摘要：自由曲面汽车车灯是现阶段国内外普遍通用的一种车灯设计方法。车灯在汽车的所有结构中属于比较显著的部件之一，仿真设计逐渐成为车灯设计较为先进的指导理念之一，采用仿真设计不仅可以极大增强汽车设计的整体美感，还能够增强汽车的配光率，具有非常强的实用功能。本文对自由曲面汽车车灯的仿真设计展开研究，发现车灯仿真设计要优先考虑车灯的配光原理等直接关系到车灯整体效果的关键因素。
关键词：汽车车灯；自由曲面；仿真设计
1自由曲面汽车车灯概述
自由曲面汽车车灯是新兴的一种车灯设计方法，它的特点在于摒弃了传统的透明镜，采取技术含量更高的配光镜。自由曲面车灯仿真设计相对于以往的车灯设计方案存在诸多优势，其中最显著的优势为提高光能的利用率，达到理想的配光状态[1]。
2自由曲面汽车车灯仿真设计研究
2.1前照灯设计
自由曲面汽车车灯仿真设计在当代汽车设计当中逐渐显示出极为有效的应用价值。仿真设计需要借助信息技术，其高科技含量使得仿真设计逐渐在汽车设计行业得到广泛应用，并且获得很多顶尖汽车设计者的青睐。自由曲面汽车车灯仿真设计需要重点分析车灯的配光原理、前照灯的设计方式及照明效果仿真软件等关键因素。由于我国在车灯设计上起步较晚，与美国日本等发达国家在车灯设计的技术层面存在一定差距。不仅如此，我国在前照灯的设计上也存在较多改进的空间。我国的汽车发展产业已经逐渐意识到这一点，因此积极研究并实验，目前已经卓有成效。我国现阶段已经可以实现自由曲面前照灯设计软件的独立编写工作，其中CATIA软件最具代表性，该软件能够大体上满足自由曲面车灯的设计要求。自由曲面车灯设计的指令已经在国内的汽车行业投入实践应用，显示出极强的应用价值，前照灯设计方面的进步已经成为汽车制造产业进步的重要标志。
前照灯的组成包含三个重要部分，即反射、透光灯罩以及光源。前照灯的主要功能除了能够预防炫目，还能够依据信息指令调整配光，从而充分展现信息技术在汽车设计行业的辅助推动作用[2]。前照灯可以按照工程学的设计原理并根据车型的大小及高低调整其设计方案。采用流线型的设计可以提升车身设计的动感，满足当代社会对流线美的追求。为了更加高效地利用光源，可以采用曲面反射镜作为自由曲面的前照灯。由于自由曲面汽车车灯的设计理念近几年才在国内的汽车行业兴起，因此设计方式还存在诸多不成熟之处。瑕不掩瑜，我国汽车行业已经基本实现车灯全局的科学配置，为了促进汽车行业的持续进步，一定要要在自由曲面前照灯的优化改进方面下苦功夫。
2.2车灯配光原理
车灯配光原理是进行车灯仿真设计中需要重点考虑的另一项关键因素。自由曲面汽车的车灯设计不再采用以往的二次曲面以及透明配镜，而是采用更为先进的反射器，因此在设计研究时能够借助函数工具来表示其配光原理。自由曲面一般由好几个自由曲面共同作用而构成，并且借助不同的数据点来建立较为完善的配光网络[3]。
各个自由曲面的设计情况都会影响到自由曲面车灯设计的整体效果，不同的区分分工合作共同构成了自由曲面当中的反射器，而数个自由曲面又共同组成了车灯的组合设计，因此在全局设计时一定要着重考虑自由曲面相应的光斑情况，从而实现充分利用每个自由曲面的效果。
2.3前照灯的配光标准
如何恰当设计前照灯在自由曲面汽车车灯的设计过程中占据难度较大的位置，车灯由于在型号以及自身种类方面存在较大区别，因此不同的车灯要采取适合该车灯型号及种类的设计方式。当前美国、日本等发达国家均公布了自由曲面前照灯设计的一系列标准，而我国在充分借鉴欧洲经济委员会所颁布的ECE标准的基础之上，结合国内汽车设计行业的实际，制定了国内自由曲面前照灯的设计规范。在实验室当中设计自由曲面汽车车灯的时候，可以运用滑动型的屏幕，在屏幕的前方大约25厘米的地方放上一个前照灯样品。这样的话，相对应的图形就会在屏幕上面出现，而代表车辆右面轴线的一条垂直曲线也会在同一时刻出现。再依据驾驶员眼镜轨道的不同需求，进而设计出前照灯视线最为合适的范围。在设计前照灯的过程中要恰当布置好多个有效监测点，并且依照自由曲面车灯光照的需求设计好监测点的光照强度。由于自由曲面车灯配光的工作需要反射器的参与，这样才能极大提高前照灯灯光配光的有效性与合理性。因此一定要遵循自由曲面设计的原则，科学地安排并布置反射器，
2.4照明效果的仿真软件
在设计和制造自由曲面汽车车灯的过程中一定要利用到仿真软件，充分利用仿真软件可以大大提高自由曲面汽车车灯的有效性以及针对性，因此自由曲面汽车车灯的设计以及制造要将仿真软件作为必要的参考[4]。为了全面增强车灯设计的科学性与针对性，可以充分借助仿真软件的应用价值，仿真设计出车灯的所有区域，对这些区域内的数据进行模拟计算，并且预防与控制仿真软件运行过程中可能遇到的各种意外情况。依据我国的仿真软件设计规范和标准，我们可以充分借助仿真软件来绘制曲线，从而方便下一步检测工作的开展。为了实现汽车远光灯以及近光灯的优化设计，需要认真着重分析光照的集中程度。建议采用不同等级的灵敏度来代表不同光照区域当中的亮度，而不同位置灯照的实际情况则能够通过划分的不同坐标来表示。
3小结
在自由曲面汽车车灯的设计以及制造当中，计算机仿真设计所扮演的角色变得越来越重要。运用仿真软件可以极大增强车灯设计的有效性与科学性，自由曲面汽车车灯在设计时必须首要考虑车灯配光原理等关键因素。我国近几年加大了自由曲面汽车车灯设计与研发的力度，通过借助信息技术高速发展的东风，积极探索仿真设计软件，有利于开拓我国汽车设计产业发展研究的新视角。
参考文献：
[1]朱江,邢海英,高铁成,等. 激光光源汽车远光灯自由曲面透镜设计[J].光学技术, 2016,42(4):367-370.
[2]杨宝珠.自由曲面汽车车灯仿真设计研究[J].科技创新导报,2019,5:83-83,85.
[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]朱洪军. 汽车前照灯反射器设计与仿真模拟[J].大众汽车,2015(4):301-302.