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来, 我们谈谈汽车氛围灯质量控制问题

氛围灯作为近年出现的一种新型汽车照明产品,其形态既不同于常见的汽车照明的灯具产品,也不同于仪表、开关等信息显示类光学产品,又兼具二者特点。传统上的一些质量控制,主要是测试方法都有许多的不适应之处。本文通过氛围灯原理、光学测试实际案例等,来探讨氛围灯质量控制的测试方法问题。



本文主要目录
 
  • 氛围灯及相关光学性能简介

  • 用良好的设计,减轻质量控制的压力

  • 成像式亮度、色度计测试氛围灯的案例和算法讨论

  • 经济、高效的产线质量控制方案



顾名思义,氛围灯首先是一种灯饰,能够在汽车内部甚至外部起到烘托环境氛围的作用。对于一些应用RGB-LED的氛围灯,车主还可以根据自己的喜好需求选择灯光颜色与亮度,带来更好的乘车体验。考虑汽车本身的特性,我们认为氛围灯的光学性能评价应该有这样几个方面:

  • 灯饰照明功能:氛围照明、亮度或照度分布、颜色分布

  • 行车安全:亮度适当,不干扰正常信息显示

  • 光生物效应:不会造成疲劳、蓝光危害、频闪特性

  • 指示功能:有些氛围灯具备指示或辅助照明功能


不过我们今天的重点是如何对氛围灯产品进行光学质量控制,因此重点在测试方法、手段,和仪器选择。


用良好的设计,减轻质量控制的压力

任何产品,如果存在设计不良或缺陷,都会成倍的增加质量控制压力。因此,良好的设计,是进行质量控制的前提。


大部分的汽车照明产品都会先通过光学仿真进行设计、开发,而氛围灯产品主要有LED和光导(Light Guide)组成。LED主要是外购,厂商的主要开发工作就是通过仿真设计光导的形状和结构,从而进行模具制作。


氛围灯产品更加注重光学仿真,这与光导产品特点有关。我们首先看一下光导产品的原理:


理想的光导(光纤),光线在光导内部主要以全反射现象传播,侧面无法有足够的光线发射出来;



如果需要光导侧面有光线发射出来,则需要破坏光导表面,形成微结构;



可见这种微结构的设计,是氛围灯产品设计开发的重点。在产品仿真设计阶段,需要根据光源模型来设计对应的光导结构。


但是很多企业的仿真结果与实际模具做出来的产品效果却相差甚远,不得不一次次的开模、修模。一个重要的问题是光源模型偏差。


很多光学设计是还是在用传统的光源建模方法来进行设计,假定光源为点光源。但是对于一个LED来说,本身结果复杂,有透镜、反射杯、荧光粉,从而有多个光学中心。因此造成较大的设计偏差。


“我真的不是点光源哦”


为了保证光导产品质量,在设计阶段应该使用实际测量的光源模型,也就是 Ray File进行光学仿真设计,可以精确控制每条光线,节省反复开模、修模成本,加快产品开发周期。还可使用全光谱Ray File进行颜色仿真,控制产品色散。


光傲科技针对广大氛围灯企业,配置德国TechnoTeam公司近场分布式光度计,提供精确的光谱Ray File测试服务,测试步进2.5°X2.5°起,最小 0.1°


成像式亮度、色度计测试氛围灯的案例和算法讨论

氛围灯产品的光学性能测试,业界一般推荐使用成像式亮度、色度计,因为可以一次性获得亮度、色度分布,不过在实际测试过程中,却发现重现性不足的问题。因此需要针对不同形态氛围灯产品,开发不同算法或定义。


不同光导产品,对光学分布要求并不一样,例如有些追求均匀,而有些则有渐变。光导产品本身微结构特点,以及形状不规则(非平面),简单的用均匀性定义有许多实际问题。追求同一型号产品性能一致性则不会有问题。


常见算法:


1. 在光导产品表面取点,计算均匀性



方法描述:沿着光导方向,按照一定间距,均匀布点,每个点的亮度或颜色以该圆形区域内所有像素的平均值表示。


局限:受限于光导形状以及测试重复定位精度,通常需要手动布点。测试效率低,重现性差。而且存在取样数量多少的问题。


2. Area Scan法计算均匀性


描述:根据智能自适应阈值算法分离出发光区域,以虚拟点亮度计(Area)无缝扫描获得最亮或最暗点,取点方法示意图:



该算法可以通过设定边缘排除距离, 从而将边缘不均匀、渐变区域排除,从而更加合理的计算均匀性,保证结果重现性和可靠性。该算法取点方法科学合理,强烈推荐使用。


案例:



可以设定取样点的大小,以及边缘排除距离排除边缘亮度较低、不规则区域,从而精确定位亮度最大和最小位置,保证测试结果重现性。



智能自适应阈值算法可以精确判断导光条的发光边界(蓝色覆盖区域)。


3. 剖面亮度分布算法


如图所示的隐藏式氛围灯,通过内饰表面反射形成氛围照明效果。此时整个反射区域并不是一个均匀的照射面,采用均匀性不能体现真实的效果。


功能选取一定方向上的亮度剖面分布来表征该类型氛围的光学分布特征。但是由于只有一条直线,代表性有限,无法作为产线管控指标。但是对于研发阶段评测还是有价值的。



4. 投影分布算法



对于不均匀的光导或被照射区域,可以采用投影面分布定义亮度、色度均匀性,也可定义最小、最大值。如图,将矩形的Projection Area 投影到中心直线上,得到亮度或色度分布特征,避免单一线条上分布数据代表性不足的问题。


5. quantile分位统计法


将分析区域内的像素按照默认的分位进行统计分析,例如按照 5%,50%,95%低、中、高三种分位的亮度阈值。


更多图像处理及算法,总有一款适合您!请联络光傲科技


产线质量控制的现实可行方案

成像式亮度、色度计虽然有不同算法匹配不同氛围灯产品检测,不过应用于产线却仍然存在很多问题:

  • 成本问题,这是所有问题的重中之重啊,毕竟我们做氛围灯是为了挣钱,不是为了买设备啊

  • 重现性问题,不能重现,一切无意义啊

  • 不易用简单有效的数字进行良品、不良品判断。


不过越来越多的厂商采用一款德国的多通道亮度、色度测试模块来适应产线测试的需求,解决了许多氛围灯测试痛点。不仅有Hella 法雷奥、小糸这样的头部厂商,也有很多本地供应商使用。这个产品就是德国Premosys 公司的eFlat 系列产品。



该产品同时集成了多个光度(亮度、照度)、色度传感器,每个传感器可以通过光纤与被测点连接。如图环形光导通过定制的测试治具,由光纤将不同位置点的光信号导入测试模块,实现多点色度、光度检测。



eFlat 产品无疑是非常适合氛围灯产品在线测试的,通道数从4 到16 不等,如果测试点很多,可以多个模块串联。这样可以实现氛围灯产品多点亮度、色度及均匀性测试。


eFlat 产品还可测试闪烁LED的脉冲频率、周期、脉冲宽度。带来更多扩展测试应用。


eFlat产品还有一个特点,就是可以与PLC 直接通讯工作,无需配置专用电脑。只需要通过电脑将每个通道的亮度、色度值进行校正,并设定可接受的公差范围,eFlat 就可以脱离电脑了。eFlat可以通过产品模块上的IO输出良品、不良品信息,输出告警型号。


eFlat 产品从设计阶段开始,就是专为产线环境设计,不仅容易集成到产线,测试精度足够,而且成本低,适合产线批量应用测试。


谈完了,说说你的困扰

欢迎联系我们(光傲科技),说说你遇到的氛围灯测试问题,相信我们在汽车电子和光电计量行业20年的经验,一定可以“头脑风暴”出最适合您的解决方案:

  • 通过我们光学试验室的多种测试手段(近场、成像、光谱等),找到质量管控的关键节点和管控参数

  • 通过验证,提取良品、不良品的特征点,并确定可接受公差范围

  • 综合欧洲、美国不同品牌光学检测仪器,给出最佳的质量管控综合解决方案。


网站:www.light-all.ocm

电话:021 52960771

邮箱:sales@light-all.com

也可添加企业微信联系:


汽车未来将会成为家以外的第二个亲密私人空间,汽车内饰照明已成为不可忽视的设计元素,氛围灯正处于市场导入及成长阶段,如何将氛围灯设计的更好,完美的实现人车互动,需要主机厂,车灯厂,内饰厂,材料厂商,控制器、薄膜,导光材料等企业的共同努力,现艾邦建有汽车氛围灯微信群,吉利、比亚迪、长城、长安、东风、延锋、睿博光电、广州新晨、宜兰汽配、温州锦成、科思创、库尔兹、肖特等企业均已加入,欢迎产业链上下游的朋友入群探讨,共谋进步。


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