车身A柱障碍角的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种车身A柱障碍角的计算方法，属于汽车车身设计领域。首先确定驾驶员头部关键点Pm，然后通过向上、向下旋转得到平面P1、P2；联立平面P1与A柱上下两固定点的空间直线方程，得到交点，以该交点的z坐标为水平截面S1的方程。根据A柱上下两固定点的空间直线方程，求得上下固定点横截面上任一点C与对应点C′的直线方程，将CC′直线方程与水平截面S1联立求解，计算出A柱与水平截面S1的交点D1，将该点投影到水平面P0上，得到投影点D1′。近似地确定内外两切点a、b，再根据内外切线形成的几何关系确定驾驶员左右眼点E1、E2的坐标，算出两切线的夹角α，即为车身A柱双目障碍角。适用于所有乘用车，可为企业车身A柱的设计提供新的方法，从而缩短A柱断面的设计周期，加快设计进程。

Calculation method of obstacle angle of car body A column

The invention relates to a method for calculating the barrier angle of a A column of an automobile body, belonging to the design field of the automobile body. First determine the driver's head key point Pm, and then through the upward and downward rotation by plane P1, P2; P1 and A simultaneous plane column under two fixed point space straight line equation, get the coordinates of the intersection point of intersection, with Z as the level of cross section of S1 equation. According to the A column under two fixed point space linear equations, linear equation on fixed point cross section of a C and the corresponding C ', the CC' linear equations and the horizontal section S1 simultaneous solution, calculate the A column and the horizontal section of the intersection of S1 D1, the projection onto the horizontal plane P0, get the projection point D1'. Approximately determine the inside and outside two cutting points a and B, and then determine the coordinates of the driver's left and right eye E1 and E2 according to the geometric relationship formed between the inside and outside tangent lines, and calculate the angle of the two tangent, which is the binocular obstacle angle of the A column of the car body. Applicable to all passenger cars, it can provide a new method for the design of the A column of the enterprise body, thus shortening the design cycle of the A column section and speeding up the design process.

【技术实现步骤摘要】
车身A柱障碍角的计算方法
本专利技术涉及汽车车身设计领域，特别涉及一种车身A柱障碍角的计算方法。
技术介绍
目前，计算机辅助设计与分析技术已经广泛应用到汽车行业中，通过计算机可以对乘用车白车身的各方面进行设计和校核。但是，目前尚无解析计算方法可以计算A柱障碍角。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种车身A柱障碍角的计算方法，填补了行业空白。本专利技术结合国家标准，给出了一种乘用车A柱障碍角的计算方法，这一计算方法的专利技术，可以为车身A柱的设计与校核提供新的方法，缩短A柱断面的设计周期，加快设计进程。首先确定驾驶员头部关键点Pm，然后通过向上、向下旋转得到平面P1、P2；联立平面P1与A柱上下两固定点的空间直线方程，得到交点，以该交点的z坐标为水平截面S1的方程。按照此法求得水平截面S2的方程；根据A柱上下两固定点的空间直线方程，求得上下固定点横截面上任一点C与对应点C′的直线方程，将CC′直线方程与水平截面S1联立求解，计算出A柱与水平截面S1的交点D1，将该点投影到水平面P0上，得到投影点D′1。按照此法，求得全部交点的投影点；在得到水平截面S1、S2与A柱的相交点在水平面P0上的投影点后，近似地确定内外两切点a、b，再根据内外切线形成的几何关系确定驾驶员左右眼点E1、E2的坐标，即可算出两切线的夹角α，即为车身A柱双目障碍角(即为图中两灰色直线的夹角)。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：车身A柱障碍角的计算方法，包括以下步骤：步骤(1)：计算通过驾驶员头部旋转中心P1、P2连线与汽车纵向对称面交点Pm的平面P0的解析方程；将平面P0绕y轴向上旋转2°得到平面P1，联立平面P1和A柱上下两固定点的空间直线方程，得到交点，以该交点的z坐标，形成水平截面S1；水平截面S2亦按此法求得；步骤(2)：根据A柱上下两固定点的空间直线方程，求得上下固定点横截面上任一点C与对应点C′的直线方程，将CC′直线方程与水平截面S1联立求解，计算出A柱与水平截面S1的交点D1，将D1点投影到平面P0上，得到投影点D′1；按照此法，求得全部交点的投影点；步骤(3)：在得到水平截面S1、S2与A柱的相交点在平面P0上的投影点后，近似地确定内外两切点a、b，再根据内外切线形成的几何关系确定驾驶员左右眼点E1、E2的坐标，即可解出两切线的夹角α，即为车身A柱双目障碍角。所述的步骤(1)中，水平截面S1的计算公式为其中，为水平截面S1的解析方程：m1可由下式联立计算得到其中，(x1,y1,z1)与(x2,y2,z2)分别为A柱上下两固定点N1与N2坐标，为点Pm坐标，为旋转角度。所述的步骤(2)中，相交点D1的计算公式为其中，为相交点D1的坐标，为水平截面S1的解析方程，(xc,yc,zc)为点C的坐标，(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)为A柱上下两固定点N1、N2坐标；该公式的求解过程为：所以，投影点D′1的坐标为所述的步骤(3)中，先近似得到内外切点的坐标a(xa,ya)、b(xb,yb)，其他关键点的确定计算公式为其中，为左眼点E1的坐标，为右眼点E2的坐标，为驾驶员头部旋转中心点P1点坐标；计算过程中，E2的坐标公式可以由E1点旋转得到，计算公式为其中，为左眼点E1旋转至右眼点E2的夹角；得到各关键点(两切点a、b以及左右眼点E1、E2)坐标后，则内、外切线斜率计算式为：故两切线夹角(A柱障碍角)为：本专利技术的有益效果在于：为车身A柱双目障碍角的获取提供了一种有效方法。现有的国家标准中A柱双目障碍角的获得方式是通过实车测量，而本专利技术是通过解析计算获得车身A柱双目障碍角。本专利技术的方法是目前所有文献中尚未提及的，使得车身A柱双目障碍角不仅仅可以通过测量得到，也可以通过解析计算得出其具体数值。该解析计算过程严格按照国家标准《汽车驾驶员前方视野及测量方法》中的测量过程，却把测量转换为更为严谨的解析计算。这一计算方法的专利技术，适用于所有乘用车，可以为企业车身A柱的设计提供新的方法，从而缩短A柱断面的设计周期，加快设计进程。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术的投影点示意图；图2为本专利技术的投影点的连线；图3为本专利技术的A柱左侧障碍角的测量示意图；图4为本专利技术的各关键点的坐标图；图5为本专利技术的驾驶员头部关键点的几何关系图；图6为本专利技术的驾驶员身体上各关键点在白车身中的位置；图7为本专利技术的固定点N1、N2的确定；图8为本专利技术的相交线的确定；图9为本专利技术的投影点集合；图10为本专利技术的应用于丰田Camry(凯美瑞)汽车求解A柱障碍角的示意图。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术的详细内容及其具体实施方式。参见图1至图10所示，本专利技术的车身A柱障碍角的计算方法，首先确定驾驶员头部关键点Pm，以该点作水平面P0，然后将P0绕y轴向上、向下旋转不同的固定角度得到平面P1、P2。联立平面P1与A柱上下两固定点的空间直线方程，得到交点，以该交点的z坐标为水平截面S1的方程。按照此法求得水平截面S2的方程。根据A柱上下两固定点的空间直线方程，求得上下固定点横截面上任一点C与对应点C′的直线方程，将CC′直线方程与水平截面S1联立求解，计算出A柱与水平截面S1的交点D1，将该点投影到水平面P0上，得到投影点D1′。按照此法，求得全部交点的投影点。在得到水平截面S1、S2与A柱的相交点在水平面P0上的投影点后，近似地确定内外两切点a、b，再根据内外切线形成的几何关系确定驾驶员左右眼点E1、E2的坐标，即可算出两切线的夹角α，即为车身A柱双目障碍角。本专利技术的车身A柱障碍角的计算方法具体步骤如下：步骤(1)：确定驾驶员头部关键点Pm，并通过旋转得到两平面P1、P2首先确定驾驶员头部关键点Pm坐标为：则该点所在的水平面P0的方程为：法向量为：n0＝(0,0,1)。设已知A柱上下两固定点为N1(x1,y1,z1)、N2(x2,y2,z2)，则两点形成的空间直线为P1平面的法向量n1是n0绕y轴顺时针旋转后得到的，且过点Pm，该旋转矩阵为故运用点法式求P1，可得P1的空间方程为同理，解得P2的空间方程为其中，γ为平面P2的法向量绕y轴逆时针旋转的度数，γ＝5°。步骤(2)：计算水平截面联立方程(1)(3)，解得平面P1与A柱上下两固定点N1、N2的交点t1为其中，以交点t1等效于平面P1与A柱相交的最前点，故水平截面S1的解析方程为同理，解得水平截面S2的解析方程为其中，步骤(3)：获取投影点设N1点处垂直于A柱的横截面上一点C的坐标为(xc,yc,zc)，在N2点处垂直于A柱的横截面上有与此相对应的一点C′，CC′直线与N1N2直线平行，示意图见图1，所以直线CC′的方程为那么，直线CC′与水平截面S1的交点可以通过联立方程(5)(7)求得，解得D1点的坐标为所以，D1点在P0平面内的投影点D′1为其他各点在平面内的投影点亦按照此法求得，各投影点连成的线如图2。步骤(4)：驾驶员关键点的确定当驾驶员的头部朝向正前方时，左右眼点E1、E2的连线与左眼点E1向A柱的S1截面最外侧点所作切线之间的夹角显然大于90°，故只有驾驶员的头部向左侧偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车身A柱障碍角的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：计算通过驾驶员头部旋转中心P1、P2连线与汽车纵向对称面交点Pm的平面P0的解析方程；将平面P0绕y轴向上旋转2°得到平面P1，联立平面P1和A柱上下两固定点的空间直线方程，得到交点，以该交点的z坐标，形成水平截面S1；水平截面S2亦按此法求得；步骤(2)：根据A柱上下两固定点的空间直线方程，求得上下固定点横截面上任一点C与对应点C′的直线方程，将CC′直线方程与水平截面S1联立求解，计算出A柱与水平截面S1的交点D1，将D1点投影到平面P0上，得到投影点D′1；按照此法，求得全部交点的投影点；步骤(3)：在得到水平截面S1、S2与A柱的相交点在平面P0上的投影点后，确定内外两切点a、b，再根据内外切线形成的几何关系确定驾驶员左右眼点E1、E2的坐标，即可解出两切线的夹角α，即为车身A柱双目障碍角。

【技术特征摘要】
1.一种车身A柱障碍角的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：计算通过驾驶员头部旋转中心P1、P2连线与汽车纵向对称面交点Pm的平面P0的解析方程；将平面P0绕y轴向上旋转2°得到平面P1，联立平面P1和A柱上下两固定点的空间直线方程，得到交点，以该交点的z坐标，形成水平截面S1；水平截面S2亦按此法求得；步骤(2)：根据A柱上下两固定点的空间直线方程，求得上下固定点横截面上任一点C与对应点C′的直线方程，将CC′直线方程与水平截面S1联立求解，计算出A柱与水平截面S1的交点D1，将D1点投影到平面P0上，得到投影点D′1；按照此法，求得全部交点的投影点；步骤(3)：在得到水平截面S1、S2与A柱的相交点在平面P0上的投影点后，确定内外两切点a、b，再根据内外切线形成的几何关系确定驾驶员左右眼点E1、E2的坐标，即可解出两切线的夹角α，即为车身A柱双目障碍角。2.根据权利要求1所述的车身A柱障碍角的计算方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，水平截面S1的计算公式为其中，为水平截面S1的解析方程；m1可由下式联立计算得到其中，(x1,y1,z1)与(x2,y2,z2)分别为A柱上下两固定点N1与N2坐标，为点Pm坐标，为旋转角度。3.根据权利要求1所述的车身A柱障碍角的计算方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，相交点D1的计算公式为

【专利技术属性】
技术研发人员：左文杰，卢亚运，白建涛，马洪刚，桂春阳，王威，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22