汽车乘员仿真RAMSIS操作指南

汽车乘员仿真RAMSIS操作指南第2页共57页目录1.RAMSIS功能简介1.1模型结构1.2人体数据库1.3几何功能1.4关联任务姿态仿真1.5人体模型分析1.6健康度和舒适性分析1.7视野和反射分析1.8安全带分析1.9受力分析1.10可接触性分析

第3页共57页2.人体模型参数设定

2.1启动RAMSIS2.2菜单说明2.3建立人体模型2.4设置人体模型参数2.5人体模型的平移和旋转2.6姿态编辑参考点设定第4页共57页3.姿态编辑参考点设定

3.1工作姿态编辑3.2舒适度评价

4.视野校核

4.1视野校核内容4.2双眼视野4.3后视镜视野4.4视野区域4.1.1视野区域简述4.1.2视野区域模拟第5页共57页

5.手/脚触及面5.1简述5.2手/脚触及面模拟6.安全带模拟6.1简述6.2安全带模拟操作

7.操作力评价6.1简述6.2操作力模拟

8.仿真模拟6.1简述6.2仿真模拟第6页共页

9.用户自定义模型9.1简述9.2启动界面9.3定义选项9.4调入自定义人体模型

10.实例操作（待续）10.1换挡操作10.2行李取放第7页共X页1、RAMSIS功能简介1.1模型结构：●用金属网格模型形式、表面模型形式，或者以3D扫描的形式渲染表面；●生理关节的精确表示：53个关节，104个关节自由度；●正确的H点仿真（以人体模型和座椅为前提）；●各种鞋子模型；●用户自定义参考点――能与表面模型任意匹配；●附加几何体（工具、衣物）；1.2人体数据库：●每个数据库95百分位的人体模型（成人）；●基于人体高度、比例和胖瘦的体型；●9个月到12岁的不同年龄群的儿童数据；●与目标市场相匹配的数据：北欧、中欧、美国/加拿大、墨西哥、南美、日本/韩国、中国等人体数据库；软件默认（标准配置）：德国；●考虑未来人体尺寸的发展趋势；●与RAMSISBodyBuilder中的人体测量编辑器直接匹配；第8页共X页1.3几何功能：●通过CAD界面导入或导出IGES、VDAFS和SAT格式数据；●直接通过转换器读写CATIAV5模型；●产生基本的几何图形；●交互式或者数值输入旋转和平移；●面的剖视图计算；●定义和控制运动自由度（旋转和平移）；●层的功能，包括单独配置层名和在导入数据的过程中自动配置图形；1.4关联任务姿态仿真：●为自定义任务自动计算姿态●基于概率的最佳姿态将被应用到特殊的姿态模型中；可利用的模型有：轿车驾驶员和乘员模型、卡车、摩托车、飞行员、一级方程式赛车驾驶员模型、站姿包括平衡模型；标准配置：轿车驾驶员站姿模型；●任务定义，用户可以通过交互式和无关联类型实现；●人体模型可单独存档，有利于自由重复利用；●大量的任务类型：目标，方向，边面，抓握，盆骨，关节角和工装夹具任务；●考虑自透视性；●渲染H点和眼点的变化范围；●自动计算和分析整个试样，包括文件（自动序列产生器）；1、RAMSIS功能简介第9页共X页1、RAMSIS功能简介1.5人体模型分析：●计算所有人体部位的坐标和关节角；●要求有人体尺寸和包括局部质量和重心的人体质量；●人体模型和几何体间的距离分析；1.6健康度和舒适性分析：●分析姿态的舒适性；●身体部位的舒适性分析；●脊椎弯曲形状的评估；●直接比较各种姿态；1.7视野和反射分析：●视线和运动相结合的姿态仿真；●左右眼睛的内视野；●通过计算眼睛能看见的物体的投影来表述盲区；●动画回放提供实时的景象输出；●反射镜观察，仿真平面/球面（任何想得到的镜面）；●可自由定义镜面位置和镜面方向；●人机视野范围评估；●考虑焦距；第10页共X页1、RAMSIS功能简介1.8安全带分析：●计算和显示安全带跨过人体模型；●成像/表述安全带释放点；●分析两点固定和三点固定的安全带；1.9受力分析：●基于详细的测量结果的完全的应力图；●基于性别和年龄群的数据划分；●计算当前姿态和当前人体数据的应力和最大力拒；1.10可接触性分析：●计算自由定义关节链的可接触范围；●用3D包络面显示可接触范围；第11页共X页2、人体模型参数设定2.1启动RAMSIS运行CATIAV5R18程序，点击Start

>Infrastructure>RAMSIS,

进入RAMSIS界面(图2.1.1）。图2.1.1第12页共X页2、人体模型参数设定图2.2.1一、姿态编辑界面1.模型平移2.模型旋转3.关节旋转4.姿态编辑5.删除编辑姿态6.姿态计算7.模拟仿真8.移动视野点9.鼠标移动铰接点10.移动铰接点11.手势编辑12.对称13.编辑靠背角14.轨迹线编辑15.轨迹线校准16.动作模拟三、人体模型界面1.添加模型2.打开模型3.删除模型4.激活状态5.更新模型6.选项设置四、手/脚触及界面1.左手手伸界面2.右手手伸界面3.左脚脚触界面4.右脚脚触界面5.自定义触及面二、基本操作界面1.打开模型2.保存模型3.删除保存模型4.数据保存路径5.编辑皮肤点6.新建参考点7.修改参考点8.删除参考点9.显示几何模型10.显示几何线形11.显示渲染几何模型12.定义动作边界13.隐藏/显示模型14.模型渲染2.2主要模块介绍第13页共X页2、人体模型参数设定图2.2.1六、视野分析界面1.视野圆2.视野锥3.镜面视野4.双眼视野5.直接视野6.反射分析7.视野感知分析8.最小视野分析9.视力分析10.显示视野分析11.多角度视野分析12.视野时间区域分析13.视野感知时间计算14.外部视野区域分析15.双眼视野16.建立交通状况17.车道分析18.视力方案分析五、基本操作界面1.模型参数显示2.舒适性评价3.创建/编辑参考面4.复制模型参考点5.安全带模拟6.操作力分析7.姿态修改编辑8.姿态自动分析9.打印模型10.显示靠背角2.2主要模块介绍第14页共X页2、人体模型参数设定图2.2.2模型平移模型旋转手势编辑模拟仿真移动视野点鼠标移动铰接点编辑靠背角姿态编辑对称关节旋转删除编辑姿态姿态计算移动铰接点打开模型保存模型删除保存模型数据保存路径编辑皮肤点新建参考点修改参考点删除参考点显示几何模型显示几何线形显示渲染几何模型隐藏/显示模型模型渲染添加模型打开模型删除模型激活状态更新模型选项设置左手手伸界面右手手伸界面左脚脚触界面右脚脚触界面自定义触及面轨迹线编辑轨迹线校准动作模拟定义动作边界手/脚触及界面人体模型界面姿态编辑界面基本操作界面第15页共X页2、人体模型参数设定图2.2.2模型参数显示舒适性评价创建/编辑参考面复制模型参考点安全带模拟操作力分析姿态修改编辑姿态自动分析打印模型显示靠背角视野圆视野锥镜面视野双眼视野直接视野反射分析视野感知分析最小视野分析视力分析显示视野分析多角度视野分析视野时间区域分析视野感知时间计算外部视野分析双眼视野建立交通状况车道分析视力方案分析基本操作界面视野分析界面第16页共X页2、人体模型参数设定*BodyModel:Male(男性）Female(女性）Child(儿童）HandModel:Mitten-like（拇指单独活动，其余四指并拢，多用于摩托车）5-FingerHand(5指独立活动）FootModel:Naked(不穿鞋）GINO(穿鞋）DIN/SAE(自定义/SAE）2.3建立人体模型单击工具栏里的

，弹出”CreateManikin”对话框(图2.2.1)，可选择人体模型的相关设置（*）。图2.3.1第17页共X页2、人体模型参数设定在”BodyModel”选项里，选择”Male”，在”HandModel”选项里，选择”5-Finger-Hand”,在”FootModel”选项里，选择”GINO”，点击OK，建立人体模型（图2.3.2）。图2.3.21.单击，弹出”RamsisOptions”对话框，取消“Visualization”下的选项（图2.4.1）（目的：减少计算运行时间），点击”Apply”，关闭对话框，人体模型如图2.4.2所示，用户可自由定制人体模型身体各部分颜色。第18页共X页2、人体模型参数设定图2.4.2图2.4.12.4设置人体模型参数2.点击目录树下的，进入”DefineManikin”图框，激活图2.4.3所示选项，选择”SAEMAN”选项，点击”OK”确认，此时软件标示人体尺寸与SAE标准（95%）相同，可作为后期人机检查、校核的人体尺寸标准。第19页共X页2、人体模型参数设定图2.4.31.点击，弹出”RAMSISTranslateManikin”对话框，输入需要在平移方向的位移量，点击”Apply”预览，点击”OK”确认，可实现人体模型平移（图2.5.1）；2.点击，弹出”RAMSISRotateManikin”对话框，选择旋转轴，输入旋转角度，可实现人体模型旋转（图2.5.2）第20页共X页2、人体模型参数设定2.5人体模型的平移和旋转图2.5.1图2.5.23.点击，弹出”RAMSISAnimateJoint”对话框，单击”Select”，选择需要旋转的身体部位的关节点，输入旋转角度，可实现假人身体部位的旋转（图2.5.3），也可选择”Indicate”下拉框里的自由度来实现身体部位的旋转（图2.5.4、2.5.5）。第21页共X页2、人体模型参数设定图2.5.3图2.5.4图2.5.5第22页共X页2、人体模型参数设定2.6姿态编辑参考点设定

1.单击工具栏里的

，弹出”SkinPoints”对话框，如图2.6.1所示，点击”Add”，可以在人体模型上选择参考皮肤点（参考皮肤点是人体模型与车辆的约束点），被选中的皮肤点会由原来的蓝色变为黄色。若要选择已选皮肤点的领近点，可点击图中的”CrossSection”按钮，在弹出的对话框中进行操作，如图2.6.2所示。

2.选择一个皮肤点，用调节设定其相领点，选定后单击”Accept”确定，单击”Close”关闭对话框，参考皮肤点设定。图2.6.1图2.6.2第23页共X页2、人体模型参数设定2.7保存人体模型点击，打开”SaveData”对话框，在”SkinPoints”选项下，选择”Public”，点击“SaveFileAs…”，输入保存文件名，保存前期已经定义的人体参数（*）。可保存：人体尺寸（BodyDimensions)、姿态(Posture)、工作定义(Tasks)、皮肤点(SkinPoints)和参考点(ReferencePoints)。图2.7.1*保存人体相关参数，在后续相关校核可直接调用前期设定的人体参数，无需再次设定图2.7.2第24页共X页3、编辑被分析几何体3.1工作姿态编辑建立一个与人体模型所在的Product并列的Product，用于存放被分析几何体的数据，由于要将几何体作为对象，则得对其进行操作，利用CATIA中的模块对被分析几何体进行编辑，主要是作出分析时的辅助几何图形。第25页共X页3、编辑被分析几何体1.点击，进入任务编辑菜单，激活下的图示选项（图3.1）；2.选择，输入靠背角设定值（图3.2）；图3.1图3.23.选择，选择左、右手的手握模式”Graspfirmly”（图3.3)，通过下拉条选择不同手型，也可点击手型图标选择手型；第26页共X页3、编辑被分析几何体图3.34.选择，点击”New”(图3.4.1)

,选择假人H点（图3.4.2），然后选取车辆定义H点，此时人体H点与车辆H点已经约束，单击”PostureCalculation”，然后单击”Start”,软件开始计算，呈现人体姿态是软件默认最舒适状态。第27页共X页3、编辑被分析几何体H点图3.4.1图3.4.2123第28页共X页3、编辑被分析几何体5依次约束假人模型参考点与对应的车辆参考点（约束一次，计算一次），计算所有约束后，人体姿态就已确定（图3.5.1），人体模型参考点与对应车辆参考点如图3.5.2所示。图3.5.1图3.5.

2第29页共X页3.2舒适度评价点击，打开”DiscomfortAssessment”对话框，图示黄色亮条显示目前人体姿态的舒适度，可查看对应姿态的身体各部位舒适度，舒适度标准可作为前期设计方案优化的参考依据。0-2：很舒适；2-4：较舒适；4-6：不舒适，可以接受，需和具体方案来平衡、取舍；6-8：非常不舒适，姿态不合适，此区间姿态不予考虑，需重新定义；3、编辑被分析几何体图3.2.1注：舒适性评价仅对坐姿有效，站立姿态不能评价。第30页共X页4.1视野校核内容视野校核包含：驾驶员双眼视野、驾驶员方向盘遮挡视野、后视镜视野和驾驶员视野区域。可对车辆前期设计与布置位置进行视野方面检查与校核，并可模拟驾驶者与乘客视野区域。4、视野校核单击，弹出”ManikinView”对话框（图4.2.1所示），选择左、右眼睛，可得到对应的左、右眼所能看到的单眼视野区域。单击隐藏假人，点击”Viewthroughmideye”,可得到双眼视野区域。第31页共X页4.2双眼视野4、视野校核左眼右眼双眼图4.2.11.单击，弹出”MirrorDefinition”对话框（图4.3.1），点击”MirrorJoint”后的”Select”，选择外后视镜旋转铰接点，点击”FreeFormMirrors”后的”Select”，选择外后视镜镜面；第32页共X页4.3后视镜视野4、视野校核1423图4.3.12.选择”MirrorAdjustment”对话框（图4.3.2），输入外后视镜上/下、左/右，左转/右转的调整角度值第33页共X页4.3后视镜视野4、视野校核图4.3.23.选择”MirrorOptions”对话框（图4.3.3），输入外后视镜上/下、左/右，左转/右转的角度值。第34页共X页4.3后视镜视野4、视野校核图4.3.34.点击”Apply”，显示预览效果，点击”CreateGeometry”

,生成外后视镜反射区域几何包络面（图4.3.4）。第35页共X页4.3后视镜视野4、视野校核预览效果几何效果图4.3.4第36页共X页4、视野校核4.4视野范围介绍视野圆和视野锥面是驾驶员眼睛所能看到的区域，不同的视野区域对于不同的视觉感受，分为最佳视野区域，清晰视野区域和最大视野区域。

对于驾驶过程中需要经常查看的显示件，需布置在最佳视野范围内，不超出清晰视野范围，其他显示件的布置位置不能超出最大视野范围。第37页共X页4、视野校核4.5视野范围模拟点击，显示图4.5.1所示。最小圆为最佳视野范围(+/-5°)，中间是清晰视野范围(+/-15°)，外侧为最大视野范围(+/-50°)。点击，显示图4.5.2所示三个圆锥面，最小圆为最佳视野范围(+/-5°)，中间是清晰视野范围(+/-15°)，外侧为最大视野范围(+/-50°)图4.5.1图4.5.2第38页共X页4、视野校核4.6直接视野分析

直接视野用来校核相关件（方向盘、转向管柱或其他调节装置）的遮挡视野，评价目标件（组合仪表等）的可视性。点击，弹出图4.6.1所示对话框，点击”ManikinEyePoint”下拉框，选择假人视野点（左眼、右眼、中间和双眼视野），点击”Add”，选择视野方向的部件，点击”Select”,选择目标面（投影面），拖动”Accuracy”的滑块或输入数值，输入精度值，点击”Start”开始计算，零部件在视野面投影。第39页共X页4、视野校核图4.6.1图4.6.2方向盘遮挡视野第40页共X页4、视野校核4.7视野反射分析

视野反射分析用来校核点击，弹出图4.7.1所示对话框，点击”ManikinEyePoint”下拉框，选择假人视野点（左、右、中间和双眼视野），点击”ReflectionGeometry”，选择反射面，点击”Select”,选择视野目标，拖动”Accuracy”的滑块或输入数值，输入精度值，点击”Start”开始计算，图4.7.2即为内后视镜反射区的头枕遮挡。第41页共X页4、视野校核图4.7.1图4.7.2第42页共X页4、视野校核4.8直接视野分析点击，弹出图4.8.1所示对话框。图4.8.1第43页共X页4、视野校核图4.8.10.1/10′0.2/2′2.0/0.5′图4.8.2第44页共X页4、视野校核4.9最小视野分析点击，弹出图4.9.1所示对话框，选择”MinimumVisualRange”的下拉框，选择对应的年龄，点击”Add”，选择需看到的面，点击”Start”开始计算，计算结果如图4.9.2所示。图4.9.1第45页共X页4、视野校核图4.9.1图4.9.2第46页共X页4、视野校核4.10视域分析

视域指的是不同的视力范围，表示驾驶员的视野范围，包含视野（VisualField）、凝视（GazeField）、眼镜视野（大、小焦距）（“VisualField,SmallGlasses”、“VisualField,BigGlasses”）点击，弹出图4.10.1所示对话框，选择”GazeField”、“VisualField”、“VisualField,SmallGlasses”、“VisualField,BigGlasses”下的区域要求“optimal”（最优）或“maximal”（最大），选择“AnalysisResultRepresentation”“Color”下的”Curve”（曲线）”或Cone”（锥体），点击“Start”，开始计算，结果如图所示。图4.10.1第47页共X页4、视野校核图4.10.1图4.10.2图4.10.3第48页共X页4、视野校核4.11显示视野分析

显示视野指的是显示屏的视野区域，可校核驾驶者视野是否在显示屏的可视区域内。点击，弹出图4.11.1所示对话框，选择眼点，单击”Display”下的“Select”，选择显示屏（必须是平面的四边形），选择”Visualization”下的”LengthofVisionCones”，输入数值，点击“ReferenceObject”下的下拉框，选择”Display”，单击”ViewAngle”下的空白处，输入视野角度，点击“Start”开始计算，视野区域如图所示。图4.11.1第49页共X页4、视野校核图4.11.1图4.11.2第50页共X页4、视野校核4.12抬头显示分析

抬头显示指的是驾驶员驾驶时抬头过程中的眼睛视野范围。点击，弹出图4.12.1所示对话框，点击”Center”后的”Select”，选择假人眼中点，输入视野宽度和高度值，在”DistancetoEye”对话框输入数值，输入“Size”下的”HorizontalAngle”、“VerticalAngle”数值，点击”Color”后的颜色对话框，选择颜色，点击”Start”开始计算，计算结果如图4.12.2所示。图4.12.1第51页共X页4、视野校核图4.12.1图4.12.2第52页共X页4、视野校核4.13视野时间区域分析视野时间区域表示的是在此区间对应的视野抵达时间。点击，弹出图4.13.1所示对话框，激活”User-definedTimeZones”，输入角度后，区域时间自动生成，选择”Curves”、“Cones”，点击”Start”，开始计算，得到图4.13.2所示区域，在此区域内，时间都在对话框列示的时间范围内。图4.13.1图4.13.2第53页共X页4、视野校核4.14视野时间计算

视野时间指的是人眼看到目标所需要的时间。点击，弹出图4.14.1所示对话框，点击”Select”，选择显示屏中点，点击”CreateResultwithinGeometry”，开始计算，”Estimated”对话框显示眼睛、头部的转动角度和视野抵达时间，对整个动作的角度和时间进行累加。图4.14.1图4.14.2第54页共X页4、视野校核4.15外部视野区域分析点击，显示图4.6.1所示。图4.15.1第55页共X页4、视野校核4.16直接视野分析点击，显示图4.6.1所示。图4.16.1第56页共X页4、视野校核4.17交通状态模拟点击，显示图4.6.1所示。图4.17.1第57页共X页4、视野校核4.18行驶道路分析点击，显示图4.6.1所示。图4.18.1第58页共X页4、视野校核4.19视野方案分析点击，显示图4.6.1所示。图4.19.1第59页共X页5、手/脚触及界面5.1手/脚触及面介绍

手/脚触及界面是人体手伸或脚所能触及的包络面，作为前期布置设计的依据，可校核手和脚所能接触到的范围，对零部件的布置位置提供参考依据。第60页共X页5、手/脚触及界面5.2模拟触及面

从菜单下进入，RAMSIS>Analysis>Reachability，进入触及界面编辑窗口或点击图标，进入触及界面编辑窗口。5.2.1手触及面5.2.2脚触及面第61页共X页6、安全带模拟6.1安全带模块介绍

安全带模块可模拟出驾驶员安全带拉伸轨迹。前期可在RAMSIS软件上模拟选择不同模拟位置点(上固定点和下固定点），找到并模拟认为是最舒适的位置，作为安全带固定点的布置位置输入（模拟轨迹线在肩部中间位置认为是合适的）。也可对已生产的车型安全带的使用舒适性进行校核。6.2安全带模拟操作点击图标，弹出”SeatBelt”对话框，进入安全带轨迹模拟窗口（图6.2.1）。依次选择安全带下固定点-Buckle（织带与导向环切点）与安全带上固定点-AttachmentPoint（织带与导向环切点），可模拟生成安全带轨迹线（图6.2.2红色线条）。第62页共X页6、安全带模拟图6.2.1图6.2.27.1操作力介绍

操作力评价模块可客观显示不同的姿态所对应的身体各部分或关节的受力情况，可作为舒适性校核的参考依据或标准。第63页共X页7、操作力评价7.2操作力评价点击，弹出”RAMSISMaximumForceComputation”对话框。单击”Joint”后的”Select”，选择假人身体关节点，单击”BodyPoint”后的”Select”，选择待评价的身体参考点，可模拟身体关节点和身体评价点的受力情况。第64页共X页7、操作力评价ForceExertion:Permanent:持续时间长的操作力，用力程度小（加速踏板力）；Tolerable:持续时间较长，人体可接受的力，用力程度较大（离合踏板力)；Maximum:瞬时或短时间的操作力，用力程度大（制动踏板力）；图7.2.1第65页共X页8.1简述

前期设定、模拟人体姿态都是静态的，可认为是一系列动作的分解，不能动态显示整个动作。如果需要对整个动作的运动过程进行分析和评价，需要进行模拟仿真，用”MotionRecorder”命令可实现。

此模块只需设定有限的动作姿态，软件在两动作之间自动生成过程动作，完成一系列动作的动态演示。8、仿真模拟第66页共X页换挡模拟18、仿真模拟第67页共X页换挡模拟28、仿真模拟第68页共X页换挡模拟38、仿真模拟第69页共X页换挡模拟48、仿真模拟第70页共X页换挡模拟58、仿真模拟第71页共X页8、仿真模拟8.2仿真模拟1.点击工具栏里的，弹出”MotionRecorder”对话框（图8.2.1）；2.单击工具栏里的

，弹出”LoadData”对话框，将保存的换挡模拟姿态1打开，在”Mot