解决N车型外后视镜调节失效问题

赵巍

摘 要：车辆后视系统由车外反射镜和广角透镜组成，在车辆安全系统中起着重要的作用。现有的汽车后视镜系统还存在许多问题亟待解决，如汽车转向过程中的盲区等。本文提出了一种新型的智能车辆后视系统的设计方案，该系统能够在不同的行驶条件下自动调节车辆外部镜头的角度。影响因素包括车辆转向角、行驶速度和车辆尺寸参数。本设计以 AT90C516RD+单片机为核心控制单元。该系统增加了一个新的自动模式与现有的手动功能保留。通过理论仿真和模型试验，证明该设计完全可行，并已被具有工业潜力的客户调查所接受。

关键词：N车型 后视镜调节 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

一般来说，驾驶员可以通过传统的后视镜观察车辆后面的交通状况。驾驶人在倒车或靠边停车时，由于没有调整后视镜角度，车辆右侧可能被路边刮伤，这些问题甚至发生在技术熟练的驾驶员身上。如果后视镜有盲点和畸变，必然会带来交通安全隐患。汽车后视镜系统的设计是为了实现汽车两侧外表面的镜面自动调节和智能化。这些反光镜可以进行二维转动，补偿程度取决于车辆的外形参数、行驶速度、转向速度、转向角度和驾驶员的驾驶习惯等。该设计可以提供视野补偿，避免或减小空间盲区、时区差盲区、准直误差和视觉持续性盲区误差的影响。

2 汽车后视镜调节失调问题概述

随着先进制造技术的飞速发展，越来越多的逆向工程技术被引入到制造和设计领域。逆向技术是在现有产品或零部件改造或零部件工程设计模型的基础上，对现有设计进行分析、理解和改进，是产品开发和改进现有设计的设计过程。真正的反求是在现有的产品条件下，通过调查分析的方法实现再创造的过程。有人认为反向技术属于狭隘的抄袭，甚至提出了“知识产权”的命题。事实上，广义逆阵类技术应用非常广泛，效果和效益都非常明显。本文以后视镜项目为载体，从数据采集、数据处理、模型重构、逆向工程快速成型、改进设计5个方面分析了后视镜失调问题。

数据采集分为接触式采集和非接触式采集。三坐标测量机、铰接臂测量机、激光扫描仪、CCD摄像机等非接触式数据采集设备均可进行接触采集。后视镜本身是塑料制成的，曲率变化大，如果采用接触式数据采集方法采集数据，测量头和被测表面由于曲率干涉容易产生假点和劣点，并且会有一些位置难以测量。采用非接触式数据采集速度快，精度高，可排除摩擦和接触压力引起的采集误差测量量大，密集点云信息获取量大，探头光束可调节很小，能最大限度地反映被测表面的真实形状。鉴于上述因素，决定采用手持式激光扫描仪进行非接触式數据采集的后视镜。

数据处理是逆向工程中的一项重要技术，它决定了后续的CAD模型重建过程能否方便、顺利。事实上，并不是所有的数据点都能起到模型重构的作用，根据测量点的数量和点云数据的规律性，可以分为散乱的数据点和规则点，有一些偏差的产品主体被浪费点，这些点为以后的模型重建是一无所有，一定要删除。数据采集后，必须对采集到的数据进行处理。该过程包括废点删除、格式转换、点云数据多视点云配准、点云过滤、数据约简和点云块等。

坐标测量仪具有一定的测量范围，无论采用什么样的数据采集方法，仅仅通过测量来测量同一坐标系的产品几何数据都是非常困难的。产品的数字化采集不能在同一个坐标系中完成，而模型重建和所需的数据需要统一这些从不同的坐标到同一个坐标，数据处理是多视点云配准的过程。利用点云数据建模过程，由于存在大量的数据点，点云数据的存储和处理已经成为不可突破的瓶颈。

点云数据处理完成后可以进行反求建模。在逆向工程中，三维几何模型重建是最重要、最复杂的环节，只有产品CAD模型是正确的，才能完善产品创新设计。在模型重建之前，设计人员不仅需要了解产品的几何特征和数据特征，还需要了解后续的结构分析、模具加工、快速成型等过程，这样才能更好地减少偏差，更好地优化设计。该方案基于 UG 软件，按照点-线-面-体原型原理，根据采集到的数据重构CAD模型，分为以下四个步骤：

坐标系的成立。在模型重建过程中，第一步是建立一个坐标系。在产品制造过程中必须考虑原型实际产品的造型，因为后续的实际加工，生产中使用的是几何模型。如果坐标系不统一，就是直接造成矢量建模方向不一致。如何确定矢量乘积的方向，这是人们初次接触反求技术时遇到的瓶颈，矢量损失会给建模带来很大的困难。

确定拉力的方向。在建模过程中，通过扇形的分型线，严格控制产品的牵伸方向。第一步是确定产品分型线的位置，这符合塑料模具设计原则，分型线一般位于最大的区段。首先对后视镜类型的产品结构进行分析，将其分为两部分，并用于区分颜色，每个部分的草图方向相同。

确定分型面/面的位置很重要。根据以往的经验，如果分型面的位置是在产品的表面而不是产品的边缘上，应该在离产品表面边缘0.15毫米的距离上代替分型面的位置，否则会导致另一个表面只划分0.1毫米的面积，很容易产生破损的表面而造成错误。同时，必须避免分型面从产品表面边缘点经过的地方，因为它也容易产生尖锐的表面和小的破裂表面。合理的分型面位置是在产品边缘0.25 mm的位置确定的，如分型面位于产品包含圆角的表面上，而圆角表面边缘在拉伸方向上的投影为直线或弧线，可直接选择拉伸边缘的拉伸面作为分型面;当拉伸方向上的投影边缘不规则，且点位误差小于0.1mm时，可以从边缘线0.25mm处产生一条直线，并拉出一个平面。

产品改进设计修改后，需要重新验证产品性能参数，快速成型技术可以使产品设计和模具生产同时进行，从而提高企业效率，缩短产品设计周期，降低新产品开发的成本和风险，特别适用于小尺寸、特殊形状的产品。对于快速成型后视镜，更容易暴露产品缺陷，如手柄连接部曲率过大，连接主体和手柄的透视范围不够大，甚至边缘倒角的调整等因素，都可以更直观地表达出来，从而使后续的修复模式，最终确定设计，改进设计。基于现实数字化逆向工程，由于缺乏必要的特征信息，以及数字化误差的存在，在产品造型设计中，平滑的操作显得尤为重要。根据每次调整的数值不同，曲线曲面的调整方法主要分为整体调整和局部调整。每个零件出现问题后都要进行调整，确定最终的数据模型，并发送到工厂、模具生产、批量生产。

3 智能系统设计原则

为了提高汽车驾驶安全性，需要对汽车前视镜的动态特性进行仿真分析。该系统的输入端与转向轴相连，利用角度检测传感器测量车辆的转向角。另一个输入是车辆速度检测。然后系统控制模块根据车型数据库和模型形状参数计算后视镜角度补偿。补偿发生在两侧外反射镜的两个自由度上。控制模块的处理器基于90C516RD+单片机处理器。该系统的优点是，它保留了原有的汽车后视镜系统的所有手动控制功能，并与智能自动电气控制模块相平行，根据汽车转向操作状态采取额外补偿。现有的后视镜可以转动来改变角度到自由度，驱动单元是由两个直流电机和两个分开的蜗杆来实现其功能的系统。

4 智能车辆后视系统的设计

该机采用90C516RD+单片机处理器，设有手动和自动选择按钮并联，可控制前进档和倒档两个分离尺寸。系统从自动模式开始，当车辆启动时，系统自动初始化，系统控制单元监控中断信号。如果检测到中断信号，系统将切换到手动模式。车辆行驶信号（包括行驶速度、转向速度、转向角度等）流入主控制器，经过处理后，通过A/D转换操作器，驱动电机将不同尺寸的反射镜的角度转换到合适的位置。当车辆回到原来的行驶状态时，电机在不同的尺寸上反转相同的程度，导致后视镜回到相同的状态。

以90C516RD+单片机为中央控制单元，以L298为电机驱动单元，设计并测试了智能车后视系统，根据模型试验结果，该系统能够对不同的车辆转向状态进行快速补偿。该系统保留了现有的汽车后视镜电子手动控制系统。实践证明，该产品具有很高的工业化潜力。该系统可实现车辆在不同速度下转向或倒车时的自动调节功能。根据消费者调查，53%的消费者对该产品表现出强烈的兴趣。

5 小结

综上，针对汽车后视系统转向过程中存在的补偿问题，提出了对现有汽车后视镜结构進行改进的解决方案。以 AT90C516RD + 单片机为核心控制单元，后视镜可提供二维旋转，可根据车辆模块尺寸、行驶速度和转弯角速度调整补偿度。该设计模型已经过测试，证实是完全可行的。该设计为解决汽车后视问题提供了一种低成本的解决方案，具有很大的产业化潜力。

参考文献：

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