“平视显示器（HUD）”质量控制系统 - 文章

“平视显示器（HUD）”质量控制系统

作者：康耐视公司

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图像质量：决定性标准

“平视显示器（HUD）”能够为驾驶者带来诸多便利，因此，客户对其需求与日俱增。HUD由西门子威迪欧汽车电子公司研发并生产。HUD的图像投影器通过一排光学反射镜把虚拟图像投射到汽车挡风玻璃之上，成像位置在驾驶者视野前方2m处，因此，驾驶者就能很容易地看到一切有关汽车行驶和导航的重要信息，保证了驾驶者以最佳的方式获取信息，并且把对注意力的干扰降至最小。

BMW决定在最新的5系和6系车型中把HUD作为可选组件进行推广，并对此十分重视。但毫无疑问，汽车中投射图像的质量是决定HUD能否被用户接受的重要标准，因为即使HUD的位置有微小的偏离，都会影响驾驶者对周围环境的感知，如道路标志、房屋的垂直线和车库的入口等。因此，BMW研究创新中心的技术整合部门需要一套适合HUD的专门而精确的质量控制系统。该系统要不仅能保证高度的精确性和安全性，而且能与生产线的速度相适应。

崭新的解决方案

事实上，当时BMW还没有一套合适的以图像处理为基础的质量控制系统。这就意味着，在很短的期限内，BMW要研发出一套全新的系统。

大量的测试图像是由几部同时工作的照相机拍摄而成，
对图像的分析要求基于PC的图像处理系统的硬件和软件具有极高的性能

控制HUD图像质量的检测手段已经在实验室中研发成功，但是要真正应用到实际的生产过程中，还有很多工作要做。进一步增加了技术难度的情况是，质量控制系统必须协调挡风玻璃和装置在车中的HUD图像投射之间的交互作用。在完成装配的汽车中，即使这方面有一点微小的缺陷，汽车也不能下线。

BMW在这方面的研究给质量控制系统的初步准备阶段提供了重要的目标规格参数。在获得的系统设计规格参数的基础上，BMW研究创新中心的技术整合部门联系了多家机器视觉系统供应商以寻找一种基于图像处理的解决方案，以便运用到HUD的质量控制系统中。在2002年，他们决定与康耐视公司的系统集成合作伙伴(PSI) Gefasoft股份有限公司在先进的Gefasoft系统解决方案方面进行全面合作。

计时和可追溯性

HUD的质量检测控制系统首先必须确定测量参数，然后在不影响生产的情况下快速有效地进行检测。生产线的计时频率决定了可用于检测的时间。当然，HUD的整个检测系统必须在预定的时限内运行，而且能够检测相应数目的车辆，这样才能证明其经济上的合理性，而且检测系统必须同时适用于左、右座驾驶的车辆。此外，HUD的检测系统必须具有完全的可追溯性，相关信息也需要输入到BMW的整个信息网络中。

精确和客观

HUD的质量检测系统最终提供的数据必须是客观的，在质量评估和鉴定方面必须有很高的精确度和可靠性。可行性研究和项目的计划阶段已经表明，只有基于PC的高性能图像处理系统才成胜任这样的工作。系统需要有高性能的硬件设备，而且为了在工作时保证最大限度的可靠性和精确度，必须使用视觉软件。

BMW两班制的流水线不允许出现任何的堵塞和停产现象，因而对50张测试图像的获取和分析过程必须在不到2min的时间内完成。

整套测试设备在汽车的生产过程中必须探入汽车中，并且保证处在正确和安全的位置，然后再从汽车中取出。这就意味着在整个的测试循环过程中，图像获取和分析计算的时间空档大约只有30s。

基于PC的视觉系统

投射的虚拟图像的视觉质量有很大的差别范围，因此对图像的检测就变得相当困难。在生产状况不断改变的情况下，图像的处理过程不能成为导致质量问题的因素。这包括在不断改变的光照条件下“图像对比度”的问题。

康耐视公司视觉库（CVL）提供的视觉工具具有很大的优势。它们提供了互动的方式来获取各种不同层次的程序和复杂的视觉软件，包括更加精确的细节优化选项。这使得最终的解决方案（工具的选择、确定参数、连接和细节优化）能够在更短的开发时间内实现更高的安全性。

可靠的检测

康耐视公司的视觉工具根据最严格的标准开发，能够保证运行的准确度和安全性。目标图像的最重要的细节，如边缘、度量、角度、弯曲度和阴影，都能够被逐一明确辨认。系统会将获取图像的空间状况以及这些重要细节之间的关系与实时图像进行比较。根据所获得的信息，目标的精确位置就能被确定下来。

因此，HUD的质量检测系统必须能够以更高的稳定性、准确度和速度辨认某些细节。通过对目标图像的轮廓和结构的同步检测，光照条件的改变和对比度带来的影响就能被消除。这些性能在检测HUD图像的变形和扭曲时被证明是行之有效的。康耐视公司视觉工具的功能安全性也达到了BMW规定的标准，即99%以上。

符合高标准

这套图像处理系统还必须满足BMW的一系列标准，而且保证整套系统能够稳定可靠地运行。在一套全面参数化的系统中不允许有任何孤立运行的系统存在，因为对工厂的技术员工来说，最重要的是如何把图像处理系统完整可靠地整合到工厂的诊断系统中。

保证长期可追溯性

BMW与Gefasoft的合作是颇有成效的。最终解决方案的形成很大程度上得益于Gefasoft的灵活性和在短时间内的快速实施。2004年，首个HUD检测系统顺利安装运行。之后整个系统的成功让BMW决定在Dingolfing工厂的普通型汽车生产线上也安装了这套系统。如今，大约有12套HUD测试系统在BMW的工厂里24h运行，保证了HUD的完美质量。测试结果储存在中央服务器的数据库中，确保了完整的可追溯性。测试图像也被归档保存，如果客户要求查看，即使在几年以后，BMW也可以证明产品在发运时的品质。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/29/2006)


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