自由曲面汽車車燈仿真設(shè)計研究

楊寶珠

摘 ? 要：自由曲面汽車是目前汽車設(shè)計的重要方式之一，在汽車的眾多結(jié)構(gòu)中車燈是其中較為顯著的組成部分之一，仿真設(shè)計理念是車燈設(shè)計中的重要指導(dǎo)理念之一，能夠有效增強汽車設(shè)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(shè)計方式。

關(guān)鍵詞：自由曲面汽車 ?車燈仿真設(shè)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(shè)計方式中，傳統(tǒng)的透明鏡已經(jīng)逐漸被配光鏡所代替，在自由曲面汽車的設(shè)計過程中顯示了重要的應(yīng)用價值與作用，在運用過程中能夠同時實現(xiàn)自由曲面的反射，采用仿真設(shè)計方式能夠有效提升光能利用率，在目前的汽車設(shè)計中已經(jīng)成為了重要的設(shè)計方向之一。

1 ?自由曲面汽車車燈仿真設(shè)計研究

自由曲面汽車車燈仿真設(shè)計研究過程中充分考慮了前照燈設(shè)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(nèi)容。

1.1 前照燈設(shè)計方式

美國、德國等國家中已經(jīng)積極研發(fā)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(shù)發(fā)展上的劣勢。在針對自由曲面前照燈的一些設(shè)計理念與設(shè)計層面上要求積極改進。為此我國汽車發(fā)展產(chǎn)業(yè)對此高度重視，積極加強了對汽車車燈的開發(fā)和科研，在多年的設(shè)計研究與實驗之下已經(jīng)取得了較為良好的運用效果，已經(jīng)能夠獨立自主地編寫自由曲面前照燈設(shè)計軟件，包括CATIA軟件等，符合汽車產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中的設(shè)計標準，已經(jīng)設(shè)計出自由曲面車燈設(shè)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(yīng)用價值，是我國汽車制造產(chǎn)業(yè)的重要進步之一[1]。圖1展示了自由曲面前照燈的結(jié)構(gòu)，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(fā)揮了計算機軟件的輔助作用。在具體的設(shè)計過程中能夠結(jié)合具體車型的高低與大小情況進行相應(yīng)調(diào)整，充分按照工程學(xué)的設(shè)計原理進行設(shè)計，為了提升車身設(shè)計的動感可以選用流線型的設(shè)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(shè)計方式。自由曲面汽車車燈設(shè)計方式目前在我國汽車行業(yè)的發(fā)展較晚，設(shè)計發(fā)展理念不夠成熟，但是已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)車燈整體的科學(xué)設(shè)置，據(jù)此要求積極促進自由曲面前照燈的設(shè)計與制造[2]。

1.2 車燈的配光原理

自由曲面汽車車燈在設(shè)計過程中充分利用反射器進行設(shè)計，不再使用傳統(tǒng)的透明配鏡與二次曲面，在研究過程中可以利用函數(shù)來表示這種配光原理。在多個自由曲面的共同作用之下構(gòu)成多個自由曲面，在配光網(wǎng)絡(luò)的建立過程中充分利用了多個不同的數(shù)據(jù)點。同時在設(shè)計數(shù)據(jù)點的過程中充分結(jié)合配光網(wǎng)絡(luò)上不同的光斑和形態(tài)，從而在設(shè)計中有效提升配光點設(shè)計的科學(xué)型。

自由曲面車燈的整體設(shè)計效果受到每個自由曲面的影響，在設(shè)計整個自由曲面過程中可以對某個自由曲面對應(yīng)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(qū)分共同組成了每個自由曲面的反射器，而車燈的組合設(shè)計上則是由多個自由曲面共同構(gòu)成的。

1.3 前照燈配光標準

在自由曲面汽車車燈設(shè)計中難度較大的部分是如何設(shè)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(yīng)當選用不同的前照燈設(shè)計方式。日本JIS、美國SAE與歐洲經(jīng)濟委員會ECE針對自由曲面前照燈的設(shè)計提出了指導(dǎo)標準。歐洲經(jīng)濟委員會的ECE標準對我國自由曲面前照燈的設(shè)計提出了重要的指導(dǎo)意見。

可以采用滑動屏幕設(shè)計構(gòu)成自由曲面汽車車燈設(shè)計的實驗室設(shè)計方式，在距離屏幕25cm處放置前照燈的樣品，此次對應(yīng)的圖形會出現(xiàn)在屏幕之上，代表車輛右側(cè)的軸線的一個垂直曲線就會出現(xiàn)。車輛的外邊線則表示另外的一條直線。結(jié)合駕駛員的眼鏡軌道需求來設(shè)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(shè)置在合理的范圍之內(nèi)。

結(jié)合歐洲經(jīng)濟委員會ECE的標準規(guī)定設(shè)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(yīng)當滿足的條件。同時要求在設(shè)計過程中充分而有效地布置不同的監(jiān)測點，結(jié)合自由曲面車燈的光照需求對監(jiān)測點位置上的光照度進行設(shè)計。在自由曲面設(shè)計的原則的運用之下，科學(xué)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(shè)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(shè)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(jù)。為了實現(xiàn)自由曲面車燈設(shè)計的科學(xué)性，可以在仿真軟件作用的充分發(fā)揮之下，積極仿真計算并設(shè)計自由曲面汽車車燈的每一個區(qū)域，充分考慮到其設(shè)計與運行中的各種情況。按照國家相關(guān)的設(shè)計規(guī)程與設(shè)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(nèi)，優(yōu)化對汽車近光燈與遠光燈的設(shè)計工作。在對光照區(qū)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(jié)語

計算機仿真設(shè)計方式在目前自由曲面汽車車燈設(shè)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(shè)計的科學(xué)性，這已經(jīng)成為了目前汽車車燈設(shè)計中的重要方向之一，前照燈設(shè)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(shè)計過程中應(yīng)當考慮的重要因素之一，我國對此正在積極研發(fā)自由曲面汽車車燈的設(shè)計與制造環(huán)節(jié)，積極加強對自由曲面汽車車燈的仿真設(shè)計，并充分發(fā)揮信息技術(shù)的快速發(fā)展的優(yōu)勢，對我國國內(nèi)汽車設(shè)計產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了新的研究視角。

參考文獻

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[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(shè)計[J]. 光學(xué)技術(shù)， 2016， 42（4）：367-370.

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

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