要求汽車按鍵字符的點(diǎn)亮均勻性一直是供應(yīng)商和主機(jī)廠關(guān)注的指標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)高效率低成本的方案，往往采用光導(dǎo)的形式去實(shí)現(xiàn)。但這個(gè)光導(dǎo)屬于異形光導(dǎo)，也就是光導(dǎo)的幾何特征并不規(guī)則，這給設(shè)計(jì)師帶來了很大的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的光導(dǎo)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不斷試錯(cuò)，來找出最優(yōu)解。該方法效率低，時(shí)間長，同時(shí)不能找到最優(yōu)解。通過采用Ansys SPEOS和Ansys optiSLang結(jié)合的方案能很好的解決這個(gè)難題，借助Ansys SPEOS在光學(xué)設(shè)計(jì)和仿真領(lǐng)域強(qiáng)大的功能，可以輕松設(shè)計(jì)光導(dǎo)并定制變量和目標(biāo)值，而借助Ansys optiSLang優(yōu)異的算法能找出參數(shù)相關(guān)性和最優(yōu)解。從而，將汽車按鍵字符設(shè)計(jì)的工作流大大簡化和流程化，提高了設(shè)計(jì)效率。本文將詳細(xì)通過具體案例來介紹聯(lián)合Ansys SPEOS和optiSLang來對汽車按鍵光導(dǎo)設(shè)計(jì)的優(yōu)化過程。

1. 從0度和30度角度觀察汽車按鍵，獲得均勻的點(diǎn)亮效果
   

2. 優(yōu)化光導(dǎo)的幾何尺寸以獲得最佳的光強(qiáng)均勻性

• 定義輸入輸出變量
  

• 關(guān)于以下參數(shù)進(jìn)行參數(shù)敏感性分析

• 多目標(biāo)的最小值優(yōu)化

• 在Ansys Workbench中建立SPEOS和optiSLang的工作流
  

• 使用SPEOS作為求解器進(jìn)行求解

• 將optiSLang和workbench進(jìn)行結(jié)合
  

• 指定參數(shù)變化范圍

• 從下圖可以看出R5對于結(jié)果影響最大
  

• 光導(dǎo)在30度角的輸出的CoP（>80%），具有較高的模型精度

• 保持參數(shù)范圍如下
  

  

• 設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)，使得0度角和30度角的亮度均方根對比度最小。

  

• 使用MOP Solver來優(yōu)化，優(yōu)化方法是EA

  

• 運(yùn)行優(yōu)化得到如下結(jié)論：

• 結(jié)果對比

• 參數(shù)敏感性分析幫助找出影響最大的參數(shù)，減少變量個(gè)數(shù)。
  

• 基于MOP的優(yōu)化，能夠改善初始化設(shè)計(jì)，找到最優(yōu)解。

通過上述過程介紹，我們可以清晰地看到結(jié)合Ansys SPEOS 和optiSLang能夠很好地幫助設(shè)計(jì)師找到敏感參數(shù)，并通過優(yōu)異的算法找到最優(yōu)解。值得一提的是，雖然本文案例僅針對汽車按鍵光導(dǎo)設(shè)計(jì)做相應(yīng)論述，但結(jié)合Ansys SPEOS 和optiSLang的解決方案還可應(yīng)用于很多其他光學(xué)領(lǐng)域，例如，聚光器優(yōu)化、花生透鏡的優(yōu)化等應(yīng)用。