自由曲面汽车车灯仿真设计研究
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摘 要：自由曲面汽车是目前汽车设计的重要方式之一，在汽车的众多结构中车灯是其中较为显著的组成部分之一，仿真设计理念是车灯设计中的重要指导理念之一，能够有效增强汽车设计的美感，同时还能够有效提升汽车的赔光率。本文分析了自由曲面汽车车灯仿真设计方式。
关键词：自由曲面汽车 车灯仿真设计 研究
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0083-02
目前汽车车灯的设计方式中，传统的透明镜已经逐渐被配光镜所代替，在自由曲面汽车的设计过程中显示了重要的应用价值与作用，在运用过程中能够同时实现自由曲面的反射，采用仿真设计方式能够有效提升光能利用率，在目前的汽车设计中已经成为了重要的设计方向之一。
1 自由曲面汽车车灯仿真设计研究
自由曲面汽车车灯仿真设计研究过程中充分考虑了前照灯设计方式、车灯的配光原理、前照灯配光标准与照明效果仿真软件等内容。
1.1 前照灯设计方式
美国、德国等国家中已经积极研发并运用了自由曲面汽车车灯，我国目前在这方面的起步较晚，与美国、德国等国家相比具有一定的技术发展上的劣势。在针对自由曲面前照灯的一些设计理念与设计层面上要求积极改进。为此我国汽车发展产业对此高度重视，积极加强了对汽车车灯的开发和科研，在多年的设计研究与实验之下已经取得了较为良好的运用效果，已经能够独立自主地编写自由曲面前照灯设计软件，包括CATIA软件等，符合汽车产业在发展过程中的设计标准，已经设计出自由曲面车灯设计指令并在自由曲面汽车车灯的运行过程中起到了重要的应用价值，是我国汽车制造产业的重要进步之一[1]。图1展示了自由曲面前照灯的结构，包含了3个组成部分，分别是透光灯罩、反射与光源。
自由曲面前照灯具有防炫目的功能，能够基于信息指令的运用充分完成配光工作，充分发挥了计算机软件的辅助作用。在具体的设计过程中能够结合具体车型的高低与大小情况进行相应调整，充分按照工程学的设计原理进行设计，为了提升车身设计的动感可以选用流线型的设计方式。为了加强对光源的有效利用，采用了曲面反射镜的自由曲面前照灯设计方式。自由曲面汽车车灯设计方式目前在我国汽车行业的发展较晚，设计发展理念不够成熟，但是已经能够实现车灯整体的科学设置，据此要求积极促进自由曲面前照灯的设计与制造[2]。
1.2 车灯的配光原理
自由曲面汽车车灯在设计过程中充分利用反射器进行设计，不再使用传统的透明配镜与二次曲面，在研究过程中可以利用函数来表示这种配光原理。在多个自由曲面的共同作用之下构成多个自由曲面，在配光网络的建立过程中充分利用了多个不同的数据点。同时在设计数据点的过程中充分结合配光网络上不同的光斑和形态，从而在设计中有效提升配光点设计的科学型。
自由曲面车灯的整体设计效果受到每个自由曲面的影响，在设计整个自由曲面过程中可以对某个自由曲面对应的光斑的情况，充分利用每个自由曲面。这是由于多个不同的区分共同组成了每个自由曲面的反射器，而车灯的组合设计上则是由多个自由曲面共同构成的。
1.3 前照灯配光标准
在自由曲面汽车车灯设计中难度较大的部分是如何设计前照灯，具有显著的作用。车灯由于自身种类以及型号的不同，应当选用不同的前照灯设计方式。日本JIS、美国SAE与欧洲经济委员会ECE针对自由曲面前照灯的设计提出了指导标准。欧洲经济委员会的ECE标准对我国自由曲面前照灯的设计提出了重要的指导意见。
可以采用滑动屏幕设计构成自由曲面汽车车灯设计的实验室设计方式，在距离屏幕25cm处放置前照灯的样品，此次对应的图形会出现在屏幕之上，代表车辆右侧的轴线的一个垂直曲线就会出现。车辆的外边线则表示另外的一条直线。结合驾驶员的眼镜轨道需求来设计前照灯的视线范围，要求能够充分满足驾驶员的视线需求，将路面与轴线之间的距离设置在合理的范围之内。
结合欧洲经济委员会ECE的标准规定设计自由曲面前照灯的远光灯距离，2 4 0-4 8L x是最大的光照度应当满足的条件。同时要求在设计过程中充分而有效地布置不同的监测点，结合自由曲面车灯的光照需求对监测点位置上的光照度进行设计。在自由曲面设计的原则的运用之下，科学布置反射器的位置，这是由于需要反射器的运用来进行自由曲面车灯的配光工作，最终在这些方式的综合运用之下有效提升前照灯光配光工作的合理性与标准性[3]。
1.4 照明效果仿真软件
在自由曲面汽车车灯的设计与制造过程需要借助于仿真软件的作用，在仿真软件的运用之下能够充分而有效地提升自由曲面汽车车灯的针对性，设计与制造自由曲面汽车车灯时可以充分以此作为重要的参考依据。为了实现自由曲面车灯设计的科学性，可以在仿真软件作用的充分发挥之下，积极仿真计算并设计自由曲面汽车车灯的每一个区域，充分考虑到其设计与运行中的各种情况。按照国家相关的设计规程与设计标准，可以以仿真软件的曲线绘制开展检测工作，将光照的集中度充分考虑在内，优化对汽车近光灯与远光灯的设计工作。在对光照区域中不同亮度效果图的表示上可以采用不同灵敏度等级的表示方式，针对不同位置的灯照情况可以以坐标的划分来进行表示。
2 结语
计算机仿真设计方式在目前自由曲面汽车车灯设计与制造过程中扮演着重要的角色，在其运用之下能够有效提升自由曲面汽车车灯设计的科学性，这已经成为了目前汽车车灯设计中的重要方向之一，前照灯设计方式、车灯的配光原理、前照灯配光标准与照明效果仿真软件是自由曲面汽车车灯设计过程中应当考虑的重要因素之一，我国对此正在积极研发自由曲面汽车车灯的设计与制造环节，积极加强对自由曲面汽车车灯的仿真设计，并充分发挥信息技术的快速发展的优势，对我国国内汽车设计产业的持续发展提供了新的研究视角。
参考文献
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[3] 潘诗发， 郭震宁， 颜稳萍，等. 用于LED广告灯箱的自由曲面大角度透镜设计与仿真[J]. 光子学报， 2016， 45（2）：140-146.
[4] 郭鵬伟. 自由曲面型汽车车灯虚拟设计系统关键技术研究[D].山东理工大学，2012.
[5] 朱维涛，陈祥熙，施伟斌.自由曲面汽车车灯仿真设计与制造[J].系统仿真学报，2002（10）：1384-1389.
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