SPEOS是ANSYS公司功能強大的光學(xué)仿真軟件，用于光學(xué)設(shè)計、環(huán)境與視覺模擬、成像仿真等，強大的解決方案提供了可視化光學(xué)系統(tǒng)和直觀的人機交互平臺，其仿真技術(shù)已廣泛用于汽車、電子電器、精密儀器、照明設(shè)備等領(lǐng)域。SPEOS軟件內(nèi)嵌ISO和CIE國際標(biāo)準(zhǔn)，可整合結(jié)構(gòu)進行光機系統(tǒng)的設(shè)計，依據(jù)人眼視覺特征和材料真實光學(xué)屬性進行場景仿真，能夠在產(chǎn)品設(shè)計階段對方案的可行性進行驗證，在設(shè)計前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問題，使光學(xué)設(shè)計以快捷、易同步、易優(yōu)化的形式實現(xiàn)理想的產(chǎn)品解決方案。

產(chǎn)品介紹

SPEOS的典型應(yīng)用包括汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機工效模擬分析、汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計及模擬分析、車載成像系統(tǒng)虛擬驗證、HUD設(shè)計及仿真分析等。

汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機工效模擬分析

汽車運行的時間、地域、天氣狀況都較為復(fù)雜，因此汽車內(nèi)部廣泛存在各種光學(xué)干擾，比如陽光照射在顯示屏或者飾條飾件上產(chǎn)生的反射眩光、陽光照射在儀表盤產(chǎn)生的大面積的泛白、日間或者夜間的成像反射、夜間顯示屏在主要視野區(qū)域形成的倒影等。通過SPEOS軟件，可以在設(shè)計之初對可能存在的隱患進行光學(xué)模擬，并給出人眼視覺模擬結(jié)果，在產(chǎn)品研發(fā)早期找出可能存在的隱患并進行有效更正。

圖1 整車人機工效人眼視覺模擬結(jié)果

汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計及模擬分析

SPEOS可以覆蓋汽車內(nèi)外飾燈具從設(shè)計到仿真模擬的全過程。在設(shè)計方面，SPEOS擁有強大的光學(xué)器件設(shè)計功能，能夠進行汽車內(nèi)外飾燈具光學(xué)結(jié)構(gòu)的快速參數(shù)化設(shè)計及修改，SPEOS支持的設(shè)計類型可以涵蓋車燈設(shè)計領(lǐng)域的各種基礎(chǔ)光學(xué)器件。

圖2 SPEOS支持的光學(xué)設(shè)計類型

基于三維結(jié)構(gòu)模型和材料真實物理屬性，SPEOS可以定性/定量地進行燈具的配光分析、法律法規(guī)驗證、照度模擬分析、路面照度分析、點亮/不點亮效果模擬、設(shè)計和諧性驗證等。

圖3 外部燈具仿真模擬結(jié)果

圖4 氛圍燈人眼視覺模擬和諧性驗證

車載成像系統(tǒng)虛擬驗證

SPEOS可以通過數(shù)字化建模為攝像頭、激光雷達傳感器等提供測試環(huán)境，快速直觀地將駕駛環(huán)境中攝像頭、激光雷達的成像結(jié)果模擬出來。結(jié)合CAD平臺，可以根據(jù)攝像頭和激光雷達的三維造型、物理屬性、約束條件，仿真?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，用于驗證攝像頭和激光雷達結(jié)構(gòu)對成像的影響，探測器晶片對成像質(zhì)量的影響，如CCD的光譜敏感性、動態(tài)范圍、白平衡、像素大小與分布等對攝像頭成像產(chǎn)生的影響，可以在早期設(shè)計階段方便地評估不同設(shè)計方案在感知性能方面的區(qū)別。

圖5 SPEOS成像仿真流程及仿真結(jié)果

HUD設(shè)計及仿真分析

SPEOS中的HUD光學(xué)設(shè)計功能可以進行HUD光路設(shè)計，根據(jù)用戶定義的標(biāo)準(zhǔn)和輸入，優(yōu)化反射鏡和組合器的光學(xué)形狀，以提供更佳的成像質(zhì)量。整個設(shè)計過程和CAD平臺無縫結(jié)合，不需要在設(shè)計過程中導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

SPEOS中的HUD仿真功能可以仿真DLP經(jīng)過光路投射到前擋風(fēng)玻璃的成像效果，根據(jù)HUD和擋風(fēng)玻璃光學(xué)屬性、構(gòu)型、相對位置等考慮人眼視覺，分析重影等問題，驗證并優(yōu)化光路中膜片對重影的改善效果。

圖6 HUD仿真分析結(jié)果

應(yīng)用&案例

SPEOS的典型用戶包括上汽、廣汽、北汽、PATAC、吉利、一汽、東風(fēng)等OEM的整車集成部門/總布置部門/電子電器部門，以及華域、馬瑞利、Valeo等汽車電子電器/車燈供應(yīng)商。

經(jīng)緯恒潤通過與IBM、Dassault、ANSYS等知名工業(yè)軟件廠商合作，為用戶提供汽車電子領(lǐng)域數(shù)十種研發(fā)工具，并通過在研發(fā)流程、建模仿真、測試驗證、平臺建設(shè)等領(lǐng)域的定制開發(fā)和技術(shù)服務(wù)，助力用戶實現(xiàn)研發(fā)的流程化、數(shù)字化、智能化和平臺化，提升產(chǎn)品研發(fā)效率和市場競爭力。

原文標(biāo)題：SPEOS—光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計及仿真工具

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審核編輯：湯梓紅