關(guān)于汽車組合儀表透明罩成像問題的快速校核及解決方案

何良軍

摘 要：在做整車造型CAS校核時，大多情況下會對儀表透明罩表做來自于前后風(fēng)擋、天窗以及側(cè)窗的光線的反光校核，而對周邊物體在透明罩上成像的問題往往容易忽略。文章以駕駛員的褲子在某車的儀表透明罩上成像為例，提出了一種在數(shù)據(jù)階段快速校核成像的方法，并對原因進(jìn)行了理論分析，提出相應(yīng)解決方案，可作為以后總布置正向開發(fā)的一個參考。

關(guān)鍵詞：組合儀表透明罩；成像；快速校核；雙曲率

中圖分類號：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671-7988（2018）17-61-03

Abstract： During CAS checking ， engineers mostly pay attention to identifying whether the lens cover of cluster will glister or not under the light from windows of car. And neglect the possibility that the surrounding items may reflect images on the lens cover.This article takes the example from a car in which drivers pants are reflected on the cluster lens cover， proposes a method to rapidly check the imaging in the data stage， and analyzes the reason and puts forward the corresponding solution， which can be used as a reference for future development of package.

Keywords： Cluster lens cover； imaging； rapid check； hyperbolicity

CLC NO.： U463 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-61-03

前言

組合儀表透明罩成像是指組合儀表周圍的物體（含駕駛員身體部位）在儀表透明罩上所形成的虛像，一定程度上會干擾駕駛員讀取儀表數(shù)據(jù)。在做整車造型CAS校核時，大多情況下會對儀表透明罩做來自于前后風(fēng)擋、天窗以及側(cè)窗的光線做反光校核，而對周邊物體在其上成像的問題往往容易忽略。在不少市面上的量產(chǎn)車上存在透明罩成像的問題，一定程度上反映了目前部分車企在這方面的數(shù)據(jù)校核不充分或者經(jīng)驗不足。本文以某車型上出現(xiàn)駕駛員的褲腿在儀表透明罩上成像的問題為例，提出在數(shù)據(jù)階段對成像問題的一種快速校核的方法，并針對該問題提出兩種解決方案。

1 儀表罩成像的快速校核方法

傳統(tǒng)的成像校核基于反光原理，模擬從物發(fā)射光線到鏡面（儀表透明罩），進(jìn)過鏡面反射后進(jìn)入到駕駛員的眼里。一般采用做組合儀表的Y向斷面進(jìn)行校核，這種方法往往需要做多個斷面，且不一定能分析全面，也無法直觀看到成像的表現(xiàn)。

CATIA目前是汽車行業(yè)最常用的3D軟件之一，選擇其中的Photo Studio 模塊對成像問題進(jìn)行模擬，可以快速直觀地看到物體在透明罩上成像的外形和區(qū)域。步驟如下：

1.1 在Assembly Design模塊下

建立儀表罩周邊零部件環(huán)境（含駕駛員褲腿）的裝配體。單獨(dú)提取透明罩表面到一個part，設(shè)置材料屬性為mirror，并切換到材料顯示模式，如圖1。

1.2 進(jìn)入Photo Studio模塊

創(chuàng)建 camera ，如圖2。

1.3 設(shè)置camera的屬性

其中，鏡頭位置定義origin原點(diǎn)為人體眼點(diǎn)，target目標(biāo)定義為儀表透明罩的幾何中心，Lens鏡頭類型定義為透視，如圖3，圖4 所示。

1.4 建立shooting

選擇設(shè)置過的camera，調(diào)整圖像輸出的大小，如圖5。

1.5 進(jìn)行Render

點(diǎn)擊圈內(nèi)按鍵 ，生成虛擬成像的結(jié)果，如圖6。

1.6 最終結(jié)果如圖7所示

紅圈部分為駕駛員的褲腿在透明罩上的成像區(qū)域。成像結(jié)果與實際車出現(xiàn)位置一致。

實車在某些場景下，尤其是在白天，且駕駛員的褲子顏色比較鮮亮?xí)r，褲腿成像會干擾駕駛員讀取儀表盤的部分轉(zhuǎn)速和車速信息，對行車安全帶來不利的影響。

2 導(dǎo)致成像問題的原因分析

以某車型為例，針對褲腿成像出現(xiàn)的位置，通過做Y向（Y=YCLO-150mm）斷面，分析過程及結(jié)果如圖8所示。（備注：YCLO為駕駛員中心平面的Y向坐標(biāo)值）

步驟分解：

2.1 投影95th中間眼橢圓到斷面

2.2 過95th眼橢圓的上邊跟方向盤上輪緣的下表面做切線

與儀表罩反光面相交，過交點(diǎn)做眼橢圓下邊切線；

2.3 按儀表反光面做步驟2的上下切線的反射線L1、L2

2.4 通過儀表罩反光面的最下點(diǎn)做眼橢圓的上下切線

2.5 按儀表反光面做步驟4的上下切線的反射線L3、L4

2.6 根據(jù)L1、L2、L3、L4形成的最大區(qū)域

要求組合儀表罩的下帽檐能全部遮住才能滿足沒有外部物體在透明罩上成虛像的要求。

根據(jù)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該車型儀表罩下帽檐比理論所需最大區(qū)域長度短15mm，導(dǎo)致了駕駛員的褲腿反射的光線無法被完全遮蔽，并在透明罩上成像。

3 成像問題的解決方案

根據(jù)以上的原因分析，提出兩個更改方向：

3.1 加長儀表罩下帽檐

3.2 將原單曲率的儀表透明罩改為雙曲率面

圖9 為單獨(dú)加長儀表罩左側(cè)下帽檐后的成像結(jié)果，可以看到加長后的儀表罩帽檐已經(jīng)將左邊的褲腿成像的大部分區(qū)域遮擋，還有一小部分是因為轉(zhuǎn)向管柱護(hù)罩跟儀表罩帽檐之間存在的設(shè)計間隙，無法避免。

但考慮該更改帶來的整個儀表護(hù)罩的模具成本增加，以及對造型帶來的不利影響，最后選擇方案2。

圖10 為更改單曲率透明罩為雙曲率透明罩后的成像結(jié)果，可以看到轉(zhuǎn)向管柱護(hù)罩遮擋了絕大部分儀表透明罩成像區(qū)域，在可視范圍內(nèi)，沒有再出現(xiàn)褲腿成像。

結(jié)合更改樣件進(jìn)行實車驗證，更改后的效果與理論分析一致，證明了該方案的有效性。

4 總結(jié)

在前期工程可行性校核時容易忽視儀表透明罩對周邊物體的成像校核，導(dǎo)致某些車輛在試制后才發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)如褲腿成像、亮條成像等干擾駕駛員讀取儀表數(shù)據(jù)的問題。采用CATIA軟件中的Photo Studio模塊可以快速模擬成像的結(jié)果。利用反光原理，可通過斷面分析出成像導(dǎo)致的原因，從而制定有效的解決措施。在儀表帽檐長度受造型限制的情況下，儀表透明罩的曲面由常見的單曲率改為雙曲率曲面，是解決成像問題的一種相對簡單、有效的方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹渡.汽車內(nèi)外飾設(shè)計與實戰(zhàn).[M]機(jī)械工業(yè)出版社.