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Ansys SPEOS 光学解决方案

功能
应用
案例

SPEOS是Ansys公司开发功能强大的专业用于光学设计、环境与视觉模拟系统、成像应用的光学仿真软件, 强大的解决方案提供完美 的可视化光学系统，和直观的人机交互平台，其仿真技术已经广泛用于航空, 航天, 军工，汽车，轨道交通、通用照明等工业领域的研究 机构和知名公司，是全球唯一整和机构进行光机系统的设计软件, 也是全球唯一可依据人眼视觉特征和材料真实光学属性进行的场 景仿真的专业软件。Ansys SPEOS光学仿真软件基于可视化产品三维模型，直接采用数字化样机，使用虚拟环境仿真平台，进行视觉 功效虚拟分析和人因环境评估，在产品设计阶段对的方案可行性进行验证，在设计前期发现、反馈和处理问题，使光学设计以高效率、 超同步、易优化的工作实现最优的产品解决方案。


SPEOS 特点

与CAD平台的结合

唯一的主流CAD软件平台结合的光学模拟分析软件：NX, CREO, Spaceclaim

模拟的准确性

• 唯一的光学分析软件可提供实物照片级人眼视觉模拟仿真
• 唯一的光学分析软件通过CIE的标准认证

定量标准的集成

唯一的光学分析软件直接在模拟结果内集成相关的人机功效标准：
• ISO 15008
• CIE 145

准确的光学属性输入

基于OMS测量设备下的准确光学属性测量结果作为软件的输入


Ansys SPEOS 功能介绍

人眼视觉仿真

● 物理光学属性定义
● CIE标准天空
● 集成人眼生理参数
● 人眼/VR全景视觉仿真
● 人机功效标准
● 可读可视性分析
● 眩光分析


照明设计仿真

● 光源定义
● 探测器定义
● 光学设计/微结构
● 光学追迹
● 照度、亮度、光强、3D照度、色度
● 实时光线追踪显示


成像光学仿真

● 杂散光逆向追迹/序列探测/面贡献率分析
● 红外辐射热源定义/辐射热场输入
● 红外成像光学仿真
● 远距离光学成像模拟
● Modtran接口


HUD设计仿真

● HUD 光学设计
● HUD 杂散光分析
● HUD 系统仿真
● 集成HUD标准规范
● VR 逼真视觉体验
● 评估eyebox和ghost组合成像质量


数字成像仿真

● Camare摄像头和Lidar传感器仿真
● 像素网格投影
● 图像仿真
● 图像后处理接口
● 机器视觉
● ADAS 部件级仿真


优化及计算

● 集成在CAD软件
● Ansys DesignXplorer优化功能
● GPU 直接预览模拟
● 蒙特卡洛计算方法
● HPC 高性能计算


SPEOS 操作环境

Ansys SPEOS软件可以集成在多种CAD三维软件的操作平台，与其无缝兼容，光学和结构共享统一设计平台，设计、模拟、分析功 能融为一体，在设计的任何过程阶段，都可以通过SPEOS无缝操作，使数据管理、优化更加灵活，避免整机配合时将光学部件数据 导入导出进行数据转换，降低数据转换造成的损失或变化，节省设计时间，提高设计效率。

● 支持多种三维软件操作平台
● 建模、设计、光学模拟、仿真分析、结果评价，提供统一环境
● 数模与仿真集成管理，避免数据转换


Ansys SPEOS 照明设计仿真

Ansys SPEOS光学仿真软件具备强大的照明灯具的设计性能，可用于汽车、航空、建筑等其他通用照明的灯具设计。


光源定义

Ansys SPEOS可以定义完整的复杂光源，可以精确定义光源的发光部位，定义光源的能量传播分布，定义辐射源的波谱段性 质，光通量（lm）、辐射能量（W）、出光角度、光谱分布、黑体色温（K）、ray file光源、ies光源。



光学属性定义

Ansys SPEOS具备完整的定义光学系统的光学属性，包括透明材料、散射材料、荧光材料、金属材料、介质材料、膜层材料等， 通过朗伯函数和高斯函数精准的定义材料的全辐射BSDF属性，反映出包含反射、吸收、透射、散射、偏振等特定特征的面光学属性、体 光学属性、特殊面光学属性。

自定义编辑光学属性：surface/material/spectrum编辑

OMS硬件设备测试光学属性：便携式OMS2/高精度OMS4

材质光学属性库提供玻璃、塑料、铝材、皮革、纺织品


探测器定义

Ansys SPEOS包含多种探测器接收类型，使设计人员完全掌握具体光学系统的光学性能，探测器可以根据探测器能量接受光 谱响应波段调节光谱范围，调节实际仿真探测器的大小、位置、分辨率等参数；三维立体的能量接收器，模拟光线在三维路径 下的整体立体范围内的光学能量分布。

探测器类型：照度探测器、强度探测器、亮度探测器以及3D探测器（可以将三维实体曲面作为探测器使用）。
探测器接收能量类型：
辐照度学：W、W/sr、W/m²、W/sr/m²
光度学：lm、cd、lx、cd/m


光机一体化建模功能

Ansys SPEOS光机一体化建模功能，提供了专门用于光学和照明系统设计的几何建模能力，直接创建抛物反射器，椭球反射 器，自由曲面反射器，多曲面反射器TIR透镜，光学导光条，透镜，以及透镜表面微结构在CAD三维模型，自动生成几何形状达到 目标设计规格，在建模的基础上完成光学仿真，对比设计标准，实现早期概念阶段到产品系列生产的整个设计过程仿真验证。

3D texture微结构

3D Texture 主要用于模拟数量巨大的光学微结构产生的光学效果，使数以万计的小纹理绕过CAD系统的限制完成设计和模 拟仿真，在任何三维曲面上直接设计和生成复杂的微结构排布，微透镜矩阵、背光系统网点等；微结构可以和几何体之间完成 相加、相切、切除、插入等布尔运算。 微结构的设计方式分为两种：1、自定义的微结构的设计排布方式与参数：总数量、总排布长度、间隔、间距距离、间距角度、分 布半径等；2、配合Gtools软件的网点排布功能工具包，将Gtools软件生成的网点分布数据直接应用于3D Texture； 3D texture主要运用在网点系统的前期排布仿真光学设计，适用于背光照明、显示器背光等产品和其他应用。


仿真分析结果

Ansys SPEOS可提供精准的光强，照度，亮度等分析结果，可以帮助设计人员调整照明设计，控制照明灯具重点照明范围，或 照明灯具的均匀性设计，同时软件集成CIE标准色度，为光谱的颜色匹配提供极为重要的数据。

● 光强、照度、亮度分布数据
● 分析结果每一点的光谱数据
● 分析结果的色度数据


光线追迹与杂散光分析

SPEOS可以对照明灯具设计过程中的杂散光进行分析，可以自定义待分析区域，查看光源到仿真结果完整的光线路径，方便 设计人员检查杂散光来源，修改设计或材料减少不必要杂散光，优化设计方案。

● 分析照明范围
● 照明亮区或暗区
● 分析杂散光
● 完整光路显示


优化功能

SPEOS软件提供两个强大优化工具：实验设计和目标设计。优化工具可使用户探索其他照明设计方案，并精确地优化，以确定 不同照明组合的最佳配置，设计人员可轻易对同一物体的多种参数，外形结构进行一次的仿真，通过优化多个参数来提高照 明性能，评价照明性能参数之间的相互作用，定义与期望照明性能相关的目标，自动找到数据规格，模拟多个仿真结果，实现 最优解决方案。

● 自动优化方案
● 无需编辑脚本
● 指定目标驱动规格
● 提高照明设计性能
● 使系统尝试一个或多个约束
● 评价照明性能参数