在這個例子中,將得到如何有效地模擬前面有透明材料的光源。通過捕獲玻璃罩到光源本身來減小模擬規(guī)模并提高收斂性。這對于相機/激光雷達應用尤其重要,其中傳感器和光源位于鏡頭的同一側。
當光源放置在一個或多個材料后面時,會增加光線追蹤收斂時間,特別是對于相機和激光雷達模擬。因此,浪費了寶貴的模擬時間,卻沒有得到完整的結果。為了減少模擬時間,嘗試預先計算透明材料和光源的相互作用,轉換為只有玻璃表面的輸出是有效光源。這些光線只會與環(huán)境相互作用并到達傳感器,從而減少了運行完整模擬所需的時間,并在傳感器表面獲得響應。
在這個例子中,分別有Camera 和LiDAR的模擬,當模擬系統(tǒng)光源有一個cover lens,如前照燈罩,擋風玻璃,或任何其他類型的透光罩時,這種模擬方式很有用。具有透明cover lens的光源可以通過創(chuàng)建variable或是IES光源減少總體模擬時間。
Ansys Speos 2021 R1或更高版本。所需的許可證是帶有OST附加組件的Ansys Speos。在這個例子中,有一個由攝像頭和激光雷達系統(tǒng)組成的模塊,每個模塊都有自己的集成光源。該模型已經(jīng)創(chuàng)建了材料、光源和傳感器,因此將更專注于最佳實踐,以實現(xiàn)每個系統(tǒng)的最佳光線匯聚。將使用這個示例來解釋這種variable 光源方法如何有助于減少模擬時間。
1.案例 camera系統(tǒng)
Camera系統(tǒng)包含一個集成的紅外(IR)光源和camera。在模擬camera將看到的場景之前,需要預先計算光源通過覆蓋鏡頭的傳播。
第一步,首先運行仿真,沒有使用variable 光源的模擬結果作為對照,以捕獲“場景”的能量傳播。
在模擬列表中雙擊“sim with glass”直接模擬。得到的仿真結果沒有光的收斂,只有幾個斑點。這表明模擬將需要更多的光線(500或更多pass number)來獲得高保真的結果。
現(xiàn)在,為了獲取從LED發(fā)出的光,在cover lens玻璃罩外,創(chuàng)建一個輻照度平面探測器來接收光的能量,進一步創(chuàng)建variable光源。
第二步,在光源的中心創(chuàng)建一個軸系統(tǒng),但與cover lens有0.5mm的偏移。
創(chuàng)建一個輻照度傳感器,參數(shù)如下圖所示。
利用輻照度傳感器上的光源進行仿真計算,獲取輻照度。創(chuàng)建一個直接的模擬,包括幾何形狀的cover lens玻璃蓋,選擇“Surface IR”表面光源,選擇“輻照度”探測器,進行模擬計算。
輻照度結果將出現(xiàn)在3D工作空間中,并且接收光源的能量分布。
第三步,創(chuàng)建variable 光源,創(chuàng)建一個具有與原光源相同參數(shù)的新光源,通過使用模擬仿真的XMP結果。創(chuàng)建一個新的表面光源,命名為SurfaceIR_variable exit。將“variable exitance”設置為“true”,并在輸出文件夾中選擇上一步完成的仿真結果Direct irradiance.Irradiance.xmp,使用和照度傳感器定義的相同軸系統(tǒng)來定向。
使用4w的輻射通量和原始光源的光譜,如下圖所示。一旦光源設置完成,你能夠看到光線從cover lens玻璃前面創(chuàng)建光源發(fā)射出來。
第四步,運行包含variable 光源的仿真,復制模擬“sim with glass”并將其重命名為“sim with variable exit”。將光源更改為“surfaceIR_variable exit”。計算模擬,打開模擬文件exit.CameraIR.png??梢钥吹脚c第一步模擬的結果對比,現(xiàn)在可以看到光線在camera傳感器上更高的收斂度。
2.案例LiDAR系統(tǒng)
可以使用類似的仿真來創(chuàng)建有cover lens鏡頭蓋板的激光雷達光源。使用相同的設置,通過創(chuàng)建IES文件而不是輻照度傳感器來創(chuàng)建激光雷達源。然后,這個IES文件將作為激光雷達傳感器的輸入。
第一步,創(chuàng)建強度傳感器點擊模擬工具欄中的強度傳感器。將格式改為IESNA類型C。指定原點和軸與光源前面的玻璃罩外的輻照軸系統(tǒng)相同。
第二步,使用直接模擬獲得光源強度。用LED光源,強度傳感器和蓋板玻璃作為幾何圖形創(chuàng)建直接模擬。
計算模擬并得到光源文件XXXXX.ies。
第三步,使用IES文件進行激光雷達模擬。將創(chuàng)建一個LiDAR傳感器,并使用在第二步中創(chuàng)建的IES文件作為發(fā)射源,用于激光雷達的模擬仿真。
第四步,創(chuàng)建LiDAR仿真,點擊system-LiDAR仿真,選擇參與仿真的場景中的幾何體和LiDAR Sensor,運算仿真。
以上是帶有cover lens的camera 和LiDAR的模擬,將模型進一步擴展可應用到擋風玻璃后面或前燈的camera 和LiDAR仿真場景,考慮擋風玻璃或前照燈鏡頭覆蓋了整個光源和傳感器的相互影響。