关于汽车组合仪表透明罩成像问题的快速校核及解决方案

何良军

摘 要：在做整车造型CAS校核时，大多情况下会对仪表透明罩表做来自于前后风挡、天窗以及侧窗的光线的反光校核，而对周边物体在透明罩上成像的问题往往容易忽略。文章以驾驶员的裤子在某车的仪表透明罩上成像为例，提出了一种在数据阶段快速校核成像的方法，并对原因进行了理论分析，提出相应解决方案，可作为以后总布置正向开发的一个参考。

关键词：组合仪表透明罩；成像；快速校核；双曲率

中图分类号：U463 文献标识码：B 文章编号：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

组合仪表透明罩成像是指组合仪表周围的物体（含驾驶员身体部位）在仪表透明罩上所形成的虚像，一定程度上会干扰驾驶员读取仪表数据。在做整车造型CAS校核时，大多情况下会对仪表透明罩做来自于前后风挡、天窗以及侧窗的光线做反光校核，而对周边物体在其上成像的问题往往容易忽略。在不少市面上的量产车上存在透明罩成像的问题，一定程度上反映了目前部分车企在这方面的数据校核不充分或者经验不足。本文以某车型上出现驾驶员的裤腿在仪表透明罩上成像的问题为例，提出在数据阶段对成像问题的一种快速校核的方法，并针对该问题提出两种解决方案。

1 仪表罩成像的快速校核方法

传统的成像校核基于反光原理，模拟从物发射光线到镜面（仪表透明罩），进过镜面反射后进入到驾驶员的眼里。一般采用做组合仪表的Y向断面进行校核，这种方法往往需要做多个断面，且不一定能分析全面，也无法直观看到成像的表现。

CATIA目前是汽车行业最常用的3D软件之一，选择其中的Photo Studio 模块对成像问题进行模拟，可以快速直观地看到物体在透明罩上成像的外形和区域。步骤如下：

1.1 在Assembly Design模块下

建立仪表罩周边零部件环境（含驾驶员裤腿）的装配体。单独提取透明罩表面到一个part，设置材料属性为mirror，并切换到材料显示模式，如图1。

1.2 进入Photo Studio模块

创建 camera ，如图2。

1.3 设置camera的属性

其中，镜头位置定义origin原点为人体眼点，target目标定义为仪表透明罩的几何中心，Lens镜头类型定义为透视，如图3，图4 所示。

1.4 建立shooting

选择设置过的camera，调整图像输出的大小，如图5。

1.5 进行Render

点击圈内按键 ，生成虚拟成像的结果，如图6。

1.6 最终结果如图7所示

红圈部分为驾驶员的裤腿在透明罩上的成像区域。成像结果与实际车出現位置一致。

实车在某些场景下，尤其是在白天，且驾驶员的裤子颜色比较鲜亮时，裤腿成像会干扰驾驶员读取仪表盘的部分转速和车速信息，对行车安全带来不利的影响。

2 导致成像问题的原因分析

以某车型为例，针对裤腿成像出现的位置，通过做Y向（Y=YCLO-150mm）断面，分析过程及结果如图8所示。（备注：YCLO为驾驶员中心平面的Y向坐标值）

步骤分解：

2.1 投影95th中间眼椭圆到断面

2.2 过95th眼椭圆的上边跟方向盘上轮缘的下表面做切线

与仪表罩反光面相交，过交点做眼椭圆下边切线；

2.3 按仪表反光面做步骤2的上下切线的反射线L1、L2

2.4 通过仪表罩反光面的最下点做眼椭圆的上下切线

2.5 按仪表反光面做步骤4的上下切线的反射线L3、L4

2.6 根据L1、L2、L3、L4形成的最大区域

要求组合仪表罩的下帽檐能全部遮住才能满足没有外部物体在透明罩上成虚像的要求。

根据结果，发现该车型仪表罩下帽檐比理论所需最大区域长度短15mm，导致了驾驶员的裤腿反射的光线无法被完全遮蔽，并在透明罩上成像。

3 成像问题的解决方案

根据以上的原因分析，提出两个更改方向：

3.1 加长仪表罩下帽檐

3.2 将原单曲率的仪表透明罩改为双曲率面

图9 为单独加长仪表罩左侧下帽檐后的成像结果，可以看到加长后的仪表罩帽檐已经将左边的裤腿成像的大部分区域遮挡，还有一小部分是因为转向管柱护罩跟仪表罩帽檐之间存在的设计间隙，无法避免。

但考虑该更改带来的整个仪表护罩的模具成本增加，以及对造型带来的不利影响，最后选择方案2。

图10 为更改单曲率透明罩为双曲率透明罩后的成像结果，可以看到转向管柱护罩遮挡了绝大部分仪表透明罩成像区域，在可视范围内，没有再出现裤腿成像。

结合更改样件进行实车验证，更改后的效果与理论分析一致，证明了该方案的有效性。

4 总结

在前期工程可行性校核时容易忽视仪表透明罩对周边物体的成像校核，导致某些车辆在试制后才发现出现如裤腿成像、亮条成像等干扰驾驶员读取仪表数据的问题。采用CATIA软件中的Photo Studio模块可以快速模拟成像的结果。利用反光原理，可通过断面分析出成像导致的原因，从而制定有效的解决措施。在仪表帽檐长度受造型限制的情况下，仪表透明罩的曲面由常见的单曲率改为双曲率曲面，是解决成像问题的一种相对简单、有效的方案。

参考文献

[1] 曹渡.汽车内外饰设计与实战.[M]机械工业出版社.