防眩目后视镜设计论文.doc

湖北汽车工业学院
课程论文

题目名称：汽车后视镜防眩目设计
系部名称：电气与信息工程学院
班 级：T1123-12
学 号：20110230101
学生姓名：杨欢

2014年4月13日

汽车后视镜防眩目控制
摘 要
随着人们社会生活水平的提高，汽车渐渐成为最主要的交通工具。汽车走入了很多人们的生活，因此保证汽车的安全性能，是对生命的保护。作为汽车安全系统的一部分，车窗后视镜防眩目的研究也越来越重视。后视镜的主要作用是确保驾驶员在驾驶过程中能方便的观察后方车辆的情况。但是，当汽车在夜间行驶时，后方车辆车灯发射的光照射到后视镜反射到驾驶员眼睛上，会使驾驶员炫目，从而影响驾驶员的注意力，带来了很大的交通隐患。为解决后视镜的炫目问题，对汽车后视镜防眩目的研究已成为当今汽车安全性研究的一项前沿课题，备受关注。
研究了汽车在夜间行驶时防眩目机理，针对炫目问题，对防眩目系统的结构进行了设计，选用是反射率能够自动调节且连续变化的电致变色电子防眩目后视镜作为本课题的研究对象。
在保证了电子防眩目后视镜后视野的基础上，根据光源、光谱等特性选用硫化镉光敏电阻作为判断环境光和炫目光强度的传感器，并针对各自特点进行了内后视镜的布置，使其能够很好的感测到光的强度。
电子防眩目系统在整个防眩目系统的控制方面有很重要的地位，设计带有光传感器的防眩目后视镜。通过把照射到后视镜上的光信号转化为数字信号，然后通过数据线传个CPU，通过电子控制单元ECU的控制信号，合理的改变镜面的方向和反光度，降低传到人眼的光线强度，起到初步降低炫目的效果。
对防眩目系统的效果进行测试，检测其性能，看是否到达研究的目的。在汽车安全系统方面的研究是不断进步的，对防眩目后视镜的设计也会不断改进。仅以此文记录自己在这方面的见解，希望大家给以改进的建议。

第一章 课题背景

一、课题背景和意义

汽车安全、节能与环保已成为当今世界汽车工业发展的三大主题。其中汽车安全是最重要、最根本的问题。美国联邦机动车安全法规（FMVSS）把汽车安全分为主动安全、被动安全、事故发生后的安全性。其中主动安全包括了汽车视野、汽车灯光、驾驶操作性、操纵稳定性，汽车制动性等等。汽车直接影响到汽车的行驶安全，对乘务员的舒适性和驾驶的舒适性也有影响，我国已经将汽车后视野安全性列为汽车 安全性法规认证的主要项目之一。后视野主要是通过后视镜来实现的。
当汽车在夜间行驶时，遇到后方的前大灯照射时，通过后视镜的反射，可能会产生强光的反射，照成司机的炫目，使驾驶员胜利方面感到不合适，觉得烦躁甚至头疼影响安全驾驶。因炫目照成的安全事故也不计其数，因此，解决汽车在夜间行驶时后面尾随车的前大灯灯光经后视镜反射影响驾驶员驾驶时造成的炫目问题有着十分重大的意义。

二、 国内外研究现状

汽车在设计之初并没有后视镜。1907年，第一辆带有后视镜的汽车被制造出来——劳斯莱斯“银色魔鬼”，后视镜在两个大灯的上方的位置，后来随着科研者的研究，最后固定在现在的这个位置。起初后视镜是平面镜，20世纪50年代后，随着汽车工业的发展，平面后视镜由于后视野小造成驾驶员盲区，导致经常发生交通事故。为了增加后视野，一些国家开始使用球面镜。这很大程度的提高了后视野区域，但是也带来了画面失真，距离感差，四周炫目的问题。为解决这个问题个国家先后采用不同的办法取代后视镜，但是却增加了汽车制造的成本，可靠性也不强。因此研究和发展防眩目后视镜一时成了汽车领域的重要课题。
在国外，特别是在美国，防眩目后视镜的发展速度很快，很大程度上提高了汽车的驾驶舒适度和行驶安全性。在汽车防眩目后视镜研究道路上，涌现出了一大批防眩目后视镜制造公司。防眩目后视镜也从，简单单一的反光部件升级到了汽车重要零部件。性能方面，防眩目后视镜也从手动变成了自动防眩目后视镜，现在电致防眩目后视镜也来到了汽车人们的生活中。不难看出，防眩目后视镜不仅得到了人们的认可，也在不断的提高自己在汽车部件中的地位。我国在汽车防眩目后视镜方面的研究起步较晚。
在中国汽车市场上，电子防眩目后视镜是刚刚发展起来的一种新型后视镜，台湾在电子防眩目后视镜技术上也有不错的业绩，但是基本上都是在中高档汽车上使用。低成本的防眩目后视镜并没有完全走入中国汽车制造行业。大多数汽车所使用的电子防眩目后视镜都来自外国进口。因此研究防眩目后视镜，缩短中国与外国的差距已经成了重要话题。
本次课研主要围绕防眩目后视镜的设计与测试做探究，设计出实用的电子防眩目后视镜。
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第二章 防眩目后视镜具体研究

一、 主要研究内容及安排

汽车防眩目技术是影响汽车行驶安全的一个重要技术，同时它也是一个尚未很好解决的难题。为了解决汽车夜间行驶时后面尾随车的前大灯通过内后视镜反射到驾驶员炫目的问题。本课题住要研究的内容是：
1） 在放炫目理论基础上探讨手动防眩目后视镜棱镜和电子防眩目后视镜，通过比较，选择利用电致变色技术的电子防眩目后视镜作为本课题的研究对象；
2） 在保证后视野的基础上，研究电子防眩目后视镜光传感器的类型的选择及在内后视镜上的位置及朝向布置；
3） 设计控制系统，并利用模糊控制的方法对PWM的占空比进行调节控制，从而实现了后视镜反射率的调节；
对于本课题所研究的电子防眩目后视镜的总体技术路线，见图1.1.

线束设计
镜片定制
实验
后视镜机械机构设计
控制系统设计
镜片选型
光传感器选型

图1.1技术线路
二、 防眩目后视镜的机理

视觉器官的功能是识别视野内发光物体或反光物体的轮廓、大小、远近、颜色、形状和表面细节等情况。据估计，人脑获得的全部信息中，约有95%以上来之视觉。人的视觉是指眼睛在光线的作用下，对物体明暗、形状、颜色、运动和远近深浅等的综合感觉。当汽车行驶过程中，后方车辆前大灯发出的光照射在后视镜上，经反射传达人眼。当光强度为10cd/cm2以上时，人眼为明视觉。影响驾驶员视觉功能的主要原因，除了迎面汽车的灯光照射时会产生炫目作用，后方尾随汽车大灯照射通过后视镜反射也会产生炫目作用。一般强度高于20cd/cm2以上的光为炫目光。
炫目光是由于视野中光源与其背景之间亮度对比太大或者反射面亮度太大引起的视觉不适宜亮度分布在空间或时间上存在极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。炫目光是影响视觉的一个重要因素，如图2.2表示炫目光的形成，其中W，为炫目光对人眼的张角，O为炫目光源和人眼的夹角。
炫目光源亮度L0 眼球

W

物体亮度L

图2.2炫目光形成

炫目光的形成因素有很多，主要是光源的亮度，因此想办法使照射到后视镜上的光线被削弱，从而使反射到人眼光线强度不能达到炫目成度，成为防眩目后视镜的主要突破方向。
三、防眩目后视镜的具体设计

跟据上述分析可知，防眩目的一个突破点就在于光线反射强度控制问题。因此深入探讨我们发现，从选择材料上面入手，棱镜对光线有一定的折射效果。通过使用棱镜把后方车灯照射的光进行部分折射，减少反射到人眼的光线从而降低炫目效果。但是棱镜的折射角度选择也是非常关键的。折射强度太高，会是反射光线强度不足，照成对后方情况观察不清。因此选用合理折射角度的棱镜是成功的关键。课题探讨中我大胆的猜想能否运用光传感器，通过检测照射到后视镜上的光线强度，把信号传输给CPU。CPU再分析做出操作，发射信号控制后视镜上的微型电动机调整棱镜的角度使后视镜反射的光线强度在合理的范围内。这个构想看似比较简单，达到实际要求却很困难具体的食物图如下图2.3：

Y

光传感器

微型电机

眼睛

O

图2.3自动旋转后视镜原理图

棱镜和电子防眩目后视镜在结构上的比较：

1） 相同点：
都具有良好的后视野，后视镜应能产生一个足够清晰、并具有一定亮度的图像，使驾驶员能够迅速、准确地获取汽车后方交通信息。都具有防眩目性能，防眩目后视镜应能减少其反光的强度，使驾驶员不感到炫目，保持对前方视野后视镜内物体的观察能力，即保证良好的前视性；
2） 不同点：
调节方式不同，反射率不同。棱镜的反射效果要想对较差一些，在控制反射光的强度上有很大的优点。

第三章 防眩目后视镜的具体测试应用及比较

一、电子防眩目后视镜的装配

由于电子防眩目后视镜的镜片不同于其他内视镜的镜片，针对技术指标，所以要对镜片的型号进行选择。台湾的力光科技和坤辉公司具有产生电子防眩目后视镜镜片的能力，深圳瑞福达液晶显示技术有限公司也从台湾进行这项技术。本文选择台湾力光科技有限公司的电子防眩目后视镜镜片作为本课题后视镜镜片。
镜片选择好后，用实验验证本课题所设计的防眩目后视镜是否满足要求，实验前先将后视镜的各零部件装配在一起，装配过程跟一般后视镜有所区别，装配步骤如下：
1） 托板；
2） 控制电路；
3） 将控制电路安装于托板上，并将电源线焊在电路板上，红色线为电源正极，白色线为电源负极；
4） 将电子防眩目后视镜镜片翻面并将控制电路上的电影线焊于后视镜镜片的电极侧边；
5） 将电子防眩目后视镜镜片翻回正面并将电子防眩目后视镜控制电路的电源线焊于镜片的电极下侧；
6） 焊接完后将电源线藏于镜片后；
7） 将已经焊接好的地防眩目后视镜置于超音波塑料融接机上；
8） 将电子防眩目后视镜的上盖放在下盖与镜面上。放置好后激活超音波塑料融接机便可将上、下盖结合一起；
二、 实验验证

对本课题的电子防眩目后视镜进行功能测试，看是否满足要求。利用实验的方法验证电控系统控制策略的准确性及系统在运行过程中的稳定性。在控制策略准确性的基础上，测试电子防眩目后视镜的最高、最低反射率及着色、褪色时间，即后视镜的性能实验，以验证本课题的后视镜的防眩目效果是否理想。
通过比较的方法，比较普通后视镜与防眩目后视镜的功能差别，看防眩目后视镜是否起到了想要达到的作用。并且注意防眩目后视镜的缺点以便进一步改进。在册试的过程中应多测试几个。本课题的后视镜的评价指标如下表3-1：
项目
指标
典型值（25℃）
操作电压
0.9V~1.2V

操作温度
-40~85℃

电流
150~300mA

最高反射率
65%±5%
>65%
最低反射率
6%~10%

反射率变化时间（从65%到15%）
<6.0S
4.0s
反射率变化时间（从10%到50%）
<14s
12s

表3-1 性能指标

三、测试小结
本章对装配好的A、B两个后视镜进行实验，验证光强差与电流之间的关系和控制系统的稳定性及性能实验，与仿真结果进行对比。经验证，后视镜接受的光线强度控制传感器的电流反馈到Cpu，Cpu再根据情况对后视镜的角度进行调整从而使反射到人眼的光线强度符合防眩目的要求。课题研究设计的防眩目后视镜是成功的，基本达到了防眩目的目的。

第四章 课题总结

通过本次课题研究，我掌握了很多东西。基本能够运用汽车传感器来设计汽车零件。跟据要达到的目的，设计开发实用的零部件。在课题制作的过程中遇到了很多的问题，包括理论知识和实际操作。这让我感受到了自己在学习方面还有很大提升空间。虽然完成了课题要求，但设计的产品性能还有待提高，应该查阅更多地资料，进一步改善，争取做到完美。课题研究一方面提高了我的独立思考和创新能力，更有益于我动手能力的提高，总体来说我是受益匪浅。在后面的学习中我要更加珍惜这样的机会。

第五章 参考文献及资料

[1]徐苏斌.汽车后视野区域分析研究[D].江苏大学硕士学位论文，2008
[2]姚胜华.汽车电器与电子技术.华南理工大学出版社，2011年第一版
[3]贺剑波.汽车传感器的检测.机械工业出版社，2011年第一版
[4]李全利.单片机原理及接口技术.高等教育出版社，2009年第二版