车载抬头显示(HUD)检测挑战:挡风玻璃的影响表征

话题:
作者:
Shaina Warner & Anne Corning

随着抬头显示(HUD)系统在汽车上的应用变得越来越普遍,关于抬头显示系统的视觉质量和性能,行业要求和消费者期望也越来越高。从最初在第二次世界大战中应用于战斗机,到通用汽车公司于1988年率先在汽车上安装抬头显示设备,一直到今天,抬头显示系统在先进性和用户界面直观性方面已取得长足的进步。

如今,全球已有30多家汽车制造商将抬头显示作为标准或选配功能提供。我们可以在宝马、梅赛德斯-奔驰、捷豹、劳斯莱斯等豪华车以及现代、沃尔沃、劳恩斯、马自达、奥迪、雪佛兰和丰田等汽车公司的许多中档和SUV车型中找到抬头显示系统。

General Motors first HUD

首款商用车载抬头显示安装在通用汽车公司于1988年发布的Oldsmobile Cutlass Supreme车型中。(图片:©通用汽车公司)

挡风玻璃在抬头显示系统中的作用

一些早期的抬头显示系统以及如今市面上的大多数售后市场抬头显示系统均自带小型屏幕,用于显示信息投影,因此无需借助于挡风玻璃,这种类型称为组合式抬头显示。其他抬头显示系统则将“静态”图像(如速度或导航数据)投射到挡风玻璃的有限区域上。在这两种情况下,挡风玻璃的作用非常有限,因此其对抬头显示投影视觉效果的影响几乎可以忽略不计。

HUDs_typical examples

标准2D抬头显示投影系统(左)显示的信息未涉及外部环境;HUDWAY Drive售后市场抬头显示系统(右)自带显示面板。(右图 © HUDWAY

相比之下,未来的抬头显示系统将采用先进的增强现实(AR)技术。这类系统利用相机和传感器投射3D图像,其中融合了车辆外部环境信息,举例来说,放置导航箭头,确保其出现在正确的车道上。这种 增强现实抬头显示(AR HUD)将汽车挡风玻璃的较大区域作为显示载体。因此,挡风玻璃的完整性会对抬头显示投影的视觉质量产生重大影响。挡风玻璃本身的结构或涂层可能会引起多种缺陷,如虚像失真、重影或放大。

AR HUD Example

车载抬头显示系统可以向驾驶员提供关键信息,如速度和导航数据、其他车辆和物体的位置及车道指示标志,因此驾驶员无需将视线从道路上移开。这里显示的是增强现实抬头显示,其中3D投影图像与车辆外部环境信息相融合。

汽车制造商目前已为挡风玻璃供应商设定严格的质量参数。随着视觉检测要求变得日益复杂,机器视觉相机和软件等传统检测设备已无法满足检测需求。制造商们需要功能更强大的检测工具,以便当前和未来能够继续确保抬头显示设备的质量。

挡风玻璃抬头显示系统的测量标准

挡风玻璃测试通常使用成像系统进行视觉检测,并将挡风玻璃的特性与抬头显示投影系统的质量分离开来。挡风玻璃测试和检测为汽车玻璃制造商们提供有关玻璃形状、分层特性和楔角特征方面的关键信息,以便他们可以调整生产工艺,并解决生产和质量控制问题。

HUD defect examples_ghosting_distortion

重影(左)和失真(右)示例,这两种缺陷通常是由抬头显示挡风玻璃导致的,必须进行校正,以确保合规性和车辆操作安全。

用于测试挡风玻璃抬头显示的一种有效方法是使用成像系统,如 瑞淀的 ProMetric® Y瑞淀的ProMetric® Y系列成像色度计I系列成像色度计。首先将测试图形(如点网格)投影到挡风玻璃上,然后将成像系统与瑞淀 TrueTest™ 软件TT-HUD™模块搭配使用,对投影进行测量,以识别和量化缺陷。用户可以同时评估多种图像质量,以确保符合OEM制造规范和行业要求,如美国汽车工程师协会(Society of Automotive Engineers,简称“SAE”)制定的要求(SAE J1757-2)。

HUD defect testing elements_table

瑞淀的抬头显示测试解决方案将测试图像(第一行)与来自抬头显示系统的投影图像(第二行)进行比较,以识别失真和重影等缺陷。用户可以通过单个图像同时评估多种图像质量,快速对抬头显示系统执行有效的质量检测。

如需了解更多信息,请观看以下网络研讨会:“挡风玻璃对抬头显示的影响表征:视觉检测新要求”。该网络研讨会由Automotive IQ主办,时长30分钟,是智能照明2021(Intelligent Lighting 2021) 虚拟会议的一部分,其中包含瑞淀汽车业务负责人Matt Scholz进行的深入演讲。该网络研讨会涵盖的主题包括:

  • 挡风玻璃在一体化抬头显示系统中的作用
  • 挡风玻璃引起的常见缺陷以及如何测量这些缺陷
  • 用于OEM制造商指定测试的传统检测系统的局限性
  • 抬头显示挡风玻璃检测设备的基本特性,并通过客户案例研究和测量示例进行说明
     
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