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(jī)/激光雷達(dá)應(yīng)用尤其重要，其中傳感器和光源位于鏡頭的同一側(cè)。

當(dāng)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(jī)和激光雷達(dá)模擬。因此，浪費(fèi)了寶貴的模擬時間，卻沒有得到完整的結(jié)果。為了減少模擬時間，嘗試預(yù)先計算透明材料和光源的相互作用，轉(zhuǎn)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(dá)傳感器，從而減少了運(yùn)行完整模擬所需的時間，并在傳感器表面獲得響應(yīng)。

在這個例子中，分別有Camera 和LiDAR的模擬，當(dāng)模擬系統(tǒng)光源有一個cover lens，如前照燈罩，擋風(fēng)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(dá)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(shí)踐，以實(shí)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(yù)先計算光源通過覆蓋鏡頭的傳播。

第一步，首先運(yùn)行仿真，沒有使用variable 光源的模擬結(jié)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(jié)果沒有光的收斂，只有幾個斑點(diǎn)。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(jié)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(jìn)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。

利用輻照度傳感器上的光源進(jìn)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(jìn)行模擬計算。

輻照度結(jié)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(jié)果。創(chuàng)建一個新的表面光源，命名為SurfaceIR_variable exit。將“variable exitance”設(shè)置為“true”，并在輸出文件夾中選擇上一步完成的仿真結(jié)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(shè)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(yùn)行包含variable 光源的仿真，復(fù)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。可以看到與第一步模擬的結(jié)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(dá)光源。使用相同的設(shè)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(dá)源。然后，這個IES文件將作為激光雷達(dá)傳感器的輸入。

第一步，創(chuàng)建強(qiáng)度傳感器點(diǎn)擊模擬工具欄中的強(qiáng)度傳感器。將格式改為IESNA類型C。指定原點(diǎn)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(qiáng)度。用LED光源，強(qiáng)度傳感器和蓋板玻璃作為幾何圖形創(chuàng)建直接模擬。

第三步，使用IES文件進(jìn)行激光雷達(dá)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(dá)的模擬仿真。