自由曲面汽車車燈仿真設(shè)計(jì)探究

高彥春

摘 要：隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)于汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身的科學(xué)性也具有更高的要求。在汽車本身的結(jié)構(gòu)之中，車燈作為重要的組成部分，合理有效的運(yùn)用自由曲面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，就可以幫助汽車增強(qiáng)其流線美感，并且還可以提升汽車車燈的賠光率。所以，本文針對(duì)自由曲面汽車車燈的仿真設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，希望可以為后續(xù)的車燈設(shè)計(jì)工藝提供理論基礎(chǔ)，推動(dòng)仿真設(shè)計(jì)的持續(xù)實(shí)施與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自由曲面;汽車;車燈;仿真設(shè)計(jì)

目前，在車燈設(shè)計(jì)中，自由曲面汽車車燈屬于相對(duì)流行的一種設(shè)計(jì)方式，自由曲面汽車車燈是利用配光鏡來直接替代傳統(tǒng)的透明鏡，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由曲面的實(shí)際反射。相比以往的車燈設(shè)計(jì)方案，自由曲面車燈的仿真設(shè)計(jì)，其本身具有較高的光能利用率，并且還可以將空氣動(dòng)力學(xué)的作用原理完全發(fā)揮出來，最終滿足理想配光狀態(tài)的要求。

1 自由曲面反射器基本介紹

前照燈作為汽車行車的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)是基于材料學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、模具CAD/CAM技術(shù)等集成。隨著汽車工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，車燈設(shè)計(jì)不僅僅能夠滿足照明的實(shí)際需求，同時(shí)人們也開始關(guān)注妹婿效果，所以，自由曲面前照燈設(shè)計(jì)逐漸替代了老式燈設(shè)計(jì)。從字面上來分析，自由曲面反射器指的是將反射面分割成為不規(guī)則形狀的小反射面，每一個(gè)小區(qū)面本身具有不連續(xù)的曲率，并且貢獻(xiàn)配光光型的一部分，將所有小區(qū)面的反射光型疊加在一起，就可以滿足最終配光的光型要求[1]。

2 自由曲面汽車車燈仿真設(shè)計(jì)

2.1 車燈的基本配光原理

在設(shè)計(jì)自由曲面汽車車頂?shù)臅r(shí)候，需要考慮到反射器的合理利用來進(jìn)行設(shè)計(jì)，不能采取傳統(tǒng)的透明配鏡加上二次曲面的方式，在研究過程之中，也可以通過函數(shù)來對(duì)于這一種配光原理加以表示。在多個(gè)自由曲面共同作用之下，也會(huì)形成多個(gè)自由曲面，通過配光網(wǎng)絡(luò)的建立，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)不同數(shù)據(jù)點(diǎn)的合理利用。同時(shí)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的設(shè)計(jì)過程中，還要懂得結(jié)合網(wǎng)絡(luò)上對(duì)應(yīng)的光斑與形態(tài)，這樣才可以在實(shí)際的配光點(diǎn)設(shè)計(jì)之中提升設(shè)計(jì)的科學(xué)型。

一直以來，每一個(gè)自由曲面都會(huì)對(duì)自由曲面車燈的整體設(shè)計(jì)帶來影響，在自由曲面的設(shè)計(jì)過程中，需要合理的分析與考慮每一個(gè)自由曲面的反射器，并且做好每一個(gè)自由曲面的合理利用。這主要是因?yàn)椴煌膮^(qū)分，共同組成了每一個(gè)自由曲面的反射器，這樣就可以滿足車燈組合設(shè)計(jì)是經(jīng)過多個(gè)自由曲面來共同構(gòu)成的。

2.2 前照燈具體的設(shè)計(jì)方式

自由曲面的前照燈本身帶有防炫目的功能，其主要是基于信息指令的合理運(yùn)用，從而完成對(duì)應(yīng)的配光工作，進(jìn)而發(fā)揮計(jì)算機(jī)軟件本身帶有的輔助作用。在具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，還應(yīng)該與具體的車型高低以及大小情況相互結(jié)合起來，并且做好對(duì)應(yīng)的調(diào)整，基于工程學(xué)的設(shè)計(jì)原理來做好對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)處理，為了能夠提升車身的實(shí)際設(shè)計(jì)動(dòng)感，還需要考慮到流線型設(shè)計(jì)方式的具體使用。為了實(shí)現(xiàn)光源的有效利用，就可以選擇曲面反射鏡的自由曲面前照燈的設(shè)計(jì)方式。就目前我國(guó)的實(shí)際情況來看，自由曲面的汽車車燈設(shè)計(jì)方式發(fā)展相對(duì)交完，并且設(shè)計(jì)發(fā)展理念還不夠成熟，但是已經(jīng)能夠滿足車燈整體的科學(xué)設(shè)置，并且要求，從而推動(dòng)自由曲面前照燈的設(shè)計(jì)與制造[2]。

2.3 前照燈的配光標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行自由曲面汽車車燈的設(shè)計(jì)之中，如何做好前照燈的設(shè)計(jì)，其本身還帶有一定的難度，并且其作用也非常的明顯。因?yàn)檐嚐舯旧淼姆N類以及型號(hào)的不同，就需要考慮到不同前照燈設(shè)計(jì)方式的使用。如，美國(guó)的SAE、日本的JIS等，對(duì)于自由曲面前照燈的設(shè)計(jì)都提出了對(duì)應(yīng)的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)的ECE標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于我國(guó)自由曲面前照燈的設(shè)計(jì)，就提出了重要的指導(dǎo)意見。

通過滑動(dòng)屏幕設(shè)計(jì)的模式，就能夠直接構(gòu)成自由曲面汽車車燈設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)，并且在距離屏幕25cm的位置上，放置對(duì)應(yīng)的前照燈樣品，其所對(duì)應(yīng)的圖形就會(huì)在屏幕上出現(xiàn)，并且也代表了車輛右側(cè)軸線的一個(gè)垂直曲線就會(huì)直接出現(xiàn)。車輛的外邊線則是另一條直線的表示。與駕駛員的眼鏡軌道需求相互結(jié)合起來進(jìn)行前照燈視線范圍的設(shè)計(jì)，并且要求能夠滿足駕駛員視線的實(shí)際需求，確保軸線與路面之間的距離位置能夠局限在合理范圍之中。

與歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，從而針對(duì)自由曲面前照燈的遠(yuǎn)光燈距離進(jìn)行設(shè)計(jì)，其最大的光照度還需要滿足240-48Lx的條件。同時(shí)，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，還需要針對(duì)不同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行充分有效的布置，并且與自由曲面車燈的光照需求相互結(jié)合起來，從而滿足監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置上的光照度設(shè)計(jì)。在運(yùn)用自由曲面設(shè)計(jì)基本原則的基礎(chǔ)上，還需要做好反射器位置的科學(xué)布置，這主要是因?yàn)樵谶\(yùn)用反射器之后，就可以滿足自由曲面車燈的配光工作，最終在綜合運(yùn)用這一部分條件方式之后，就可以確保其前照燈的配光能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)性和合理性的基本要求。

2.4 自由曲面照明效果仿真軟件分析

合理有效的使用仿真軟件，還能夠?yàn)樽杂汕嫫囓嚐舻脑O(shè)計(jì)與制造提供對(duì)應(yīng)的依據(jù)條件，這樣就可以讓設(shè)計(jì)更具針對(duì)性，也可以為設(shè)計(jì)人員和制造人員提供諸多的參考標(biāo)準(zhǔn)。通過仿真軟件的合理使用，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)自由曲面汽車車燈每一個(gè)區(qū)域反射鏡對(duì)應(yīng)的仿真計(jì)算和設(shè)計(jì)處理，這樣就可以滿足自由曲面車燈設(shè)計(jì)的科學(xué)性提高。在設(shè)計(jì)自由曲面車燈的近光燈和遠(yuǎn)光燈的時(shí)候，還需要對(duì)于其光照的集中度加以分析，并且利用仿真軟件對(duì)應(yīng)的曲線繪制來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)處理，確保其能夠與國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)相互的匹配。另外，通過仿真軟件的合理使用，也可以基于不同的角度等級(jí)，來表示對(duì)應(yīng)光照區(qū)域不同的亮度效果圖，同時(shí)，利用坐標(biāo)，就可以對(duì)不同位置的燈照情況進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷[3]。

3 結(jié)語

總而言之，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，在汽車領(lǐng)域之中，對(duì)于車燈的設(shè)計(jì)關(guān)注度越來越高。所以，在自由曲面車燈的仿真設(shè)計(jì)中，就需要考慮到各個(gè)方面的要素，這樣才能夠讓自由曲面車燈的仿真設(shè)計(jì)能夠滿足對(duì)應(yīng)的要求，最終推動(dòng)自由曲面車燈設(shè)計(jì)的有序?qū)嵤?，同時(shí)也能夠?yàn)楹罄m(xù)的車燈設(shè)計(jì)提供一個(gè)方向基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]楊華，肖平.汽車車燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2016（06）：77-79.