程志濤（湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430068）

汽車儀表盤檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作

程志濤
（湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430068）

文章開(kāi)發(fā)出一套適用性廣的汽車儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，提高了出廠儀表的安全性能。經(jīng)測(cè)試，該系統(tǒng)對(duì)汽車組合儀表的檢測(cè)結(jié)果最大相對(duì)誤差不超過(guò)2.5%，滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 727-2007《汽車、摩托車用儀表》規(guī)定的精度要求。

汽車組合儀表；自動(dòng)檢測(cè)；電控單元

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.12.003

CLC NO.: U463.7Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2015)12-08-02

引言

隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、穩(wěn)定的發(fā)展，中國(guó)汽車工業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展階段[1-2]。中國(guó)汽車生產(chǎn)成為繼美國(guó)、德國(guó)、日本后，世界排名第四的汽車產(chǎn)業(yè)國(guó)。在當(dāng)今科技發(fā)展水平，汽車儀表盤所顯示的信息越來(lái)越多，其出錯(cuò)的可能性也越來(lái)越多，因此設(shè)計(jì)合理的識(shí)別與檢測(cè)系統(tǒng)就非常必要了。本課題研究的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)編出的程序代碼控制能夠自動(dòng)檢測(cè)儀表盤，判別是否符合要求，且效率高。

1、汽車儀表盤檢測(cè)的原理

汽車儀表盤檢測(cè)包括對(duì)車速表、油量表、氣壓表、里程表等指針式儀表的精度的檢測(cè)，信號(hào)燈、報(bào)警燈、背光燈等指示燈亮滅、顏色的檢測(cè)。

該檢測(cè)儀通過(guò)上位機(jī)控制檢測(cè)系統(tǒng)電控單元電路，電控單元電路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)儀表盤響應(yīng)并進(jìn)入工作狀態(tài)，攝像頭（CCD）采集組合儀表盤在標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)下儀表盤所產(chǎn)生的響應(yīng)圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)行分割，將信息又反饋給上位機(jī)，處理后將最終信息輸出。其檢測(cè)流程框架圖如圖1所示。圖1中左邊方框內(nèi)所述部分表示檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分，右邊寫有文字的方框分別代表儀表盤所包含的內(nèi)容，車速表、里程表、油量表、LCD信息等等模擬的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

圖1　汽車組合儀表盤檢測(cè)流程框架圖

汽車組合儀表盤在自動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中，以被檢測(cè)儀表的車速表為例，檢測(cè)過(guò)程為：1.在上位機(jī)中設(shè)定好對(duì)應(yīng)類型車速表類型參數(shù)、檢測(cè)點(diǎn)和精度要求；2.通過(guò)rs232串口將設(shè)定的參數(shù)傳遞到檢測(cè)系統(tǒng)的電控單元，電控單元接收到控制指令模擬汽車儀表實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中給汽車組合儀表的車速表信號(hào)，信號(hào)驅(qū)動(dòng)儀表盤工作；3.視覺(jué)攝像頭（CCD）同步采集儀表盤工作時(shí)的圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理、分割，判斷是否滿足標(biāo)準(zhǔn)并將結(jié)果進(jìn)行輸出。上位機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類組合儀表檢測(cè)項(xiàng)及檢測(cè)參數(shù)的寫入，控制電控單元輸出被檢儀表的檢測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)組合儀表各功能的自動(dòng)化檢測(cè)[3]。如果符合標(biāo)準(zhǔn)則能夠進(jìn)行批量生產(chǎn)。

2、檢測(cè)系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)

汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)由上位機(jī)、電控單元、采樣單元以及系統(tǒng)控制

與顯示界面四部分組成，系統(tǒng)整體框圖如圖2所示。

圖2　檢測(cè)系統(tǒng)總體框架圖

電控單元根據(jù)要求為被測(cè)組合儀表提供脈沖信號(hào)、模擬信號(hào)及 CAN 信號(hào)等檢測(cè)信號(hào)。采樣單元由攝像頭及相應(yīng)的采集電路組成，攝像頭獲取被檢儀表對(duì)檢測(cè)信號(hào)響應(yīng)后的組合儀表圖像，將圖像進(jìn)行預(yù)處理、分割后得出結(jié)論，并送入上位機(jī)。上位機(jī)系統(tǒng)控制電控單元產(chǎn)生各種檢測(cè)信號(hào)，包括數(shù)字式儀表、指針式儀表及各種指示燈的檢測(cè)信號(hào)。系統(tǒng)控制與顯示界面主要完成對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置及測(cè)量結(jié)果的顯示。

汽車組合儀表盤的電控單元通過(guò)采集車輛在運(yùn)行過(guò)程中的各種信息，例如車速信號(hào)、水溫信號(hào)、氣壓信號(hào)、燃油消耗信號(hào)，空調(diào)開(kāi)關(guān)信號(hào)和警示燈系信號(hào)等等，這一系列信息經(jīng)過(guò)整合調(diào)整后傳遞到電控單元的為控制處理器，輸出控制步進(jìn)電機(jī)的PMW信號(hào),并將采集的空調(diào)開(kāi)關(guān)信號(hào)、環(huán)境溫度值、蒸發(fā)器溫度值和燃油消耗信息通過(guò) CAN總線傳遞到其他的電控單元。其整體框架圖如圖3。

圖3　電控單元整體框架圖

圖3中由燃油消耗傳感器、環(huán)境溫度傳感器和蒸發(fā)器溫度傳感器給出的燃油消耗、環(huán)境溫度和蒸發(fā)器溫度3個(gè)模擬量信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換輸入到ECU引腳上；水溫、轉(zhuǎn)速等信息則由車載的其他電控單元采集相應(yīng)傳感器的信號(hào)通過(guò)CAN總線傳送過(guò)來(lái)；兩個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)由普通的I/O口輸入到E C U中；速度則通過(guò)計(jì)算速度傳感器信號(hào)得出。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本課題研究的產(chǎn)品能自動(dòng)檢測(cè)汽車儀表盤的好壞，通過(guò)電控單元模擬汽車正常運(yùn)行時(shí)速度、氣壓、油量等的信號(hào)，經(jīng)過(guò)整合放大后傳遞到檢測(cè)系統(tǒng)中，分析 CCD采集的圖像如圖4、圖5，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

圖4　車速表圖像圖

圖5　汽車右轉(zhuǎn)向圖像

圖4為檢測(cè)車速信號(hào)時(shí)車速表給出的響應(yīng)圖像，圖5為儀表盤接收到標(biāo)準(zhǔn)右轉(zhuǎn)信號(hào)給出的響應(yīng)圖像。從圖像中我們能夠很方便快捷地觀察到當(dāng)給出不同的信號(hào)時(shí)，儀表盤所做出的變化，只要確保信號(hào)的準(zhǔn)確，我們能夠很快地比較出差異從而判斷儀表盤是否合格。

4、結(jié)論

本文根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一套通用性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、檢測(cè)錯(cuò)誤率低的儀表盤檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中以汽車級(jí)芯片單片機(jī)STC12C5A60S2為核心，模擬汽車運(yùn)行過(guò)程中發(fā)送給組合儀表的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電控單元；給出了總體設(shè)計(jì)方案以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果；并通過(guò)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試和分析，驗(yàn)證了該汽車組合儀表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精度滿足 QC/T 727-2007《汽車、摩托車用儀表》車用儀表行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求[4]。

[1] 孫康慧.中國(guó)汽車電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系構(gòu)建研究[D].吉林:吉林大學(xué),2011:2-8.

[2] 楊沿平,甘年妃,劉克進(jìn).國(guó)內(nèi)外汽車市場(chǎng)需求分析[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào),2004,9(05):35-37.

[3] 劉偉.汽車儀表盤自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].哈爾濱理工大學(xué), 2013:9-10.

[4] 全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),QC/T 727-2007《汽車、摩托車用儀表》[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2007.

Design And Detection of Automatic Detection System for Automobile Combination Dashboard

Cheng Zhitao
( HBUT University of Technology school Electrical and Electronic Engineering, Hubei Wuhan 430068 )

In this paper, a set of automatic test system for motormeter detection system is developed, which can improve the safety performance of the motormeter. After testing, the maximum relative error of the system is not more than 2.5%, which meets the accuracyrequirements in the industry standard QC/T 727-2007 .

Automotive Combination Dashboard; Automatic Detection; Electronic Control Unit

U463.7

A

1671-7988（2015）12-08-02

程志濤，就讀于湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院。