逆向设计中,在整车人体布置技术上,该怎样

文丨胖仔研究社

编辑丨胖仔研究社

前言

汽车工业是国民经济的重要组成部分，汽车产品在其生产过程中，需要大量的人体工程学数据，而随着人们生活水平的不断提高和汽车工业的快速发展，对汽车产品人体工程学设计提出了越来越高的要求。

在整车设计中，汽车造型设计与整车人体工程学设计是相辅相成、相互促进、相互制约的关系。一个优秀的造型设计师不仅需要掌握传统的汽车设计知识和技能，同时还应掌握人体工程学知识和技能，只有这样才能保证对车身进行正确合理的造型设计。

本文就逆向工程中的整车人体布置技术做了简单介绍，并从该领域目前存在的问题、研究现状及发展趋势等方面进行了分析总结。

研究背景

随着汽车工业的快速发展，汽车产品已成为人们日常生活中不可缺少的一部分，而如何确保人们在汽车产品设计制造过程中的舒适性和安全性，成为一个十分重要的课题。

尤其是汽车人体工程学研究，是提升汽车造型设计质量与水平的关键，而在整车开发过程中，人体工程学设计也起到了十分重要的作用。

传统上，整车人体布置主要依靠工程人员在室内进行测量工作。由于测量技术有限，加之存在测量误差等因素，传统的整车人体布置很难完全满足现代汽车设计的要求。

而随着计算机辅助设计技术（CAD）和逆向工程技术的迅速发展，汽车产品设计已经完全进入数字化时代。

在整车人体布置方面，现代汽车整车设计通过利用虚拟现实技术（VirtualReality）和三维人体测量方法（3DsMAX）等技术来完成。然而，这些方法很难直接应用于人体布置方面的研究中。

采用逆向工程技术来完成整车人体布置是一种较为简单有效的方法。逆向工程是指利用光学、电子和计算机等高科技手段从实物中提取出数据，再将数据转换为计算机能理解的数字模型并加以利用的一种技术。

通过逆向工程技术可以得到产品造型设计中需要的三维数据模型和模型中所需要的相关数据信息。利用逆向工程技术得到的三维数据模型具有较高的精度和较好的一致性，可以有效地提高整车人体布置设计质量和效率。

因此，汽车整车人体布置在逆向工程中起着十分重要的作用。由于我国在汽车整车人体布置方面的研究起步较晚，对于整车人体布置的研究还处在初级阶段，所以对于该领域的研究还处于空白状态。

近年来，随着人们对汽车造型设计要求的不断提高，整车人体布置技术也得到了迅速发展。一些汽车企业根据国内外相关标准和法规，通过采用先进的三维人体测量技术和CAD/CAE/CAM一体化技术，完成了汽车整车人体布置设计工作。

相关理论和技术手段

逆向工程中，由于缺乏产品标准，因此，对人体尺寸的测量通常都是采用传统的测量方法，如：目测法、触摸法、侧视法等。

这种传统的测量方法虽然具有一定的科学性和有效性，但其存在一定的缺陷，首先，这种方法对于较小尺寸（如小于0.5cm）的人体尺寸数据比较敏感。

其次，当测量点位于人眼处时，人眼视网膜上会出现像噪声一样的点，从而使测量结果受到一定的影响。为了提高测量精度和测量效率，有学者提出了基于激光扫描的逆向工程测量方法：即通过对被测物体进行激光扫描获取其点云数据。

然后将数据点云进行预处理、滤波、平滑等预处理操作；接着在软件平台上建立被测物体三维模型；最后对被测物体进行曲面重构获取所需数据。

同时也有学者提出了基于计算机视觉的逆向工程技术：即通过计算机视觉对人眼所看到的物体表面进行扫描获取其表面模型；然后采用图像处理技术对所获取模型进行数据预处理；接着通过三维重建技术将扫描获得的数据进行曲面重构并获取所需数据。

最后在软件平台上建立被测物体三维模型，并将其与已建立好的三维模型进行对比以验证所获得数据是否正确。

在汽车造型设计过程中，整车人体布置技术是十分重要和必要的。其主要包括以下几个方面：（1）整车人体布置的尺寸计算，包括人体尺寸、驾驶员侧视野、驾驶员视野等。

（2）整车人体布置与设计，主要是座椅及其他零部件在整车中的合理布置以及各种零部件之间的关系；（3）整车人体布置仿真分析。

在整车人体布置设计过程中，主要的工作就是对整车进行三维建模，在此基础上，要对整车人体布置进行仿真分析，从而得出人体与各零部件之间的位置关系，以便在设计过程中进行改进。

整车人体布置仿真分析技术主要有两种方式：一是基于Matlab平台上的Simulink仿真分析；二是基于CATIA软件中的Anylogic软件平台上的人体工程学分析。

汽车造型设计是一个复杂的过程，不但要考虑到汽车设计本身的造型特点和用户使用习惯，还要考虑到市场竞争对手的产品特点及消费者喜好，只有这样才能得到一款成功的汽车产品。

应用前景

随着计算机技术的飞速发展，数字化技术被广泛地应用于产品设计之中，在现代汽车设计中，数字化设计已成为一种重要的手段，尤其是在逆向工程领域，数字化技术得到了广泛的应用和发展。

计算机辅助人体尺寸测量技术经过近几十年的发展已取得了巨大的进步，三维人体测量技术是计算机辅助人体尺寸测量技术发展的一个重要方向。

三维人体测量技术是指在产品设计阶段使用三维扫描仪对产品进行扫描，提取产品的表面信息和三维几何信息，然后在计算机上对产品的三维几何信息进行处理，以得到产品表面与人体测量点之间的关系。

随着我国国民经济水平和人民生活水平的不断提高，对汽车等大型消费品的需求量越来越大，汽车工业已经成为我国国民经济发展的支柱产业之一。

我国是一个人口众多、国土面积辽阔、地域差异大、各地区经济发展不平衡、消费结构和消费习惯不同等因素的国家。

在市场竞争日益激烈、消费需求不断提高、国内生产技术不断进步以及加入WTO后国外品牌对我国市场份额不断挤占等诸多因素作用下，我国汽车工业面临着空前严峻的挑战。

汽车作为一种特殊商品，其涉及到工业、农业、国防和人民生活等各个领域。由于汽车本身是一种高度复杂和精密的工业产品，因此在汽车产品设计过程中，不仅要考虑到功能和性能上的要求，而且还应该考虑到人在车内活动过程中的舒适性和安全性要求。

因此，汽车产品不仅要满足设计规范和质量要求，而且还要保证其人机工程性能。

研究方向和展望

1、在传统的整车人体布置中，常常通过设计数据来进行汽车造型的设计，但往往会忽略掉很多其他因素对车身造型设计的影响，尤其是对人体工程学方面的影响。

因此，在进行整车人体布置设计时，不仅要考虑到人体工程学数据，同时还应考虑到其他因素。例如：汽车座椅的高度、方向盘位置、驾驶座椅的高度等都会对人的乘坐舒适性产生很大的影响，在进行整车人体布置设计时应将其考虑在内。

2、对于一些特殊车型来说，其对汽车人体布置要求更为严格，例如：SUV和MPV车型由于其内部空间相对较大，座椅位置较高，因此在进行整车人体布置设计时更应注意对驾驶员和乘客的坐姿舒适性进行研究。

3、在进行整车人体布置设计时，应结合汽车产品自身特点及市场需求等因素综合考虑。例如：目前我国轿车普遍采用驾驶席正向布置（坐姿）设计，因此在进行汽车车身设计时更应考虑驾驶人的驾驶舒适性。

而MPV由于其内部空间相对较小且乘坐舒适性要求较高等原因，因此在进行车身造型设计时应尽量避免将驾驶席设计在正向布置状态下。

4、随着逆向工程技术和虚拟现实技术的发展，整车人体布置技术也将会得到更多人的