Калибровка камеры ADAS на лобовом стекле

Все больше новых автомобилей оснащаются усовершенствованными системами помощи водителю (ADAS). Вот некоторые из наиболее распространенных:

• Предупреждение о лобовом столкновении
• Автоматическое экстренное торможение
• Адаптивный круиз-контроль
• Предупреждение о выезде с полосы движения
• Помощь в удержании полосы движения
• Мониторинг слепых зон
• Предупреждение о перекрестном движении сзади
• Помощь при парковке/самостоятельная парковка
• Адаптивные фары, которые поворачиваются вместе с автомобилем
• Автоматическое включение и затемнение дальнего света фар

Для выполнения своей работы ADAS использует входные данные от различных датчиков, которые позволяют системам «видеть», что происходит вокруг автомобиля. Наиболее распространенными являются камера, радар и ультразвуковые датчики. Датчики рулевого управления также используются для определения направления движения транспортного средства. Некоторые системы используют информацию от одного типа датчика, но другие объединяют информацию от нескольких датчиков — процесс, называемый слиянием датчиков — для получения более точного «представления» о ситуации.

Большинство датчиков ADAS очень точно нацелены и требуют калибровки, если их положение каким-либо образом нарушено. Учтите, что датчик на автомобиле, который смещен на долю дюйма или даже на один градус, будет направлен на область, значительно смещенную по оси на 50 или более футов дальше по дороге. Неправильно направленные датчики часто возникают в результате столкновений — даже незначительное сгибание крыла может выбить датчики ADAS из выравнивания. Однако калибровка также может потребоваться как побочный продукт обычных работ по обслуживанию автомобиля, таких как замена лобового стекла, ремонт подвески или регулировка колес.

Невыполнение калибровки датчика в случае необходимости может привести к получению неверной информации, из-за которой система ADAS будет работать неправильно или не будет работать вообще. Неверный входной сигнал датчика может вызвать:

• Предупреждающий индикатор или сообщение на панели приборов
• Диагностический код неисправности (DTC) сохраняется в памяти компьютера автомобиля.
• Вибрация рулевого колеса
• Тяга рулевого управления транспортного средства
• Увеличенное усилие рулевого управления

Подобные проблемы могут привести к потере доверия водителя к способности автомобиля обеспечить безопасную транспортировку. Неисправности ADAS также могут вызвать вопросы о качестве работы автомастерской.

Типы датчиков

Наиболее распространенными типами датчиков ADAS являются камеры, радарные блоки, ультразвуковые передатчики и датчики угла поворота рулевого колеса. Вот более подробная информация о каждом из них.

Датчики фронтальной камеры

Многие автомобили оснащены датчиками камеры переднего вида. Эти датчики обычно используются для автоматического экстренного торможения, адаптивного круиз-контроля, предупреждения о выходе из полосы движения, помощи в удержании полосы движения и автоматического включения и затемнения дальнего света фар.

Поскольку камеры являются оптическими устройствами, которые должны иметь возможность «видеть» дорогу, обычно легко определить, когда автомобиль оснащен датчиком этого типа. Многие датчики камеры монтируются на внутренней стороне лобового стекла как часть узла, интегрированного с зеркалом заднего вида; другие крепятся к внутренней стороне крыши — либо напрямую, либо как часть корпуса зеркала. Некоторые автопроизводители, включая Subaru и Land Rover, используют двойные камеры, расположенные на расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить улучшенное восприятие глубины.

Высокочувствительные рецепторы изображения, используемые в датчиках камеры, не так уж и отличаются от тех, которые используются в других приложениях цифровых камер. Уникальность датчиков камеры ADAS заключается в мощных микропроцессорах и передовых алгоритмах обработки данных, встроенных в узел. Эти компоненты преобразуют постоянно меняющееся аналоговое изображение, которое видит камера, в цифровую информацию, которую ADAS может использовать для управления различными критически важными для безопасности системами.

Датчики камеры «видят» мир через лобовое стекло и рассчитаны на определенные скорости пропускания света через стекло, которое имеет минимальные дефекты и искажения. Проблема в любой из этих областей может повлиять на способность датчика предоставлять точную информацию. По этой причине многие автопроизводители указывают, что в случае необходимости замены на автомобиле с датчиком камеры следует использовать только лобовое стекло от производителя оригинального оборудования (OEM). Фактически, некоторые автодилеры отказываются калибровать датчик камеры на автомобиле, на котором установлено лобовое стекло с вторичного рынка.

Другие датчики камеры

Некоторые новые автомобили оснащены системами камер кругового обзора на 360 градусов, которые используют несколько небольших камер спереди, сзади и по бокам автомобиля для отображения вида сверху на непосредственную область вокруг автомобиля. Это более простые и низкоразрешающие камеры, чем те, которые используются для ADAS, хотя они также требуют калибровки. Камеры обычно располагаются в переднем бампере или решетке радиатора, под боковыми зеркалами и в крышке багажника или подъемной двери. Компьютер, управляющий системой, «сшивает» несколько изображений вместе, чтобы обеспечить плавный общий вид, отображаемый на экране информационно-развлекательной системы на панели приборов.

Датчики фронтального радара

Адаптивный круиз-контроль, предупреждение о лобовом столкновении и автоматическое экстренное торможение — это ADAS, которые чаще всего ассоциируются с передними радарными датчиками. Радарные датчики миллиметрового диапазона, используемые на транспортных средствах, передают высокочастотный радиосигнал, который отражается от объектов и возвращается к датчику. Время, необходимое для получения обратного сигнала, используется для расчета расстояния автомобиля от объекта.
Датчики радаров обычно устанавливаются в переднем бампере или решетке радиатора или за ними. В некоторых случаях датчик радара устанавливается в корпусе фронтальной камеры перед зеркалом заднего вида. Радиоволны могут проходить через стекло и пластиковые крышки бампера или материалы решетки, и датчик обычно имеет крышку, защищающую его от камней и другого дорожного мусора. Хотя многие датчики радаров устанавливаются по центру, другие смещены к одной стороне автомобиля, что влияет на процесс калибровки.

Поскольку они иногда скрыты, определить, есть ли у транспортного средства датчик радара, может быть сложнее, чем определить наличие датчика камеры. Если внешний визуальный осмотр не указывает на наличие датчика, открытие капота может его обнаружить. Другой метод — проверить наличие переключателей адаптивного круиз-контроля внутри автомобиля (обычно на рулевом колесе) или сигнальную лампу для автоматического экстренного торможения и/или адаптивной системы круиз-контроля, которая загорается на приборной панели в качестве теста при первом запуске автомобиля.

Другие радарные датчики

Некоторые системы предупреждения о столкновении сзади и мониторинга слепых зон используют небольшие радарные датчики, установленные под боковыми зеркалами, за крышкой заднего бампера или даже в задних фонарях. Датчики, установленные на бампере и задних фонарях, также могут обеспечивать оповещения о перекрестном движении сзади при выезде с парковочных мест задним ходом.

Чтобы предотвратить потенциальные помехи, большинство автопроизводителей не разрешают ремонтировать области бамперных крышек, которые находятся перед радарными датчиками. Они также рекомендуют использовать только OEM-крышки, чтобы гарантировать, что используемые материалы не будут мешать сигналам датчиков. Чрезмерная толщина краски бамперных крышек также может быть проблемой на некоторых транспортных средствах, и автопроизводители не рекомендуют размещать наклейки на бампер где-либо рядом с радарными датчиками.

Ультразвуковые датчики

Ультразвуковые датчики в основном используются для систем помощи при парковке и самостоятельной парковки. Эти датчики устанавливаются в передних и/или задних бамперах, где они используют отраженные высокочастотные звуковые волны (аналогично радару) для обнаружения людей, автомобилей и других объектов в непосредственной близости от автомобиля. Датчики этого типа по бокам автомобилей используются в некоторых системах самостоятельной парковки и могут служить дополнительными датчиками в системах контроля слепых зон.
Ультразвуковые датчики ADAS не требуют калибровки. Однако они разработаны для установки в очень точных положениях в крышке бампера или в любом другом месте, где они установлены. По этой причине некоторые автопроизводители не одобряют использование вторичных, восстановленных или переработанных деталей кузова, которые могут быть деформированы или не иметь предварительно просверленных отверстий в нужных местах для установки датчиков. Хотя большинство ультразвуковых датчиков передают симметричный круговой звуковой рисунок, некоторые из них генерируют асимметричный овальный рисунок, который требует их установки с определенной ориентацией для правильной работы.

Датчики угла поворота рулевого колеса

Датчики угла поворота рулевого колеса используются в системах предупреждения о выходе из полосы движения, удержания полосы движения и адаптивного освещения ADAS. Предоставляемая ими информация также используется для других систем безопасности и производительности, таких как электронный контроль устойчивости и адаптивные подвески. Эти датчики обычно встраиваются в рулевую колонку и измеряют угол поворота рулевого колеса.

Калибровка датчика

Калибровка датчика ADAS требуется всякий раз, когда направленность датчика каким-либо образом нарушается. Это может произойти при столкновении, даже незначительном изгибе крыла, или быть побочным продуктом обычных сервисных работ, таких как замена лобового стекла, ремонт подвески или регулировка колес. Калибровка также требуется всякий раз, когда датчик или его монтажный кронштейн снимаются и заменяются, изменяется размер шин, срабатывает передняя подушка безопасности и отскакивает от лобового стекла или выполняется ремонт крыши автомобиля, на которой установлен кронштейн датчика. Наконец, калибровка датчика необходима, когда в памяти компьютера автомобиля есть соответствующий код неисправности или автопроизводитель выпускает технический сервисный бюллетень с инструкциями о том, что калибровка должна быть выполнена в рамках другого ремонта.

Замена и калибровка датчика часто являются частью ремонта после столкновения. Автопроизводители рекомендуют, чтобы кузовные мастерские теперь выполняли полное диагностическое сканирование каждого автомобиля перед началом ремонта, а затем снова после завершения работы. Это поможет автомастерской лучше понять масштаб проблем до начала работ, а затем убедиться, что все неполадки устранены, калибровка датчиков ADAS завершена, а системы управления автомобилем взаимодействуют должным образом, прежде чем автомобиль будет возвращен клиенту.
Калибровка датчиков ADAS — это точный процесс, который часто сложен и требует много времени. Некоторые датчики можно откалибровать в ремонтной мастерской, для других требуется вождение транспортного средства, а многие датчики требуют обеих процедур. Время, необходимое для калибровки, может варьироваться от 15 минут до часа и более в зависимости от конкретных требований калибровки. При необходимости эта дополнительная работа увеличивает стоимость ремонта.

Подготовка автосервиса для услуги калибровки ADAS

Из-за связанных с этим проблем многие автомастерские и установщики лобовых стекол в настоящее время отправляют автомобили дилеру, когда требуется калибровка датчика ADAS. Независимые поставщики услуг, которые хотят выполнить калибровку датчика, должны вложить значительные средства в эти необходимые инструменты:

• Информация об обслуживании, описывающая оборудование и процедуры, необходимые для калибровки датчиков ADAS для любого года, марки и модели транспортного средства. Эта информация может быть доступна на вторичном рынке, но иногда ее необходимо получать у производителя автомобиля.
• Инструмент для сканирования автомобильного компьютера, поддерживающий калибровку датчиков ADAS. Заводские инструменты сканирования могут выполнять необходимые операции для всех автомобилей и датчиков определенного автопроизводителя. Возможности инструментов сканирования для вторичного рынка сильно различаются, но некоторые устройства будут работать с некоторыми автомобилями и датчиками от ряда различных автопроизводителей. Также доступны специальные инструменты, разработанные исключительно для выравнивания датчиков ADAS, но, как и в случае с инструментами сканирования для вторичного рынка, степень покрытия автомобилей различается.
• Большая, ровная, мощеная, закрытая зона с не бликующим освещением и фоном, свободным от помех (датчиков камеры) и металлических предметов (датчиков радара), которые могут помешать калибровке. Honda, например, указывает открытую зону шириной 4 метра, высотой 1,5 метров и протяженностью не менее 7 метров перед автомобилем. Процесс калибровки радара Lexus (выполняемый на открытом воздухе) требует большой, ровной открытой дороги длиной не менее 40 метров и шириной 14 метров перед автомобилем.
• Стойка для регулировки колес. Многие производители автомобилей требуют или рекомендуют, чтобы перед калибровкой датчика ADAS выполнялась регулировка (сход-развал) всех четырех колес. Это гарантирует, что линия тяги автомобиля, воображаемая осевая линия, проведенная по всей длине автомобиля, будет направлена ​​прямо по дороге, когда рулевое колесо находится в центре. Затем датчики ADAS калибруются для выравнивания с линией тяги. Оборудование для регулировки колес теперь становится доступным со встроенными возможностями калибровки ADAS, хотя процесс статического и/или динамического наведения (см. ниже) все еще может потребоваться.

Подготовка автомобиля

Перед калибровкой датчика ADAS транспортное средство должно быть подготовлено в соответствии с указаниями автопроизводителя. Некоторые из общих требований включают:

• Никаких ненужных тяжелых предметов в машине или багажнике.
• Шины накачаны до рекомендуемого давления и рекомендованной размерности.
• Высота дорожного просвета спереди и сзади автомобиля в пределах спецификаций
• Топливный бак полный
• Очистите лобовое стекло перед датчиком камеры (где применимо)
• С радара снята защитная крышка (где применимо)
• Выполнена регулировка углов установки колес (где указано)


Методы калибровки

Существует две формы калибровки ADAS: статическая и динамическая. Ниже приведены общие описания этих процессов, но точные процедуры значительно различаются в зависимости от марки и модели автомобиля. Во всех случаях необходимо точно следовать процедурам и инструкциям, указанным автопроизводителем.

Калибровка в цеху (статическая)

Калибровка статического датчика начинается с установления линии тяги автомобиля. Автопроизводители указывают различные методы ручного измерения и специальные инструменты для выполнения этой части процесса. Во многих случаях инструменты крепятся к передней и задней ступицам колес или выравниваются с ними. Лазерные проекторы часто встроены в инструменты, чтобы обеспечить идеальное выравнивание.

Затем одна или несколько специальных прицельных мишеней располагаются в точных местах относительно линии тяги и датчика. Мишени должны находиться на определенной высоте, и многие из них предназначены для использования со специальными регулируемыми монтажными стойками. Если датчик смещен относительно центральной линии автомобиля, мишени также должны быть соответствующим образом смещены. Хотя по крайней мере в одном автомобиле используется мишень, которая размещена на капоте, большинство мест расположения мишеней находятся на расстоянии 0,5-3 метра от автомобиля.

Мишени наведения камеры обычно представляют собой черно-белые узорчатые изображения, которые приобретаются отдельно. В некоторых автомобилях мишень должна быть освещена определенным образом, чтобы обеспечить правильную калибровку.

Радарные цели могут иметь узоры, которые выглядят похожими на узоры для камер, но включают металлические элементы, которые отражают радиоволны обратно к датчику. Другой тип радарной цели — это металлический конус, открытый конец которого обращен к транспортному средству, чтобы отражать радиоволны обратно к датчику.

На некоторых автомобилях следующим шагом калибровки является механическое выравнивание датчика. Volvo использует специальный кронштейн с пузырьковым уровнем, который крепится к корпусу датчика камеры. Nissan и некоторые другие автопроизводители используют специальный инструмент с пузырьковым уровнем, который точно подходит к корпусу датчика радара и удерживается на месте присоской. В обоих устройствах для регулировки горизонтального направления датчика используется винтовой механизм. Эта процедура требует, чтобы автомобиль находился на идеально ровной поверхности; предпочтительнее использовать стойку для выравнивания.

Последним шагом в статической калибровке датчика ADAS является запуск процесса нацеливания с помощью заводского сканирующего прибора или его эквивалента на вторичном рынке. Затем процесс происходит автоматически, и сканирующий прибор указывает, когда он успешно завершен. При необходимости сканирующий прибор предоставит инструкции по регулировке вертикального винта наведения радарного датчика.

После статической калибровки многим датчикам требуется последующий динамический процесс, как описано ниже. Даже если динамическая калибровка не требуется, рекомендуется провести тест-драйв для проверки калибровки и убедиться, что ADAS не устанавливает никаких диагностических кодов неисправностей во время работы. Некоторые системы не устанавливают коды неисправностей или не генерируют другие сообщения об ошибках, пока автомобиль не проедет определенное расстояние.

Калибровка на дороге (динамическая)

Динамическая калибровка датчика, как правило, является предпочтительным методом для датчиков камеры, а иногда и единственным указанным методом. Радарные датчики, с другой стороны, часто требуют статической регулировки с последующей процедурой на дороге. Динамическая калибровка включает в себя запуск процесса с помощью заводского сканирующего прибора или его эквивалента на вторичном рынке, а затем вождение автомобиля по относительно прямым дорогам с четкой разметкой полосы движения в течение 5–30 минут на указанной скорости, пока сканирующий прибор не покажет, что калибровка завершена. В некоторых автомобилях предупреждающий индикатор или сообщение на приборной панели погаснут, когда калибровка будет успешной.

Некоторые системы калибруются лучше всего, когда вокруг минимальное движение, но другие будут калиброваться быстрее, когда датчик обнаружит много объектов. Инструкции по калибровке производителя автомобиля предоставят информацию об оптимальном процессе. Часто калибровку невозможно выполнить, если дождь или снег скрывают разметку полосы движения или другие факторы делают непрактичным или небезопасным вождение на требуемых скоростях.

Калибровка камеры кругового обзора

Калибровка камер кругового обзора требуется при замене одной или нескольких камер или снятии и замене монтажной детали (решетки, зеркала заднего вида, двери, бампера и т. д.). Калибровка камер кругового обзора обычно представляет собой статическую процедуру в мастерской. Большие узорчатые коврики размещаются вокруг автомобиля, а для запуска процесса калибровки используется заводской сканирующий инструмент. Некоторые системы кругового обзора используют динамический процесс на дороге, когда автомобиль медленно движется по дороге в очень специфических условиях вождения.

Калибровка датчика угла поворота рулевого колеса

Калибровка датчика угла поворота рулевого колеса может потребоваться после срабатывания подушки безопасности, структурного ремонта или регулировки колес. Обычно этот процесс включает установку колеса в положение прямолинейного движения, а затем использование заводского сканирующего прибора или его эквивалента для обнуления сигнала датчика.

Выводы
Нет сомнений, что ADAS делают вождение проще и безопаснее. Однако дополнительная сложность этих систем и их датчиков влечет за собой расходы, превышающие их первоначальную покупную цену. Даже простая замена лобового стекла или регулировка колес на современном автомобиле с ADAS может обойтись намного дороже. Во-первых, потому что любая операция, которая изменяет направленность датчика, требует длительной процедуры точной калибровки. И, во-вторых, потому что использование деталей OEM, таких как лобовые стекла и накладки на бампер, может быть указано для обеспечения получения датчиками точных данных. Эти требования могут увеличить стоимость ремонта автомобиля, но их необходимо соблюдать для обеспечения оптимальной безопасности автомобиля.