前照灯灯光检测仪FD103使用说明书Word下载.docx
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二、测量原理
1.前照灯远近光的配光特性
1）.前照灯远光配光特性
图一
根据GB4599和GB5948对机动车远光灯的要求，典型的前照灯远光灯配光特性是等照度曲线；
在上下方向和左右方向基本对称，越靠近中心点，照度越大。
典型的前照灯远光灯光分布图如图一所示，光强越强的点，其在图像上的灰度值越大，光斑越白；
光强越小的点，其在图像上的灰度值越小，光斑越暗。
2）.前照灯近光配光特性
根据GB4599和GB5948对机动车近光灯的要求，典型的前照灯近光灯配光特性是有明显的明暗截止线，在明暗截止线的左上方有一个比较暗的暗区，在明暗截止线的右下方有一个比较亮的亮区；
其光强最强的区域在明暗截止线的右下方，在以光强最大的区域中心点，照度越大，并以这中心点为中心，形成一定的等照度曲线。
典型的前照灯近光灯
图二
光分布如图二所示，光强越强的点，其在图像上的灰度值越大，光斑越白；
2.前照灯远近光的测量方法
1）.聚光透镜的聚光特性
如图三所示，一束平行于聚光透镜主光轴L—L′的光线入射在聚光透镜上时，光
线经过透镜会聚之后聚焦在主光轴L—L′于焦平面相交的主焦点A上；
如图四所示，一束平行于聚光透镜副光轴L1—L1′的光线入射在聚光透镜上时，光线经过透镜会聚之后聚焦在主光轴L1—L1′于焦平面相交副焦点B上。
也就是说当一束与主光轴L1—L1′成一定角度（β）入射的光线经过聚光透镜聚光后，光线聚焦在聚光透镜的焦平面上，这束光线在焦平面的聚焦点和透镜光学中心的连线与主光轴的夹角βˊ和光束与主光轴的夹角β是相等的。
2）.前照灯远近光偏角和光强的测量
要进行前照灯远近光偏角的检测首先是追光定位，让光轴通过光接收箱聚光透镜的中心；
然后利用聚光透镜的聚光特性对前照灯发出的远近光进行聚光，让光束聚光在聚光透镜的焦平面上；
最后利用光学传感器对焦平面上的各个光斑点进行特性检测，测出配光屏上各光斑点的特性，这样就可以测出被测前照灯的光强和偏角。
我们就利用透镜的这一特性，将机动车前照灯发出的远近光聚焦在聚光透镜的焦平面上，模拟GB4599和GB5948用配光屏测量机动车前照灯远近光配光特性的方法，对前照灯的远近光进行配光特性测量，测出远近光的光强和角度偏移量。
3.仪器的追光原理和测量原理
CCD作为一种现代的高新技术，随着机算机技术的发展和图像处理的提高，在很多领域得到应用，CCD测量技术是一种新的测量技术发展方向。
在机械加工中，我们可以利用CCD拍摄机械零部件的图片，对它们进行图像量化处理，分析机械零部件各个点的特性，从而达到检测各种各样零部件的目的；
在医院里，有很多先进的医疗仪器都采用CCD作为检测的传感器，来对病人身体各个部位进行拍摄，利用计算机和图像处理技术对所拍摄到的CCD图像进行量化分析，分析每个部位的特征，从而达到判断病人病情、检查身体的目的；
在刑事案件中，我们也利用CCD对案发现场各种物体进行拍摄，然后利用计算机和图像处理技术把这些CCD图片进行处理，分析其特性，从而达到帮助破案的目的。
根据机动车前照灯远近光灯的配光特性，我们同样可以利用这一技术对机动车前照灯远近光进行检测。
用CCD拍摄照在光学屏幕上的前照灯光斑时，利用计算机和先进的图像处理技术对这些图像进行量化处理，算出各个像素点的特性。
不同光强的点在CCD图像上的灰度是不一样的，光强越强的点，其在图像上的灰度值越大，光斑越白；
光强越大的点，其在图像上的灰度值越小，光斑越暗。
在屏幕上不同位置的点，其在CCD图像的成像点位置也不同。
我们可以利用这一特性对机动车前照灯进行偏角和光强测量。
1）.远光光轴的追踪定位
根据机动车前照灯远光的配光特性、CCD测量技术特点和聚光透镜的聚光特性，可以对进入仪器光接收箱未进行聚光的机动车前照灯远光光束进行拍摄，利用高性能计算机和先进的图像处理技术对整个光斑进行量化分析处理，找出前照灯的光轴中心，通过控制系统控制驱动电机，使光接收箱的光学中心和前照灯的远光光束中心准确重合。
当光接收箱的光学中心和前照灯的远光光束中心准确重合时（如图五所示），上下、
左右电机不动，仪器处于平衡状态；
当光接收箱的光学中心和前照灯的远光光束中心不
图五图六
重合时（如图六所示），计算计会发出指令，使上下、左右电机走动，直到光接收箱的光学中心和前照灯的远光光束中心准确重合为此。
FD-103型前照灯检测仪就是根据这一特性对准远光光轴的。
2）.远光偏角和光强的测量
对准光轴后，利用CCD对进入仪器光接收箱经过聚光镜聚光后，聚集在焦平面屏幕上的机动车前照灯远光光斑进行拍摄，利用高性能计算机和先进的图像处理技术对整个焦平面光斑进行量化分析处理，找出其光束中心，不同的偏角的光束其光学中心成像在焦平面上的位置也不同，不同光强的点，其在图像上的灰度也不同，光强越强的点，光斑
图七图八
越白，光强越小的点，光斑越暗。
FD-103型前照灯仪检测仪这样就可以测出机动车前照灯远光灯的角度和光强。
当机动车前照灯远光的偏角为零度时，远光灯光束经过聚光透镜聚光后，其成像在焦平面光学中心也在焦平面的中心，其成像在焦平面的光分布图如图七所示。
当机动车前照灯远光的偏角不为零度时，远光灯光束经过聚光透镜聚光后，其成像在焦平面光学中心也不在焦平面的中心，其成像在焦平面的光分布图如图八所示。
3）.近光光轴的追踪定位
根据机动车前照灯近光的配光特性、CCD测量技术特点和聚光透镜的聚光特性，可以对进入仪器光接收箱未进行聚光的机动车前照灯近光光束进行拍摄，利用高性能计算机和先进的图像处理技术对整个光斑进行量化分析处理，找出前照灯的光轴中心，通过控制系统控制驱动电机，使光接收箱的光学中心和前照灯的近光光束中心准确重合。
当光接收箱的光学中心和前照灯的近光光束中心准确重合时（如图九所示），上下、
图九图十
当光接收箱的光学中心和前照灯的近光光束中心不重合时（如图十所示），计算计会发出指令，使上下、左右电机走动，直到光接收箱的光学中心和前照灯的近光光束中心准确重合为此。
FD-103型前照灯仪检测仪就是根据这一特性对准近光光轴的。
4）.近光偏角、和光强的测量
对准光轴后，利用CCD对进入仪器光接收箱经过聚光镜聚光后，聚集在焦平面屏幕上的机动车前照灯近光光束进行拍摄，利用高性能计算机和先进的图像处理技术对整个焦平面光斑进行量化分析处理，找出其光束中心，不同的偏角其光学中心成像在焦平面上的位置也不同，不同光强的点，其在图像上的灰度也不同，光强越强的点，光斑越白，光强越小的点，光斑越暗。
前照灯仪检测器这样就可以测出机动车前照灯近光灯的角度和光强。
图十一图十二
当机动车前照灯近光的偏角为零度时，近光灯光束经过聚光透镜聚光后，其成像在焦平面光学中心也在焦平面的中心，其成像在焦平面的光分布图如图十一所示。
当机动车前照灯近光的偏角不为零度时，近光灯光束经过聚光透镜聚光后，其成像在焦平面光学中心也不在焦平面的中心，其成像在焦平面的光分布图如图十二所示。
三、主要技术参数
1.测量范围：
1）发光强度：
0～40000cd
2）远光光轴偏移量：
垂直方向：
上1°
30´
～下2°
或上25cm/dam～下40cm/dam
水平方向：
左2°
～右2°
或左40cm/dam～右40cm/dam
3）近光光轴偏移量：
垂直方向：
1．发光强度示值误差：
±
12%（相对误差）
2．远光光轴偏移量：
15´
3．近光光轴偏移量：
4．灯高示值范围：
460～1300mm
5．检测距离：
1m
6．导轨长度：
3m或4.5m
7．消耗功率：
600W
8．外型尺寸：
1）主机尺寸：
770mm×
1590mm×
650mm
2）工控机尺寸：
550mm×
1600mm×
660mm
10.质量：
主机：
145kg
工控机:
130kg
导轨:
85kg（3m）、125kg（4.5m）
11.输出:
RS-232C串行口输出（可通过转接口转成RS-485或RS-422接口）
12.环境温度：
5～40℃
13.相对湿度：
0～90%
14.电源电压：
VAC220V±
10%
15.电源频率：
50Hz±
1%
四、结构组成与作用
FD-103前照灯检测仪主要由两大部分组成：
主控计算机、采样执行机构（主机）。
1.主控计算机
主控计算机主要由机箱、显示器、主控计算机、鼠标、键盘组成，如图十三所示。
图十三
主控计算机是整台仪器的心脏，仪器的动作控制、数据采集、数据处理、数据输出都是通过主控计算机控制来完成；
仪器的图像采集卡就是插在主控计算机的PCI插槽里，主控计算机的后部有四个九针的串行通控制口（COM1、COM2、COM3、COM4）和一个九针的图像输入口；
其中COM1为主控计算机和采样执行机构（主机）的主控板连接，COM2和采样执行机构（主机）的D/A转换板连接，COM3为仪器对外通讯口，图像输入口为图像视频信号输入接口。
显示器主要是用来显示主控制测试界面、参数设置界面、调灯以及光强灯高偏角标定界面，以便用户进行各种动作控制、设定各种参数、对测量模式进行设定、对仪器进行标定；
主控制界面主要作用显示测量结果，显示各种控制按钮，方便用户控制仪器进行各种操作；
参数设置界面主要作用是设置各种测量模式、仪器的进入方式（从左进或从右进）；
调灯界面主要是在您设置了调灯方式，当被检测车灯测量不合格时进行车灯调节；
光强、灯高、偏角标定界面主要作用是标定光强、灯高、偏角的各种调试提示界面以方便用户进行调试。
鼠标和键盘用于进行各种参数设定、仪器的标定、动作的控制等。
1．采样执行机构（主机）
主机外观结构如图十四所示，各部分的功能简述如下：
图十四
底箱
仪器的移动及支撑装置。
立柱
主板、面板控制开关、开关电源、光束扫描光电池控制接口等都安装在前方立柱上。
光接收箱
用以接收被检测前照灯投射的光束。
其内部装有CCD摄像头、聚光透镜、透镜驱动电机及控制电路板等。
控制面板及开关
方柱面板上共有八个开关，可对仪器进行全功能控制。
八个开关分别为：
电源开关，控制主机整机电源的通断。
测量开关，按下后使仪器立即进入测量状态。
上移开关，按住时使主机接收箱向上移动。
下移开关，按住时使主机接收箱向下移动。
左移开关，按住时使主机向左移动。
右移开关，按住时使主机向右移动。
自动开关，按下后仪器立即进入全自动测量状态。
显示开关，按下以切换仪器的显示单位。
发光强度指示表
指示被测前照灯的发光强度,单位为cd（坎德拉）。
灯高显示表
显示值为检测箱的高度,近似于被检前照灯高度。
光轴垂直（上、下）方向偏移量指示表（简称上下表）
指示被检前照灯光轴在垂直方向的偏移量，用偏移角度或cm/dam单指示。
光轴水平（左、右）方向偏移量指示表（简称左右表）
指示被检前照灯光轴在水平方向的偏移量，用偏移角度或cm/dam单指示。
上盖部件
内有上下传动机构齿轮。
中圆立柱
中圆立柱是主机在垂直方向的主要支承柱，也是光接收箱作垂直方向运动的导向柱。
后圆立柱
后圆立柱是主机在垂直方向的支柱之一。
水准泡
圆型水准泡，用于指示光接收箱是否处于水平位置，当水准泡的气泡偏离出水泡的中心圆时，光接收箱的位置应作适当调整。
瞄准器
用以瞄准被检测车辆的纵向中心线（或该中心线的平行线），在调整手轮16的作用下，当瞄准器的前后准星与该中心线平行是时，主机的光接收箱正面就垂直于被检测车辆的纵向中心线。
调整手轮
用于调整光接收箱的位置，使光接收箱的正面与被检车辆的纵向中心垂直。
连接光接收箱与方立柱之间的各种电气信号及电源供电接口
其中包括数据、控制信号线接口，以及电源接口。
导轨
供主机运动（兼作导向用）的导轨。
示频接口
CCD摄像头与工控机图像卡之间的视频连线。
五、仪器安装
1.安装场地的要求
检测场地表面要求平坦、水平。
其水平度应小于4mm/5m（2.75´
）。
2.电源要求
仪器的电源要和动力电源分开，最好采用照明线路供电，尽可能避开干扰源的影响；
仪器应安装在远离强磁场地方，防止电池干扰。
特别注意电源一定有地线，和仪器电源插座接地端接地良好。
在检测线上，仪器的输出信号和控制信号与其它设备连接时，其它设备也要接好地线。
3.导轨的安装
导轨的安装方法及技术要求如图十五所示。
铺导轨及水泥时，注意在导轨两头留一定空间安装行程开关限位块和接近开关限位块及拧固定螺丝。
4.仪器的安装
图十六
将仪器置于导轨上，其前导轨的工型凹槽应卡嵌在前导轨上，将仪器在导轨上缓缓推行，应畅顺平滑，否则应检查导轨的安装质量。
特别是左右导轨摒接处的过度应平滑。
观察光接收箱后端上部的水准泡（见图十四），其气泡应置于中心圆线内。
如图十六a所示。
允许少量偏移，以气泡的边沿不超出中心圆为限。
如果气泡的边沿已超出中心圆，如图十六b所示，则需要重新调整光接收箱的水平位置，步骤如下：
1）松开光接收箱上盖（图十七①）的固定螺钉，卸下上盖。
2）稍稍松开紧固螺钉1（图十七②）的螺母约一圈（视需要调整位置的程度而定）。
3）从光接收箱底部松开紧固螺钉2（图十七③）约一圈（视需要调整位置而定）。
图十七
4）松开四支调整螺钉（图十七④）的锁紧螺母。
根据水准泡偏移情况，调节各调整螺钉的上、下程度，使水准泡中的气泡回复到中心位置。
5）收紧紧固螺钉1、2（图十七①、②），注意收紧过程水准泡中的气是否保持在中心位置，如果出现偏移，要继续进行调整。
6）四支调整螺钉（图十七④）的锁紧螺母重新上紧。
通常，在绝大多数场合，检车场地上都画有引导被检车辆行驶的行驶标志线。
此时，仪器的导轨应垂直于该标志线（见图十五的技术要求1），在这种情况下，应检查仪器的瞄准器是否与被检车辆行驶的行驶标志线平行。
如有偏移，应松开调整手轮（见图十五中的16）的锁紧螺母后，进行调整，然后再将该螺母上紧。
5.电缆连接
图十八
将示频线、电源电缆、控制电缆的一端插在主机相应的接口上（如图十四所示）。
将示频线、控制电缆的另一端插在工控机相应的接口上（如图十八所示）。
至此，仪器已安装完毕。
将电源电缆插上，按下电源开关，按下左（或右）右动作按键，使仪器在导轨上走动，当仪器向左（或向右）遇到左（或右）接近开关限位块时，仪器会自动停下，如果停不下来，则需要调整接近开关限位块或左右接近开关到合适的高度（注意调整时一定小心，否则会碰坏接近开关），仪器方正常可使用。
（注意：
这一步骤非常重要，不正确进行这一步骤，仪器就不能正常使用）
六、仪器使用
仪器可作为单机独立操作使用，也可作为机动车全自动检测线上的一个工位由电脑控制使用。
1.仪器与被检车辆的对准
仪器的光接收箱正面应与被检车辆的纵向中心线垂直，因此，要求被检车辆停放时应使其纵向中心线与检测场地的行使标志线平行。
在此情况下，可认为仪器与被检车辆已准。
（因为在安装时已保正仪器的受光箱正面与行驶标志线垂直）。
否则，应进行仪器与被检车辆的对准工作。
步骤如下：
1）在被检车的纵向中心线（或其平行线）上设定前后距离不少于1m的两个标志点（物）。
2）通过仪器的瞄准器进行瞄准。
并操作调整手轮（注意事前应松开其锁紧螺母），使瞄准器的前、后准星与前述两个标志点（物）重合（必要时应上、下、左、右移动仪器或光接收箱）。
2.检测距离的确定
仪器的检测距离为1m，此检测距离是指仪器的光接收箱正面与被检前照灯基准中心（即前照灯配光镜有效透光面的中心）之间的距离。
利用光接收箱下部附装的钢卷尺，检查此距离应符合要求。
3.主机上按键的使用
1）向上按钮的作用是控制主机光接收箱向上移动。
按住向上按钮主机光接收箱就会向上移动，放开向上按钮光接收箱就会停止向上移动。
2）向下按钮的作用是控制主机光接收箱向下移动。
按住向下按钮主机光接收箱就会向下移动，放开向下按钮光接收箱就会停止向下移动。
3）向左按钮的作用是控制主机向左移动。
按住向左按钮主机就会向左移动，放开向左按钮主机就会停止向左移动。
4）向右按钮的作用是控制主机向右移动。
按住向右按钮主机就会向右移动，放开向右按钮主机就会停止向右移动。
5）显示按钮是角度显示单位（度或cm/dam）切换按键，每按下一次按键，角度显示单位就切换一次。
6）自动按钮是控制仪器自动检测的按钮，按下之后仪器就会按设定好的工作方式进行全自动检测（注：
在工控机控制软件运行的情况下才有效）。
7）测量按钮是在进入光区后控制仪器自动检测的按钮，按下之后仪器就会进行一个灯的自动检测（注：
5.主控计算机显示界面的简介
系统主菜单主要包括文件（F）、车灯检测（A）、系数设置（S）、查看（V）、帮助（H）五个选项，如图十九所示。
图十九
5.1文件（F）菜单栏
用鼠标选择文件（F）菜单栏，系统会弹出如图二十所示下拉菜单。
用鼠标点击退出项或按下键盘上的X按钮，仪器就退出检测系统，回到WINDOWS主界面。
图二十
用鼠标点数据管理项，系统会弹出如图二十一所示的界面，用户可以进入数据查询系统，根据需要选择合适的查询方式查询，对1个月以内的测量数据进行查询，并可以打印或删除所查询的结果。
查询方式有：
A.按车辆名称查询；
B.按车型查询（大型、中型、小型）；
C.按检测时间进型查询；
D.按车牌号码进行查询；
E.按检测人员进行查询。
图二十一
5.2车灯检测（A）菜单栏
图二十二
用鼠标选择车灯检测（A）菜单栏，系统会弹出如图二十二所示下拉菜单。
用鼠标选择检测（D）项，系统会弹出如图二十三所示的界面。
图二十三为系统测量的主界面，仪器的使用一般也在此界面进行。
此界面主要分为上、中、下三部分。
上部分是仪器的名称和厂标。
中间左侧为按键操作区，仪器的平常操作也主要在该区域进行，中间右侧为CCD摄下被测车灯光分布图像。
下部为被测车灯上下偏角、左右偏角、发光强度、车灯高度的结果显示窗口。
其中上、下、左、右、测量、自动六个按钮的使用方法和仪器在主机上相应的按钮的使用效果一致。
在此主要介绍左灯、右灯、退出、设置四个按钮的使用方法。
图二十三
1）用鼠标点击左灯按钮,选择测量左灯，仪器就会根据仪器的系统设置自动进行左灯的测量。
2）用鼠标点击右灯按钮,选择测量右灯，仪器就会根据仪器的系统设置自动进行右灯的测量。
3）用鼠标点击退出按钮,仪器就会退出测量主界面回到系统主界面。
4）用鼠标点击设置按钮,仪器弹出系统设置界面。
仪器可在此界面进行检测模式、进入方式、通信以及其它一些参数的设置。
5.2系统设置（S）菜单栏
用鼠标选择系统设置（S）菜单栏，系统会弹出如图二十四所示下拉菜单。
该下拉菜单主要包扩四个选项：
参数设置、角度标定、光强标定、高度标定。
其中参数设定选项和测量界面的设置功能一样。
角度标定、光强标定、高度标定三个选项用户可用鼠标点击相应的选项后，根据程序的提示来进行相应项目的标定。
图二十四
1）
鼠标点击参数设置选项（或鼠标点击主测量界面的设置按钮），仪器弹出参数设置界
图二十五
面，如图二十五所示，此时可进行常规、检测模式、复位方式、通讯方式、追光参数、左主光灯合格区、右主光灯合格区、左近光灯合格区、右近光灯合格区、左辅光灯合格区、右辅光灯合格区等十一个选项的设置。
A.常规设置选项
用鼠标点击复位设置选项，仪器弹出常规设置界面，如图二十五所示，可进行常规选项的设置。
常规选项设置有如下选项：
a.选择保存测量结果到数据库选项，保存测量结果到数据；
b.选择检测前显示被检车辆登录页选项，检测前显示被检车辆信息登录页，方便用户登入有关被检测信息；
c.选择检测完打印检测结果选项，仪器测量完毕会自动检打印检测结果；
d.选择预置检测灯箱高度选项，输入相应的检测灯箱高度，使仪器能更加快速进行检测；
e.选择角度显示方式选项，选择相应的角度显示方式（度或cm/dam）；
f.灯高测量结果显示方式可以通过灯高结果选项选择是显示灯箱高度还是实际车灯高度。
B.检测模式设置选项
图二十六
用鼠标点击检测模式设置选项，仪器弹出检测模式设置界面，如图二十六所示，可进行检测模式选项的设置。
检测模式选项设置有如下选项：
a.检测模式选择选项有八种检测模式选择：
远光单灯、远光双灯、近光单灯、近光双灯、远近光单灯、远近光双灯、四远光、四灯制（四远光两近光）。
用户只能选择其中一种检测模式进行车灯检测，仪器在自动检测时会根据相应的检测模式进行自动测量。
远光单灯选项是指仪器自动测量时，只进行单个远光灯检测，这种检测模式要设置好和被检灯一致的b（被检车灯选项）、c（远光灯类型选项）两个选项，扫描时将根据设置的左灯或右灯来区分，检测的结果会存放在相应灯的位置，检测结果合格与否也会调用相应灯来判断，如果您的设置与实际灯不一致，将影响到扫描行为，评价的结果，保存在数据库里的位置；
远光双灯选项是指仪器自动检测时只进行两个远光灯检测，不对近光灯进行检测；
近光单灯选项是指仪器自动测量时，只进行单个近光灯检测，这种检测模式要和b（被检车灯选项）选项配合使用，扫描时将根据设置的左灯或右灯来区分，检测的结果会存放在相应灯的位置，检测结果合格与否也会调用相应灯来判断；
近光双灯选项是指仪器自动检测时只进行两个近光灯检测，不对远光灯进行检测；
远近光双灯选项是指仪器自动检测时要进行两个远光灯和两个近光检测
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