客户成功案例:针对HUD玻璃检测应用提供总承包测试系统

作者:
Shaina Warner & Anne Corning

汽车抬头显示(HUD)市场现已达到十亿美元的规模,预计到2026年将以超过24%的复合年增长率进一步扩展。1通过将速度、导航、车辆状态等关键数据直接显示在驾驶员的视线中,抬头显示能够使驾驶员保持专注于道路状况,并使车辆操作变得更安全。作为抬头显示的图像显示介质,汽车挡风玻璃是一个需要进行仔细测试的关键光学组件。

本田HUD系统的演示,展示了此系统可以显示的所有不同类型的信息,以协助驾驶员操作。

由于如今的汽车挡风玻璃是由多层玻璃和薄膜组成的,挡风玻璃HUD系统的设计变得复杂化。如果未正确构建和对位,这些不同的层可能会影响挡风玻璃HUD系统的视觉质量,导致投影图像失真或者形成重复的重叠投影图像(称为“重影”图像)。

举例来说,安全玻璃采用多层设计,以使其不易破裂和造成伤害。回火(硬化)和层压(将薄膜夹在两个较薄的玻璃层之间)是制造安全玻璃的两种主要技术。通常,汽车挡风玻璃的塑料层采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)材料。在设计HUD系统时,必须充分考虑到此塑料层因素。

safety glass

在发生损坏的情况下,层压玻璃(左)不太可能粉碎成碎片;钢化玻璃(右)则会破碎成小块,而非可能会造成严重伤害的较长且锋利的碎片。(图片: © Nuline Windows and Doors)在汽车挡风玻璃上投影HUD图像

在汽车挡风玻璃上投影HUD图像

由于在两层玻璃之间设计有一个PVB塑料层,因此挡风玻璃中共有四个不同的表面可能会反射虚拟图像,包括每个玻璃层的前表面和后表面。为了校正所有重复图像(称为“重影”效应),HUD挡风玻璃采用微妙的楔形设计,即:不同层间的间隙逐渐变细。2 

HUD windshield wedge

由两层玻璃和PVB塑料制成并采用非楔形设计的挡风玻璃(a)会导致重影效应。而当使各层呈锥形时(b),则可以防止重影或重像效应。(图像来源

为了确保HUD图像正确投射到汽车的挡风玻璃上,制造商们需要对挡风玻璃进行仔细测试。挡风玻璃测试通常使用成像系统进行视觉检测,并将玻璃(通常称为HUD玻璃)的特性与HUD投影仪的质量区分开来。HUD玻璃测试和检测专家为汽车玻璃制造商提供有关玻璃形状、各层特性和楔角特性方面的关键信息,以便制造商可以在玻璃生产过程中调整工艺和解决所出现的问题。

来自CP Industries公司的工具装配和测量专家在为汽车行业设计和提供完全集成的挡风玻璃测试系统方面拥有数十年的丰富经验。随着HUD在车辆中变得越来越普遍,挡风玻璃测试系统的复杂性也随之增加。在确保HUD的视觉质量和性能方面,汽车行业提高了监管标准。同样地,汽车OEM制造商也扩展了HUD和用于HUD图像投射的挡风玻璃的测试和质量要求清单。

对于传统的检测设备和软件而言,根据汽车行业和汽车OEM制造规范报告HUD视觉质量的客观测量结果是一项较大的挑战。当CP Industries公司开始开发新一代HUD玻璃测试系统(命名为“HUDSON”)时,他们希望优化组件,以满足HUD玻璃检测的先进技术要求,并确保开箱即可解决客户面临的更多挑战。

最佳HUD测试解决方案

CP Industries公司确定,瑞淀的ProMetric® 成像系统 and TrueTest 软件 平台与丰富的行业专业知识相结合可提供最佳解决方案。瑞淀的HUD测量解决方案现在提供专门开发的测试设备和分析工具,可以满足美国汽车工程师协会(Society of Automotive Engineers)规定的HUD性能标准(SAE J1757-2标准)。

该解决方案还可以进一步设计,以符合特定的OEM制造要求和测试参数,并适应与独特的治具和自动化控制装置进行集成的需求。对于HUDSON检测站,CP Industries公司设计了一款自动化六轴机械臂系统,其中包含ProMetric Y 成像亮度计, TrueTest软件的 TT-HUD™ 测试模块和由瑞淀开发的定制化软件元素,用于根据CP Industries公司的测试系统要求和客户的独特需求进行分析和报告。

CP Industries HUDSON testing system

CP Industries公司开发的“HUDSON”HUD玻璃测试系统(图片 © CP Industries)

CP Industries公司的新型HUDSON测试系统配备功能齐全的HUD测量解决方案,可提高性能,并缩短交付时间。举例来说,他们将系统交付时间从24周平均缩短到了仅14周时间。

此外,该公司还能够减少测试所需的设备数量,例如,消除了使用亮度计测试投影光源的需要(现在由瑞淀的ProMetric Y成像亮度计执行);并缩短了周期时间,同时还能够执行使用以前的系统无法实现的新测量,比如:HUD投影的动态几何测量。

在此视频中,CP Industries团队讨论了先进HUD挡风玻璃测试面临的严峻挑战,并介绍了他们开发测试解决方案的过程。他们讲述了从传统机器视觉系统过渡到瑞淀的完整HUD测量解决方的益处,该解决方案将瑞淀的成像亮度计、电子自动对焦镜头和专门开发的HUD测试软件搭配使用。此外,他们还分享了与瑞淀团队成员合作的经历,以共同为汽车行业提供更先进的测试解决方案。

了解更过有关瑞淀解决方案如何帮助CP Industries公司满足汽车OEM制造商及其供应商在抬头显示(HUD)安全和质量方面的关键目标的信息:

watch video_CP Industries_HUD Glass

 

 

引用文献

  1. Automotive Head-Up Display Market – Growth, Trends, COVID-19 Impact, and Forecasts (2021-2026), Mordor Intelligence, April 16, 2021.
  2. Marcus, M., “Simultaneous head-up display windshield wedge-angle and layer-thickness measurements.” SPIE News, July 29, 2016. 
     
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