Ansys Speos
Design und Validierung optischer Systeme

• Speos verfügt über eine intuitive, einfach zu bedienende CAD-Schnittstelle zur Bearbeitung von 3D-Geometrien und Assets, die nativ erstellt oder aus anderer CAD-Software importiert werden können.
• Bei Speos kann man sich auf die parametrische Modellierung verlassen, da die CAD-Integrationen das gleiche Erscheinungsbild wie die grafische Bedienoberfläche des CAD-Hosts bieten, so dass auch Nicht-Optik-Fachleute den Speos-Workflow bequem meistern können.

• Speos liefert eine eingebettete Lösung, um eine Optimierung auf Grundlage eines zufälligen Suchalgorithmus einzurichten.
  • Die Variablen basieren sowohl auf Speos-Parametern als auch auf geometrischen Parametern.
  • Die Zielvorgaben basieren auf direkt in den Simulationsergebnissen gemessenen Werten.

• Der Modus für das Experimentdesign ermöglicht die Generalisierung einer Planungstabelle aus den ausgewählten Variablen, um den Einfluss unterschiedlicher Wertesätze auf die Ergebnisse der Simulationsmessungen zu untersuchen.
• Die Skriptschnittstelle ermöglicht die Replikation aller Aktionen, die in der Benutzerschnittstelle durchgeführt werden, von der Erstellung der Quelle bis zur Analyse der Simulationsergebnisse. Die Schnittstelle bietet unendlich viele Möglichkeiten zur Automatisierung sich wiederholender Aufgaben.

• Dank der direkten Modellierungsfunktionen können Benutzer*innen Geometrien schnell definieren und erfassen, ohne dass dies die Komplexität herkömmlicher CAD-Software erfordert.
• Nicht-CAD-Fachleute können Geometrien mit wenigen Klicks erstellen und so die Zeit für die Geometrievorbereitung verkürzen.

• Speos GPU Powered by Nvidia OptiX nutzt die Vorteile der Raytracing-Hardwarebeschleunigung, die in den neuesten Generationen von Nvidia-Grafikprozessoren erhältlich ist, um unübertroffene Simulationsleistungen zu erreichen, ohne Kompromisse bei der Genauigkeit zu machen. Das sorgt für gleiche Speos-Arbeitsabläufe und Ergebnisqualität in nur einem Bruchteil der Zeit. Die Nvidia RTX6000 Ada Generation liefert bei Speos-Simulationen eine Leistung, die mehr als 300 CPU-Kernen entspricht.
• Speos HPC beschleunigt die Simulationsgeschwindigkeit über jede Grenze hinaus. Die Simulation kann mit linearer Leistungsskalierbarkeit auf jeder HPC-Infrastruktur eingesetzt werden, ob unter Windows oder Linux, in der Cloud oder lokal, von einigen wenigen bis zu Tausenden von Knoten. Nutzen Sie die Vorteile von 10.000 Kernen, um 10.000 Mal schneller zu arbeiten.

• HUD-Design und -Analyse ermöglicht es Benutzer*innen, die technische Machbarkeit eines HUD anhand der Form von Windschutzscheiben und Packaging-Einschränkungen zu untersuchen
• Automatisierungstools unterstützen beim Designen des optischen Systems und verbessern die wahrgenommene Bildqualität, indem sie das Layout und die Formen optimieren, eine Drehachse generieren, die Winkel für unterschiedliche Fahrergrößen berechnen und das erforderliche optische Volumen automatisch anzeigen.
• Qualifizieren Sie die Bildqualität objektiv und vergleichen Sie unterschiedliche technische Optionen, indem Sie die optische und die visuelle Leistung bewerten.
• Überprüfen Sie die Einhaltung Ihrer Akzeptanzkriterien und erstellen Sie eine vollständige Simulation der Wahrnehmung der Fahrer*innen.

• Mit Speos Human Vision lassen sich die angezeigten Werte an die maximale Leistungsfähigkeit des Monitors anpassen und die Kontraste so einstellen, dass die Anzeige auf dem Bildschirm mit dem wirklichen Sehen übereinstimmt.
  • Die Algorithmen von Human Vision passen sich automatisch an die Beschränkung des Luminanzniveaus in den Ergebnissen an.
  • Human Vision und 1:1-Luminanz sind kompatibel mit HDR10-Displays und sorgen für unübertroffene Farb- und Kontrastgenauigkeit. Außerdem werden stereoskopische (3D) Displays und VR-HMDs unterstützt, um eine lebensechte Größen- und Tiefenwahrnehmung zu ermöglichen.
• Die Speos Live Preview-Schnittstelle ermöglicht es, Simulationsergebnisse in Echtzeit zu erleben. Speos Live Preview basiert auf GPU-Compute mit Nvidia GPUs und ermöglicht Folgendes:
  • Sehen Sie sich das Ergebnis von Beginn der Simulation an an, durchsuchen Sie die Ergebnisse der verfügbaren Sensoren, und überprüfen Sie mit Human Vision die Lichtverhältnisse in Falschfarben oder lebensechten Ansichten.
  • Speichern Sie jederzeit die Ergebnisse, um sie in Photometric Labs weiter zu untersuchen und zu messen.
  • Sie können die meisten optischen Eigenschaften jederzeit ändern und die Simulation mit einem Klick neu starten.

Raytracing

• Verstehen Sie rasch das Verhalten von Strahlen, und sehen Sie sich die Auswirkungen von Modellierungsänderungen an, wenn der Strahlenpfad bei Designänderungen aktualisiert wird.
• Mit regelmäßig erfassten theoretischen Strahlenquellen können Sie Beleuchtungskonzepte entwerfen und die Strahlen manuell auf Ihr Ziel lenken.
• Visualisieren Sie das Raytracing von jeder Lichtquelle aus, um Ihren Entwurf zu überprüfen und anzupassen, bevor Sie eine Simulation durchführen.

Ray Propagation Engine

• Die Reziprozität der direkten und inversen Ausbreitungsmodi garantiert die Genauigkeit der Ergebnisse unabhängig vom gewählten Modus.
• Simulationen ermöglichen die Materialisierung und das Testen eines optischen Systems bei der Ausbreitung von Strahlen durch die Schlüsselkomponenten der optischen Simulation (Materialien, Quellen, Sensoren).

• Light Expert bietet die Möglichkeit, die Wechselwirkungen zwischen Licht und den unterschiedlichen Geometrien des optischen Systems zu visualisieren, um mögliche Ursachen für Streulicht, Geisterbilder und Reflexionen zu erkennen.
• Die Funktionen von Speos zur Analyse von Streulicht ermöglichen es, das Verhalten von Strahlen zu verstehen, bevor sie einen Sensor erreichen, also alle Wege, die das Licht nimmt, sowie den Beitrag jeder Sequenz.
• Ergebnisüberlagerung: Die von den unterschiedlichen Sensoren integrierten Strahlen können analysiert werden, indem die Elemente, die zu den Simulationsergebnissen beitragen, getrennt werden.
  • Die Auswirkung der unterschiedlichen Quellen, die an der Ausbreitung beteiligt sind, um zum Beispiel festzustellen, welche Quelle zu einem heißen Fleck beiträgt.
  • Der Einfluss spezieller Geometrieflächen, die bei der Ausbreitung beteiligt sind, verbessert die Effizienz der Designoberfläche.
  • Anhand der Auswirkungen der unterschiedlichen optischen Sequenzen, denen die Strahlen während der Ausbreitung folgen, lassen sich die Ursachen für Streulicht erkennen.

Speos verfügt über verschiedene Methoden zur Modellierung von Lichtquellen.

• Die meisten LED-Hersteller stellen Dateien mit Strahlenmesswerten im Speos-Format zur Verfügung, mit denen sich Quellen definieren lassen, ähnlich wie bei Leuchtmittelherstellern mit IESNA LM-63- und Eulumdat-Dateien.
• Die Emission einer komplexen Quelle kann auf der Ebene von LED-Chips berechnet werden, wobei die umgebende Optik bei den Berechnungen berücksichtigt wird.
• Für physikbasierte Renderings lassen sich Umgebungsquellen modellieren, um der Szene mehr Realismus zu verleihen, sowie Displayquellen für Simulationen des Fahrzeuginnenraums.
• Der thermische Emissionsgrad unterschiedlicher Geometrien kann auch bei Simulationen im vollen infraroten Spektralbereich berechnet werden.

• Bei den Reflexions- oder Brechungseigenschaften stellt Speos eine einfach zu bedienende Oberfläche zum Entwerfen von Reflektoren oder Linsen mit variabler Gitterdefinition (rechteckig, kreisförmig, Streifen, wabenförmig, Freiform) bereit.
• Definieren Sie die Geometrie jedes Kissen oder legen Sie das Ziel für die optische Strahlenverteilung mit integrierter Optimierung fest.
• Speos bietet das beste Lichtleiter-Designtool seiner Klasse, um die Variation der Prismenparameter reibungslos zu steuern und eine effiziente und homogene Lichtverteilung zu gewährleisten.
• In Kombination mit Speos GPU lässt sich die Photometrie von Designs sofort nach Facetten oder für den gesamten Reflektor überprüfen.

• Das Volumenverhalten von Materialien umfasst die spektrale Absorption, Streuung, Fluoreszenz, Brechungsindizes, Gradientenindizes und komplexe Brechungsindizes, entweder als Modell oder als tabellarische Eingabe.
• Die Beschreibung des Oberflächenverhaltens reicht von einfachen Gauß-Spiegelmodellen bis hin zu gemessenen spektralen 3D-BxDFs, anisotropen, retroreflektierenden, irisierenden und polarisierten Eigenschaften.
• Erzielen Sie komplexe Verhaltensweisen mit räumlicher Variation, mehrschichtigen Texturen mit Eigenschaftsüberblendung oder speziellen Plugins wie LSWM, um optische Gitter aus der Lumerical-Simulation zu verwenden.

• Speos verfügt über spezielle Funktionen zur Simulation und Bewertung von Kamera- und Lidar-Rohsignalen in einer Fahrumgebung.
•  Ausgehend von einem digitalen Modell, einschließlich Umgebungsgeometrien, Sensorlayout und umliegenden Zielen, können Kamera- und Lidarsysteme physisch modelliert werden.
• Die von den Sensorsystemen erfassten Daten werden in die CAD-Plattform integriert und können unter Berücksichtigung ihrer Eigenschaften und Beschränkungen simuliert werden.
• Für unterschiedliche Sensorkonfigurationen in verschiedenen Szenarien können vollständige Analysen durchgeführt werden.

• Speos ermöglicht die STOP-Analyse, um die Auswirkungen mechanischer Verformungen aufgrund von Temperaturschwankungen auf die photometrische Leistung zu bewerten.
• Durch die Workbench-Integration aktualisieren Speos und Mechanical automatisch den ursprünglichen Entwurf mit den verformten Geometrien aus der Mechanical-Simulation.

Speos ist Teil des Optikproduktportfolios von Ansys und ermöglicht die Interoperabilität und Design-Workflow-Lösungen mit OpticStudio und Lumerical.

• OpticStudio kann ein optisches Linsensystem als reduziertes Modell mit der Bezeichnung Speos Lens System (.optdistortion-Datei) für eine genaue und schnelle Kamerasimulation exportieren. Weitere Informationen zu den Funktionen von OpticStudio finden Sie auf der Seite von OpticStudio.
• Lumerical-Simulation von Gittern mit dem SubWavelength Lumerical-Plugin. Lumerical kann außerdem in Kombination mit Speos für eine präzise CMOS-Simulation genutzt werden. Weitere Informationen zu den Funktionen von Lumerical finden Sie auf der Lumerical-Seite.

• Speos Light Box ermöglicht den Export und den Import von Geometrien zusammen mit den dazugehörigen optischen Daten:
  • Quellen
  • Optische Eigenschaften (Material, Oberflächeneigenschaften)
  • Vernetzungseigenschaften (als Netze gespeicherte Geometrien)
• Light Box kann den Datenaustausch zwischen Lieferanten und Kunden übernehmen. Es ist kompatibel mit Multi-CAD-Plattformen, in die Ansys-Software integriert ist (SpaceClaim, Speos for NX, Speos for Creo Parametric).
• Das Dateiformat ist verschlüsselt, sodass der Inhalt nicht außerhalb von Speos bearbeitet werden kann. Die Sicherheit kann außerdem durch ein Passwort gesteigert werden.