自由曲面汽車車燈仿真設計研究

楊寶珠

摘 ? 要：自由曲面汽車是目前汽車設計的重要方式之一，在汽車的眾多結構中車燈是其中較為顯著的組成部分之一，仿真設計理念是車燈設計中的重要指導理念之一，能夠有效增強汽車設計的美感，同時還能夠有效提升汽車的賠光率。本文分析了自由曲面汽車車燈仿真設計方式。

關鍵詞：自由曲面汽車 ?車燈仿真設計 ?研究

中圖分類號：TP391 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0083-02

目前汽車車燈的設計方式中，傳統的透明鏡已經逐漸被配光鏡所代替，在自由曲面汽車的設計過程中顯示了重要的應用價值與作用，在運用過程中能夠同時實現自由曲面的反射，采用仿真設計方式能夠有效提升光能利用率，在目前的汽車設計中已經成為了重要的設計方向之一。

1 ?自由曲面汽車車燈仿真設計研究

自由曲面汽車車燈仿真設計研究過程中充分考慮了前照燈設計方式、車燈的配光原理、前照燈配光標準與照明效果仿真軟件等內容。

1.1 前照燈設計方式

美國、德國等國家中已經積極研發并運用了自由曲面汽車車燈，我國目前在這方面的起步較晚，與美國、德國等國家相比具有一定的技術發展上的劣勢。在針對自由曲面前照燈的一些設計理念與設計層面上要求積極改進。為此我國汽車發展產業對此高度重視，積極加強了對汽車車燈的開發和科研，在多年的設計研究與實驗之下已經取得了較為良好的運用效果，已經能夠獨立自主地編寫自由曲面前照燈設計軟件，包括CATIA軟件等，符合汽車產業在發展過程中的設計標準，已經設計出自由曲面車燈設計指令并在自由曲面汽車車燈的運行過程中起到了重要的應用價值，是我國汽車制造產業的重要進步之一[1]。圖1展示了自由曲面前照燈的結構，包含了3個組成部分，分別是透光燈罩、反射與光源。

自由曲面前照燈具有防炫目的功能，能夠基于信息指令的運用充分完成配光工作，充分發揮了計算機軟件的輔助作用。在具體的設計過程中能夠結合具體車型的高低與大小情況進行相應調整，充分按照工程學的設計原理進行設計，為了提升車身設計的動感可以選用流線型的設計方式。為了加強對光源的有效利用，采用了曲面反射鏡的自由曲面前照燈設計方式。自由曲面汽車車燈設計方式目前在我國汽車行業的發展較晚，設計發展理念不夠成熟，但是已經能夠實現車燈整體的科學設置，據此要求積極促進自由曲面前照燈的設計與制造[2]。

1.2 車燈的配光原理

自由曲面汽車車燈在設計過程中充分利用反射器進行設計，不再使用傳統的透明配鏡與二次曲面，在研究過程中可以利用函數來表示這種配光原理。在多個自由曲面的共同作用之下構成多個自由曲面，在配光網絡的建立過程中充分利用了多個不同的數據點。同時在設計數據點的過程中充分結合配光網絡上不同的光斑和形態，從而在設計中有效提升配光點設計的科學型。

自由曲面車燈的整體設計效果受到每個自由曲面的影響，在設計整個自由曲面過程中可以對某個自由曲面對應的光斑的情況，充分利用每個自由曲面。這是由于多個不同的區分共同組成了每個自由曲面的反射器，而車燈的組合設計上則是由多個自由曲面共同構成的。

1.3 前照燈配光標準

在自由曲面汽車車燈設計中難度較大的部分是如何設計前照燈，具有顯著的作用。車燈由于自身種類以及型號的不同，應當選用不同的前照燈設計方式。日本JIS、美國SAE與歐洲經濟委員會ECE針對自由曲面前照燈的設計提出了指導標準。歐洲經濟委員會的ECE標準對我國自由曲面前照燈的設計提出了重要的指導意見。

可以采用滑動屏幕設計構成自由曲面汽車車燈設計的實驗室設計方式，在距離屏幕25cm處放置前照燈的樣品，此次對應的圖形會出現在屏幕之上，代表車輛右側的軸線的一個垂直曲線就會出現。車輛的外邊線則表示另外的一條直線。結合駕駛員的眼鏡軌道需求來設計前照燈的視線范圍，要求能夠充分滿足駕駛員的視線需求，將路面與軸線之間的距離設置在合理的范圍之內。

結合歐洲經濟委員會ECE的標準規定設計自由曲面前照燈的遠光燈距離，2 4 0-4 8L x是最大的光照度應當滿足的條件。同時要求在設計過程中充分而有效地布置不同的監測點，結合自由曲面車燈的光照需求對監測點位置上的光照度進行設計。在自由曲面設計的原則的運用之下，科學布置反射器的位置，這是由于需要反射器的運用來進行自由曲面車燈的配光工作，最終在這些方式的綜合運用之下有效提升前照燈光配光工作的合理性與標準性[3]。

1.4 照明效果仿真軟件

在自由曲面汽車車燈的設計與制造過程需要借助于仿真軟件的作用，在仿真軟件的運用之下能夠充分而有效地提升自由曲面汽車車燈的針對性，設計與制造自由曲面汽車車燈時可以充分以此作為重要的參考依據。為了實現自由曲面車燈設計的科學性，可以在仿真軟件作用的充分發揮之下，積極仿真計算并設計自由曲面汽車車燈的每一個區域，充分考慮到其設計與運行中的各種情況。按照國家相關的設計規程與設計標準，可以以仿真軟件的曲線繪制開展檢測工作，將光照的集中度充分考慮在內，優化對汽車近光燈與遠光燈的設計工作。在對光照區域中不同亮度效果圖的表示上可以采用不同靈敏度等級的表示方式，針對不同位置的燈照情況可以以坐標的劃分來進行表示。

2 ?結語

計算機仿真設計方式在目前自由曲面汽車車燈設計與制造過程中扮演著重要的角色，在其運用之下能夠有效提升自由曲面汽車車燈設計的科學性，這已經成為了目前汽車車燈設計中的重要方向之一，前照燈設計方式、車燈的配光原理、前照燈配光標準與照明效果仿真軟件是自由曲面汽車車燈設計過程中應當考慮的重要因素之一，我國對此正在積極研發自由曲面汽車車燈的設計與制造環節，積極加強對自由曲面汽車車燈的仿真設計，并充分發揮信息技術的快速發展的優勢，對我國國內汽車設計產業的持續發展提供了新的研究視角。

參考文獻

[1] 朱洪軍. 汽車前照燈反射器設計與仿真模擬[J]. 大眾汽車， 2015（4）：301-302.

[2] 朱江， 邢海英， 高鐵成，等. 激光光源汽車遠光燈自由曲面透鏡設計[J]. 光學技術， 2016， 42（4）：367-370.

[3] 潘詩發， 郭震寧， 顏穩萍，等. 用于LED廣告燈箱的自由曲面大角度透鏡設計與仿真[J]. 光子學報， 2016， 45（2）：140-146.

[4] 郭鵬偉. 自由曲面型汽車車燈虛擬設計系統關鍵技術研究[D].山東理工大學，2012.

[5] 朱維濤，陳祥熙，施偉斌.自由曲面汽車車燈仿真設計與制造[J].系統仿真學報，2002（10）：1384-1389.