翻譯：上海安世亞太

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概述

Ansys SPEOS HUD Design & Analysis提供了專門開發汽車抬頭顯示器（HUD）的先進功能。在設計早期識別潛在問題，以在開發過程中大幅改進光學系統。

有了直觀易懂的功能，可以從開始設計或進行即時設計，從而直接在CAD環境中優化布局和形狀。為不同身高的駕駛員生成設計變化，并顯示HUD系統所需的光學體。

圖2 根據具體定義的最優配置比較

通過SPEOS HUD Design & Analysis，根據擋風玻璃形狀和封裝限制（這些限制要求高度緊湊的設計），研究抬頭顯示器的技術可行性。自動化工具有助于光學系統設計并提高圖像的感知質量。具體而言，該工具可以：

• 優化布局和形狀

• 生成旋轉軸

• 計算駕駛員身高變化的角度

• 自動顯示所需光學體

該功能可以對圖像質量進行客觀鑒定，并比較多個可選擇的光學和視覺性能，根據自己的驗收標準來衡量合規性。

圖3 玻璃厚度對重像可視化影響的評估

 

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HUD光學設計

圖4 成像系統的設計步驟

通過自動優化光學反射器布局和形狀，Ansys SPEOS HUD光學設計幫助您為汽車抬頭顯示器創建完整的光學系統。這種優化保證了從指定的三維eyebox或head motion box、目標圖像和擋風玻璃形狀獲得最高質量的虛擬圖像。

圖5 從不同eyebox位置評估圖像

初始表面生成的反射器形狀與幾何運算自然兼容。這有助于避免幾何變換、手動轉移操作、多產品定義和模具設計的特定過程造成的精度損失。

SPEOS HUD光學設計自動設計多自由曲面反射器：根據力學約束交互定義元件數量、距離和方向。每個反射器都有自己的自由曲面參數，這些參數經過優化以減少完整裝配的像差。

 

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HUD光學分析

Ansys SPEOS HUD光學分析是一種自動化功能，用戶只需要輸入PGU、反射器、擋風玻璃或者Combiner屏幕，就可以對汽車抬頭顯示器虛擬圖像的質量進行鑒定?？梢栽趲追昼姸皇菐滋靸龋焖偬峁┮涣鞯腍UD反射器形狀設計，并進行設計和性能分析。

該功能方便了相關內部部門（負責HMI電氣、封裝、安裝玻璃和GD&T的部門)之間的溝通，方便了客戶和供應商之間的溝通。為力學和光學提供了統一的數字化樣機經驗，提升了全球層面的協作。

圖7 HUD圖像質量分析

自動化分析易于執行：這種智能嵌入式軟件無需用戶掌握光學專業的知識。它提供了描述系統性能的光學衡量指標，包括圖像失真、圖像清晰度、重像和視差。該分析還能提供直觀的可視化效果，以便更好地理解先進的光學和視覺概念。分析報告可以基于汽車標準，也可以根據特定汽車制造商的光學衡量指標定義和驗收標準定制。

此外，SPEOS HUD光學分析能夠分析具有基于三維NURBS或測量網格表面的幾何定義的HUD的性能。您可以執行抬頭顯示器的逆向工程來評估已經制造出來的擋風玻璃的性能，以提出校正畸變設計變更方案。

可視化HUD外殼材質對投影圖像的影響。通過改變外殼材質，可消除左側圖片上可見的明顯的雜散光，如右圖所示。左右圖對比表明，即使在掠射角下，也能保證極低反射率。

最后，分析功能可以生成彎曲變形數據，以對預失真圖像校正進行反饋。也可以導入彎曲變形信息。在這兩種情況下，通過仿真車輛嵌入式軟件的變形過程來計算光學衡量指標，以反映整個HUD系統的光學性能。

 

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CNC兼容性

SPEOS HUD Design & Analysis與計算機數控(CNC)加工兼容。用戶可以直接將有關SPEOS生成的光學表面的信息導出為多項式系數。然后將信息傳輸到數控機床上，直接生成光學表面。這種兼容性極大地簡化了零件供應商之間的數據傳輸。