[0019] 一种HUD杂散光自动测试方法，包括如下步骤：

[0020] (1)在处理系统中输入太阳的高度角和方位角、汽车行驶方向，光源自动移动到此位置；

[0021] (2)在处理系统中输入相机扫描命令，照相机在照相机多轴机械手臂的移动下在眼盒内扫描拍摄；

[0022] (3)在处理系统中读取照相机的焦距，照相机多轴机械手臂的坐标计算出照相机所处的眼点位置和角度；

[0023] (4)最后根据读取照相机的焦距计算出的成像距离、照相机所处的眼点位置和角度自动识别出杂散光是由哪一部分结构件引起的。

[0024] 进一步地，所述步骤(4)后，读取光源多轴机械手臂的坐标，预测实车在什么时候HUD内部哪一个结构件会有杂散光。

[0025] 进一步地，所述照相机多轴机械手臂的坐标包括x,y,z,θ,φ,

[0026] 本发明的有益效果是：

[0027] 本发明公开的HUD杂散光测试系统可以全自动测试杂散光，根据光源的位置以及照相机的焦距计算出的成像距离、照相机所处的眼点位置和角度，出现杂散光时能自动识
别是哪一结构件引起的杂散光，并且能够根据太阳的高度角、方位角、汽车行驶方向准确复
现和预测问题，照相机在眼盒能自动扫描式拍照测试，不会遗漏测试，这样大大节省了测试
时间与工作量，并且准确度高，不依赖于检测员的经验。

[0028] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

[0029] 图1为本发明的实施例提供的一种HUD自动杂散光测试系统示意图。

[0030] 图2为本发明的实施例提供的一种HUD虚像位置示意图。

[0031] 图3为本发明中杂散光照到大反射镜边缘照相机拍照的示意图。

[0032] 图4为本发明HUD杂散光自动测试系统的系统流程图。

[0033] 1‑光源多轴机械手臂 2‑光源 3‑HUD 4‑HUD支架 5‑照相机 6‑照相机多轴机械手臂 7‑电脑 8‑大反射镜 9‑LCD屏幕 10‑小反射镜 11‑风挡玻璃 12‑大反射镜虚像 13‑小
反射镜虚像 14‑LCD屏虚像 15‑风挡玻璃支架。

具体实施方式

[0034] 为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保
护范围。

[0035] 如图1所示，本发明一种HUD杂散光自动测试系统，包括依次设置的光源组件、HUD台架组件和照相机组件，还包括电脑组件，光源组件包括光源2和光源多轴机械手臂1，光源
2安装于光源多轴机械手臂1上，HUD台架组件包括HUD3、HUD支架4、风挡玻璃11和风挡玻璃
支架15，HUD3安装于HUD支架4上，风挡玻璃11安装于风挡玻璃支架15上，照相机组件包括照
相机5和照相机多轴机械手臂6，照相机5安装于照相机多轴机械手臂6上，电脑组件包括电
脑7和处理系统，处理系统安装于电脑7上，电脑7与光源2组件电连接，电脑7与HUD3电连接，
电脑7与照相机5组件电连接。

[0036] 本发明中，光源多轴机械手臂1的活动范围覆盖整个风挡玻璃11，即活动范围覆盖风挡玻璃11的长宽高，实现模拟太阳光的全覆盖。

[0037] 本发明中，照相机多轴机械手臂6的活动范围覆盖整个眼盒，实现模拟人眼的全覆盖。

[0038] 本发明中，照相机5为自动定焦照相机5，实现自动调整焦距。

[0039] 本发明中，光源2有两种移动方式：

[0040] a.在电脑7中输入太阳高度角和方位角、汽车行驶方向，光源2就可以自动移动到此位置，此功能可以准确的复现实车测试杂散光的问题；

[0041] b.光源2也可以扫描式移动，模拟一年四季太阳通过风挡玻璃11照进HUD3内部的情况。

[0042] 本发明中，照相机5有两种移动方式：

[0043] a.电脑7中输入眼点位置，照相机5就可以自动移动到此位置；

[0044] b.照相机5也可以扫描式的拍照，覆盖整个眼盒测试范围。

[0045] 一种HUD杂散光自动测试方法，包括如下步骤：

[0046] (1)在处理系统中输入太阳的高度角和方位角、汽车行驶方向，光源2自动移动到此位置；

[0047] (2)在处理系统中输入眼点位置，照相机5自动移动到此位置；

[0048] (3)照相机5自动调整焦距，直到图像完全清晰，电脑7自动读取焦距，根据读取的焦距自动计算成像距离，并且通过读取照相机多轴机械手臂6的坐标计算出照相机5所处的
眼点位置和角度；

[0049] (4)最后根据读取照相机5的焦距计算出的成像距离、照相机5所处的眼点位置和角度自动识别出杂散光是由哪一部分结构件引起的。

[0050] 一种HUD杂散光自动测试方法，包括如下步骤：

[0051] (1)在处理系统中输入太阳的高度角和方位角、汽车行驶方向，光源2自动移动到此位置；

[0052] (2)在处理系统中输入相机扫描命令，照相机5在照相机多轴机械手臂6的移动下在眼盒内扫描拍摄；

[0053] (3)在处理系统中读取照相机5的焦距，照相机多轴机械手臂6的坐标计算出照相机5所处的眼点位置和角度；

[0054] (4)最后根据读取照相机5的焦距计算出的成像距离、照相机5所处的眼点位置和角度自动识别出杂散光是由哪一部分结构件引起的。

[0055] 步骤(4)后，读取光源多轴机械手臂1的坐标，预测实车在什么时候HUD3内部哪一个结构件会有杂散光。

[0056] 本发明中，照相机多轴机械手臂6的坐标包括x,y,z,θ,φ, 其中，x,y,z为照相机多轴机械手臂6的水平坐标位置，θ,φ, 为照相机多轴机械手臂6的角度坐标位置。

[0057] 本发明HUD杂散光自动测试系统的测试原理：

[0058] 由于HUD3内部结构件光程不一样，在风挡玻璃11所成的虚像的成像距离也不一样，如图2所示，照相机5会自动调整焦距，直到图像完全清晰，此时软件会自动读取焦距，根
据读取的焦距自动计算成像距离，并且通过读取照相机多轴机械手臂6的坐标(x,y,z，θ,
φ, )计算出照相机5所处的眼点位置、角度。最后软件根据读取照相机5的焦距计算出的
成像距离、照相机5眼点位置和角度就可以自动识别出是杂散光是由哪一部分结构件引起
的。

[0059] 由图2可看出，大、小反射镜10，LCD屏幕9在风挡玻璃11上的成像位置是不一样的，根据距离的不同，就可以识别出杂散光。距离的识别依赖于相机的焦距，所以当相机拍出杂
散光时，读取焦距，根据距离判断是哪一部分的杂散光。

[0060] 如图3所示，就是当光照到大反射镜8边缘时产生的杂散光，根据杂散光的位置就可以判断出此杂散光属于大反射镜8边缘的。

[0061] 如图4所示，在处理系统中,输入太阳高度角和方位角、汽车行驶方向，就可以定位多轴机械手臂，光源2就可以自动移动到相应的位置，当光照射到HUD3内部，HUD3内部的杂
散光会通过风挡玻璃11反射到眼盒，在处理系统中输入相机扫描命令，多轴照相机5系统在
眼盒内部扫描式拍摄，在处理系统中读取照相机5的焦距，照相机多轴机械手臂6的位置，就
可自动计算出哪一部分结构件引起的杂散光，读取光源多轴机械手臂1的坐标，就可预测出
实车在什么时候HUD3内部哪一个结构件会有杂散光。

[0062] 本发明中，电脑中处理系统的主要功能就是根据外界输入的指令信号以及闭路反馈信号产生的控制开关信号。通过控制开关信号控制光源多轴机械手臂1和照相机多轴机
械手臂6的驱动器进行动作，从而实现对光源多轴机械手臂1和照相机多轴机械手臂6的位
置和角度的控制。

[0063] 目前针对多轴机械手臂，市场上常见的运动控制系统从架构上可以大体分为如下三大类：

[0064] 1、以单片机为核心控制器构成的运动控制系统；2、以PC机+运动控制卡模式的伺服运动控制系统；3、基于嵌入式ARM/DSP/CPLD模式的总线型运动控制系统。

[0065] 本发明采用PC机+运动控制卡模式的伺服运动控制系统，实现对光源多轴机械手臂1和照相机多轴机械手臂6的控制，此种控制方案是利用开放式的运动控制卡嵌入到计算
机中组成伺服运动控制系统。能够完成轨迹规划、插补控制、伺服滤波的控制和伺服驱动、
外部通用I/O接口功能。具有丰富的函数库可供用户根据自己实际场合的需求，在PC机上自
行开发应用软件，可以组成多种控制系统。

[0066] 要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其他修改，只要没超出本发明技术方
案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。