CN116204970A - 整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，该方法包括：获取输入信息，根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线；根据反射点和角平分线得到前风挡边界样条线，并根据前风挡边界样条线生成参数化曲面；判断参数化曲面是否满足光学要求；若否，则重复上述步骤；若是，则输出参数化曲面的信息和输出信息。采用这种方法能够在常规工程制图软件中进行光学零件的布置方案的研究，解决了光学分析软件与工程制图软件计算逻辑不匹配的问题。并且采用动态的试验布置方法，可以同步关注的影响因素更多，布置方法更灵活，更贴近整车开发的实际过程。

Description

整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法

技术领域

本发明涉及整车设计技术领域，特别涉及一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法。

背景技术

抬头显示器(HUD)是新兴的车内智能化零件，对空间和光学都有很高的要求。人体位置、抬头显示器光路位置、前风挡位置的变化都会影响成像效果的实现。如图1所示，抬头显示器成像原理主要是将抬头显示器内的影像，经过前风挡玻璃的反射，进入到驾驶员的眼睛内，进而形成人眼看到的正前方的虚像，整体光路关系主要为：入射光路——前风挡反射——反射光路——眼睛——成像光路——虚像。光路的走向和前风挡的位置、角度、曲率都会影响最终所成虚像的大小、远近等成像效果。这种方法适用于各种不同类型的光学成像零件，如C-HUD、W-HUD、AR-HUD、Semi-HUD等，包含但不局限于以上列举的成像零件系统。

针对在整车中的应用，由于前风挡是抬头显示器成像光路的一个组成部分，所以现有的布置都是以抬头显示器零件厂商来根据整车厂输入的前风挡位置，通过光学分析软件来进行抬头显示器位置推荐。根据零件厂商提供的推荐位置，整车厂根据推荐的抬头显示器位置，评估车辆中的结构避让方案，来满足HUD的设置空间和光路，从而实现抬头显示器的显示效果。

采用这种方法，只能依靠从输入风挡，抬头显示器光路分析，抬头显示器位置确定，周边结构避让这种单向方法来研究，如果空间结构不够，并不能通过这个方法得到正反馈以修正方案，属于通过排除法试错，找到正确布置方案存在不可控制的偶然性，周期也很长。同时这种方法一般由抬头显示器厂商主导，通常采用光学专用软件，与汽车设计开发常用的CAD类软件计算逻辑不相通，只能考虑前风挡位置变化这一个单一元素，并不能同时考虑抬头显示器光路位置、人眼位置、周边结构限制等整车中的多元素的影响，不利于最终整车最优布置方案的选定。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中抬头显示器布置方法单一、布置周期长、效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，方法包括：

S1：获取输入信息，根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线，其中，角平分线为反射点在前风挡上的法线；

S2：根据反射点和角平分线得到前风挡边界样条线，并根据前风挡边界样条线生成参数化曲面；

S3：判断参数化曲面是否满足光学要求；

若否，则重复步骤S2；

若是，则输出参数化曲面的信息和输出信息。

采用上述技术方案，可以更灵活高效的实现光学零件与整车零件的布置方案确定，这种方法能够在常规工程制图软件中进行光学零件的布置方案的研究，解决了光学分析软件与工程制图软件计算逻辑不匹配的问题。采用动态的试验布置方法，可以同步关注的影响因素更多，布置方法更灵活，更贴近整车开发的实际过程。

进一步地，采用该方法，可以有效的、明确优化方向的进行方案的确定，针对全新开发的车型，可以快速的实现抬头显示器光路、风挡位置曲率等参数的快速确定，从而完成整体布置方案。针对现有车型或者前期研究，可以根据既有的前风挡位置，快速确定抬头显示器的光路及物理位置，从而支持项目决策及项目开发。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，输入信息包括整车抬头显示系统的主光轴、前风挡范围、调节范围、整车抬头显示系统显示的虚像以及驾驶员眼点。

采用上述技术方案，在全新车型开发过程中，需要配置抬头显示系统，且前风挡的位置仍在调整时，在进行试验得到前风挡的具体数据时，需要输入抬头显示系统的光路的入射线、入射角度、整车抬头显示系统的主光轴、前风挡的宽度和长度范围、前风挡的调节范围、整车抬头显示系统显示的虚像位置以及驾驶员眼点的位置，根据这些数据，采用光路原理与前风挡曲面的互动调整，得到满足曲率要求的玻璃曲面。并且这些数据采集和获取时较为简便。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，输入信息还包括前风挡的玻璃曲面和玻璃曲面的厚度。

采用上述技术方案，在汽车车型和前风挡玻璃已经确定后，通过既有的抬头显示器光路，找到抬头显示器的推荐布置位置及抬头显示器主光轴，通过主光轴来确定抬头显示器的物理位置及周边物理环境布置可行性时，在输入信息中输入前风挡的玻璃曲面的参数，进而根据光路和前风挡玻璃得到最佳的布置位置。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线的方法包括：

S11：根据输入信息，得到整车抬头显示系统的入射光路与反射线的交点；反射线为眼点和前风挡之间的光路；

S12：在交点处绘制入射光路和反射线的角平分线。

采用上述技术方案，在工程制图软件中根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线，也即找到光路在前风挡上的反射点和角平分线，并以反射点和角平分线为基准，进行后续处理。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，根据反射点得到前风挡边界样条线的方法包括：

S21：根据前风挡范围生成第一参考面和第二参考面；第一参考面为前风挡中心线，第二参考面为驾驶员侧超过整车抬头显示系统的光路范围的参考面；

S22：通过反射点在第一参考面和第二参考面做平面投影，生成投影点，分别在输入的前风挡范围上做投影点，并分别在第一参考面和第二参考面上做前风挡的上边界点和下边界点；

S23：在第一参考面上通过投影点以及反射点生成n条第一截面样条线，在第二参考面上通过投影点以及反射点生成n条第二截面样条线，n大于或等于2；

S24：将第一参考面沿远离第二参考面的一端拉伸，并生成支持面；

S25：根据支持面、第一截面样条线、第二截面样条线生成参数化曲面。

采用上述技术方案，通过上述方法能够在工程制图软件中生成前风挡的参数化曲面，并且能够根据前风挡范围以及第一参考面和第二参考面生成多条样条线，再通过工程制图软件由样条线生成参数化曲面。并且能够根据不同的前风挡范围和参考面得到不同曲率和大小的参数化曲面。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，判断参数化曲面是否满足光学要求的方法包括：带宽校核、曲率校核、整车抬头显示系统主光轴校核。

采用上述技术方案，得到参数化曲面后，对参数化曲面进行校核，进一步得到最准确和最佳的前风挡玻璃，并满足整车抬头显示系统的使用以及显示。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，带宽校核的方法包括：

S31：在参数化曲面上布置多个检查点；

S32：判断带宽值是否满足要求，检查带宽值是否小于设定阈值；其中带宽值为参数化曲面和前风挡范围的差值，设定阈值为5mm；

若否，则调整检查点的数目或阈值，并重复步骤S32；

若是，则进行曲率校核。

采用上述技术方案，在进行带宽校核时，在参数化曲面上设置多个检查点，从而提高检查的精度和准确度，在检查参数化曲面和前风挡的差值大于阈值时，可以先对检查点的位置和数量进行调整，也可以调整使用不同的参数化曲面进行校核，最终得到的参数化曲面的带宽值在阈值范围内，并进行下一步校核。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，曲率校核包括：

S31＇：输入整车抬头显示系统的主光轴，根据主光轴生成切平面；

S32＇：根据切平面的大小，投影到参数化曲面上确定检查区域，同时生成整车抬头显示区域的多条横截面线和多条纵截面线；

S33＇：在截面线上以固定步长测量固定点Ry和Rz；

S34＇：判断Ry和Rz是否满足要求；

若否，设置切平面和截面线的参数并重复上述步骤；若是，则进行整车抬头显示系统主光轴校核。

采用上述技术方案，在进行带宽校核合格后，进行曲率校核，在参数化曲面上生成多个切平面和多条截面线，并根据截面线上的固定步长进行检测校验，若不满足要求，则需要重新设置切平面和截面线，或者重新调整参数化曲面的曲率，进而得到最准确的参数化曲面。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，整车抬头显示系统主光轴校核包括：

S31＇＇：输入眼点和参数化曲面，根据眼点和参数化曲面生成用于对比的另一抬头显示系统主光轴；

S32＇＇：测量另一抬头显示系统主光轴和输入的抬头显示系统主光轴的角度差值，并判断角度差值是否小于设定阈值；

若是，则记录角度差值，若否，则设置光路的参数并重复上述步骤。

采用上述技术方案，在进行带宽校核和曲率校核合格后，通过参数化曲面代替前风挡进行光路校核和调整，即在参数化曲面根据输入的眼点反推得到一条反射光路和入射光路，测量反推得到的光路和实际的光路的角度差值，判断角度差值小于预设角度时，该参数化曲面即相当于合格的前风挡玻璃曲面，若角度差值大于预设值，则调整参数重新校核。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，输出信息包括多个参数化曲面、多条整车抬头显示系统的入射和反射光路、试验前的光路和试验得到的光路的角度调整量。

采用上述技术方案，需要进行多次试验，最终得到多个参数化曲面、多条整车抬头显示系统的入射和反射光路、试验前的光路和试验得到的光路的角度调整量。在整车开发中，可以根据实际需求选用最合适的参数化曲面、整车抬头显示系统的入射和反射光以及光路的角度调整量。

本发明的有益效果是：

根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线，然后根据反射点和角平分线得到前风挡边界样条线，并根据前风挡边界样条线生成参数化曲面，最后判断参数化曲面是否满足光学要求，并进行带宽校核、曲率校核以及整车抬头显示系统主光轴校核，最终得到多个标准的、满足需求的参数化曲面，在整车开发中，可以选用最佳的参数化曲面作为前风挡玻璃曲面。并且针对现有车型或者前期研究，可以根据既有的前风挡位置，快速确定HUD的光路及物理位置，从而支持项目决策及项目开发。

本发明所提供的方法可以更灵活高效的实现光学零件与整车零件的布置方案确定，这种方法能够在常规工程制图软件中进行光学零件的布置方案的研究，解决了光学分析软件与工程制图软件计算逻辑不匹配的问题。采用动态的试验布置方法，可以同步关注的影响因素更多，布置方法更灵活，更贴近整车开发的实际过程。

附图说明

图1为抬头显示系统的光路图；

图2为本发明实施例1提供的一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法流程图；

图3为本发明实施例2提供的另一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法的流程图；

图4为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中生成参数化曲面的流程图；

图5为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中进行带宽校核的流程图；

图6为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中进行曲率校核的流程图；

图7为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中进行主光轴校核的流程图；

图8为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中得到反射点和角平分线的示意图；

图9为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中生成参数化曲面的示意图；

图10为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中根据支持面生成参数化曲面的示意图；

图11为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中生成的参数化曲面的示意图；

图12为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中光路关系的示意图；

图13为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中生成主光轴的示意图；

图14为本发明实施例1提供的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法中Ry和Rz的参数值。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

作为本发明的一个优选实施方式，本发明的实施方式公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，如图2和图3所示，该方法包括：

S1：获取输入信息，根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线，其中，角平分线为反射点在前风挡上的法线；

S2：根据反射点和角平分线得到前风挡边界样条线，并根据前风挡边界样条线生成参数化曲面；

S3：判断参数化曲面是否满足光学要求；

若否，则重复步骤S2；

若是，则输出参数化曲面的信息和输出信息。参数化曲面如图11所示。

具体的，在本实施例中，该方法依托于常规CAD软件，在常规工程制图软件中进行光学零件的布置方案的研究，解决了光学分析软件与工程制图软件计算逻辑不匹配的问题，例如本方法可以在常见的AutoCAD、UG、Solidworks等常见的工程制图软件，本领域技术人员可以根据实际需求进行选用设计，本实施例对此不做具体限定。

更为具体的，在本实施例中，输入信息不同，得到的反射点和角平分线也不同，并且得到的边界样条线和参数化曲面也不同，需要说明的是，在本实施例中，入射、反射光路路线以及边界样条线可以是多条，入射、反射光路路线以及边界样条线数量越多，最后得到的参数化曲面更加准确。

更为具体的，在本实施例中，采用光路原理与前风挡曲面的互动调整，得到满足曲率要求的参数化曲面时，生成的参数化曲面具有多个，本领域技术人员可以根据整车需求和实际情况选用最优的参数化曲面作为前风挡玻璃曲面。可以更灵活高效的实现光学零件与整车零件的布置方案确定。采用动态的试验布置方法，可以同步关注的影响因素更多，布置方法更灵活，更贴近整车开发过程中的实际过程。

进一步地，采用该方法，可以有效的、明确优化方向的进行方案的确定，针对全新开发的车型，可以快速的实现抬头显示器光路、风挡位置曲率等参数的快速确定，从而完成整体布置方案。针对现有车型或者前期研究，可以根据既有的前风挡位置，快速确定抬头显示器的光路及物理位置，从而支持项目决策及项目开发。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，输入信息包括整车抬头显示系统的主光轴、前风挡范围、调节范围、整车抬头显示系统显示的虚像以及驾驶员眼点。

具体的，在本实施例中，输入信息中的整车抬头显示系统的主光轴可以是整车抬头显示系统的光源，主光轴可以是多个入射点的集合，例如在实际生产过程中，整车抬头显示系统的入射光路其实是无数条光路的集合，在本方案中，可以将入射光路通过整车抬头显示系统的主光轴代替，本领域技术人员可以根据具体情况和实际需求进行调整，例如选用一个点或者多个点的集合，本实施例对此不做具体限定。

更为具体的，在本实施例中，如图8所示，驾驶员眼点其实是由多个点形成的集合，例如该集合可以是一个有具体大小的形状代替，因为在实际情况中，驾驶员的身高或者位置不同时，眼点的位置也是不同的，因此利用点的集合形状代替眼点的位置，而不是选用具体的点，从而使得试验得到的参数化曲面的准确度和适用性更高。

更为具体的，在本实施例中，因为抬头显示系统是确定的，整车抬头显示系统的主光轴也确定以后，整车抬头显示系统的入射光路也是确定的，且驾驶员的眼点也确定后，再输入前风挡的范围和调节范围，通过这些数据在工程制图软件进行重复试验。

更为具体的，在本实施例中，不同的车型，前风挡范围不同，调节范围也不同，前风挡范围还包括前风挡长度范围、宽度范围和高度范围等参数，本实施例对此不做具体限定。

更为具体的，在本实施例中，在实际设计试验时，本领域技术人员还可以根据实际需求输入其他参数，例如可以是不同的抬头显示系统、不同的虚像大小位置、前风挡的厚度、折射率等其他参数，本实施例对此不做具体限定。

需要说明的是，在本实施例中，采用整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法得到合适的前风挡玻璃时，直接输入的信息包括整车抬头显示系统的主光轴、眼点以及前风挡范围，并且它们的调节范围也可以进行调节，还可以在实验过程中根据实际需求输入玻璃厚度，虚像大小及位置，眼点的的大小及位置，眼点与HUD及虚像的完整光路，风挡的曲率要求等，本领域技术人员可根据实际需求或者根据不同的工程制图软件的需求进行调整，本实施例对此不做具体限定。

更为具体的，在本实施例中，在全新车型开发过程中，需要配置抬头显示系统，且前风挡的位置仍在调整时，在进行试验得到前风挡的具体数据时，需要输入抬头显示系统的光路的入射线、入射角度、整车抬头显示系统的主光轴、前风挡的宽度和长度范围、前风挡的调节范围、整车抬头显示系统显示的虚像位置以及驾驶员眼点的位置，根据这些数据，采用光路原理与前风挡曲面的互动调整，得到满足曲率要求的玻璃曲面。并且这些数据采集和获取时较为简便，也可以是整车或者抬头显示系统现有的数据。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，如图4和图8所示，根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线的方法包括：

S11：根据输入信息，得到整车抬头显示系统的入射光路与反射线的交点；反射线为眼点和前风挡之间的光路；

S12：在交点处绘制入射光路和反射线的角平分线。

具体的，在本实施例中，在根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线时，可以根据得到1个或者多个反射点和角平分线的数据，利用多组数据能够提高试验的精确度并得到最合适的数据。

例如在得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线时，还可以根据输入信息得到5组、6组或者更多的数据，选出一个最标准的数据或者求出多组数据的平均值进行下一步试验，本领域技术人员也可以采用其他方法进行试验。本实施例对此不做具体限定。

更为具体的，在本实施例中，在工程制图软件中根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线，也即找到光路在前风挡上的反射点和角平分线，并以反射点和角平分线为基准，进行后续处理。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，如图4和图9所示，根据反射点得到前风挡边界样条线的方法包括：

S21：根据前风挡范围生成第一参考面和第二参考面；第一参考面为前风挡中心线，第二参考面驾驶员侧超过整车抬头显示系统的光路范围的参考面；

S22：通过反射点在第一参考面和第二参考面做平面投影，生成投影点，分别在输入的前风挡范围上做投影点，并分别在第一参考面和第二参考面上做前风挡的上边界点和下边界点；

S23：在第一参考面上通过投影点以及反射点生成n条第一截面样条线，在第二参考面上通过投影点以及反射点生成n条第二截面样条线，n大于或等于2；

S24：将第一参考面沿远离第二参考面的一端拉伸，并生成支持面；

S25：根据支持面、第一截面样条线、第二截面样条线生成参数化曲面。

具体的，在本实施例中，第一参考面设定为前风挡中心线，对于不同的车型或者前风挡而言，第一参考面也会有区别。第二参考面则可以根据实际需求进行调整，具体的，为使得得到的参数化曲面更加准确，第二参考面优选为驾驶员侧超过整车抬头显示系统的光路范围的参考面，具体位置本实施例不做限定。

更为具体的，在本实施例中，在第一参考面和第二参考面做平面投影，生成投影点，并分别在第一参考面和第二参考面上做前风挡的上边界点和下边界点。并继续在第一参考面上通过投影点以及反射点生成多条第一截面样条线，在第二参考面上通过投影点以及反射点生成多条第二截面样条线，在实际试验过程中，生成的第一截面样条线和第二截面样条线的数量可以使无数条，并且如图10所示，将第一参考面沿远离第二参考面的一端拉伸，并生成支持面，根据支持面、第一截面样条线、第二截面样条线生成参数化曲面。

更为具体的，在本实施例中，如图9所示，生成样条线和参数化曲面的步骤如下：

a：根据前风挡玻璃边界数据(前风挡范围)生成Y0平面(即第一参考面)和Y-平面(即第二参考面)；

b：将高度上最高的反射点A和最低的反射点B往Y0平面上进行投影，再法向投影到参考的前风挡上，生成投影点A’,B’，并在Y0平面上根据风挡边界做上下边界的两个点E’,F’；

c：用Y0平面四个点A’、B’、E’、F’构成Y0截面上的样条线1，用同样的方法在Y-平面生成四个点A”、B”、E”、F”构成Y-截面样条线2，同时用A、C点在前风挡的投影点a、c和A’、A”,用B、D点在前风挡的投影点b、d和B’、B”做两根横向样条线3和样条线4；

d：通过调整此12个点，共生成4根样条线。此处特征点和样条线的数量可以根据需要自行设定和调整；

e：如图10所示，为保证玻璃在Y0平面的连续性，先将Y0面上的样条线沿Y+方向拉伸，作为支持面，再根据支持面和样条线生成参数化曲面。生成的参数化曲面如图11所示。

需要说明的是，在实际试验过程中，本领域技术人员还可以根据实际需求调整样条线和投影点的数量进行设计，本实施例对此不做具体限定。

更为具体的，在本实施例中，通过上述方法能够在工程制图软件中生成前风挡的参数化曲面，即通过工程制图软件在第一参考面和第二参考面上由截面样条线生成参数化曲面。并且能够根据不同的前风挡范围和参考面得到不同曲率和大小的参数化曲面。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，判断参数化曲面是否满足光学要求的方法包括：带宽校核、曲率校核、整车抬头显示系统主光轴校核。

具体的，在本实施例中，得到参数化曲面后，对参数化曲面进行带宽校核、曲率校核和整车抬头显示系统主光轴校核，进一步得到最准确和最佳的前风挡玻璃曲面，并满足整车抬头显示系统的使用以及显示。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，如图5所示，带宽校核的方法包括：

S31：在参数化曲面上布置多个检查点；

S32：判断带宽值是否满足要求，检查带宽值是否小于设定阈值；其中带宽值为参数化曲面和前风挡范围的差值，设定阈值为5mm；

若否，则调整检查点的数目或阈值，并重复步骤S32；

若是，则进行曲率校核。

具体的，在本实施例中，带宽校核也相当于前风挡范围误差校核，在进行带宽校核时，在参数化曲面上布置多个检查点，检查点的数目根据实际的需求进行设定，例如可以是在参数化曲面的边缘设置多个，并在中心位置设置多个，也可以是在参数化曲面上均匀地设置多个以提高检查精度。

更为具体的，在本实施例中，检查的带宽值是参数化曲面在前风挡的玻璃面位置上的误差，可以是参数化曲面和前风挡的初始位置的前后差距区间范围，也可以是参数化曲面和实际前风挡的宽度误差、长度误差等其他误差，本领域技术人员在试验时可以进行多次试验调整。

更为具体的，在本实施例中，带宽值得阈值设置为5mm，为提高精度，可以设置为4mm、3mm，对精度要求不高时，可以设置为6mm、7mm、8mm等其他数值。

更为具体的，在本实施例中，在校验过程中，参数化曲面和前风挡的差值大于阈值时，如果以设定的带宽要求进行检查计算时，无论如何尝试都不能得到一个满足带宽要求的曲面时，可以先对检查点的位置和数量进行调整，调整完还是大于阈值时，可以调整使用不同的参数化曲面或者调整阈值进行校核，例如将阈值调整为8mm、10mm等，最终得到的参数化曲面的带宽值在阈值范围内，并进行下一步校核。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，如图6所示，曲率校核包括：

S31＇：输入整车抬头显示系统的主光轴，根据主光轴生成切平面；

S32＇：根据切平面的大小，投影到参数化曲面上确定检查区域，同时生成整车抬头显示区域的多条横截面线和多条纵截面线；

S33＇：在截面线上以固定步长测量固定点Ry和Rz；

S34＇：判断Ry和Rz是否满足要求；

若否，设置切平面和截面线的参数并重复上述步骤；若是，则进行整车抬头显示系统主光轴校核。

具体的，在本实施例中，在进行曲率校核时，在参数化曲面上生成多个切平面和多条横截面线和纵截面线，切平面是指经过主光轴与前风挡交点，并且与此交点所在的平面相切。具体的切平面的大小则可以根据整车抬头显示系统的光束范围进行确定，定义切平面的大小，并根据截面线上的固定步长进行检测校验，若不满足要求，则需要重新设置切平面和截面线，或者重新调整参数化曲面的曲率，进而得到最准确的参数化曲面。通过曲率校核，能够得到和需要设定的前风挡玻璃曲率最接近、最准确的参数化曲面。

更为具体的，在本实施例中，Ry和Rz的定义和要求值如图14所示，Ry代表前风挡上某点在经过此点的纵向曲线上的曲率半径，Rz前风挡上某点在经过此点的横向曲线上的曲率半径，在本实施例中具体为参数化曲面上的检查点的横向曲率半径和纵向曲率半径。

需要说明的是，本领域技术人员在实际试验过程中，可以根据实际需求调整曲率范围，曲率范围包含但不限于图14中对于曲率的参数限制范围。

更为具体的，在本实施例中，在进行曲率校核时，还可以通过其他方式进行校核，本领域技术人员可以根据具体情况和实际需求选用，本实施例对此不走具体限定。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，如图7所示，整车抬头显示系统主光轴校核包括：

S31＇＇：输入眼点和参数化曲面，根据眼点和参数化曲面生成用于对比的另一抬头显示系统主光轴；

S32＇＇：测量另一抬头显示系统主光轴和输入的抬头显示系统主光轴的角度差值，并判断角度差值是否小于设定阈值；

若是，则记录角度差值，若否，则设置光路的参数并重复上述步骤。

具体的，在本实施例中，整车抬头显示系统主光轴校核也相当于光路校核，在进行带宽校核和曲率校核合格后，通过参数化曲面代替前风挡进行光路校核和调整，即在参数化曲面根据输入的眼点反推得到一条反射光路和入射光路，测量反推得到的光路和实际的光路的角度差值，判断角度差值小于预设角度时，该参数化曲面即相当于合格的前风挡玻璃曲面，若角度差值大于预设值，则调整参数重新校核。

更为具体的，在本实施例中，整车抬头显示系统主光轴校核时的阈值设为3°，在实际开发和试验过程中，也可以设置为2°、4°、5°或者其他度数，本实施例对此不做具体限定。

更为具体的，在本实施例中，在进行整车抬头显示系统主光轴校核时，如果以设定的阈值去进行检查计算时发现，无论如何尝试都不能得到一个满足要求的曲面，这时候可以放宽角度阈值，例如将设定的角度阈值从3°调整到5°进一步进行校核。

更为具体的，在本实施例中，对参数化曲面进行校核时：带宽校核相当于对参数化曲面和前风挡进行大小调整和范围调整、曲率校核相当于对参数化曲面和前风挡玻璃曲面的曲率进行校核、整车抬头显示系统主光轴校核相当于对光路进行调整校核，本科领域技术人员也可选用其他手段进行校核，本实施例不再赘述。

本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，输出信息包括多个参数化曲面、多条整车抬头显示系统的入射和反射光路、试验前的光路和试验得到的光路的角度调整量。

具体的，在本实施例中，需要进行多次试验，最终得到多个参数化曲面、多条整车抬头显示系统的入射和反射光路、试验前的光路和试验得到的光路的角度调整量。如图12和图13所示，显示了多组光路关系和生成主光轴的光路。在整车开发中，可以根据实际需求选用最合适的参数化曲面、整车抬头显示系统的入射和反射光以及光路的角度调整量。

实施例2

作为本发明的另一个优选实施方式，本发明的实施方式还公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，输入信息还包括前风挡的玻璃曲面和玻璃曲面的厚度。

具体的，如图3所示，本实施例对应于不同的应用场景：针对前风挡位置已经确定的车型，如已量产车型进行配置升级等改款研究，要求前风挡位置、眼点等整车关键信息不做调整，评估新增的抬头显示系统的可行性开发研究。这种情况下，可以通过给定的虚像、眼点、前风挡，通过既有的抬头显示系统光路，对输入信息进行改变，增加前风挡的玻璃曲面的信息和玻璃曲面的厚度。

根据不同的输入信息得到完整的、合适的反射光路和入射光路，再在整车上进行预估、调整和校核，具体方法如下：

如图4和图8所示，采用实施例1中根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线的方法，根据输入信息得到实际的反射点和角平分线。

根据实际的前风挡数据，得到实际的入射光路和反射光路，并进行光路调整和校核，如果现有的前风挡不满足要求，可以调整曲率要求，也可以调整光路要求等也可以根据需求调整抬头显示系统或者前风挡。

采用上述技术方案，在汽车车型和前风挡玻璃已经确定后，通过既有的抬头显示系统光路，找到抬头显示系统的推荐布置位置及抬头显示系统主光轴，通过主光轴来确定抬头显示系统的物理位置及周边物理环境布置可行性时，在输入信息中输入前风挡的玻璃曲面的参数，进而根据光路和前风挡玻璃得到最佳的布置位置。

综上，本发明公开了一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，根据输入信息得到整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线，然后根据反射点和角平分线得到前风挡边界样条线，并根据前风挡边界样条线生成参数化曲面，最后判断参数化曲面是否满足光学要求，并进行带宽校核、曲率校核以及整车抬头显示系统主光轴校核，最终得到多个标准的，满足需求的参数化曲面，在整车开发中，可以选用最佳的参数化曲面作为前风挡玻璃曲面。并且针对现有车型或者前期研究，可以根据既有的前风挡位置，快速确定HUD的光路及物理位置，从而支持项目决策及项目开发。

本发明所提供的方法可以更灵活高效的实现光学零件与整车零件的布置方案确定，这种方法能够在常规工程制图软件中进行光学零件的布置方案的研究，解决了光学分析软件与工程制图软件计算逻辑不匹配的问题。采用动态的试验布置方法，可以同步关注的影响因素更多，布置方法更灵活，更贴近整车开发的实际过程。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：获取输入信息，根据所述输入信息得到所述整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线，其中，所述角平分线为反射点在前风挡上的法线；

S2：根据所述反射点和所述角平分线得到前风挡边界样条线，并根据所述前风挡边界样条线生成参数化曲面；

S3：判断所述参数化曲面是否满足光学要求；

若否，则重复所述步骤S2；

若是，则输出所述参数化曲面的信息和输出信息。

2.如权利要求1所述的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，所述输入信息包括整车抬头显示系统的主光轴、前风挡范围、调节范围、整车抬头显示系统显示的虚像以及驾驶员眼点。

3.如权利要求2所述的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，所述输入信息还包括前风挡的玻璃曲面和所述玻璃曲面的厚度。

4.如权利要求2所述的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，根据所述输入信息得到所述整车抬头显示系统的主光轴在前风挡上的反射点和角平分线的方法包括：

S11：根据所述输入信息，得到所述整车抬头显示系统的入射光路与反射线的交点；所述反射线为眼点和前风挡之间的光路；

S12：在所述交点处绘制所述入射光路和所述反射线的角平分线。

5.如权利要求2所述的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，根据所述反射点得到所述前风挡边界样条线的方法包括：

S21：根据所述前风挡范围生成第一参考面和第二参考面；所述第一参考面为前风挡中心线，所述第二参考面为驾驶员侧超过所述整车抬头显示系统的光路范围的参考面；

S22：通过所述反射点在所述第一参考面和所述第二参考面做平面投影，生成投影点，分别在输入的所述前风挡范围上做投影点，并分别在所述第一参考面和所述第二参考面上做所述前风挡的上边界点和下边界点；

S23：在所述第一参考面上通过所述投影点以及所述反射点生成n条第一截面样条线，在所述第二参考面上通过所述投影点以及所述反射点生成n条第二截面样条线，n大于或等于2；

S24：将所述第一参考面沿远离所述第二参考面的一端拉伸，并生成支持面；

S25：根据所述支持面、所述第一截面样条线、所述第二截面样条线生成所述参数化曲面。

6.如权利要求1～5中任一项所述的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，判断所述参数化曲面是否满足光学要求的方法包括：带宽校核、曲率校核、整车抬头显示系统主光轴校核。

7.如权利要求6所述的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，所述带宽校核的方法包括：

S31：在所述参数化曲面上布置多个检查点；

S32：判断带宽值是否满足要求，检查所述带宽值是否小于设定阈值；其中所述带宽值为所述参数化曲面和前风挡范围的差值，所述设定阈值为5mm；

若否，则调整所述检查点的数目或阈值，并重复步骤S32；

若是，则进行曲率校核。

8.如权利要求6所述的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，所述曲率校核包括：

S31＇：输入所述整车抬头显示系统的主光轴，根据所述主光轴生成切平面；

S32＇：根据所述切平面的大小，投影到参数化曲面上确定检查区域，同时生成整车抬头显示区域的多条横截面线和多条纵截面线；

S33＇：在所述截面线上以固定步长测量固定点Ry和Rz；

S34＇：判断所述Ry和所述Rz是否满足要求；

若否，设置切平面和截面线的参数并重复上述步骤；若是，则进行整车抬头显示系统主光轴校核。

9.如权利要求6所述的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，所述整车抬头显示系统主光轴校核包括：

S31＇＇：输入眼点和参数化曲面，根据所述眼点和所述参数化曲面生成用于对比的另一抬头显示系统主光轴；

S32＇＇：测量所述另一抬头显示系统主光轴和输入的抬头显示系统主光轴的角度差值，并判断所述角度差值是否小于设定阈值；

若是，则记录角度差值，若否，则设置光路的参数并重复上述步骤。

10.如权利要求1～5中任一项所述的整车抬头显示系统与前风挡的动态试验方法，其特征在于，所述输出信息包括多个参数化曲面、多条整车抬头显示系统的入射和反射光路、试验前的光路和试验得到的光路的角度调整量。

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