ansys顯示對稱部分
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
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對于三維實體，往往會遇到取對稱單元開展計算的情況。我們需要對實體設置邊界，此外在做結果顯示的時候也希望能對結果進行顯示，能完整顯示實體的結果云圖，而非對稱單元的結果云圖。以下操作基于Workbench進行。
首先對Workbench進行設置。Workbench暫時默認無法對模型進行擴展顯示，如果需要擴展顯示整體模型，還需進行手動設置。打開Workbench，在主界面中依次選擇工具(Tool)->選項(Option)->外觀(Appearance)，勾選試用版選項(Beta Options)的復選框，如圖 1所示。
圖 1 在Workbench中打開對稱擴展顯示設置操作
1 鏡像對稱設置及結果擴展顯示
對于鏡像對稱實體，現有案例如圖 2所示。該模型由兩個同軸同高的半圓筒組成。
圖 2 鏡像對稱實體案例
首先設置對稱邊界。從Workbench進入mechanical界面。項目樹中默認不顯示對稱邊界選項，需要手動添加。點擊項目樹中的“模型”起始級，再點擊功能區中的“模型->對稱”，添加對稱邊界選項。界面操作如圖 3所示。
圖 3 Workbench Mechanical添加對稱邊界選項
添加對稱類型。本案例是鏡像對稱實體，需要添加對稱區域（鏡像對稱）。點擊項目樹中的“對稱”，在功能區中點擊“對稱區域”添加。界面操作如圖 4所示。
圖 4 Workbench Mechanical添加對稱區域操作
添加對稱邊界。點擊項目樹中的“模型->對稱->對稱區域”，在詳細信息框中進行詳細設置。選擇對稱面，選擇一個或多個在同一對稱面上的平面特征即可。
展開 本文為使用OpticStudio工具設計優化HUD抬頭顯示器系統的第三部分，主要包含演示了如何使用OpticStudio非序列模式工具正向分析HUD系統的性能以及后續可能的擴展分析。
上兩篇文章中(第一部分點此查看，第二部分點此查看)，我們主要介紹了如何以逆向方式對于HUD系統進行建模，以及根據分析系統的初始性能，并結合具體設計指標了解如何對系統進行控制與優化。本篇文章將主要結合OpticStudio非序列模式功能進行正向HUD系統性能的整體評估。（聯系我們獲取文章附件）
最終步驟：從顯示器到虛像(正向)
翻轉系統
翻轉系統不是直接一步到位的。鏡頭數據編輯器中的元件翻轉工具有一些限制，HUD系統肯定會破壞這些限制，因為該系統包含坐標間斷和非標準表面。
棘手的部分是Z軸是“翻轉的”。對于像HUD這樣的非對稱系統，該工具無法正常工作。
另一種解決方案如下所述：
?在鏡頭數據編輯器中，選擇Make Double Pass工具：
該系統在表面12上包含一個反射面，該反射就是LCD。只有我們系統的之后部分才值得關注。
?表面24是新的STOP表面。首先可以固定表面24的半直徑，將“孔徑”更改為“按光闌大小浮動”，然后將“STOP”表面設置為表面24。
?系統需要整理：刪除從“虛像”到“顯示器”中定義的所有表面；從表面1到11。設計結果可以在表面13上移除，表面13的厚度是固定值2000mm。“物面厚度(表面0)”設置為0mm。
?表面13即STOP面可以設置為全局坐標參考表面。
展開 本文為使用OpticStudio工具設計優化HUD抬頭顯示器系統的第二部分，主要包含演示了如何使用OpticStudio工具設計分析抬頭顯示器（HUD）性能，即全視場像差（FFA）和NSC矢高圖。（聯系我們獲取文章附件）
上篇文章中（點擊查看原文），我們主要介紹了如何以逆向方式對于HUD系統進行建模，下一步我們將根據分析系統的初始性能，并結合具體設計指標了解如何對系統進行控制與優化。
初始性能
增加系統像差的因素是風擋玻璃，我們可以對于像差進行分析。
該系統可以簡化為來自無窮遠處(眼睛)的光，并被風擋玻璃反射；反射后，點列圖可以告訴我們在“真實”風擋玻璃和理想風擋玻璃(平面鏡)的情況下的光線角度。
以下是定義文件的不同步驟：
·忽略表面6至11；
·將視場類型轉換為角度；
·將“物面厚度”值設置為“無限”；
·在風擋玻璃后面添加一個標準表面，作為理想平面風擋玻璃的模型。將材質設置為“MIRROR”。在“Surface 4 Properties”的“Aperture”下，從“Surface 3”中拾取“Aperture”；
·創建兩種多重結構：一種帶有“真正”風擋玻璃，另一種帶有理想的平面反射風擋玻璃(表面3和4)；
·勾選System Explorer…Aperture下的Afocal Image Space，設置單位為角度。
這些修改可以在“HUD_Step1_windshield_aberration.zar” 文件中找到：
要分析風擋玻璃引入的像差，請單擊 Analyze…Aberrations…Full Field Aberration。塞德爾像差工具在此不適用，因為它只描述旋轉對稱系統中的三階像差。
展開 它將顯示駕駛員使用抬頭顯示器看到的真實圖像。
步驟1：從虛像到顯示器(逆向設計)
初始結構
為了方便起見，已經構建了一個模板，其中包含所有的初始結構。在附件中即可看到。初始結構中包含整個風擋玻璃的自由曲面模型。風擋玻璃可視為一個擴展多項式表面。
系統選項：
?孔徑：眼盒是系統的光闌面，因此它代表了駕駛員眼睛的位置范圍：寬度=±50毫米，高度=±20毫米，所以我們將該尺寸的矩形孔徑放置在光闌面。
入瞳直徑(EPD)計算可得2 × (20?2 +50 ?2) ?2 = 108毫米。
?視場：視場類型為物高，規格定義為矩形。在實際系統中，LDC顯示器上的圖像為虛像尺寸的6倍，因為當前的設計是逆向從虛擬圖像到LCD顯示器的，因此可以計算虛像的大小，并將其用作“視場編輯器”中定義視場大小的物高。液晶顯示器尺寸為：寬度=±12.5毫米，高度=±5毫米。因此，物高尺寸應該是此值的6倍。
視場寬度=±75毫米(6 x 12.5)，視場高度=±30毫米(6 x 5)
?波長：LCD顯示器將發出0.55微米的波長
風擋玻璃
可以對整個風擋玻璃進行建模，也可以僅對HUD使用的風擋玻璃區域進行建模。
要找到“考察”區域，可以使用Footprint Diagram工具顯示疊加在風擋玻璃表面上的光線跡點情況：
風擋玻璃建模：
風擋玻璃模型：
風擋玻璃可以用序列模式表面來描述，如自由曲面或非序列CAD零件。如果將其描述為插入序列系統的非序列CAD零件，則系統變為混合模式。這在從虛像到顯示器的逆向系統建模時效果良好，但在正向工作時會出現問題，因為光闌面位于非序列結構表面之后（違反混合模式建模規則）。
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本文為使用OpticStudio工具設計優化HUD抬頭顯示器系統的第二部分，主要包含演示了如何使用OpticStudio工具設計分析抬頭顯示器（HUD）性能，即全視場像差（FFA）和NSC矢高圖。（聯系我們獲取文章附件）
上篇文章中（點擊查看原文），我們主要介紹了如何以逆向方式對于HUD系統進行建模，下一步我們將根據分析系統的初始性能，并結合具體設計指標了解如何對系統進行控制與優化。
本文演示了如何使用OpticStudio工具設計分析抬頭顯示器(HUD)性能，即全視場像差(FFA)和NSC矢高圖。(聯系我們獲取文章附件)
初始結構
HUD簡介
以下為HUD的示意圖。液晶顯示器作為光源發光，光線被HUD的兩個反射鏡反射，然后通過風擋玻璃反射，最后進入駕駛員的眼睛。駕駛員將在道路上看到虛擬圖像，比如給他指示此時的速度影像的投影。
司機在開車時會轉動頭部導致視線的偏移
對于三維實體，往往會遇到取對稱單元開展計算的情況。我們需要對實體設置邊界，此外在做結果顯示的時候也希望能對結果進行顯示，能完整顯示實體的結果云圖，而非對稱單元的結果云圖。以下操作基于Workbench進行。
首先對Workbench進行設置。Workbench暫時默認無法對模型進行擴展顯示，如果需要擴展顯示整體模型，還需進行手動設置。打開Workbench，在主界面中依次選擇工具(Tool)-
