ANSYS SPEOS

Решение ANSYS SPEOS предназначено для исследований эффективности оптических систем, моделирования освещения и освещенности.  SPEOS позволяет сэкономить время и затраты на создание прототипов системы, повысив при этом качество разрабатываемой системы.

Быстрое проектирование и оптимизация оптических систем в SPEOS обеспечивается тем, что данное решение объединяет возможности моделирования качества освещения с обширными специализированными библиотеками и возможностями оптимизации. Работа SPEOS основана на законах геометрической оптики. В ходе проектирования изделия SPEOS предоставляет возможности изучения и анализа взаимодействия фотонов с геометрией изделия.

SPEOS поддерживает использование высокопроизводительных вычислений HPC, что позволяет ускорить получение результатов симуляции без потери точности результатов расчетов. Высокопроизводительные вычисления HPC - это решения, которые позволяют уложиться в сроки проекта, сохранив точность вычислений.

Многофункциональный и при этом интуитивно понятный интерфейс пользователя SPEOS помогает повысить производительность при вычислении предварительных картин освещенности методом GPU симуляции в мультифизической экосистеме ANSYS.

Возможности программы ANSYS SPEOS

• Моделирование и оптимизации светового потока в разрабатываемой системе с использованием простого и интуитивно понятного инструмента.
• Прогнозирование «паразитного» света, ярких центральных пятен - хотспотов (hotspots) и равномерности освещения.
• Повышение эффективности системы, за счет предварительной оценки освещенности и интенсивности света в его видимом диапазоне.

• Расчет спектральной яркости в диапазоне от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного с целью оценки эффективности системы освещения, ее комплектующих и используемых материалов.
• Обоснование выбора материалов и источников света на базе колориметрических и фотометрических измерений и исследований, гарантирующих выполнение проектных требований.
• Проверка соответствия системы отраслевым стандартам.

• Симуляция зрительного восприятия на основе физиологической модели человеческого зрения и прогнозирование визуальных аспектов: видимости, четкости, помех, бликов и отражений.
• Повышение качества восприятия путем оптимизации цветовой гаммы, контраста, согласованности, однородности и интенсивности света.
• Учет внешних условий освещения, включая поддержку дневного и ночного видения.
• Возможность статичной и динамичной визуализации системы с любой точки зрения как на экране, так и в виртуальной реальности (гарнитуры VR, комнаты виртуальной реальности CAVE, VR-CAVE).
• Оценка влияния двулучевой функции отражательной способности (BRDF) используемых материалов на конечный вид изделия.

• Оптимизация характеристик освещения оптической системы
• Определение оптимальных механических и оптических параметров проекта системы.
• Двухсторонняя интеграция между процессами разработки оптической системы и CAD-проектированием. Поддержка создания моделей оптических компонент любого типа, включая лампы систем освещения, выключатели с подсветкой, дисплеи, и их последующее использование в системах САПР (CAD).

• Геометрическое моделирование оптических элементов с целью выбора лучшего из различных вариантов проекта.
• Автоматическая генерация геометрии призм для проектирования световодов и геометрии «подушек» для создания отражающих и преломляющих оптических элементов системы.
• Проектирование оптимальной геометрии отражателя с учетом возможных погрешностей производства.
• Проектирование поверхностей, выполняющих коллимирование световых лучей.

• Оценка технической возможности реализации head-up дисплея в зависимости от параметров ветрового стекла, геометрических характеристик проектора, системы зеркал и системы в сборе
• Быстрое и легкое проектирование head-up дисплеев для автомобилей и авиационной техники:
  • Оптимизация расположения и формы дисплея.
  • Генерация осей вращения.
  • Расчет углов для людей с различными антропометрическими данными (рост, вес и т.п.).
  • Автоматическое отображение необходимого оптического объема.
• Проверка соответствия head-up дисплея по выбранным критериям, среди которых могут быть как оптические, так и визуальные характеристики.
• Поддержка полной симуляции восприятия человеком в среде применения (стекло, стойки, панель приборов и т.п.).

• Моделирование и оценка необработанных сигналов с камер, лидаров и ультразвуковых датчиков.
• Встроенная среда для оценки влияния месторасположения датчиков на автомобиле на общую эффективность системы и выполнимость положений технического задания на ранних стадиях проектирования.
• Возможности выполнения полного анализа восприятия оптической системы при различных конфигурациях датчиков в различных сценариях без необходимости ручных операций.
• Обоснованный выбор поставщиков датчиков с необходимой производительностью.

• Оценка влияния отклонений при производстве (изменение положения, деформация и т.п.) на внешний вид, производительность и функциональность системы.
• Снижение чувствительности к отклонениям за счет оптимизации характеристик и вариантов сборки системы.
• Проверка соответствия системы с максимальными производственными отклонениями спецификациям, нормативным требованиям и отраслевым стандартам.
• Проверка отражений, читаемости и разборчивости информации, предоставляемой системой, собранной с максимальными производственными отклонениями (оценка наихудшего случая производства и сборки системы).
• Оценка внешнего вида и рабочих характеристик LED и световодов с учетом сборки и отклонений производства компонентов.

Уникальные возможности для проектирования и анализа систем зрения, а также систем обнаружения, используемых в оборонной промышленности, например, в наземных комплексах, беспилотных летательных аппаратах и спутниках:

• Моделирование и оптимизация систем видимого, ближнего и дальнего (длина волны более 2000 нм) инфракрасного спектра для активного и пассивного обнаружения.
• Автоматический расчёт и оценка эффективности оптической системы с использованием специальных инструментов измерения освещенности, яркости и интенсивности.
• Визуализация поля зрения с помощью пиксельных сеток, спроецированных на 3D среду окружения для определения возможностей обнаружения и моделирования съемки камеры. Данные возможности позволяют разработчикам оптических систем и разработчикам программного обеспечения совместно работать с цифровыми прототипами на ранних стадиях проекта.
• Оценка производительности и надежности систем зрения и обнаружения в различных сценариях с целью снижения потребностей в натурных испытаниях.

Библиотека предназначена для повышения точности имитационного моделирования систем автономного вождения. Материалы библиотеки включают в себя: асфальтовое покрытие, дорожную разметку и знаки, государственные регистрационные знаки, защитные жилеты, автомобильные краски, растительность и металлы.

Элементы библиотеки отсортированы по диапазонам (видимый и инфракрасный), которые могут распознаваться датчиками любого типа (камера, лидар, человеческий глаз).

Расширенная библиотека представляет собой онлайн-ресурс, подобно выставочному залу с тысячами светильников, датчиков, материалов и инструментов. С одной стороны, библиотека используется профессионалами для поиска новых креативных идей и вдохновения. С другой стороны, библиотека обеспечивает инженеров-проектировщиков качественными исходными данными для выполнения моделирования, основанного на физических принципах.

Оптическая библиотека содержит более 4000 современных элементов:

• Материалы: выбор и использование определенных материалов для создания любой поверхности, текстуры и цвета.
• Источники света: повышение характеристик освещения, создание привлекательных осветительных приборов с помощью готовых к использованию светодиодов, люминесцентных ламп, ламп накаливания, HDI, а также OLEDS.
• Камеры и объективы: все типы объективов и камер для создания любой оптической системы одним щелчком мыши.
• Стандарты: легкая проверка соответствия виртуальных прототипов разрабатываемых систем нормативным документам и стандартам SAE, ECE и др.
• Инструменты: использование заранее определенных датчиков, сенсоров, окружающей среды, фотометрических измерений и измерений цвета.

Расчёты, выполняемые при помощи ANSYS SPEOS