1．目的及意义

1.1研究背景

汽车前照灯的一般设计流程分为：选定标准化光源的型号和参数；透镜设计和反射镜设计。针对于车型尺寸及照明要求，可以快速确定标准化光源的类型，而对于不同光学结构的前照灯系统，其反射镜设计是最关键也是最困难的环节之一。国外专业前照灯公司已经研制开发出前照灯专用设计软件，可以根据汽车外形尺寸及光学性能要求，自动得到最优化的反射体结构，对于广泛运用于中端轿车的PES型前照灯系统，这种反射体结构就是自由曲面的形状。如果没有这类专业软件，则这种正向设计的方法将耗时耗力，使产品开发周期增长，设计投入增大。而采用逆向设计的方法，在已有的优秀前照灯产品的基础上，进行结构性能分析，模型重构，优化设计，将会缩短产品的开发周期，并减少设计投入。

2.0T福特蒙迪欧前照灯还具备自适应特性，其灯光能根据转向盘角度等行车参数做出随动转向。与非智能型前照灯相比，AFS前照灯结构更加复杂，包括传感器组、传输通路、处理器和执行机构。由于前照灯对汽车夜间行驶有重要的安全保障，因此要求前照灯具有较高的工作可靠性。对于结构复杂的AFS前照灯而言，其结构可靠性必须进行校核。通过逆向设计得到三维实体模型后，对此模型进行静力学分析与相关强度校核，能确保AFS前照灯系统的硬件可靠性。

1.2国内外前照灯逆向设计研究现状

前照灯反光镜具有自由曲面形状，E. Savio将这种表面归类为复杂的几何特征，不能表示为平面，球体，圆柱体或其他简单形状的组合，

由于PES型前照灯其反射镜自由曲面这种特殊结构，采用传统的逆向设计方法无法满足对其三维模型的高精度重构。针对于自由曲面的重建技术，成为前照灯逆向设计的关键内容。其主要解决的问题包括反射器自由曲面的测量、曲面点云数据的分块处理以及曲面重构。

A.M.A采用正交实验法，研究了降噪处理，数据量大小，三角形计数量对重构曲面精确度的影响，发现只保留50%的数据量和50%的三角形时能获得最高的曲面精确度，优化了自由曲面重构的参数。

N. Anwer采用了几何逆向设计方法，通过离散曲率统计、边界识别、顶点聚集、连接区域生成和特征识别，成功重构了带有自由曲面形状的物体。这种逆向设计方法的关键在于形状分割和特征识别。

A. Gameros对具有复杂自由曲面结构的镍合金涡轮叶片进行了逆向设计，对比了光学扫描仪和CT扫描仪对重构曲面偏差值的影响。研究发现，在自由曲面区域，光学扫描数据的最大偏差值为-70和 70,而CT扫描数据的最大偏差值为-180和 80。