Ansys Speos｜如何减少Cover Lens 引起的仿真运算时间

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概述

在这个例子中，将得到如何有效地模拟前面有透明材料的光源。通过捕获玻璃罩到光源本身来减小模拟规模并提高收敛性。这对于相机/激光雷达应用尤其重要，其中传感器和光源位于镜头的同一侧。

当光源放置在一个或多个材料后面时，会增加光线追踪收敛时间，特别是对于相机和激光雷达模拟。因此，浪费了宝贵的模拟时间，却没有得到完整的结果。为了减少模拟时间，尝试预先计算透明材料和光源的相互作用，转换为只有玻璃表面的输出是有效光源。这些光线只会与环境相互作用并到达传感器，从而减少了运行完整模拟所需的时间，并在传感器表面获得响应。

在这个例子中，分别有Camera 和LiDAR的模拟，当模拟系统光源有一个cover lens，如前照灯罩，挡风玻璃，或任何其他类型的透光罩时，这种模拟方式很有用。具有透明cover lens的光源可以通过创建variable或是IES光源减少总体模拟时间。

条件

Ansys Speos 2021 R1或更高版本。所需的许可证是带有OST附加组件的Ansys Speos。在这个例子中，有一个由摄像头和激光雷达系统组成的模块，每个模块都有自己的集成光源。该模型已经创建了材料、光源和传感器，因此将更专注于最佳实践，以实现每个系统的最佳光线汇聚。将使用这个示例来解释这种variable 光源方法如何有助于减少模拟时间。

1.案例 camera系统

Camera系统包含一个集成的红外(IR)光源和camera。在模拟camera将看到的场景之前，需要预先计算光源通过覆盖镜头的传播。

第一步，首先运行仿真，没有使用variable 光源的模拟结果作为对照，以捕获“场景”的能量传播。

在模拟列表中双击“sim with glass”直接模拟。得到的仿真结果没有光的收敛，只有几个斑点。这表明模拟将需要更多的光线(500或更多pass number)来获得高保真的结果。

现在，为了获取从LED发出的光，在cover lens玻璃罩外，创建一个辐照度平面探测器来接收光的能量，进一步创建variable光源。

第二步，在光源的中心创建一个轴系统，但与cover lens有0.5mm的偏移。

创建一个辐照度传感器，参数如下图所示。

利用辐照度传感器上的光源进行仿真计算，获取辐照度。创建一个直接的模拟，包括几何形状的cover lens玻璃盖，选择“Surface IR”表面光源，选择“辐照度”探测器，进行模拟计算。

辐照度结果将出现在3D工作空间中，并且接收光源的能量分布。

第三步，创建variable 光源，创建一个具有与原光源相同参数的新光源，通过使用模拟仿真的XMP结果。创建一个新的表面光源，命名为SurfaceIR_variable exit。将“variable exitance”设置为“true”，并在输出文件夹中选择上一步完成的仿真结果Direct irradiance.Irradiance.xmp，使用和照度传感器定义的相同轴系统来定向。

使用4w的辐射通量和原始光源的光谱，如下图所示。一旦光源设置完成，你能够看到光线从cover lens玻璃前面创建光源发射出来。

第四步，运行包含variable 光源的仿真，复制模拟“sim with glass”并将其重命名为“sim with variable exit”。将光源更改为“surfaceIR_variable exit”。计算模拟，打开模拟文件exit.CameraIR.png。可以看到与第一步模拟的结果对比，现在可以看到光线在camera传感器上更高的收敛度。