專利名稱：不受亮度變化影響的汽車前大燈對準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及機(jī)動(dòng)車輛前大燈系統(tǒng)，更具體地說，涉及用于對準(zhǔn)前大燈的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車輛使用前大燈來照明道路。一對或兩對前大燈通常安裝在車輛前部的左、右兩邊。例如，一對近光前大燈和一對遠(yuǎn)光前大燈用在一些車輛上。其他車輛可以使用單獨(dú)的一對前大燈，所述前大燈通過電子控制不僅提供近光照明也提供遠(yuǎn)光照明。多種法規(guī)規(guī)定了由前大燈產(chǎn)生的光圖案。具體說,光束截止面(beam cutoff,即介于落在高于和低于特定亮度的照明之間的上邊界)必須位于車輛前方高于地面特定距離的某一高度。為了確保符合法規(guī)，前大燈支座是可調(diào)整的以根據(jù)需要對準(zhǔn)光束。總體上，將測試車輛相對于測試表面或測量裝置置于某位置，前大燈照明，并分析所得光圖案?；谒龇治觯銮按鬅糁ё瓤墒謩?dòng)地又可自動(dòng)地調(diào)整，以減少任何在光束的實(shí)際位置和預(yù)期的光束位置之間檢測到的誤差，因此獲得期望的截止面。前大燈對準(zhǔn)設(shè)備(例如，對準(zhǔn)器)可以從許多使用投影分析或光束截止面直接測量的制造商得到。機(jī)器人機(jī)構(gòu)也可以廣泛的用于實(shí)施自動(dòng)調(diào)整。眾所周知，從前大燈輸出的光的實(shí)際亮度并非完全恒定。所述亮度，以及對準(zhǔn)器檢測到的精確的光束圖案，隨著許多不能控制或消除的不同情況而變化，例如燈泡與燈泡的差別、車輛內(nèi)電壓的波動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行和發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)的電壓、光路上的障礙物、環(huán)境照明的存在、在燈泡支座中的變化等等。通常認(rèn)為，在現(xiàn)實(shí)中前大燈光束的對準(zhǔn)對于這些變化是相對不敏感的，并且所述水平截止面的位置可以保持實(shí)質(zhì)不變。然而，前大燈對準(zhǔn)誤差和不一致對于使用市售對準(zhǔn)器的車輛制造商一直是普遍的問題。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使亮度變化沒有顯著地影響光束截止面，也確實(shí)影響常規(guī)對準(zhǔn)器中光束圖案的檢測。具體地說，以前的系統(tǒng)使用用于CCD相機(jī)的恒定曝光設(shè)置，所述CCD相機(jī)用于檢測光束圖案的圖像。然而，當(dāng)來自任何特定的前大燈的亮度改變時(shí)，檢測的光束圖案的形狀也改變，因?yàn)樗鲂螤钊Q于相機(jī)檢測到的亮度帶的大小。檢測到的光束圖案的變化導(dǎo)致生成對準(zhǔn)的不同。通過使用自動(dòng)曝光相應(yīng)地改變曝光時(shí)間，本發(fā)明使前大燈對準(zhǔn)對亮度變化不受影響。在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于對準(zhǔn)車輛前大燈的前大燈對準(zhǔn)系統(tǒng)。對準(zhǔn)器包括用于接收由前大燈產(chǎn)生的照明以生成光束圖案圖像的CCD相機(jī)?？刂破鹘邮諄碜詫?zhǔn)器的光束圖案圖像以確定對準(zhǔn)校正，將檢測到的光束圖案移動(dòng)到預(yù)定位置。調(diào)整器可操作地耦接到車輛，以響應(yīng)對準(zhǔn)校正執(zhí)行對前大燈的調(diào)整。所述CCD相機(jī)使用初始曝光時(shí)間捕捉初始圖像，測量對應(yīng)于所述初始圖像的光累積值，響應(yīng)于測量的光累積值和預(yù)置的光累積值確定最終曝光時(shí)間，并使用所述最終曝光時(shí)間捕捉光束圖案圖像。因此，避免了由來自前大燈的不可控制的亮度變化造成的對準(zhǔn)變化。


圖1顯示了車輛和前大燈對準(zhǔn)系統(tǒng)。圖2是前大燈對準(zhǔn)器的透視圖。圖3是對準(zhǔn)系統(tǒng)的原理框圖。圖4-6表示通過固定曝光CCD相機(jī)對特定前大燈產(chǎn)生的不同亮度檢測的不同的光束圖案。圖7是顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。圖8是顯示本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方法的流程圖。圖9表示在使用自動(dòng)曝光時(shí)，在多種前大燈亮度下產(chǎn)生的光束圖案。
具體實(shí)施例方式參照圖1，車輛10具有前大燈11，所述前大燈11射出光束到對準(zhǔn)器12中。對準(zhǔn)器12連接到計(jì)算機(jī)13，所述計(jì)算機(jī)13進(jìn)而控制機(jī)械地耦接到前大燈11的調(diào)校對準(zhǔn)系統(tǒng)14，用來調(diào)整光束的截止面高度15。對準(zhǔn)器12接受前大燈光束作為到光學(xué)系統(tǒng)16的輸入以測量截止面高度15?？梢允褂檬惺蹖?zhǔn)器，例如，購自堪薩斯州恩波利亞沃爾工業(yè)有限責(zé)任公司(Wall Industries, LLC)的Hoppy Vision 100光學(xué)前大燈對準(zhǔn)器，或購自密歇根謝爾比鎮(zhèn)福瑞自動(dòng)化公司(Fori Automation Inc.)的類似的前大燈對準(zhǔn)系統(tǒng)等等。圖2更詳細(xì)地顯示對準(zhǔn)器12。光學(xué)器件16可調(diào)整地支承于支架17上，因此其可以調(diào)校對準(zhǔn)以直接接收前大燈光束?；蛘?，也可以使用其他配置，其中前大燈光束射到屏幕上，而對準(zhǔn)器通過獲取屏幕上的圖像檢測光束圖案和位置。如圖3所示，對準(zhǔn)過程開始于通過圖像傳感器20獲取的光束圖案的圖像。從圖像傳感器20檢測到的光用于在圖像創(chuàng)建框21處創(chuàng)建光束圖案圖像。圖案分析框22分析所述圖像以測量光束圖案并確定對準(zhǔn)校正，以減輕檢測到的光束圖案和期望光束圖案(即，光束圖案中心的最佳位置和/或上水平截止面高度)之間的任何差異。在可以用于命令自動(dòng)調(diào)整器的框23處處理調(diào)整指令。對準(zhǔn)器系統(tǒng)中的光學(xué)器件通常包含CXD成像相機(jī)。圖4示出了與期望水平截止面25以及垂直中心調(diào)整軸26相關(guān)的對準(zhǔn)器形成的取樣圖像。光束圖案圖像27對應(yīng)于處于低亮度時(shí)的前大燈的光輸出，例如，在出現(xiàn)相對低的11.3伏的前大燈電壓的期間。圖中示出了通過對光束圖案中各亮度帶的常規(guī)圖案分析確定的光束圖案上緣28和光束中心30。圖5顯示對應(yīng)于在12.8伏的正常前大燈電壓下產(chǎn)生的標(biāo)稱前大燈亮度的類似圖像。所示檢測的光束圖案的上邊緣31和中心32相對于圖4所示圖像的圖案分析所確定的位置發(fā)生移動(dòng)。圖6顯示隨著源于14伏的高前大燈電壓的高亮度產(chǎn)生的光束圖案的上緣32和中心34。由于在不同位置檢測到同一前大燈在不同亮度下的光束圖案的上截止面和中心，所以最終的對準(zhǔn)被對準(zhǔn)時(shí)的實(shí)際亮度所影響。換句話說，實(shí)際光束位置和期望光束位置之間測量到的差異隨著被對準(zhǔn)的前大燈產(chǎn)生的即時(shí)亮度變化。通過采用自動(dòng)曝光，對準(zhǔn)器的圖案分析部分不管光亮度的任何變化看到實(shí)質(zhì)上相同的光束圖案。如圖7所示，通過本發(fā)明包括自動(dòng)曝光，使光束圖案圖像的創(chuàng)建得到修正。在自動(dòng)曝光過程中，圖像創(chuàng)建40向自動(dòng)曝光框41提供檢測到的圖像。在框41處，為初始捕獲到的圖像定出特征的光累積值(即，接收到的整個(gè)圖像累計(jì)的全部光的量，或可選地，圖像中關(guān)注的區(qū)域累計(jì)的全部光的量)。光累積值與預(yù)先確定的最佳值比較?；跒槌跏紙D像測量的光累積值與最佳值之間的差異，確定導(dǎo)致預(yù)定的期望光累積值的最佳曝光時(shí)間。使用最佳曝光時(shí)間捕捉最終的圖像并用于圖案分析42。曝光時(shí)間的最佳化可以包括以公知的方式，基于多個(gè)中間圖像以漸進(jìn)的步驟調(diào)整曝光時(shí)間。最終的圖像基于最終曝光時(shí)間，所述最終曝光時(shí)間提供不管可變的前大燈光亮度的預(yù)定曝光。對于任何特定車輛/前大燈設(shè)計(jì)，光累積的最佳值能夠經(jīng)驗(yàn)地確定，例如，通過利用與將用于生產(chǎn)線上的成像器性能相同的成像器尋找在受控的理想條件下產(chǎn)生最好的圖像的曝光時(shí)間。因此，所述最佳光累積值對于各種車型和/或前大燈類型都有所不同。如果在一個(gè)特定車型的生產(chǎn)運(yùn)行期間，前大燈的設(shè)計(jì)、材料、或電氣規(guī)格做出改變，可能就需要重新確定所用的最佳光累積值。圖8更詳細(xì)地顯示了本發(fā)明的方法。在步驟50，對準(zhǔn)系統(tǒng)調(diào)校對準(zhǔn)前大燈。在步驟51，捕獲初始圖像。在步驟52，對所述初始圖像的光累積特征化。基于測量的光累積值和最佳累積值之間的任何區(qū)別，在步驟53確定新的曝光時(shí)間。對于特定車輛/前大燈的組合，最好如上所述確定最佳累積值。使用新的曝光時(shí)間，在步驟54捕獲另一圖像。如果僅基于一張初始圖像就足以準(zhǔn)確預(yù)估最終曝光時(shí)間，所述在步驟54捕獲的圖像可以是最終圖像。然而，由于用于預(yù)估光累積和曝光時(shí)間之間關(guān)系的已知算法中可能存在一些不準(zhǔn)確性，逐次近似算法可能是確保準(zhǔn)確地獲取期望曝光所需要的。因此，可以在步驟55做出核查以確定在步驟54捕獲的圖像的曝光是否是最佳的(例如，在預(yù)定的期望曝光的范圍內(nèi))。如果不是，那么返回步驟53，使用最新捕獲的圖像獲取更接近適當(dāng)曝光時(shí)間的近似值。一旦獲得最佳圖像，那么在步驟56執(zhí)行傳統(tǒng)的圖案分析。圖9顯示了使用自動(dòng)曝光捕獲的具有光束圖案60的圖像，所述光束圖案60具有上緣61，無論捕獲所述圖像時(shí)的具體亮度如何，所述圖像看起來是一樣的。無論亮度的變化如何，在實(shí)質(zhì)上相同的位置能夠可靠地檢測到光束圖案62的中心和上緣61。因此，執(zhí)行一致性的對準(zhǔn)并減少了對準(zhǔn)變化。最常規(guī)的對準(zhǔn)器都是基于CCD成像器的。因?yàn)楣饬炼茸兓挥绊憣?zhǔn)的錯(cuò)誤假設(shè)，所以對準(zhǔn)器都使用固定的曝光時(shí)間。本發(fā)明認(rèn)識(shí)到亮度變化對對準(zhǔn)結(jié)果的影響。許多常規(guī)使用在對準(zhǔn)器中的CCD成像器都是批量生產(chǎn)的類型，該類型具有能夠?qū)嵤┳詣?dòng)曝光的硬件，盡管該功能以前還沒有被對準(zhǔn)器使用。因此，本發(fā)明可以通過對用于創(chuàng)建圖像的固件和/或軟件做出適當(dāng)?shù)母淖兌谝恍┏Ｒ?guī)的對準(zhǔn)系統(tǒng)中實(shí)施。如上描述所示，本發(fā)明能夠使用普遍實(shí)施在CCD相機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)曝光算法補(bǔ)償不同光束圖案亮度并仍保持所述光束圖案形狀，所述光束圖案形狀是對準(zhǔn)的關(guān)鍵。通過自動(dòng)曝光在各種不同的亮度條件下保持光束圖案形狀。通過自動(dòng)曝光捕獲光束圖案形狀更好地呈現(xiàn)實(shí)體世界，因?yàn)樗龉馐鴪D案形狀不隨光束圖案亮度變化。通過標(biāo)準(zhǔn)化光束圖案形狀，前大燈對準(zhǔn)不受來自不同光源的亮度變化的影響。
權(quán)利要求
1.一種用于對準(zhǔn)車輛前大燈的前大燈對準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包含: 對準(zhǔn)器，包括用于接收由所述前大燈產(chǎn)生的照明以產(chǎn)生光束圖案圖像的CCD相機(jī)；控制器，用于從所述對準(zhǔn)器接收所述光束圖案圖像以確定對準(zhǔn)校正，將檢測到的光束圖案移動(dòng)到預(yù)定位置；以及 調(diào)整器，用于可操作地耦接到所述車輛以響應(yīng)于對準(zhǔn)校正執(zhí)行前大燈的調(diào)整； 其中，所述CCD相機(jī)使用初始曝光時(shí)間捕獲初始圖像，測量對應(yīng)于所述初始圖像的光累積值，響應(yīng)于測量的光累積值和預(yù)定光累積值確定最終曝光時(shí)間，并且使用所述最終曝光時(shí)間捕獲光束圖案圖像。
2.—種對準(zhǔn)汽車前大燈的方法，其特征在于，包含以下步驟: 將圖像傳感器調(diào)校對準(zhǔn)前大燈以接收由所述前大燈射出的光； 使用初始曝光時(shí)間捕獲初始圖像； 測量對應(yīng)于所述初始圖像的光累積值； 響應(yīng)于測量的光累積值和預(yù)定光累積值確定最終曝光時(shí)間； 使用所述最終曝光時(shí)間捕獲最終圖像；以及 分析所述最終圖像以檢測所述最終圖像中的光束圖案并確定對準(zhǔn)校正以將檢測到的光束圖案移動(dòng)到預(yù)定位置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于對準(zhǔn)車輛前大燈的前大燈對準(zhǔn)系統(tǒng)。對準(zhǔn)器包括用于接收由前大燈產(chǎn)生的照明以生成光束圖案圖像的CCD相機(jī)?？刂破鹘邮諄碜詫?zhǔn)器的光束圖案圖像以確定對準(zhǔn)校正，將檢測到的光束圖案移動(dòng)到預(yù)定位置。調(diào)整器可操作地耦接到車輛，以響應(yīng)對準(zhǔn)校正執(zhí)行對前大燈的調(diào)整。所述CCD相機(jī)使用初始曝光時(shí)間捕捉初始圖像，測量對應(yīng)于所述初始圖像的光累積值，響應(yīng)于測量的光累積值和預(yù)置的光累積值確定最終曝光時(shí)間，并使用所述最終曝光時(shí)間捕捉光束圖案圖像。
文檔編號(hào)G01M11/06GK103162943SQ201210518320
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者艾爾伯托·艾克蘭迪尤斯, 約翰·W·威爾茲, 阿倫·庫馬爾, 文卡特?！ぐ屠章? 斯雷曼·N·阿卜杜勒努爾, 馬亨德拉·S·達(dá)森納亞克, 坎迪斯·C·格拉斯哥 申請人:福特全球技術(shù)公司