汽车组合仪表投影遮挡驾驶员视野问题优化

杨灿 周奇昌

【摘 要】汽车内部的电子屏幕在夜晚的时候会在前挡风玻璃及前门玻璃上产生投影，这些投影会遮挡驾驶员的视野，影响驾驶安全性及舒适性。文章对投影遮挡驾驶员视野的问题进行了研究。采用UG中光线反射的原理及SPEOS光学模拟软件进行反光问题的数据分析及效果模拟，从分析结果判断是否存在组合仪表在前门玻璃及前挡风玻璃上的投影遮挡驾驶员视野问题。通过前期的分析及优化，避免出现投影遮挡驾驶员视野的问题，从而优化驾驶员前方视野，提升汽车驾驶的安全性及舒适性。

【关键词】汽车;视野;组合仪表;投影

【中图分类号】U463.7 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）10-0087-03

现在汽车电子元件的应用日益增多，在较暗环境下电子元件发出的光线将在汽车的前挡风玻璃和前门玻璃上产生投影，这些投影如果出现在驾驶员较为重要的视野区域，将会影响驾驶员的行车及安全（如图1所示）。常规设计中很少对这些间接视野进行分析，导致后期造车后发现投影影响驾驶员前方视野观看或后视镜的观看，给驾驶员造成影响。本文针对投影影响驾驶员视野问题应用UG中光线反射的原理及SPEOS光学模拟软件进行反光问题的数据分析及效果模拟，从汽车设计阶段分析优化此问题，从而更好地优化驾驶员前方视野，提升驾驶舒适性及安全性。

1 组合仪表在前挡风玻璃上的投影分析

1.1 UG分析模拟组合仪表视野在前挡风玻璃上的投影区域

将设计好的前挡风玻璃、仪表板及组合仪表数据导入UG软件中，抽取组合仪表发光面的边界曲线，并抽取仪表板组合仪表上端的护罩边界曲线，利用UG工具栏中tools-vihcle design automation-general packaging-reflection data命令，选择驾驶员H点上635 mm处的点作为驾驶员眼点，以前挡风玻璃的内表面作为反射面，求算出组合仪表在前挡风玻璃的投影。重复以上步骤，求算出仪表板上护罩边界在前挡风玻璃上的投影。以组合仪表投影减去仪表板护罩投影则为组合仪表在前挡风玻璃上最终投影面积（如图2所示）。

1.2 UG模拟出驾驶员前方A/B区域

将设计好的前挡风玻璃数据导入UG软件中，利用UG工具栏中tools-vihcle design automation-general packaging-windshield vision zones命令，选择驾驶员H点及前挡风玻璃，以前挡风玻璃的内表面作为反射面，求算出国标规定的A/B区域（如图2所示）。

1.3 判断投影是否在A/B区域内

将投影数模与求出的A/B区域叠加，判断组合仪表在前挡风玻璃上的投影是否落入驾驶员A/B区域内（如图2所示）。

1.4 投影叠加优化方法

如果组合仪表的投影落入A区域则严重影响驾驶员的视野，建议加高组合仪表护罩或调整组合仪表位置，使组合仪表投影减小或使投影位置移动，避开驾驶员A区域。

如果组合仪表的投影落入B区域，需依据组合仪表光强度等原因判断是否可接受，建议加高组合仪表护罩或调整组合仪表位置，使组合仪表投影减小或使投影位置移动，避开驾驶员B区域。

2 组合仪表在前门玻璃上的投影分析

2.1 UG分析模拟组合仪表视野在前门风玻璃上的投影区域

将设计好的前门玻璃、仪表板、组合仪表、外后视镜数据导入UG软件中，抽取组合仪表发光面的边界曲线，并抽取仪表板组合仪表侧面的护罩边界曲线，利用UG工具栏中tools-vihcle design automation-general packaging-reflection data命令，选择驾驶员H点上635 mm处的点作为驾驶员眼点，以前门玻璃的内表面作为反射面，求算出组合仪表在前门玻璃上的投影。重复以上步骤，求算出仪表板上护罩边界在前门玻璃上的投影。以组合仪表投影减去仪表板护罩投影则为組合仪表在前门玻璃上最终投影面积。

2.2 UG模拟组合仪表投影与外后视镜叠加区域

用编辑曲面命令连接驾驶员眼点与前门玻璃上组合仪表最终投影面积的边界线，使用拉伸命令拉伸此曲面与后视镜镜面延伸面相交，即可得出组合仪表投影与外后视镜叠加位置（如图3所示）。

2.3 判断组合仪表投影是否在外后视镜视野区域内

如果组合仪表投影区域与外后视镜镜片区域无叠加，则组合仪表在前门上的投影不影响驾驶员观看外后视镜;如果两区域有叠加，则外后视镜投影遮挡驾驶员观看外后视镜。需依据叠加区域占比最终确定是否修改（如图4所示）。

2.4 投影叠加优化方法

如果组合仪表的投影落入外后视镜观看区域则影响驾驶员的视野，需加高组合仪表护罩或调整组合仪表位置，使组合仪表投影减小或移动位置，避让外后视镜观看区域。

3 组合仪表投影光学软件SPEOS效果模拟

应用光学软件SPEOS对组合仪表投影的效果进行模拟，以便判断投影影响驾驶员视野的严重程度，在UG数据量化分析的基础上给出更详细的视觉效果分析图。

3.1 SPEOS分析环境建模

将符合SPEOS光学分析要求格式的数模导入软件中，确保相关零件数模完整，依据驾驶员H点及坐姿确定驾驶员眼点（如图5所示）。

3.2 零件材质、光源、环境设定

依据仪表板区域零件前期设定的材料质感及组合仪表电子元件发光强度对建模中的零件进行细化设定。完成环境的南北朝向坐标设定、白天和夜晚自然光源光照强度设定。

3.3 光学模拟结果分析

依据软件设定的零件材质及环境参数进行运算，得出需要的日照时间及光强度下的模拟效果图。常规分析清晨阳光斜射、正午阳光直射、傍晚阳光斜及环境光源较暗状态。依据模拟的效果图分析组合仪表在前挡风玻璃及前门玻璃的投影是否严重影响驾驶员的安全性及舒适性（如图6、图7所示）。

3.4 SPEOS软件模拟结果与UG分析结果对比

将前期UG分析结果与后期SPEOS光学软件模拟效果图进行对比，进一步验证前期UG校核中的遮挡问题在实际中的遮挡效果（如图8所示）。

4 组合仪表投影遮挡视野问题的实际应用

某车型项目中前期应用UG分析出组合仪表在前门玻璃上的投影部分遮挡驾驶员视野，由于对比数据分析遮挡率较小，因此未做更改，后期实车验证基本与分析结果相同，因此UG分析具有很好的前期预估分析效果（如图9所示）。

参 考 文 献

[1]张志波，汽车驾驶员前方视野测量及评价[J].汽车技术，2013（4）：46-49.

[2]GB 11562—2014，汽车驾驶员前方视野要求及测试方法[S].

[3]周晓明.H点及总布置关键参数设计[J].企业科技与发展，2015（8）：55-57.

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