基于RAMSIS软件的组合仪表与MP5连屏视野分析方法

作者：伍毅，李军，敖志国，钟伟，于素娟单位：重庆江康汽车技术有限公司

摘  要：

本文以汽车设计中组合仪表与MP5视野常用分析方法为基础，结合Ramsis软件，模拟不同人体驾驶员处于不同坐姿角度时观察组合仪表与MP5的眼点位置，分析出更贴近于驾驶员实际观察组合仪表与MP5的视野情况，为汽车设计过程中提供更加确切的参考依据。

引  言

汽车最初作为人们日常出行的交通工具，随着时代的发展，科技的进步，以及人们审美水平的提升，目前的汽车设计已逐步与时尚、科技相融合。在乘用车内饰造型中，传统的机械组合仪表加小屏MP5或MP3逐渐减少，液晶仪表与大屏MP5逐渐成为这个时代的新宠。越来越多的新款车型选用液晶仪表与MP5连屏的方式作为内饰造型的吸睛点。

液晶仪表与MP5连屏的造型也不可避免的会出现被方向盘遮挡的情况。组合仪表与MP5是汽车最重要的功能部件之一，是驾驶员获取汽车运行状态信息的重要设备。它对汽车的安全、经济行驶起着重要作用，是汽车主动安全的重要组成部分。所以汽车设计、制造过程中，应避免组合仪表出现遮挡问题。在汽车前期设计时，如何有效验证组合仪表及MP5被遮挡情况将成为其布置与UI设计的重点问题。

本文将以某款连屏SUV为例详细阐述运用目前汽车设计中常用的视野分析方法， 结合运用RAMSIS分析软件，模拟出不同人体在观察组合仪表或MP5时，头部转动后的实际眼点。再考虑多种人体的条件下，呈现出更贴近于实际的驾驶员观察组合仪表及MP5的视野情况。

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Ramsis简介

Ramsis软件由多位德国制造商共同开发而成，是“用于乘员仿真的计算机辅助人体数字系统” [1]。目前全球大多数汽车制造商均有使用Ramsis进行人机工程分析，并根据汽车行业的发展在逐步更新完善，其功能丰富提供了各国家地区的人体模型。使用者可根据不同车型对人体模型进行部分驾驶姿态约束，Ramsis可自动计算出贴近实际的人体姿态，再进行各类人机工程分析。

Ramsis软件motion模块中move eye功能可模拟驾驶员观察不同物体时，头部偏转到最舒适的位置，运用此功能就可模拟得到驾驶员观察组合仪表及MP5时更贴近于实际的眼点。 

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常用视野分析方法

现在各大厂商使用的主流CAD辅助软件基本上是UG、CATIA等软件，乘用车驾驶员视野分析是基于UG/CATIA等软件，建立二维人体模型和视野模点模型，根据相关标准法规进行分析的方法 [2]。此类分析方法基本采用固定眼点位置及二维人体模型，未结合实际不同人体身高尺寸，同时未考虑驾驶员在观察组合仪表或MP5时存在头部转动的情况。造成分析结果为方向盘对MP5及组合仪表视野遮挡较大或偏小，与实际驾驶员的视野偏差略大，已经难以满足目前连屏的设计需求。
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组合仪表与MP5连屏视野分析方法

3.1 主要原理

利用光沿直线传播及光的可逆性，将不同人体驾驶员在各种状态下的眼点作为光源，将方向盘轮廓投影到组合仪表及MP5上。从而确定不同人体驾驶员观察组合仪表及MP5时，其被方向盘遮挡的部分区域。

3.2 基础数据

在进行分析前需收集准备基础数据：地毯面、踏板、座椅滑轨线、方向盘、组合仪表、MP5、设计人机数据等。

除设计人机位置，还需定义驾驶员人体模型，驾驶员人体模型建议参考标准SAE J833。在汽车设计过程中，人体尺寸模型设计考虑的范围越大，设计难度也越大。国内外乘用车的人体设计模型选取范围通常为5%人体到95%人体。连屏造型由于成本、尺寸空间等原因，一般被乘用车所采用。同时乘用车实际驾驶员身高体型跨度大，建议在组合仪表及MP5连屏设计布置过程中，需考虑5%人体到95%人体视野情况。

表1 SAE J833 5%,50%,95%人体参数

3.3 分析方法

1）首先根据SAE眼椭圆视野范围初步布置液晶仪表与MP5连屏位置。

2）提取方向盘外缘线L1，如图1所示。

3）提取方向盘内缘线L2，如图1所示。

4）在RAMSIS BodyBuilder模块中，根据SAE J833中各类人体参数建立5%人体,50%人体，95%人体。

5）根据此车型地毯面、踏板、座椅行程线、方向盘等基础数据，运用motion模块中task editor命令对95%人体进行约束，约束95%人体模型H点与座椅设计R点重合，右脚踩至加速踏板压缩1/3位置，左脚放置在歇脚踏板上，双手正常抓握方向盘。从而获得95%人体正常驾驶车辆的驾驶姿态，如图2所示。

6）约束95%人体视野看液晶仪表中心点，使用RAMSIS 的Move eye命令，模拟驾驶员观察液晶仪表时的头部偏转，得到头部偏转后的左眼点A1和右眼点A2位置，如图2所示。

7）约束95%人体视野看MP5中心点，也使用RAMSIS的Move eye命令，模拟驾驶员观察MP5时的头部偏转，得到头部偏转后的左眼点B1和右眼点B2。

8）将两组眼点A1、A2与B1、B2从Ramsis中导出保存。

9）运用CATIA仿射命令，将L1和L2过分别以A1为基准点进行仿射，L1和L2的仿射线与组合仪表面相交所围成的区域为S1。

10）运用CATIA仿射命令，将L1和L2过分别以A2为基准点进行仿射，与组合仪表面相交所围成的区域为S2。

11）S1和S2的并集Sa，即为该人体透过方向盘观察液晶仪表的可视区域。

12）过点眼点B1和点B2重复9-11步骤，得到95%人体透过方向盘观察MP5的遮挡区域SA。

13）重复以上4-12步骤，获得50%人体和5%人体透过方向盘观察组合仪表的可视区域Sb和Sc。

14）同上获得50%和5%人体透过方向盘观察MP5的遮挡区域SB和SC。

15）通过SaSbSc液晶仪表可视区域，优化组合仪表布置位置，如图3所示。

△  图3 SaSbSc区域 

16）通过SASBSC MP5被遮挡区域，优化MP5布置位置并合理设计UI界面，如图4所示。

△  图4 SASBSC区域
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结  论

运用Ramsis通过不同人体左右眼睛看连屏，考虑方向盘内缘和外缘对联屏的遮挡，同时考虑人体看MP5、液晶仪表时头部会适当转动，提取头部转动后眼点的位置进行分析，有利于反映驾驶员实际视野情况。对汽车设计中连屏液晶仪表与MP5布置及UI设计起到更有效的指导作用。

以上方法是基于Ramsis对连屏校核其被方向盘遮挡视野的情况，相对于传统视野方法更加贴近实际。通过相同原理，亦可进行类似视野分析。Ramsis为汽车设计提供了更多贴近于实际的验证手段，将汽车设计传统设计方法与Ramsis有机融合，汽车设计理论技术将会更加贴近于实际情况，设计效率也将逐步提高，最终将有效节省汽车设计成本与设计周期。

参考文献：

[1] 周一鸣,毛恩荣.车辆人机工程学[M].北京:北京理工大学出版社,1999,12.[2] 武力军.基于Ramsis的汽车驾驶员视野分析[J].汽车实用技术,2016,9.[3] 杜子学,伍毅.SAE眼椭圆和RAMSIS眼点在仪表板盲区校核上的比较[J].北京汽车,2011,5.

（原载《西南汽车信息》2022年第9期）