解決N車型外后視鏡調節失效問題

趙巍

摘 要：車輛后視系統由車外反射鏡和廣角透鏡組成，在車輛安全系統中起著重要的作用?，F有的汽車后視鏡系統還存在許多問題亟待解決，如汽車轉向過程中的盲區等。本文提出了一種新型的智能車輛后視系統的設計方案，該系統能夠在不同的行駛條件下自動調節車輛外部鏡頭的角度。影響因素包括車輛轉向角、行駛速度和車輛尺寸參數。本設計以 AT90C516RD+單片機為核心控制單元。該系統增加了一個新的自動模式與現有的手動功能保留。通過理論仿真和模型試驗，證明該設計完全可行，并已被具有工業潛力的客戶調查所接受。

關鍵詞：N車型 后視鏡調節 失效控制

Solution of the Adjustment Failure of the Exterior Rearview Mirror of the N Model

Zhao Wei

Abstract：The vehicle rear view system is composed of an exterior mirror and a wide-angle lens， which plays an important role in the vehicle safety system. There are still many problems in the existing car rearview mirror system that need to be solved urgently， such as blind spots in the car steering process. This article proposes a new type of intelligent vehicle rear-view system design scheme， which can automatically adjust the angle of the vehicle's external lens under different driving conditions. Influencing factors include vehicle steering angle， driving speed and vehicle size parameters. This design uses AT90C516RD + single-chip microcomputer as the core control unit. The system adds a new automatic mode and retains the existing manual functions. Through theoretical simulations and model tests， it is proved that the design is completely feasible and has been accepted by customers with industrial potential.

Key words：N model， rearview mirror adjustment， failure control

1 引言

一般來說，駕駛員可以通過傳統的后視鏡觀察車輛后面的交通狀況。駕駛人在倒車或靠邊停車時，由于沒有調整后視鏡角度，車輛右側可能被路邊刮傷，這些問題甚至發生在技術熟練的駕駛員身上。如果后視鏡有盲點和畸變，必然會帶來交通安全隱患。汽車后視鏡系統的設計是為了實現汽車兩側外表面的鏡面自動調節和智能化。這些反光鏡可以進行二維轉動，補償程度取決于車輛的外形參數、行駛速度、轉向速度、轉向角度和駕駛員的駕駛習慣等。該設計可以提供視野補償，避免或減小空間盲區、時區差盲區、準直誤差和視覺持續性盲區誤差的影響。

2 汽車后視鏡調節失調問題概述

隨著先進制造技術的飛速發展，越來越多的逆向工程技術被引入到制造和設計領域。逆向技術是在現有產品或零部件改造或零部件工程設計模型的基礎上，對現有設計進行分析、理解和改進，是產品開發和改進現有設計的設計過程。真正的反求是在現有的產品條件下，通過調查分析的方法實現再創造的過程。有人認為反向技術屬于狹隘的抄襲，甚至提出了“知識產權”的命題。事實上，廣義逆陣類技術應用非常廣泛，效果和效益都非常明顯。本文以后視鏡項目為載體，從數據采集、數據處理、模型重構、逆向工程快速成型、改進設計5個方面分析了后視鏡失調問題。

數據采集分為接觸式采集和非接觸式采集。三坐標測量機、鉸接臂測量機、激光掃描儀、CCD攝像機等非接觸式數據采集設備均可進行接觸采集。后視鏡本身是塑料制成的，曲率變化大，如果采用接觸式數據采集方法采集數據，測量頭和被測表面由于曲率干涉容易產生假點和劣點，并且會有一些位置難以測量。采用非接觸式數據采集速度快，精度高，可排除摩擦和接觸壓力引起的采集誤差測量量大，密集點云信息獲取量大，探頭光束可調節很小，能最大限度地反映被測表面的真實形狀。鑒于上述因素，決定采用手持式激光掃描儀進行非接觸式數據采集的后視鏡。

數據處理是逆向工程中的一項重要技術，它決定了后續的CAD模型重建過程能否方便、順利。事實上，并不是所有的數據點都能起到模型重構的作用，根據測量點的數量和點云數據的規律性，可以分為散亂的數據點和規則點，有一些偏差的產品主體被浪費點，這些點為以后的模型重建是一無所有，一定要刪除。數據采集后，必須對采集到的數據進行處理。該過程包括廢點刪除、格式轉換、點云數據多視點云配準、點云過濾、數據約簡和點云塊等。

坐標測量儀具有一定的測量范圍，無論采用什么樣的數據采集方法，僅僅通過測量來測量同一坐標系的產品幾何數據都是非常困難的。產品的數字化采集不能在同一個坐標系中完成，而模型重建和所需的數據需要統一這些從不同的坐標到同一個坐標，數據處理是多視點云配準的過程。利用點云數據建模過程，由于存在大量的數據點，點云數據的存儲和處理已經成為不可突破的瓶頸。

點云數據處理完成后可以進行反求建模。在逆向工程中，三維幾何模型重建是最重要、最復雜的環節，只有產品CAD模型是正確的，才能完善產品創新設計。在模型重建之前，設計人員不僅需要了解產品的幾何特征和數據特征，還需要了解后續的結構分析、模具加工、快速成型等過程，這樣才能更好地減少偏差，更好地優化設計。該方案基于 UG 軟件，按照點-線-面-體原型原理，根據采集到的數據重構CAD模型，分為以下四個步驟：

坐標系的成立。在模型重建過程中，第一步是建立一個坐標系。在產品制造過程中必須考慮原型實際產品的造型，因為后續的實際加工，生產中使用的是幾何模型。如果坐標系不統一，就是直接造成矢量建模方向不一致。如何確定矢量乘積的方向，這是人們初次接觸反求技術時遇到的瓶頸，矢量損失會給建模帶來很大的困難。

確定拉力的方向。在建模過程中，通過扇形的分型線，嚴格控制產品的牽伸方向。第一步是確定產品分型線的位置，這符合塑料模具設計原則，分型線一般位于最大的區段。首先對后視鏡類型的產品結構進行分析，將其分為兩部分，并用于區分顏色，每個部分的草圖方向相同。

確定分型面/面的位置很重要。根據以往的經驗，如果分型面的位置是在產品的表面而不是產品的邊緣上，應該在離產品表面邊緣0.15毫米的距離上代替分型面的位置，否則會導致另一個表面只劃分0.1毫米的面積，很容易產生破損的表面而造成錯誤。同時，必須避免分型面從產品表面邊緣點經過的地方，因為它也容易產生尖銳的表面和小的破裂表面。合理的分型面位置是在產品邊緣0.25 mm的位置確定的，如分型面位于產品包含圓角的表面上，而圓角表面邊緣在拉伸方向上的投影為直線或弧線，可直接選擇拉伸邊緣的拉伸面作為分型面;當拉伸方向上的投影邊緣不規則，且點位誤差小于0.1mm時，可以從邊緣線0.25mm處產生一條直線，并拉出一個平面。

產品改進設計修改后，需要重新驗證產品性能參數，快速成型技術可以使產品設計和模具生產同時進行，從而提高企業效率，縮短產品設計周期，降低新產品開發的成本和風險，特別適用于小尺寸、特殊形狀的產品。對于快速成型后視鏡，更容易暴露產品缺陷，如手柄連接部曲率過大，連接主體和手柄的透視范圍不夠大，甚至邊緣倒角的調整等因素，都可以更直觀地表達出來，從而使后續的修復模式，最終確定設計，改進設計?；诂F實數字化逆向工程，由于缺乏必要的特征信息，以及數字化誤差的存在，在產品造型設計中，平滑的操作顯得尤為重要。根據每次調整的數值不同，曲線曲面的調整方法主要分為整體調整和局部調整。每個零件出現問題后都要進行調整，確定最終的數據模型，并發送到工廠、模具生產、批量生產。

3 智能系統設計原則

為了提高汽車駕駛安全性，需要對汽車前視鏡的動態特性進行仿真分析。該系統的輸入端與轉向軸相連，利用角度檢測傳感器測量車輛的轉向角。另一個輸入是車輛速度檢測。然后系統控制模塊根據車型數據庫和模型形狀參數計算后視鏡角度補償。補償發生在兩側外反射鏡的兩個自由度上?？刂颇K的處理器基于90C516RD+單片機處理器。該系統的優點是，它保留了原有的汽車后視鏡系統的所有手動控制功能，并與智能自動電氣控制模塊相平行，根據汽車轉向操作狀態采取額外補償?，F有的后視鏡可以轉動來改變角度到自由度，驅動單元是由兩個直流電機和兩個分開的蝸桿來實現其功能的系統。

4 智能車輛后視系統的設計

該機采用90C516RD+單片機處理器，設有手動和自動選擇按鈕并聯，可控制前進檔和倒檔兩個分離尺寸。系統從自動模式開始，當車輛啟動時，系統自動初始化，系統控制單元監控中斷信號。如果檢測到中斷信號，系統將切換到手動模式。車輛行駛信號（包括行駛速度、轉向速度、轉向角度等）流入主控制器，經過處理后，通過A/D轉換操作器，驅動電機將不同尺寸的反射鏡的角度轉換到合適的位置。當車輛回到原來的行駛狀態時，電機在不同的尺寸上反轉相同的程度，導致后視鏡回到相同的狀態。

以90C516RD+單片機為中央控制單元，以L298為電機驅動單元，設計并測試了智能車后視系統，根據模型試驗結果，該系統能夠對不同的車輛轉向狀態進行快速補償。該系統保留了現有的汽車后視鏡電子手動控制系統。實踐證明，該產品具有很高的工業化潛力。該系統可實現車輛在不同速度下轉向或倒車時的自動調節功能。根據消費者調查，53%的消費者對該產品表現出強烈的興趣。

5 小結

綜上，針對汽車后視系統轉向過程中存在的補償問題，提出了對現有汽車后視鏡結構進行改進的解決方案。以 AT90C516RD + 單片機為核心控制單元，后視鏡可提供二維旋轉，可根據車輛模塊尺寸、行駛速度和轉彎角速度調整補償度。該設計模型已經過測試，證實是完全可行的。該設計為解決汽車后視問題提供了一種低成本的解決方案，具有很大的產業化潛力。

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