使用新思科技LucidShape软件的摩托车前照灯设计

在摩托车前照灯设计中，确保前照灯性能达到最优对骑手的安全与视野来说至关重要。通过使用LucidShape的设计功能，可以高效地完成摩托车前照灯的光学设计。我们将重点介绍基于MacroFocal设计功能的反射镜系统设计，涵盖远光灯和近光灯两种功能需求。

针对摩托车的ECE法规

摩托车前照灯设计必须符合欧洲经济委员会（ECE）的相关法规，特别是联合国第149号法规，该法规基于旧版的联合国第113号法规。这些法规针对机动车对称式近光灯和远光灯的审批制定了统一标准。法规中划分了A(S)、B(S)、C(S)、D(S)和E(S)等类别，并根据摩托车的动力系统，分别对12V和13.2V电压版本规定了以坎德拉（cd）和勒克斯（lx/25）为单位的具体规格。

LucidShape软件包含LID测量测试表工具，该工具提供了快速简便的测量程序，便于进行合规性检查。

▲ 在LucidShape中，LID测量测试表工具提供了快速简便的测量程序。

CAD数据概述

本项目中使用的CAD数据源自一款旅行摩托车模型。前照灯单元包括近光灯上反射镜、远光灯下反射镜以及固定日间行车灯的框架，它们整体由外部透镜覆盖。首先，数据会转换为*.stl格式，然后文件被导入LucidShape CAA V5 Based。

▲ 来自一家奥地利制造商的旅行摩托车模型，用于增材制造和游戏设计

设计流程

材料指定

根据材料的反射率和折射率特性来指定材料：

主动反射镜（紫色）：反射率0.8，理想镜面反射

溅射塑料（灰色）：反射率0.7，高斯反射镜

透镜：Röhm 8N透明（PMMA）

灯泡间隙：反射率0.15，朗伯体

灯泡玻璃：n=1.5，理想折射体

灯泡灯丝：反射率0.5，朗伯体

灯泡底座：吸光材料

H11光源：圆柱体，1350流明（13.2V电压下），朗伯发射 

DRL光源：1x1 mm²朗伯发射体，黑体光谱，3000K色温，20流明

仿真基础

对H11灯泡进行校准，确保无论使用灯泡的何种光学特性，都能获得一致的输出光通量。模拟一个无反射镜或外壳的H11灯泡，设定其标称光通量为1350流明，并使用全球面传感器测量总光通量输出。然后，根据测得的光通量输出与1350流明的比值，计算出该灯泡的光效因子。

近光灯设计

近光灯设计需符合R149 DS级13.2V (cd)法规要求。设计使用7x2刻面的MacroFocal工具，并从一个MF近光前照灯示例模型开始。对设计进行调整，通过减少水平方向的光束扩散，以达到法规要求的光强度。 

此外，利用造型表面（A面）和光线偏差校正设计功能设计了前照灯外透镜。这一步非常重要，可以防止外透镜对光束分布产生不良影响，例如引发眩光和畸变效应，同时导致光束强度下降。

远光灯设计

远光灯设计需符合R149/R113 C(S)级主前照灯13.2V (cd)法规要求。设计从一个坐标(0,0)处的热点开始，通过调整来扩大光束的覆盖范围，同时确保该热点的亮度保持在25000 cd以上。

日间行车灯设计

日间行车灯（DRL）的设计基于PS旋转反射镜。定位和修整操作由CATIA V5功能进行处理。使用蒙特卡洛光线追踪法对得到的DRL进行仿真，并根据ECE R148 DRL测试表评估所得到的光度测定结果。

分析

使用LucidShape CAA中的测试表功能进行ECE法规分析，确保符合以下法规要求：

近光灯需符合ECE R149 DS级13.2V规定

远光灯需符合ECE R149 CS级别主前照灯13.2V规定（具有优化潜力）

日间行车灯需符合ECE R148规定

采用CATIA V5拔模分析，确保反射镜外形能够顺利脱模。

针对驾驶员视角和鸟瞰视角，选择单光源选项，并根据所需的灯具安装位置进行位置调整。然后，检查近光灯和远光灯的光束分布是否均匀。

▲ LucidShape中的远光灯分析

可视化

为了检查前照灯设计是否符合外观要求，使用LucidShape CAA的Visualize（可视化）模块进行逼真的可视化处理。在进行可视化时，所有照明功能都开启。

总结与结论

LucidShape工具为设计摩托车前照灯提供了全面的解决方案。其强大的设计功能使开发者能够开发出高效且功能强大的灯具。此外，其丰富的分析功能可以高效地检查合规性，这在设计过程中以及最终验证性能指标和法规要求时都非常重要。

通过在CATIA V5环境中运用LucidShape强大的设计功能，LucidShape CAA能够显著加快设计流程。其设计功能可以与CATIA的功能相结合，支持创建完全参数化且可更新的模型，从而实现高效的设计迭代。由于不再需要进行大量重复的导入和导出操作，开发者能够专注于关键的设计或性能方面。