平面照度合成模型與驗(yàn)證試驗(yàn)

周濤，唐小雷，季銀華

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平面照度合成模型與驗(yàn)證試驗(yàn)

周濤，唐小雷，季銀華

（上海機(jī)動(dòng)車檢測(cè)認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司，上海 201805）

以整車上的被測(cè)面為檢測(cè)對(duì)象，通過(guò)CCD成像式亮度計(jì)對(duì)被測(cè)面在漫反/透射測(cè)試屏幕背面所形成的亮度情況進(jìn)行檢測(cè)，再經(jīng)漫透射屏幕上各個(gè)位置點(diǎn)的校準(zhǔn)系數(shù)修正，得出被測(cè)面上信號(hào)燈在測(cè)試屏幕中形成的照度分布情況。該方法在理論分析中已經(jīng)得以證實(shí)，但還需要通過(guò)模擬試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，根據(jù)不同被測(cè)面上的信號(hào)燈的布局類型，在測(cè)試屏幕中合成的照度分布情況又可分為，單燈類型、雙燈類型、三燈類型及混合類型。在多個(gè)燈同時(shí)作用下，非理想的漫反/透射屏上的照度值分布與屏幕亮度的分布是否相同也需要通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證?；旌夏Ｊ剑枰ㄟ^(guò)圖像處理來(lái)分離兩種功能信號(hào)燈的照度分布，其實(shí)際效果也需要進(jìn)一步確認(rèn)。

平面照度方案；合成模型；驗(yàn)證試驗(yàn)

1 試驗(yàn)基本方案

由于現(xiàn)有試驗(yàn)場(chǎng)地條件限制，驗(yàn)證試驗(yàn)無(wú)法在實(shí)車上進(jìn)行驗(yàn)證，將通過(guò)單體燈具模擬實(shí)車安裝位置在標(biāo)準(zhǔn)的燈光暗房試驗(yàn)室對(duì)布局方案B進(jìn)行驗(yàn)證。選取的樣品為XX車輛的后組合燈左右各一只（左燈：樣品A；右燈：樣品B），其中組合燈中包含制動(dòng)燈、后位燈、倒車燈及后轉(zhuǎn)向燈。

以組合燈中的制動(dòng)燈作為檢測(cè)對(duì)象，用傳統(tǒng)的樣品旋轉(zhuǎn)法（分光測(cè)試法）獲得該信號(hào)燈的光強(qiáng)分布情況，用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出該燈在測(cè)試屏幕上的照度分布，再與用成像式亮度計(jì)得出的屏幕亮度分布情況進(jìn)行比較驗(yàn)證。

2 試驗(yàn)場(chǎng)地環(huán)境

（1）暗室大小：25m*26m*10m；

（2）雜散光控制：整個(gè)暗室內(nèi)表面涂上亞光黑色吸光漆，包括通風(fēng)窗戶玻璃涂上黑色啞光漆，并用特定的絨質(zhì)材料的窗簾遮擋，地面放置遮光板。符合CNAS CL13中要求的機(jī)動(dòng)車配光性能測(cè)量暗室的要求。雜散光<1lx；

（3）環(huán)境控制：暗室使用期間不通風(fēng)，無(wú)流動(dòng)氣流；配備溫度、濕度控制及監(jiān)控設(shè)施，保持溫度在25正負(fù)5度，濕度小于85%。

3 單燈類型的驗(yàn)證試驗(yàn)

3.1 光強(qiáng)掃描范圍

現(xiàn)有的測(cè)試屏幕大小為3m*3m，那么距離屏幕中心3.16m處的被測(cè)樣品，所能呈現(xiàn)的最大光強(qiáng)分布空間范圍可以由正切函數(shù)計(jì)算所得，取整所即H：-25°~25°；V=-25°~25°，雖然制動(dòng)燈的幾何可見度角范圍垂直方向僅要求V=-10°~10°，現(xiàn)有的試驗(yàn)場(chǎng)地布局，由于屏幕下半部分有LMT的傳感器擋了部分光路，因此掃描范圍定為H：-25°~25°；V=25°~0°，以上半?yún)^(qū)的光強(qiáng)區(qū)域范圍作為比較對(duì)象。

3.2 方法步驟

（1）用傳統(tǒng)樣品旋轉(zhuǎn)法測(cè)量樣品中的制動(dòng)燈功能，將樣品固定在測(cè)試支架上，水平固定在樣品臺(tái)上，調(diào)整樣品臺(tái)的并將制動(dòng)燈的光學(xué)設(shè)計(jì)中心點(diǎn)與LMT的樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心重合。

（2）在LMT測(cè)試系統(tǒng)隨帶的測(cè)試軟件中建立測(cè)試程序，設(shè)定5.4.2中描述的H方向和V方向的測(cè)量范圍，并設(shè)定每個(gè)方向的步進(jìn)為0.5°。

（3）試驗(yàn)條件：測(cè)試電壓13.5V，穩(wěn)定15分鐘后進(jìn)行掃描測(cè)量。

（4）根據(jù)制動(dòng)燈的配光性能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)H方向、V方向，以0.5°的角度步進(jìn)在掃描測(cè)量，得出以水平方向角為橫坐標(biāo)，垂直方向?yàn)榭v坐標(biāo)的光強(qiáng)數(shù)據(jù)矩陣I(H，V)51*101，可視化光強(qiáng)分布見圖1。

圖1 光強(qiáng)分布I(H，V)

圖2 測(cè)試屏幕、樣品臺(tái)和成像色亮度計(jì)的布置式

圖3 樣品A的亮度 分布L（X，Y）

（5）將LMT的樣品臺(tái)上的樣品A恢復(fù)到初始安裝位置，在樣品后方正對(duì)測(cè)試屏幕的固定距離處放置P501F型亮度計(jì)，對(duì)測(cè)試屏幕進(jìn)行亮度測(cè)量。亮度計(jì)鏡頭位置離屏幕4.5m，離地高度1.5米，見圖2 。

（6）試驗(yàn)條件：測(cè)試電壓13.5V，穩(wěn)定15分鐘后進(jìn)行。

（7）成像式色亮度計(jì)聚焦于測(cè)量屏幕，進(jìn)行拍照測(cè)量L(X，Y)，亮度分布見圖3。

3.3 試驗(yàn)結(jié)論

傳統(tǒng)方法旋轉(zhuǎn)被測(cè)樣品，儀器設(shè)備得出的結(jié)果數(shù)據(jù)是制動(dòng)燈的光強(qiáng)分布數(shù)據(jù)I(H，V)，單位為坎德拉（cd），根據(jù)理論數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為屏幕上的垂直照度分布E(X，Y) ，單位為勒克斯（lx），與亮度計(jì)測(cè)得的亮度分布L（X，Y）進(jìn)行比較，從兩組數(shù)據(jù)的等高線圖來(lái)看，分布情況是極為接近的，可以說(shuō)明：

（1）由I(H，V)轉(zhuǎn)換成E（X，Y）的理論數(shù)學(xué)模型是合理準(zhǔn)確的；

（2）E(X，Y)與L(X，Y)之間的數(shù)值高低比例分布說(shuō)明兩者之間相關(guān)性較好。

K1(X，Y)(圖5-8)是E（X，Y）與L(X，Y)的修正系數(shù)值的分布情況，從等高線來(lái)看，正屏幕的反射系數(shù)是比較平均的，多數(shù)值的范圍在1.5至2之間，也符合E=τ?L?π的理論系數(shù)范圍。但屏幕上不同位置之間還是有不少的差異，差異可以考慮來(lái)自：

（1）屏幕上不同位置漫反射的不均勻性；

（2）垂掛柔性布置的屏幕和相機(jī)間的相對(duì)位置比較難穩(wěn)定；

在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用剛性材料的屏幕和固定支架，來(lái)保證亮度計(jì)和屏幕間的相對(duì)位置，再將整個(gè)屏幕的修正系數(shù)K(X，Y)引入計(jì)算中，能反應(yīng)單燈的特征點(diǎn)范圍內(nèi)的光強(qiáng)分布情況。

4 結(jié)論

綜上所述，將傳統(tǒng)測(cè)量法得到的I1(H，V)和I2(H，V)，通過(guò)與單燈模式相同的轉(zhuǎn)換公式得到E1(X，Y)和E2(X，Y)，然后根據(jù)兩燈的間距，平移圖形后進(jìn)行相加所得的E1+2(X，Y)的照度分布情況。與亮度計(jì)直接測(cè)得兩燈的L(X，Y)的情況進(jìn)行比較，等照度曲線和等亮度曲線之間的較為相似，可以說(shuō)明：有兩個(gè)光源同時(shí)照射在漫反射屏幕上時(shí)，理論線性疊加合成的屏幕垂直照度分布與實(shí)際屏幕上漫反射形成亮度分布情況是較為符合的，說(shuō)明雙燈的合成數(shù)學(xué)模型是合理的。

[1] 劉沁,劉啟能.圓形LED陣列的光斑發(fā)散特性研究[J].激光技術(shù). 2015(06).

[2] 劉啟能,代洪霞.冪函數(shù)擬合研究LED圓形陣列光斑的發(fā)散特性[J].人工晶體學(xué)報(bào).2015(05).

[3] 劉沁,劉啟能.方形LED陣列光斑發(fā)散特性的冪函數(shù)擬合[J].光子學(xué)報(bào).2015(04).

[4] 蘇宙平,闕立志,朱焯煒,孫曉鵬,李磊.用于LED光源準(zhǔn)直的緊湊型光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展.2012(02).

Plane illumination synthesis model and verification test

Zhou Tao, Tang Xiaolei, Ji Yinhua

( Shanghai motor vehicle testing and certification technology research center co. LTD, Shanghai 201805 )

Taking the measured surface on the vehicle as the test object, the brightness of the measured surface on the back of the diffuse/transmission test screen was detected by CCD imaging luminometer, and the calibration coefficient of each position on the diffuse transmission screen was corrected. The illuminance distribution of the signal light on the test surface in the test screen is obtained. The method has been proved in theoretical analysis, but it needs to be verified by simulation test.

plane illumination scheme; Synthetic model; Validation test

U467

A

1671-7988(2019)09-105-02

U467

A

1671-7988(2019)09-105-02

周濤，就職于上海機(jī)動(dòng)車檢測(cè)認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.034