【2020-03】機動車后視鏡反射率測試儀設(shè)計

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資源描述：: 【2020-03】機動車后視鏡反射率測試儀設(shè)計,2020-03,2020,03,機動車,后視鏡,反射率,測試儀,設(shè)計

內(nèi)容簡介：: 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計摘要隨著汽車工業(yè)的急速發(fā)展，智能化，環(huán)保化概念的提出，作為汽車“后眼”的外后視鏡從外觀及功能上也不斷更新?lián)Q代。本文跟隨時代潮流，為解決當(dāng)前測試儀在實際應(yīng)用中存在的不足問題，設(shè)計一款性價比較高的機車后視鏡測試儀。其下位機控制部分選用AT89C52單片機，該款單片機具有操作簡單，使用普遍，價格低廉，性能可靠，并能完成復(fù)雜控制系統(tǒng)等優(yōu)點。在積分球設(shè)計方面與之前相比在性能方面也有了相應(yīng)的優(yōu)化。本次設(shè)計的機車后視鏡反射率測試儀主要由積分球、箱體、前門、探測器、校準(zhǔn)板、開關(guān)、電源插座、顯示器等部件組成；采用solid works進行以上零部件件三維建模，并完成裝配；此外，對于主要零部件以及裝配體，利用autocad進行二維設(shè)計。關(guān)鍵詞：反射率；測試儀；AT89C52單片機；三維建模 0Abstract With the rapid development of automobile industry, the concept of intelligence and environmental protection is put forward, and the external rear-view mirror, as the rear-eye of automobile, is constantly updated in appearance and function. This article follows the trend of the times, in order to solve the shortcomings of the current tester in practical application, design a high cost-effective locomotive rearview mirror tester. AT89C52 single chip microcomputer is used in the control part of the lower computer, which has the advantages of simple operation, universal use, low price, reliable performance, and can complete complex control system. In terms of integral ball design compared with the previous performance has also been optimized accordingly. This design of locomotive rearview mirror reflectivity tester is mainly composed of integral ball, box, front door, detector, calibration board, switch, power outlet, display and other components; using solid works to do the above parts three-dimensional modeling, and complete assembly; in addition, for the main parts and assembly, the use of autocad for two-dimensional design.Key words: reflectance; tester; AT89C52 MCU ;3D modeling3目錄摘要IAbstractII第1章緒論11.1引言11.211.3國內(nèi)外后視鏡檢測儀的現(xiàn)狀11.3.1國內(nèi)外后視鏡檢測儀的發(fā)展11.3.2后視鏡檢測儀的分類31.4課題的研究內(nèi)容4第 2 章技術(shù)指標(biāo)要求及測量定理52.1設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)與要求52.1.1后視鏡的分類52.1.2測試儀的系統(tǒng)要求62.2檢測方法72.3測量原理8第3章總體結(jié)構(gòu)設(shè)計103.1光學(xué)部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計103.1.1光源的選取103.1.2平行光管103.1.3積分球113.2 后視鏡位移傳動裝置機械結(jié)構(gòu)設(shè)計123.2.1絲杠滑臺電機選取及計算133.2.2絲杠選取及計算133.2.3軸承選取153.2.4聯(lián)軸器選取153.2.5待測后視鏡安裝16第 4 章電控部分設(shè)計174.1單片機選擇及功能介紹174.1.1單片機方案選擇174.1.2單片機介紹184.2光電接收電路194.2.1前置放大及濾波電路194.2.2光電接收器電路194.2.3 A/D轉(zhuǎn)換部分204.3光柵尺采集電路204.4光源恒流控制214.4.1數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832214.4.2恒流驅(qū)動系統(tǒng)電路224.5電動機正反轉(zhuǎn)控制電路224.6音樂報警線路的控制234.7串口通信控制23第5章人機交互系統(tǒng)設(shè)計255.1人機交互界面簡介255.2人機交互界面設(shè)計255.3功能介紹27第 6 章工程定額概算306.1 反射率測試儀制作成本預(yù)算306.2 機動車后視鏡反射率測試儀制作過程管理31結(jié) 論33參考文獻34致謝36第 1 章緒論1.1引言作為現(xiàn)代化工具，機動車在人類社會中被廣泛使用，已然成為不可替代的工具之一，機動車的安全性也受到廣泛關(guān)注。機動車上的后視鏡是機動車非常重要的安全部件，隨著機動車的發(fā)展而產(chǎn)生，其安全標(biāo)準(zhǔn)同樣重要。在機動車發(fā)展初期，由于車速慢、機動車少，后視鏡并沒有被人們使用。但是隨著車輛增多、車速變快，在機動車變線超車、或交通擁擠的情況下,機動車的事故率在逐漸增加增加，因此為了解決是這一問題，后視鏡才被人們發(fā)明出來。使用后視鏡可以讓駕駛員間接得看見機動車后方和側(cè)方情況，這就相當(dāng)于是駕駛員的“第二只眼睛”。后視鏡的使用能夠方便得擴大駕駛員所能看到的的視野范圍，了解車輛周圍物體的動向從而有力地保障了駕駛員的行車安全性。傳統(tǒng)后視鏡主要包括鏡面，鏡架以及輔助部件，鏡的形狀為圓形或正方形。而現(xiàn)在的后視鏡的結(jié)構(gòu)和形狀發(fā)生了重大變化，以使其盡可能滿足安全要求，提高操作便利性并滿足個性化需求，并且許多機械構(gòu)件和電子設(shè)備已添加到后視鏡中。后視鏡反射率測試儀的研究是為了檢測當(dāng)后視鏡反射率是否能達到相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，后視鏡鏡面的質(zhì)量是否合格。1.2課題的研究意義汽車的后視鏡好像是駕駛員的二只眼睛，有助于幫助人們查看路面情況。但如果這兩個眼睛有缺陷，它就會給汽車安全駕駛帶來隱患。為了確保汽車使用者的駕駛安全性，后視鏡的檢測工作尤其重要，需要受到特殊標(biāo)準(zhǔn)的限制。反射鏡反射率是一個重要指標(biāo)，不合格的后視鏡是為了給用戶帶來安全性風(fēng)險，我國為了規(guī)范后視鏡的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了后視鏡性能和安裝標(biāo)準(zhǔn)，給出了用于測量后視鏡的反射率的方法和要求，這大大提高了使用后視鏡的安全性。所以制造的后視鏡必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢查，符合所有安全標(biāo)準(zhǔn)的后視鏡才是有資格的可以用來使用的。本文針對機動車后視鏡安全性檢測的問題提出了一種后視鏡測試儀，它可以檢測機動車后視鏡反射率是否達到標(biāo)準(zhǔn)。此系統(tǒng)針對機動車后視鏡的反射率這一安全因素利用光機電結(jié)合的方法可以判斷機動車后視鏡反射率是否符合要求。有了這樣一個測試儀，對于保障后視鏡實物的安全性要求提供良好的途徑。測試儀通過尋找后視鏡反射率的問題可以更好的改善制作工藝，所以設(shè)計后視鏡檢測儀是對后視鏡生產(chǎn)有一定實際意義的。1.3國內(nèi)外后視鏡檢測儀的現(xiàn)狀1.3.1國內(nèi)外后視鏡檢測儀的發(fā)展華中理工大學(xué)光電子工程系的李穎文等人在1998年提出了自動快速測試磁光盤反射率的雙通道測試方法 ,討論了磁光盤反射率測試儀的誤差來源 ,并通過磁光盤反射率測試儀進行優(yōu)化設(shè)計 ,提高了磁光盤反射率測試儀的測試精度。徐紅光等人于2002年對現(xiàn)代汽車后視鏡進行了綜合分析，分析了現(xiàn)代汽車后視鏡的結(jié)構(gòu)與工作原理，包括結(jié)構(gòu)、材料以及鍍層等，還分析了現(xiàn)代汽車后視鏡的分類及其特點，按布置位置分為內(nèi)后視鏡和外后視鏡，按鏡面形狀分為平面鏡、凸面鏡，而凸面鏡又分為球面鏡、雙曲率鏡面，變曲率鏡面以及全景后視鏡等，按操作時的調(diào)節(jié)方式分類分為固定式后視鏡、直接調(diào)節(jié)鏡面式后視鏡以及電動后視鏡等。后面又總結(jié)了光學(xué)后視鏡的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，成本低，安裝方便，節(jié)省空間等；缺點：無法根除視覺盲區(qū)，難以消除物象失真，光線不足或過強時觀察困難以及存在時差盲點等。并在最后總結(jié)了后視技術(shù)的發(fā)展趨勢，即對后視鏡改進內(nèi)容應(yīng)圍繞后視安全性、操作方便性、經(jīng)久耐用性和美觀協(xié)調(diào)性等方向發(fā)展。2005年以及2006年Alan J DeWeerd，Lyth，David等人對汽車后視鏡的相關(guān)檢測儀器進行了系統(tǒng)詳盡的分類與整合。按按檢測對像來劃分，汽車后視鏡檢測儀可分為：專用型和通用型；按檢測鏡面轉(zhuǎn)動角度的方法來劃分，汽車后視鏡檢測儀可分為：基于傾角傳感器、基于位移傳感器、基于影像傳感器三種外后視鏡檢測儀。其中專用型外后視鏡檢測儀就是指專為一種外后視鏡設(shè)計的檢測設(shè)備，一般是由汽車整車廠指定廠家生產(chǎn)（一般為國外引進），通用型外后視鏡檢測儀是指該檢測設(shè)備適用于各類電動外后視鏡使用；基于傾角傳感器的外后視鏡檢測儀是指檢測外后視鏡鏡片偏轉(zhuǎn)性能的方案采用傾角傳感器，基于位移傳感器的外后視鏡檢測儀是指檢測外后視鏡鏡片偏轉(zhuǎn)性能的方案采用位移傳感器（LVDT），基于影像傳感器的外后視鏡檢測儀是指檢測外后視鏡鏡片偏轉(zhuǎn)性能的方案采用影像傳感器。沈陽紫微機電設(shè)備有限公司的冀中祥于2007年對機動車后視鏡反射率測試儀的設(shè)計進行了深入研究。針對機動車后視鏡質(zhì)量控制的需要，冀中祥設(shè)計研制了一種測量機動車后視鏡反射率參數(shù)的測試儀，著重敘述了該測試儀的測試原理、結(jié)構(gòu)和測量精度分析。該測試儀采用比較測量法、光電積分和單片機相結(jié)合，不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、性能穩(wěn)定等特點，而且還具有測量精度高及重復(fù)性好等優(yōu)點。研究設(shè)計的測試儀結(jié)構(gòu)簡單、測量簡便快速并能直觀得出反射率數(shù)值。且該測試儀采用比較測量法、光電積分和單片機相結(jié)合，不僅具有外觀精美、操作方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，而且在測量精度及重復(fù)性上還具有完全符合并高于國家對機動車后視鏡反射率性能檢測的要求。為機動車后視鏡反射率測試儀的設(shè)計提供必要的參考。在2011年武漢理工大學(xué)汽車學(xué)院的馬東杰，屈金龍從汽車倒車安全性方面考慮，著重且系統(tǒng)的研究了汽車后視鏡的發(fā)展演變歷程以及其對倒車安全性能的影響，從后視鏡功能來看，鏡片由傳統(tǒng)的平面鏡、球面鏡，向雙曲率鏡、變曲率鏡、全景后視鏡發(fā)展，力求減少外后視鏡的盲區(qū)，改善汽車后視鏡的安全性功能，為汽車后視鏡朝著更為良好的安全性能的進步提供了發(fā)展方向方面的較大支持。Daniele Romanini于2014年對光學(xué)諧振腔激發(fā)場進行了較為深入的模擬研究，假設(shè)近軸近似，Daniele Romanini推導(dǎo)了高斯光束在光腔的高斯-赫姆特橫向電磁（TEM）模式上的投影系數(shù)的有效遞歸表達式。雖然先前的研究考慮了具有圓柱對稱性的腔，但新的推導(dǎo)考慮了“簡單”的像散和橢圓率，這使得它可以處理更多現(xiàn)實的光學(xué)系統(tǒng)。高斯光束在腔TEM模式上的最終擴展提供了腔內(nèi)，透射和反射中激發(fā)場分布的精確模擬。特別是，這要求包括通常在教科書中忽略的反向傳播的TEM模式。作為對復(fù)雜案例的說明性應(yīng)用，新的模擬可重入腔配置，其中在腔輸出處獲得Herriott點。模擬研究表明，散光腔的情況也很容易建模。就我們所知，此類相關(guān)應(yīng)用通常在簡化的幾何光學(xué)近似下或使用較重的數(shù)值方法進行處理。Xiaoming Zhu等人于2015年對間接ADC最佳參數(shù)選擇的分析測量進行了深入研究，提出了在間接測量中如何選擇最佳的ADC參數(shù)，包括分辨率，采樣率，ADC的采樣誤差和系統(tǒng)誤差。以光時間常數(shù)在腔衰蕩光譜中的擬合為例，依次模擬ADC的分辨率，采樣率和采樣誤差（有/無系統(tǒng)誤差）對擬合精度的影響。分析和模擬了鏡面反射率對擬合函數(shù)參數(shù)的影響。給出了在不同鏡面反射率下區(qū)分1 ppbv甲烷濃度的ADC參數(shù)。得出相應(yīng)結(jié)論，ADC是AD系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，其分辨率和采樣率直接確定位寬和最小數(shù)字系統(tǒng)的工作頻率，對電路設(shè)計。通過擬合CRDS系統(tǒng)的照相時間常數(shù)，ADC的分辨率對擬合的影響更大精度高于采樣率，降低采樣誤差將得到最佳擬合精度，并且在選擇ADC單個對象時應(yīng)該考慮活動擬合功能。另外，系統(tǒng)噪還應(yīng)包括在ADC采樣誤差中以獲得標(biāo)稱值采樣精度。因此，根據(jù)以上分析，可以選擇具有合適分辨率和采樣率的ADC使儀器以最佳的位寬和頻率工作在間接測量中具有設(shè)計靈敏度。1.3.2后視鏡檢測儀的分類通過查閱文獻2122可以知道后視鏡檢測儀有幾種分類方法。根據(jù)后視鏡檢測儀的檢測對象來說可分為專用型和通用型這兩種后視鏡檢測儀，根據(jù)測量鏡面時的轉(zhuǎn)角方式來說可分為基于傾角的傳感器的機動車后視鏡檢測儀、基于位移的傳感器的機動車后視鏡檢測儀和基于影像的傳感器的機動車后視鏡檢測儀三種。（1）專用型外后視鏡性能檢測儀專用型的外部后視鏡檢測儀一般由國外進口的汽車制造商指定的制造商制造，一般專門為某一種特定外后視鏡檢測所用。這種檢測儀是操作簡單，不需要調(diào)整檢測器的參數(shù)，性能更加穩(wěn)定，對特定型號的后視鏡不需要重復(fù)調(diào)試設(shè)備。但是它價格較高，所以這種檢測儀通常用在銷量較高的車型上的外后視鏡或豪華品牌車的外后視鏡上。（2）通用型外后視鏡性能檢測儀通用型外后視鏡檢測儀是指可以應(yīng)用于各種外部后視鏡的測試裝置。它的普遍性強，測試項目靈活，成本較低，但如果使用的是不同類型的后視鏡，工程師需要相應(yīng)調(diào)整或改變測試設(shè)備的一些參數(shù)。操作比專用測試儀復(fù)雜。這種類型的測試器主要用于中型和低端車型的后視鏡。（3）基于傾角傳感器的外后視鏡性能檢測儀是基于角度傳感器來檢測外部后視鏡的偏轉(zhuǎn)性能的檢測儀，它的低成本但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢測速度慢。在檢測之前需要將傳感器模塊配置在鏡片中心且在檢測過程中，機械構(gòu)造和傳感器接觸鏡片有可能對鏡頭造成損傷。（4）基于位移傳感器的外后視鏡性能檢測儀是一種基于位移傳感器檢測外部后視鏡偏轉(zhuǎn)性能的檢測儀，它具有高檢測精度可以精確到0.1度，傳感器具有的高速響應(yīng)速度（超過200Hz）和簡單的機械構(gòu)造，但同樣有可能損傷鏡片。（5）基于影像傳感器的外后視鏡性能檢測儀是一種基于圖像傳感器用于檢測外部后視鏡透鏡的偏轉(zhuǎn)性能的檢測儀。具有高檢測精度、高檢測效率而且傳感器或機器結(jié)構(gòu)無需與鏡頭接觸，也不會對鏡面造成任何損害，鏡面外觀可由圖像傳感器識別來判斷缺點但是成本高。檢測器采用了高級的圖像分析技術(shù)，以交叉激光射線作為透鏡的基準(zhǔn)坐標(biāo)，用于判定旋轉(zhuǎn)透鏡的旋轉(zhuǎn)角度和范圍。1.4課題的研究內(nèi)容本設(shè)計涉及到的基本技術(shù)包括：單片機的基本原理及應(yīng)用、機械原理及設(shè)計、機電一體化等，軟件方面涉及到CATIA三維建模、Proteus電路仿真繪制、Keil編程軟件、PCCAD二維圖繪制、Labview上位機編程等應(yīng)用，這對于培養(yǎng)學(xué)生硬件系統(tǒng)設(shè)計能力、編程能力、軟件使用能力的培養(yǎng)具有重要意義。本課題主要進行了如下四個方面的研究：（1）機動車后視鏡反射率測試儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計；（2）機動車后視鏡反射率測試儀的位移傳動機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；（3）電路控制系統(tǒng)設(shè)計；（4）人機交互界面設(shè)計。第 2 章技術(shù)指標(biāo)要求及測量定理依據(jù) GB 15084-2006 機動車輛后視鏡的性能和安裝要求、 CNCA-02C-059:2005機動車輛產(chǎn)品強制性認(rèn)證實施規(guī)則汽車后視鏡產(chǎn)品，設(shè) 計一套后視鏡反射率測試儀，用于測定汽車后視鏡反射率。設(shè)計人機界面功能，采用 windows XP 操作系統(tǒng)，主要進行試驗信息輸入、傳感器標(biāo)定、試驗參數(shù)設(shè)定、試驗操作、數(shù)據(jù)記錄及報告生成等。系統(tǒng)要求：（1）光源：符合 CIE 標(biāo)準(zhǔn)光源；工作相關(guān)色溫 T68=2855.6K；（2）接收器：符合 CIE（1931）標(biāo)準(zhǔn)視見函數(shù)；（3）幾何條件：入射角為 255；（4）測量范圍：反射比 0100% ；（5）零位漂移 10 分鐘不大于0.001；（6）測量重復(fù)性不大于 0.01；（7）測量誤差：1；測量速度： 1 秒。2.1設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)與要求2.1.1后視鏡的分類（1）平面鏡這種反射鏡的鏡面是沒有曲率的平面。優(yōu)點是可以顯示與實際物體相同的物體的大小，后視鏡的圖像不存在失真，看到的情況實際上是機動車后面的實際情況。但是這種后視鏡視野狹窄，后視范圍比較小，所以在行車時使用這種后視鏡比較危險（2）凸面鏡凸面鏡是有曲率的鏡面，它可以增大觀察者的視野，在后視鏡上的凸透鏡由以下幾種： 1）球面鏡球面鏡能夠使鏡中的物體縮小從而使視野更寬，但實際上無法反映物體真正大小和真實的距離。所以球面曲率的設(shè)計就成為了重要的設(shè)計目標(biāo)來提高反射鏡的安全性，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定曲率半徑不得小于1200毫米，曲率半徑通常為1400毫米。2）雙曲率鏡面雙曲后視鏡鏡目前是比較新的反射鏡，可以彌補球面鏡反射物體不真實以及平面反映物體視野狹窄的缺點。雙曲率鏡部分被設(shè)計成曲率半徑變大的鏡面，SR 2000基本上可以解決失真問題，并且為可變曲率反射鏡的設(shè)計提供了良好的轉(zhuǎn)變條件。3）變曲率鏡面3變曲率的反射鏡可以根據(jù)車輛種類、駕駛員的視角和相對位置對凸透鏡的鏡面曲率進行改變，這一變化是基于光學(xué)原理來進行的，能夠選擇不同的曲率半徑過渡。以這種方式，可以在反射物體基本上沒有失真的狀態(tài)下進一步擴大視角并且可以減少視覺盲區(qū)。4）全景后視鏡為了解決司機的盲點問題，國外發(fā)明并采用了全景后視鏡，后視鏡的中央部分的三分之二是平面鏡而外側(cè)的三分之一是具有圓弧較大的凸面鏡，行車時可以在車內(nèi)觀看全景從而消除盲點、擴大視野。2.1.2測試儀的系統(tǒng)要求（1）光源和光檢測器的光譜特性21）通過使用穩(wěn)壓電源來使CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A產(chǎn)生的一束平行光，光束透過鏡片形成光源。2）光檢測器的光譜響應(yīng)與CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀測儀的亮度函數(shù)成正比。接受部件采用內(nèi)壁涂上無光澤白色涂料的光集成球體。（2）幾何條件1）入射光線與試驗鏡面表面的垂線成（）角。如圖2-1所示，接收裝置軸線和試驗鏡面的垂線成角度，且大小等于入射角的角度。光束在鏡面形成的圓形半徑要大于19毫米，照在檢測器上的面積不能太大但也要大于檢測器感光面積的一半2）在光接收單元中使用光積分球的情況下球的直徑不小于127mm，透鏡測試的開口和球面壁的光束完全通過入射光束和反射光，光檢測器被放置在反射器的入射和反射光沒有直接照到的位置。圖2-1兩種標(biāo)定方法所用反射率測試儀的幾何關(guān)系（3）光檢測器指示儀表裝置的電特性光檢測元件的讀數(shù)與入射光的亮度成線性關(guān)系。為了校準(zhǔn)儀器，可以使用光和電組合的方法但是不能影響設(shè)備的線性和光譜特性。接收系統(tǒng)的精度在全比例的2%以內(nèi)或讀取值的10%以內(nèi)。2.2檢測方法（1）直接標(biāo)定法1）直接標(biāo)定法將接收元件調(diào)整到光源的一些光路，從而能夠進行100測量和標(biāo)定的光學(xué)儀器，如圖2-1所示。2）測量低反射面一半通過直接標(biāo)定法來檢測，是將一定透射率濾波器插入需要測量的光路上，通過調(diào)節(jié)校準(zhǔn)按鈕，使測量儀的讀數(shù)與濾波器透射率相同，從而能夠校準(zhǔn)儀器。（2）間接標(biāo)定法間接標(biāo)定法經(jīng)過標(biāo)定確定反射率。通常適用于測試鏡片反射率很接近的平面鏡上，同時也一般用于光源和接收器的位置固定的機器上。（3）平面鏡的測定平面鏡的反射率可以采用直接或間接標(biāo)定法進行測定，通過這些方法測量后，直接從測試儀表盤讀出反射率的數(shù)值4。（4）非平面鏡( 凸面鏡 ) 的測定對凸面鏡測量反射率就要運用到一些特殊的儀器。如圖2-2所示，為帶光積分球體的測量儀，當(dāng)測量用反射率為E%的標(biāo)準(zhǔn)試件時，測量儀的指針在處，所以如果測量不知道的鏡面的反射率，當(dāng)指數(shù)為，那么這個鏡面的相應(yīng)的反射率X就可以用如下的公式進行計算： (2-1)圖2-2 球面反射率測量裝置2.3測量原理（1）積分球原理如圖2-3所示，首先要明白朗伯余弦定律的含義才能知道積分球的具體工作原理，設(shè)在某一個方向上均勻發(fā)光面的發(fā)光面積為A，亮度為，那么在該方向上的發(fā)光面的發(fā)光強度就為，稱為方向角，如圖2-3所示。如果發(fā)光面亮度在發(fā)光面的各個方向上都是相同的即，則此時： (2-2)圖2-3朗伯體亮度不隨方向而變的發(fā)光面的發(fā)光強度和該發(fā)光面法線方向上的發(fā)光強度與方向角的余弦的乘積相等，這就是朗伯余弦定律5。具有一定光亮度的發(fā)光面為朗伯發(fā)射面。有時一般漫射表面如磨砂后的玻璃等都能具有理想漫射面的特征，因此可以經(jīng)常應(yīng)用在光的測量上。（2）積分球測反射率原理光譜反射比是指反射光譜的輻射通量與入射光譜的輻射通量的比值。所以要測量某種鏡面的反射比，只要可以測量反射射通量和入射射通量的數(shù)值然后進行計算即可。積分球可以測量很多鏡片的反射率 6，把測量鏡面放在球開口的地方而且用光照射，將反射的光通過球其他開口捕捉，然后通過探測裝置檢測數(shù)值，將獲得的數(shù)值通過觀察計算得到反射率。積分球是內(nèi)壁均勻涂上白色中性漫反射材料的一種空心球，球內(nèi)某點亮度一部分由光直接照射產(chǎn)生，另一部分由光照射在球內(nèi)后反射所產(chǎn)生，第二部分是通過無限次數(shù)反射產(chǎn)生。光源直接照射得到的光照度為；一次反射所產(chǎn)生的照度為，二次反射所產(chǎn)生的照度為其中,p為積分球內(nèi)部涂料的反射率，r為積分球的半徑，為光源光通量。則該點的總照度為： + (2-3) =+ =+(+) =+第一項為光直射在球上某點產(chǎn)生的照度，光源是存在各向異性的特征的,光照度和方向具有特點聯(lián)系。所以加擋板減去直射光，上式就變?yōu)椋?(2-4) 因此光源經(jīng)內(nèi)壁無限次反射后，某點的光照度就只與光通量、球半徑、內(nèi)壁反射率存在關(guān)系。由于r、p已知，一次要測光源的光通量只需在球上開孔，通過檢測小孔的光照度即可。第 3 章總體結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1光學(xué)部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.1光源的選取國標(biāo)上規(guī)定測量時可以使用2855.6K的鎢絲燈。因此選用了P15D-25-3型車前照燈作為光源，燈泡的工作電壓為12VDC。由于同樣的色溫條件下的同樣的燈泡電流有時是不相同的，所以要對電流進行調(diào)節(jié)穩(wěn)定電流的大小，才能保證測量工作正常進行。3.1.2平行光管（1）平行光管基本原理根據(jù)系統(tǒng)焦面發(fā)出的光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后將出射平行光這一幾何光學(xué)的原理。平行光管就是在其光學(xué)系統(tǒng)焦平面上設(shè)置光源或者所需光學(xué)元件(如星點板、分辨率板、玻羅板等)7，使其成像于無窮遠(yuǎn)處，提供一束平行光或者一個無窮遠(yuǎn)的目標(biāo)。圖3-1平行光管基本原理（2）平行光管的基本使用透鏡或透鏡組的焦距、識別率和其他成像質(zhì)量可以與微儀表目鏡或顯微鏡系統(tǒng)通過使用不同的分劃板來測量。平面反射器也可以放置在直線運動中的工作件上，并且可以通過觀察準(zhǔn)直器上的高斯目鏡來檢查工作件的直線度。在平行光管像面處放置運動目標(biāo)發(fā)生器，可以模擬一個無窮遠(yuǎn)處目標(biāo)的多種運動形式，如移動、旋轉(zhuǎn)等。在檢測過程中配以動態(tài)千涉儀和其他檢測儀器，就可以構(gòu)建一個動態(tài)檢測系統(tǒng)，對被檢件進行動態(tài)檢測，記錄光學(xué)元件各參數(shù)各個時間的情況。（3）本系統(tǒng)使用的平行光管及基本尺寸總體結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，選擇的透鏡的焦距為250mm，相對孔徑的大小有效通光口徑30mm。透鏡選用品質(zhì)好、吸收小的玻璃，結(jié)構(gòu)采用小像差的結(jié)構(gòu)，表面要消除雜光,鏡筒材料為鋁合金，鏡筒的內(nèi)壁有細(xì)牙的消光螺紋,光管的內(nèi)部有孔徑光欄和消雜光光欄，盡可能降低雜光的影響。圖3-2平行光管及支架總體結(jié)構(gòu)3.1.3積分球光積分球是制作反射鏡測量儀的重要部件，對于不同種類的測量儀光積分球也不同，由于它的重要性，所以積分球的制造工藝也將直接影響測量儀的精確度和準(zhǔn)確度。（1）漫反射涂料積分球的涂料除了要有一定的反射率，還需要具有對光譜無選擇的漫反射。本次設(shè)計的測量儀的積分器采用了分析純硫酸鋇粉體材料，通過一定的涂層工藝使該反射層具有相當(dāng)良好的性能。為了使積分器獲得良好的漫反射涂層，本次設(shè)計考慮使用獨特的涂層工藝，噴涂次數(shù)為10次。測量儀的積分球殼體采用了不銹鋼材料，在不銹鋼層與涂層中間加了一層中間層，增加過渡性。對制成涂層的目視及儀器測試表明，涂層均勻且無光澤，具有良好的漫反射勝質(zhì)，漫反射率大于80%，所以它的一致性好，能夠很好地滿足此系統(tǒng)的設(shè)計要求。（2）積分球幾何尺寸要制作后視鏡測試儀首先要確定積分器我的尺寸，由標(biāo)準(zhǔn)要求選擇的積分球應(yīng)滿足：1)球面直徑不小于127mm；2)光的入射角度為255度；3)入射光束在鏡面產(chǎn)生的圓的直徑應(yīng)該大于19mm。通過實驗發(fā)現(xiàn)積分球的內(nèi)徑大小和光斑的大小對結(jié)果有很大影響，增大積分球的尺寸和光斑的尺寸可以增加測量儀的精度和穩(wěn)定性，但過大的積分球也過于浪費材料。所以一般情況下球的直徑選擇在200毫米左右，測量光斑在30毫米左右。在畢業(yè)設(shè)計的測量系統(tǒng)中，積分球直徑為200mm，入射平行光通光口徑為30mm，后視鏡測試處通光口徑為30mm，光電接收器處設(shè)計為30mm，后視鏡與入射光線設(shè)計夾角，滿足標(biāo)準(zhǔn)（255）要求，結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3光積分球及其支架總體結(jié)構(gòu)3.2 后視鏡位移傳動裝置機械結(jié)構(gòu)設(shè)計傳動系統(tǒng)設(shè)計包括X軸位移滑臺，Z軸位移滑臺及后視鏡安裝，其主要工作流程為：U型夾具上夾緊后視鏡，再把U型夾裝置通過螺栓固定在U型固定套上，通過控制X軸電機來進行水平移動，控制Z軸電機來豎直移動，移動到光機分球測試點，測試后視鏡的反射率。其主要內(nèi)容包括：步進電機及其驅(qū)動器，軸承，聯(lián)軸器，絲杠等。圖3-4 后視鏡位移傳動系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)3.2.1絲杠滑臺電機選取及計算由于設(shè)計要求是滑臺的移動是可以控制的。因此，我們選用可以控制轉(zhuǎn)動的角度和速度的步進電機9?；_的最小位移是0.1mm，絲桿的導(dǎo)程是5mm所以必須選擇有帶細(xì)分的步進電機才能夠滿足設(shè)計要求。所以為了達到位移的最小值0.1mm絲杠導(dǎo)程的最小值5mm，就要按照公式：步進電機脈沖=50/1=50。即只要步進電機最高脈沖達到50即可滿足設(shè)計要求，故選取的電機參數(shù)值如表3-1所示。表3-1電機參數(shù)表電機型號步距角（）機身長L(mm)電壓（V）電流（A）電阻()電感（mH）靜力距（kg.cm）引線數(shù)（Num）轉(zhuǎn)動慣量（g.cm2）重量(kg)42BYGH4812AA1.848 3.6 1.2 3 5.5 4.3 4 681.353.2.2絲杠選取及計算1) 根據(jù)定位精度要求確定脈沖當(dāng)量選擇步距角根據(jù)經(jīng)驗，初步選擇導(dǎo)程為5mm的絲桿；本系統(tǒng)中X、Z方向的定位精度均為0.1mm，因此X、Z方向的脈沖當(dāng)量均取=0.1mm/Hz；為脈沖當(dāng)量為0.1mm/Hz；為傳動比 (3-1)為步進電機的步距角，初選為1.8，由公式（3-1）可得傳動比i=4。2) 根據(jù)快速進給速度，確定電機的最高運行頻率 (3-2) 為工作臺運行最高速度（m/min）；為步進電機最高運行頻率（Hz）。代入工作臺最快進給速度80mm/s，脈沖當(dāng)量0.1mm/Hz，由公式（3-2）計算得=800Hz。3）根據(jù)電機的最高運行頻率及步距角，確定電機最高轉(zhuǎn)速 (3-3)由公式（3-3）計算可得=4r/s=240r/min 4）絲桿的導(dǎo)程必須滿足下式 : (3-4) 為導(dǎo)程（mm）；為工作臺運行最高速度（mm/s）；為電機最高轉(zhuǎn)速（r/min）； I為傳動比，由公式（3-4）得導(dǎo)程，故取=5（mm）。5）軸向載荷： (3-5) 為摩擦阻力；，其中m=40kg，u=0.1，F(xiàn)為切削力為0，由公式（3-5）計算可得N，故平均載荷N6）工作壽命為5年，一年工作約300天，每天工作6小時，因此工作壽命=9000（小時），回轉(zhuǎn)壽命r 7）額定載荷： (3-6)為載荷系數(shù)，此處為普通運動，由表3-2，取=1.4，由公式（3-6）計算可得=511.57N，故選絲桿時，絲桿的額定動載荷應(yīng)該大于等于511.57N。表3-2 運動載荷系數(shù)載荷系數(shù)無沖擊運動普通運動有沖擊和震動運動FW1.01.21.21.51.52 8）預(yù)緊載荷：/3=39.2/3=13.06N，其中為軸向載荷。 9）絲杠公稱直徑： (3-7)絲杠臨界轉(zhuǎn)速r/min,為臨界長度，取110mm，為支承系數(shù)，當(dāng)支承方式為支承-支承時，由表3-3取12.1。表3-3 不同支撐方式的支撐系數(shù)支撐方式固定-固定27.4固定-支承18.9支承-支承12.1固定-自由4.3由公式（3-7）計算d=12mm，故所選的絲桿的底徑應(yīng)大于等于12mm，故取絲桿為14mm 10）絲杠螺紋長度：=+2 （3-8）為有效行程，為160，為余程，根據(jù)導(dǎo)程為5mm和下表可知=20mm，計算由公式（3-8）可得=200mm，故絲桿螺紋的長度不得小于200mm故絲桿螺紋的長度不得小于220mm，則軸承之間的距離=220mm，加上軸承安裝長度和與聯(lián)軸器的連接長度，取絲桿長度為252mm。表3-4 公稱導(dǎo)程-余程序公稱導(dǎo)程Ph02.534568101216余程1012162024324045503.2.3軸承選取不同類型和結(jié)構(gòu)的軸承可以滿足不同的使用條件，選擇軸承類型時一般綜合考慮如下幾個主要的因素：載荷大小、高速性能、軸向游動性能、允許的空間、安裝與拆卸方便。本設(shè)計選用并設(shè)計的軸承是深溝球軸承，它是最常用的也是最具代表性的滾動軸承，適用于高速運行、無需定期維護且非常耐用的場合。這種軸承摩擦系數(shù)小且極限速度高，具有各種大小的范圍和形狀。它廣泛應(yīng)用于高精度機器、低噪聲馬達、汽車摩托車等機械產(chǎn)業(yè)，主要負(fù)擔(dān)徑向負(fù)荷，但可以負(fù)擔(dān)一定程度的軸負(fù)荷。3.2.4聯(lián)軸器選取由于軸和絲杠嚴(yán)格對齊，不產(chǎn)生工作的相對位移，所以力矩不大。因此選擇星形彈性聯(lián)軸器。聯(lián)軸器彈性部件是工程塑料制成的具有優(yōu)異的彈性，吸收和耐磨性可以補償位移，凸爪塊限制了聯(lián)軸器的聚氨酯彈性體。而無齒隙可以用于主軸驅(qū)動、升降機平臺和機床。3.2.5待測后視鏡安裝本次設(shè)計為保證后視鏡拆卸和安裝方便，首先將待測的后視鏡安裝在U型夾上，調(diào)整后視鏡位置，通過緊定螺栓壓緊后視鏡，然后把U型夾正確安放在U型固定套上，U行固定套已經(jīng)通過螺栓固定在Z軸滑臺的中心位置上，安裝調(diào)整調(diào)整后確定后視鏡在合適位置上，并將螺釘擰緊U型夾和U型固定套通過螺母固定位置，防止在運動過程中。安裝后視鏡時應(yīng)盡量使后視鏡與Z軸移動滑臺接近同軸，第 4 章電控部分設(shè)計電控部分作為整個運動的控制部分，在設(shè)計中擁有重要的作用，本次設(shè)計單片機為核心，同時對光電接收器、電機、報警系統(tǒng)、光柵尺位移傳感器、串口通信等系統(tǒng)進行控制，將不同結(jié)構(gòu)的運動整合成有序的可控運動，其中單片機如同大腦一樣，指揮各機械機構(gòu)有序完成指定運動，其控制電路如圖4-1所示。圖4-1電控部分總體電路設(shè)計電路圖4.1單片機選擇及功能介紹4.1.1單片機方案選擇（1）方案一：AT89C51AT89C51內(nèi)部RAM有128字節(jié)的DATA 存儲區(qū)，而且它的內(nèi)部有 4K 字節(jié)的FLASH PERAM，單片機具有32條可編程的I/O節(jié)線，有兩個16位定時計器以及數(shù)器，且AT89C51與MCS-51完全兼容。（2）方案二：AT89C52AT89C52是CMOS八位單片機，它功耗低且性能強。單片機帶有8KB閃存允許改寫編程。AT89C52系統(tǒng)與80C52兼容，由于功能強大單片機AT89C52在許多地方都有應(yīng)用，單片機上還有256B大小的RAM、32條可編程的I/O接口線，還3個16位的定時器和計數(shù)器以及有全雙工串行接口?？筛鶕?jù)以上比較，在單片機的CPU部分選用AT89C52單片機。4.1.2單片機介紹本次畢業(yè)設(shè)計電控主體部分采用AT89C52單片機，它是由ATMEL公司所生產(chǎn)的51系列的高密度、非易失性存儲且兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令的單片機。單片機內(nèi)置8位的中央處理器以及Flash存儲單元，因此可以用在很多復(fù)雜的控制系統(tǒng)上。AT89C52單片機具有40個引腳其主要功能特性如下：（1）指令與MCS51指令系統(tǒng)兼容；（2）具有8k大小的Flash ROM；（3）具有32個雙向I/O接口；（4）具有256B內(nèi)部RAM；（5）具有3個16位的可編程定時/計數(shù)器；（6）具有0-24MHz的時鐘頻率；（7）具有2個串行中斷；（8）具有可編程的UART串行通道；（9）具有2個外部中斷源；（10）具有6個中斷源；（11）具有2個讀寫中斷口線；（12）具有3級加密位；（13）具有低功耗空閑模式和掉電模式；（14）具有軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。其AT89C52單片機外觀引腳圖如下：圖4-2 AT89C52單片機引腳4.2光電接收電路4.2.1前置放大及濾波電路為了讓系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，對放大器采用了對電壓并聯(lián)并且有負(fù)反饋的形式。由于AD712具有高阻抗、低電流還有高共模抑制比的特點，因此采用了AD712運算放大器，可以使輸出電壓與輸入成線性關(guān)系。電路中采用了兩個RC濾波器。經(jīng)過兩個RC濾波器可以有效抑制光電流紋波，隨后信號接入到了 AD轉(zhuǎn)換模塊中15。圖4-3放大及濾波電路圖設(shè)計4.2.2光電接收器電路光電接收器是將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器械，它是可以將兩者進行轉(zhuǎn)化聯(lián)系的裝置。當(dāng)今光電檢測技術(shù)中常用的光電檢測設(shè)備包括光電倍增管，雪崩二極管，光電二極管和光電晶體管，PIN，光敏電阻，光敏電池，CCD陣列和其他半導(dǎo)體器件13。通過查詢相關(guān)信息發(fā)現(xiàn)采用光電二極管作為光電接收器最好的。光電二極管的響應(yīng)可以滿足本次設(shè)計中控制系統(tǒng)的要求，它具有外加電壓小、電流小、穩(wěn)定且價格低廉的特點。但是應(yīng)注意連接電器時在反向偏置條件下光電二極管的正常運行，電路如圖4-3所示。圖4-4光接收器電路設(shè)計4.2.3 A/D轉(zhuǎn)換部分在設(shè)計中，為了讓光電接收器和單片機進行連接，本系統(tǒng)采用A/D轉(zhuǎn)換部分對采集到光電接收器信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換14。利用單片機來啟動A/D轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換結(jié)束后再由光電接收器采集到的信號向單片機AT89C52發(fā)出中斷請求信號，CPU進行中斷請求相應(yīng)。讀取譯碼器后，譯碼器的轉(zhuǎn)換結(jié)果送到相應(yīng)存儲區(qū)。重新選擇了被測量后再次啟動A/D轉(zhuǎn)換裝置并進行中斷返回操作。其組成框圖如圖4-5所示。圖4-5 A/D轉(zhuǎn)換框圖4.3光柵尺采集電路光柵是一種目前非常新型的位移檢測元件，它具有測量的精確度高、擁有非?？斓捻憫?yīng)速度且具有較大的量程的特點。如圖4-6所示，光柵由標(biāo)尺光柵和指示光柵兩部分所構(gòu)成，他們光刻密度是相同的但長度不一。如圖4-7所示，指示光柵被平行地放置在了標(biāo)尺光柵上并且使兩者刻線傾斜一定的小角度，然后在指示光柵表面就能顯示幾條明暗相間的與光柵條紋成垂直的方向排列條紋，叫做莫爾條紋。圖4-6光柵測量原理圖4-7莫爾條文示意光柵莫爾條紋能對光柵進行放大，如果用W表示光柵條紋的寬度，P表示光柵的間距，則有。如果柵距P0.01mm，把莫爾條紋的寬度方法為 l0mm，那么利用光的干涉現(xiàn)象光柵就被放大了1000倍，從而減少了線路負(fù)擔(dān)。光柵有透射光柵和反射光柵兩種，透射光柵一般刻制在透明玻璃上，反射光柵一般刻制在反射強的金屬板上。當(dāng)?shù)闹鞴鈻藕透惫鈻庞幸欢ǖ奈灰茣r則會在光的干涉與衍射下產(chǎn)生黑白相間的莫爾條紋，這就是光柵的工作原理。經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為正弦波，最后再將轉(zhuǎn)化后的電信號經(jīng)過放大器放大以及整形電路整形即可。本文采用的光柵經(jīng)接收元件后變?yōu)橹芷谛宰兓碾娦盘枺ń普倚盘枺?，采用邏輯辨向電路區(qū)別位移的正反向，利用單片機進行數(shù)據(jù)處理并顯示結(jié)果。數(shù)據(jù)采集通過光柵尺完成對物體的檢測，并以電信號脈沖的形式送入單片機的中斷源，對信號進行分析和處理，采集的信息再經(jīng)過轉(zhuǎn)換，通過串口通信在人機交互界面上顯示出來。圖4-8光柵尺位移傳感器信號處理電路設(shè)計4.4光源恒流控制由于光源為鎢絲燈，同標(biāo)稱色溫工作條件下的同類型同規(guī)格燈泡，工作時的電流并不完全相同。為此要加上電流可調(diào)整的環(huán)節(jié)，使電流調(diào)整至穩(wěn)定的電流并采用穩(wěn)壓和穩(wěn)流的相關(guān)措施。4.4.1數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832如圖4-9所示，DAC0832芯片是通過CMOS工藝制成的一款8位的DA轉(zhuǎn)換器。它主要四部分所組成：反相T型R-2R電阻器網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、運算放大器和參考電壓VREF。DAC0832芯片具有有八個輸入和一個模擬輸出。圖4-9 DAC0832的邏輯框圖和引腳排列圖4.4.2恒流驅(qū)動系統(tǒng)電路圖4-10光源恒流電路設(shè)計4.5電動機正反轉(zhuǎn)控制電路后視鏡位置的控制主要在于電動機的運動控制，因此，電動機的運動可以用簡單的正反轉(zhuǎn)控制電路進行控制?？刂贫丝谝揽緼T89C52外擴I/O的Q0、Q1進行控制系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)處于Q0=1、Q1=0時，電動機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)處于Q0=0、Q1=1時，電動機處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)Q0=0、Q1=1時，電動機處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)。單片機通過對輸入信號的控制，完成對電機正、反轉(zhuǎn)的調(diào)控，其電路圖如411圖所示。圖4-11 XZ軸電機正反轉(zhuǎn)電路設(shè)計圖4-12 電機正反轉(zhuǎn)流程圖 4.6音樂報警線路的控制音樂報警電路可使報警聲優(yōu)美悅耳，克服了蜂鳴音報警音調(diào)比較單調(diào)的不足，音樂報警接口有兩部分組成：（1）樂曲發(fā)生器，即集成電子音樂芯片；（2）放大電路，也可以采用集成放大電路。電路如圖4-13所示，采用了芯片7920A。當(dāng)AT89C52的Q6口輸出高電平時，音樂芯片7920A的輸入控制端MT變?yōu)楦唠娖?，輸出端發(fā)出聲音，經(jīng)M51182L芯片放大后，揚聲器就會發(fā)出報警聲。若P1.7輸出低電平，芯片7920A關(guān)閉，揚聲器停止輸出聲音。圖4-13音樂報警電路設(shè)計4.7串口通信控制本設(shè)計需要設(shè)計上位機，因此需要具備單片機和上位機通信功能。針對上位機與單片機通信，采用串口通信的方式進行控制。通信電路是通過單片機AT89C52輸出口P3.0、P3.1控制，單片機的通信信息通過P3.0、P3.1傳輸?shù)酵ㄐ呸D(zhuǎn)換電路，由通信轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)缴衔粰C的控制面板，期間傳輸電路采用電源轉(zhuǎn)換芯片MAX232，為電路提供電源保障，電路結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4-14所示。圖4-14串口通信電路設(shè)計第 5 章人機交互系統(tǒng)設(shè)計5.1人機交互界面簡介人機界面是進行人機交互的一個系統(tǒng)界面，通常采用自然語言。它作為人與機器的中間媒介，可以提供了系統(tǒng)內(nèi)部的信息形式和人類可接受的形式之間的轉(zhuǎn)換，從而方便人們的操作。人機界面作為計算機的重要部件是人與計算機之間傳送以及交換自身信息的交互式界面，在人機界面，人和機器的信息交換可以對系統(tǒng)功能進行相互作用和相互影響。信息交換、功能性接觸或交互是指人與機器之間的硬性和軟性接觸，用于傳輸和控制信息。人機界面的組成部分包括了中央處理器、信息顯示單元、信息輸入單元、人機通信接口以及數(shù)據(jù)存儲單元。根據(jù)人機界面的不同，它的中央處理器可以分別是8位，16位或32位。HMI軟件由在HMI硬件上運行的系統(tǒng)軟件和在PC的Windows操作系統(tǒng)上運行的屏幕配置軟件兩部分組成。軟件控制在控制系統(tǒng)中非常重要。由于軟件是人與機器進行信息交流的方式，可以在功能強大的編程語言的幫助下運行不同類型的交互，主要包括了系統(tǒng)的運動控制、信號接受采集和處理以及優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)等。為此本次設(shè)計的車輛后視鏡反射率測試儀基于人機交互的軟件控制進行。以下將進行人機交互界面系統(tǒng)的設(shè)計。5.2人機交互界面設(shè)計本次設(shè)計是利用單片機作為控制系統(tǒng)，同時涉及到對光電接收器、光柵尺位移傳感器、電機和報警電路的控制，因此，設(shè)計了配合單片機的人機交互界面如圖5-1所示，系統(tǒng)的總體流程圖如圖5-2所示。圖5-1人機交互界面圖5-2 后視鏡測試系統(tǒng)總體流程圖5.3功能介紹在系統(tǒng)運行之前，要對系統(tǒng)進行光電檢測，在排除異常以后，再讓系統(tǒng)正常運行。因此光電接收器的系統(tǒng)流程圖如圖所示。圖5-3光電接收器的系統(tǒng)流程圖（1）在人機交互界面中“啟動”和“停止”按鈕是控制整個測試平臺的啟動和停止，界面還設(shè)有對XZ軸電機正反轉(zhuǎn)顯示，當(dāng)X軸電機正轉(zhuǎn)時，正轉(zhuǎn)指示燈亮起，電機正轉(zhuǎn)，滑塊帶動后視鏡水平移動；當(dāng)反轉(zhuǎn)時，反轉(zhuǎn)指示燈亮起，電機反轉(zhuǎn)，滑塊帶動后視鏡水平反向移動；當(dāng)電機停止時，停止指示燈亮起，停止運動。當(dāng)Z軸電機正轉(zhuǎn)時，正轉(zhuǎn)指示燈亮起，電機正轉(zhuǎn)，滑塊帶動后視鏡豎直移動；當(dāng)反轉(zhuǎn)時，反轉(zhuǎn)指示燈亮起，電機反轉(zhuǎn)，滑塊帶動后視鏡豎直移動；當(dāng)電機停止時，停止指示燈亮起，停止運動。圖5-4電機正反轉(zhuǎn)顯示界面（2）由于光源為鎢絲燈，同標(biāo)稱色溫下的同種燈泡工作電流并不全部相同，故需要控制電流大小。如圖5-5所示，電流表顯示光源電路中電流大小，通過電流調(diào)節(jié)位置，輸入工作色溫要求的工作電流，使光源工作色溫達到要求。圖5-5光源恒流調(diào)節(jié)（3）如圖5-6所示復(fù)位按鈕可以使電機返回起始位置，便于安裝和拆卸后視鏡，X軸和Z軸可以輸入測試點相關(guān)位置參數(shù)，在測試點位置統(tǒng)計表中統(tǒng)計出測試點及其位置參數(shù)。測試后通過數(shù)據(jù)清零按鈕清除輸入的測試點位置相關(guān)參數(shù)。圖5-6測試點數(shù)據(jù)輸入及統(tǒng)計表界面（4）X軸光柵尺顯示出采集的X軸光柵尺輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)是否到達輸入測試點X軸位置，來控制X軸電機轉(zhuǎn)動，和Z軸電機是否轉(zhuǎn)動，Z軸光柵尺顯示出采集的Z軸光柵尺輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)是否到達輸入的測試點Z軸位置，控制Z軸電機轉(zhuǎn)動。圖5-7 XZ軸光柵尺數(shù)據(jù)顯示界面（5）報警提示功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤時系統(tǒng)就會出現(xiàn)報警，提示試驗臺出現(xiàn)異常，警報指示燈也會從綠色變?yōu)榧t色。（6）當(dāng)光柵尺到達測試點位置時光電接收器接受光信號并通過單片機輸出反射率測試結(jié)果在，測試結(jié)果位置顯示出不同測試點反射率。（7）反射率數(shù)據(jù)統(tǒng)計：統(tǒng)計出測試的實驗次數(shù)及每次測試點反射率，將所做過的試驗有關(guān)數(shù)據(jù)依照流水次序記錄下來，每次試驗結(jié)束后，輸出的數(shù)據(jù)會依次保存在表格中，當(dāng)不需要表格中的數(shù)據(jù)時，點擊數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)清零清除數(shù)據(jù)。光柵尺控制電機轉(zhuǎn)動的流程圖如圖5-10所示。圖5-8測試點反射率采集界面圖5-9反射率數(shù)據(jù)統(tǒng)計界面圖5-10光柵尺控制電機轉(zhuǎn)動的流程圖35第 6 章工程定額概算6.1 反射率測試儀制作成本預(yù)算根據(jù)材料的計價依據(jù)和制作測試儀特定方法，儀器造價的合理確定能對制作過程中的支出費用進行準(zhǔn)確并合理的計算。在設(shè)計階段結(jié)束后，根據(jù)初步的設(shè)計圖紙大概核算設(shè)備價格、材料價格及收取費用的標(biāo)準(zhǔn)等，預(yù)先對測試儀造價進行大概了計算。材料使用的多少包括直接用在設(shè)備制作中的材料以及制作時損耗的材料用量。材料定額對使用較少、基價影響小的材料影響不大，多以不再具體羅列，將材料的價格以元為單位進行計算。外購件的使用價格按設(shè)計的圖紙進行計算，外購件的價格按購買價格進行計算。后視鏡檢測儀制作件、外購件和標(biāo)準(zhǔn)件的零件清單如表6.1所示。表6.1 零件計算清單零件計算清單序號名稱型號主要尺寸重量材料單價數(shù)量1車前照燈P15D-25-30.5151六角螺栓GB/T5782-2000M8*15碳鋼212電機42BYGH4812AAL=481.351201深溝球軸承6300d=10D=35B=110.15軸承鋼102聯(lián)軸器GH1-15D=15L=210.645鋼201絲杠DUF06320L=2604045鋼901單片機AT89C5251運算放大器AD712101RC濾波器CW4L2-20A-S202光電接收器光電二極管101光柵透射光柵801數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832101電源轉(zhuǎn)換芯片MAX23251音樂芯片7920A51除此之外，一些自制件包括平行光管及支架、積分球及支架以及U型夾具及固定套的制作成本也要計算在內(nèi)。這些結(jié)構(gòu)件的材料選用45鋼，按照表3.2中45號圓鋼的價格表，根據(jù)第三章的設(shè)計尺寸可初步得到成本預(yù)算序號名稱型號（）長度價格145號圓鋼80804360245號圓鋼905004360345號圓鋼1006004360445號圓鋼1107004360545號圓鋼1208004360平行光管和積分球支架需要45元，制作平行管用去40元，積分球35元，U型夾具及固定套25元，結(jié)構(gòu)件合計145元。因此制作此機動車后視鏡反射率測試儀共花費589元。對比市面其他檢測儀，這種新型檢測儀性價比較高。6.2 機動車后視鏡反射率測試儀制作過程管理反射率測試儀的制造過程是制作出測試儀的整體并測量用途和使用價值的過程。測試儀的監(jiān)造就是督促整個產(chǎn)品制造的過程，使制造出來的測試儀在性能和質(zhì)量上全面的符合設(shè)計要求，為后視鏡反射率測試儀的安裝調(diào)試打下良好的基礎(chǔ)。產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控的主要任務(wù)時不斷完善質(zhì)量管理體系，需要檢查使用的材料在使用前的質(zhì)量水平并控制工藝，檢驗半成品的質(zhì)量是否具備準(zhǔn)確性。根據(jù)反射率測試儀制造計劃及生產(chǎn)測試儀工藝的安排，制作工藝還包括了產(chǎn)品每個階段的檢測過程，在測試儀完成出廠前還需要進行驗收操作，并且要對檢查測試儀的包裝質(zhì)量和物流運輸過程的質(zhì)量進行檢查。在測試儀制造過程中，要經(jīng)常檢查和了解測試儀制造設(shè)備的制造過程和測試儀的質(zhì)量狀況，及時處理相關(guān)生產(chǎn)問題。反射率測試儀在制造前應(yīng)熟悉和掌握設(shè)備制造圖紙及有關(guān)技術(shù)說明和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，掌握設(shè)計的目的、工藝規(guī)程要求以及有關(guān)設(shè)備操作的各項相關(guān)規(guī)定。制造測試儀過程的產(chǎn)品質(zhì)量控制，是設(shè)備制造質(zhì)的重點之處，由于制造過程涉及到一系列工序與工藝，不同的加工制造工藝會形成各種的工序產(chǎn)品。所以加工制造過程中，一定要將工業(yè)卡片、工藝流程、工藝要求對生產(chǎn)者進行技術(shù)安排，確定加工設(shè)備的完好情況及精度，確定了加工制造車間的環(huán)境，對生產(chǎn)進行調(diào)度安排等，做好了這些方面的控制，就為加工制造打下了良好的基礎(chǔ)。設(shè)備出廠的質(zhì)量控制是指要對反射率測試儀進行出廠前的檢查，目的是為了防止零件銹蝕和使測試儀更加美觀，需要對于后視鏡測試儀涂防銹漆，可以把涂漆穿插在制造和裝配中進行。在測試儀裝配時應(yīng)按設(shè)計要求檢查設(shè)備，對設(shè)備采取防護措施，并應(yīng)后視鏡檢測儀檢查是否滿足產(chǎn)品運輸、裝卸、儲存、安裝調(diào)試的條件，確定隨機文件、裝箱單和附件是否齊全。在后視鏡測試儀裝配好運輸前還應(yīng)將產(chǎn)品包裝好，確定較為合理的運輸方案并對測試儀的包裝質(zhì)量進行相應(yīng)的檢查。結(jié) 論通過調(diào)研掌握了機動車后視鏡反射率測試儀的現(xiàn)階段最前沿的信息，據(jù)設(shè)計要求以及測量儀的技術(shù)指標(biāo)要求及測量原理，了解了測試儀的工作原理，對后視鏡測試儀的總體結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，主要結(jié)構(gòu)包含平行光管、積分球、絲杠、軸承以及聯(lián)軸器。然后對測試系統(tǒng)的電控部分進行了設(shè)計，繪制了電路圖，還對測試儀的人機交互系統(tǒng)進行了設(shè)計，繪制了流程圖。最后基于測試儀的總體設(shè)計，進行了工程定額概算。本設(shè)計的優(yōu)點在于，克服了已有機車反射率測試儀測試精度不足，使用起來不便捷的問題，解決了以往測設(shè)儀性能不可靠，效率低的工程問題；具有裝配效率高、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低、效率高、性能可靠、壽命長的特點。雖然本設(shè)計理論上可行，但未進行加工真正實地實驗，加之選用AT89C52單片機理論和實驗?zāi)M可行，其真正意義上的可靠性有待考證。參考文獻1 許曉杰，潘秋菱，王昌銀，白英奎汽車后視鏡反射率測量系統(tǒng)的研究J光電子.激光，2005，16(5)2 GB/T15084-2006，機動車后視鏡性能與安裝要求S北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，19963 劉旭于，德強，楊一，鄭芳蘭平面反射鏡反射率檢測系統(tǒng)研究J光學(xué)技術(shù)，2011，37(4)4 馬國欣，任立環(huán)，趙小蘭一種機動車后視鏡反射率測量系統(tǒng)P中國專利：ZL 200520060721.8，2007-3-14.5 李文宜

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