在摩托車前照燈設(shè)計(jì)中，確保前照燈性能達(dá)到最優(yōu)對(duì)騎手的安全與視野來說至關(guān)重要。通過使用LucidShape的設(shè)計(jì)功能，可以高效地完成摩托車前照燈的光學(xué)設(shè)計(jì)。我們將重點(diǎn)介紹基于MacroFocal設(shè)計(jì)功能的反射鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)，涵蓋遠(yuǎn)光燈和近光燈兩種功能需求。

針對(duì)摩托車的ECE法規(guī)

摩托車前照燈設(shè)計(jì)必須符合歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE）的相關(guān)法規(guī)，特別是聯(lián)合國(guó)第149號(hào)法規(guī)，該法規(guī)基于舊版的聯(lián)合國(guó)第113號(hào)法規(guī)。這些法規(guī)針對(duì)機(jī)動(dòng)車對(duì)稱式近光燈和遠(yuǎn)光燈的審批制定了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。法規(guī)中劃分了A(S)、B(S)、C(S)、D(S)和E(S)等類別，并根據(jù)摩托車的動(dòng)力系統(tǒng)，分別對(duì)12V和13.2V電壓版本規(guī)定了以坎德拉（cd）和勒克斯（lx/25）為單位的具體規(guī)格。

LucidShape軟件包含LID測(cè)量測(cè)試表工具，該工具提供了快速簡(jiǎn)便的測(cè)量程序，便于進(jìn)行合規(guī)性檢查。

▲在LucidShape中，LID測(cè)量測(cè)試表工具提供了快速簡(jiǎn)便的測(cè)量程序。

CAD數(shù)據(jù)概述

本項(xiàng)目中使用的CAD數(shù)據(jù)源自一款旅行摩托車模型。前照燈單元包括近光燈上反射鏡、遠(yuǎn)光燈下反射鏡以及固定日間行車燈的框架，它們整體由外部透鏡覆蓋。首先，數(shù)據(jù)會(huì)轉(zhuǎn)換為*.stl格式，然后文件被導(dǎo)入LucidShape CAA V5 Based。

▲來自一家奧地利制造商的旅行摩托車模型，用于增材制造和游戲設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)流程

材料指定

根據(jù)材料的反射率和折射率特性來指定材料：

主動(dòng)反射鏡（紫色）：反射率0.8，理想鏡面反射

濺射塑料（灰色）：反射率0.7，高斯反射鏡

透鏡：R?hm 8N透明（PMMA）

燈泡間隙：反射率0.15，朗伯體

燈泡玻璃：n=1.5，理想折射體

燈泡燈絲：反射率0.5，朗伯體

燈泡底座：吸光材料

H11光源：圓柱體，1350流明（13.2V電壓下），朗伯發(fā)射

DRL光源：1x1 mm2朗伯發(fā)射體，黑體光譜，3000K色溫，20流明

仿真基礎(chǔ)

對(duì)H11燈泡進(jìn)行校準(zhǔn)，確保無(wú)論使用燈泡的何種光學(xué)特性，都能獲得一致的輸出光通量。模擬一個(gè)無(wú)反射鏡或外殼的H11燈泡，設(shè)定其標(biāo)稱光通量為1350流明，并使用全球面傳感器測(cè)量總光通量輸出。然后，根據(jù)測(cè)得的光通量輸出與1350流明的比值，計(jì)算出該燈泡的光效因子。

近光燈設(shè)計(jì)

近光燈設(shè)計(jì)需符合R149 DS級(jí)13.2V (cd)法規(guī)要求。設(shè)計(jì)使用7x2刻面的MacroFocal工具，并從一個(gè)MF近光前照燈示例模型開始。對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，通過減少水平方向的光束擴(kuò)散，以達(dá)到法規(guī)要求的光強(qiáng)度。

此外，利用造型表面（A面）和光線偏差校正設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)了前照燈外透鏡。這一步非常重要，可以防止外透鏡對(duì)光束分布產(chǎn)生不良影響，例如引發(fā)眩光和畸變效應(yīng)，同時(shí)導(dǎo)致光束強(qiáng)度下降。

遠(yuǎn)光燈設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)光燈設(shè)計(jì)需符合R149/R113 C(S)級(jí)主前照燈13.2V (cd)法規(guī)要求。設(shè)計(jì)從一個(gè)坐標(biāo)(0,0)處的熱點(diǎn)開始，通過調(diào)整來擴(kuò)大光束的覆蓋范圍，同時(shí)確保該熱點(diǎn)的亮度保持在25000 cd以上。

日間行車燈設(shè)計(jì)

日間行車燈（DRL）的設(shè)計(jì)基于PS旋轉(zhuǎn)反射鏡。定位和修整操作由CATIA V5功能進(jìn)行處理。使用蒙特卡洛光線追蹤法對(duì)得到的DRL進(jìn)行仿真，并根據(jù)ECE R148 DRL測(cè)試表評(píng)估所得到的光度測(cè)定結(jié)果。

分析

使用LucidShape CAA中的測(cè)試表功能進(jìn)行ECE法規(guī)分析，確保符合以下法規(guī)要求：

近光燈需符合ECE R149 DS級(jí)13.2V規(guī)定

遠(yuǎn)光燈需符合ECE R149 CS級(jí)別主前照燈13.2V規(guī)定（具有優(yōu)化潛力）

日間行車燈需符合ECE R148規(guī)定

采用CATIA V5拔模分析，確保反射鏡外形能夠順利脫模。

針對(duì)駕駛員視角和鳥瞰視角，選擇單光源選項(xiàng)，并根據(jù)所需的燈具安裝位置進(jìn)行位置調(diào)整。然后，檢查近光燈和遠(yuǎn)光燈的光束分布是否均勻。

▲LucidShape中的遠(yuǎn)光燈分析

可視化

為了檢查前照燈設(shè)計(jì)是否符合外觀要求，使用LucidShape CAA的Visualize（可視化）模塊進(jìn)行逼真的可視化處理。在進(jìn)行可視化時(shí)，所有照明功能都開啟。

總結(jié)與結(jié)論

LucidShape工具為設(shè)計(jì)摩托車前照燈提供了全面的解決方案。其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能使開發(fā)者能夠開發(fā)出高效且功能強(qiáng)大的燈具。此外，其豐富的分析功能可以高效地檢查合規(guī)性，這在設(shè)計(jì)過程中以及最終驗(yàn)證性能指標(biāo)和法規(guī)要求時(shí)都非常重要。

通過在CATIA V5環(huán)境中運(yùn)用LucidShape強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，LucidShape CAA能夠顯著加快設(shè)計(jì)流程。其設(shè)計(jì)功能可以與CATIA的功能相結(jié)合，支持創(chuàng)建完全參數(shù)化且可更新的模型，從而實(shí)現(xiàn)高效的設(shè)計(jì)迭代。由于不再需要進(jìn)行大量重復(fù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出操作，開發(fā)者能夠?qū)Ｗ⒂陉P(guān)鍵的設(shè)計(jì)或性能方面。