汽車組合儀表投影遮擋駕駛員視野問題優(yōu)化

楊燦 周奇昌

【摘 要】汽車內(nèi)部的電子屏幕在夜晚的時候會在前擋風(fēng)玻璃及前門玻璃上產(chǎn)生投影，這些投影會遮擋駕駛員的視野，影響駕駛安全性及舒適性。文章對投影遮擋駕駛員視野的問題進行了研究。采用UG中光線反射的原理及SPEOS光學(xué)模擬軟件進行反光問題的數(shù)據(jù)分析及效果模擬，從分析結(jié)果判斷是否存在組合儀表在前門玻璃及前擋風(fēng)玻璃上的投影遮擋駕駛員視野問題。通過前期的分析及優(yōu)化，避免出現(xiàn)投影遮擋駕駛員視野的問題，從而優(yōu)化駕駛員前方視野，提升汽車駕駛的安全性及舒適性。

【關(guān)鍵詞】汽車;視野;組合儀表;投影

【中圖分類號】U463.7 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）10-0087-03

現(xiàn)在汽車電子元件的應(yīng)用日益增多，在較暗環(huán)境下電子元件發(fā)出的光線將在汽車的前擋風(fēng)玻璃和前門玻璃上產(chǎn)生投影，這些投影如果出現(xiàn)在駕駛員較為重要的視野區(qū)域，將會影響駕駛員的行車及安全（如圖1所示）。常規(guī)設(shè)計中很少對這些間接視野進行分析，導(dǎo)致后期造車后發(fā)現(xiàn)投影影響駕駛員前方視野觀看或后視鏡的觀看，給駕駛員造成影響。本文針對投影影響駕駛員視野問題應(yīng)用UG中光線反射的原理及SPEOS光學(xué)模擬軟件進行反光問題的數(shù)據(jù)分析及效果模擬，從汽車設(shè)計階段分析優(yōu)化此問題，從而更好地優(yōu)化駕駛員前方視野，提升駕駛舒適性及安全性。

1 組合儀表在前擋風(fēng)玻璃上的投影分析

1.1 UG分析模擬組合儀表視野在前擋風(fēng)玻璃上的投影區(qū)域

將設(shè)計好的前擋風(fēng)玻璃、儀表板及組合儀表數(shù)據(jù)導(dǎo)入UG軟件中，抽取組合儀表發(fā)光面的邊界曲線，并抽取儀表板組合儀表上端的護罩邊界曲線，利用UG工具欄中tools-vihcle design automation-general packaging-reflection data命令，選擇駕駛員H點上635 mm處的點作為駕駛員眼點，以前擋風(fēng)玻璃的內(nèi)表面作為反射面，求算出組合儀表在前擋風(fēng)玻璃的投影。重復(fù)以上步驟，求算出儀表板上護罩邊界在前擋風(fēng)玻璃上的投影。以組合儀表投影減去儀表板護罩投影則為組合儀表在前擋風(fēng)玻璃上最終投影面積（如圖2所示）。

1.2 UG模擬出駕駛員前方A/B區(qū)域

將設(shè)計好的前擋風(fēng)玻璃數(shù)據(jù)導(dǎo)入UG軟件中，利用UG工具欄中tools-vihcle design automation-general packaging-windshield vision zones命令，選擇駕駛員H點及前擋風(fēng)玻璃，以前擋風(fēng)玻璃的內(nèi)表面作為反射面，求算出國標(biāo)規(guī)定的A/B區(qū)域（如圖2所示）。

1.3 判斷投影是否在A/B區(qū)域內(nèi)

將投影數(shù)模與求出的A/B區(qū)域疊加，判斷組合儀表在前擋風(fēng)玻璃上的投影是否落入駕駛員A/B區(qū)域內(nèi)（如圖2所示）。

1.4 投影疊加優(yōu)化方法

如果組合儀表的投影落入A區(qū)域則嚴(yán)重影響駕駛員的視野，建議加高組合儀表護罩或調(diào)整組合儀表位置，使組合儀表投影減小或使投影位置移動，避開駕駛員A區(qū)域。

如果組合儀表的投影落入B區(qū)域，需依據(jù)組合儀表光強度等原因判斷是否可接受，建議加高組合儀表護罩或調(diào)整組合儀表位置，使組合儀表投影減小或使投影位置移動，避開駕駛員B區(qū)域。

2 組合儀表在前門玻璃上的投影分析

2.1 UG分析模擬組合儀表視野在前門風(fēng)玻璃上的投影區(qū)域

將設(shè)計好的前門玻璃、儀表板、組合儀表、外后視鏡數(shù)據(jù)導(dǎo)入UG軟件中，抽取組合儀表發(fā)光面的邊界曲線，并抽取儀表板組合儀表側(cè)面的護罩邊界曲線，利用UG工具欄中tools-vihcle design automation-general packaging-reflection data命令，選擇駕駛員H點上635 mm處的點作為駕駛員眼點，以前門玻璃的內(nèi)表面作為反射面，求算出組合儀表在前門玻璃上的投影。重復(fù)以上步驟，求算出儀表板上護罩邊界在前門玻璃上的投影。以組合儀表投影減去儀表板護罩投影則為組合儀表在前門玻璃上最終投影面積。

2.2 UG模擬組合儀表投影與外后視鏡疊加區(qū)域

用編輯曲面命令連接駕駛員眼點與前門玻璃上組合儀表最終投影面積的邊界線，使用拉伸命令拉伸此曲面與后視鏡鏡面延伸面相交，即可得出組合儀表投影與外后視鏡疊加位置（如圖3所示）。

2.3 判斷組合儀表投影是否在外后視鏡視野區(qū)域內(nèi)

如果組合儀表投影區(qū)域與外后視鏡鏡片區(qū)域無疊加，則組合儀表在前門上的投影不影響駕駛員觀看外后視鏡;如果兩區(qū)域有疊加，則外后視鏡投影遮擋駕駛員觀看外后視鏡。需依據(jù)疊加區(qū)域占比最終確定是否修改（如圖4所示）。

2.4 投影疊加優(yōu)化方法

如果組合儀表的投影落入外后視鏡觀看區(qū)域則影響駕駛員的視野，需加高組合儀表護罩或調(diào)整組合儀表位置，使組合儀表投影減小或移動位置，避讓外后視鏡觀看區(qū)域。

3 組合儀表投影光學(xué)軟件SPEOS效果模擬

應(yīng)用光學(xué)軟件SPEOS對組合儀表投影的效果進行模擬，以便判斷投影影響駕駛員視野的嚴(yán)重程度，在UG數(shù)據(jù)量化分析的基礎(chǔ)上給出更詳細的視覺效果分析圖。

3.1 SPEOS分析環(huán)境建模

將符合SPEOS光學(xué)分析要求格式的數(shù)模導(dǎo)入軟件中，確保相關(guān)零件數(shù)模完整，依據(jù)駕駛員H點及坐姿確定駕駛員眼點（如圖5所示）。

3.2 零件材質(zhì)、光源、環(huán)境設(shè)定

依據(jù)儀表板區(qū)域零件前期設(shè)定的材料質(zhì)感及組合儀表電子元件發(fā)光強度對建模中的零件進行細化設(shè)定。完成環(huán)境的南北朝向坐標(biāo)設(shè)定、白天和夜晚自然光源光照強度設(shè)定。

3.3 光學(xué)模擬結(jié)果分析

依據(jù)軟件設(shè)定的零件材質(zhì)及環(huán)境參數(shù)進行運算，得出需要的日照時間及光強度下的模擬效果圖。常規(guī)分析清晨陽光斜射、正午陽光直射、傍晚陽光斜及環(huán)境光源較暗狀態(tài)。依據(jù)模擬的效果圖分析組合儀表在前擋風(fēng)玻璃及前門玻璃的投影是否嚴(yán)重影響駕駛員的安全性及舒適性（如圖6、圖7所示）。

3.4 SPEOS軟件模擬結(jié)果與UG分析結(jié)果對比

將前期UG分析結(jié)果與后期SPEOS光學(xué)軟件模擬效果圖進行對比，進一步驗證前期UG校核中的遮擋問題在實際中的遮擋效果（如圖8所示）。

4 組合儀表投影遮擋視野問題的實際應(yīng)用

某車型項目中前期應(yīng)用UG分析出組合儀表在前門玻璃上的投影部分遮擋駕駛員視野，由于對比數(shù)據(jù)分析遮擋率較小，因此未做更改，后期實車驗證基本與分析結(jié)果相同，因此UG分析具有很好的前期預(yù)估分析效果（如圖9所示）。

參 考 文 獻

[1]張志波，汽車駕駛員前方視野測量及評價[J].汽車技術(shù)，2013（4）：46-49.

[2]GB 11562—2014，汽車駕駛員前方視野要求及測試方法[S].

[3]周曉明.H點及總布置關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2015（8）：55-57.

[4]SAE J1100-2009，（R）Motor Vehicle Dimensions[S].