ansys激光雷達仿真的案例
今晚ANSYS直播丨無人駕駛傳感器仿真之?dāng)z像頭與激光雷達，報名抽手機
ANSYS自動駕駛系列Webinar，結(jié)合自動駕駛系統(tǒng)的研發(fā)講述ANSYS工具如何助力自動駕駛的開發(fā)驗證，本期重點為ANSYS自動駕駛解決方案之傳感器仿真（攝像頭和激光雷達）。
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Ansys Zemax | 使用 OpticStudio 進行閃光激光雷達系統(tǒng)建模（中）
在消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，工程師可利用激光雷達實現(xiàn)眾多功能，如面部識別和3D映射等。盡管激光雷達系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛而且截然不同，但是 “閃光激光雷達” 解決方案通常都適用于在使用固態(tài)光學(xué)元件的目標場景中生成可檢測的點陣列。憑借具有針對小型封裝結(jié)構(gòu)但可獲取三維空間數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢，固態(tài)激光雷達系統(tǒng)在智能手機和筆記本電腦等消費類電子產(chǎn)品中日益普及。在這個系列的文章中，我們將探討如何使用 Ansys Zemax OpticStudio 對此類系統(tǒng)進行建模，包括從序列初始設(shè)計到集成機械外殼的整個流程。
該文章為閃光激光雷達系統(tǒng)建模系列文章的第二篇。（點擊查看第一篇）
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簡介
激光雷達系統(tǒng)在工業(yè)界中有著多種場景下的應(yīng)用，對應(yīng)于不同種類的激光雷達系統(tǒng)（比如用于掃描元件或確定視野的系統(tǒng)等），本示例將主要探索如何使用衍射光學(xué)元件來復(fù)制光源陣列在目標場景中的投影。成像透鏡系統(tǒng)隨后可觀察到投影的光源陣列，以獲取投射光線的飛行時間信息，進而生成投影點的深度信息。
在本文中，我們將介紹如何將上篇的序列模式起始結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)換，并向非序列模型中添加更多細節(jié)。我們還將應(yīng)用 ZOS-API 在閃光激光雷達系統(tǒng)中生成一些時間飛行結(jié)果。
初始轉(zhuǎn)換至非序列模式
為了觀察這兩個模塊結(jié)合成為整個系統(tǒng)將如何工作，我們可以在每個系統(tǒng)中使用 “轉(zhuǎn)換至非序列模式組” 工具（可以在 文件選項卡…轉(zhuǎn)換至非序列模式組 中找到）來生成照明和成像子系統(tǒng)的非序列模型。
展開 Ansys Zemax | 使用OpticStudio進行閃光激光雷達系統(tǒng)建模（下）
在消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，工程師可利用激光雷達實現(xiàn)眾多功能，如面部識別和3D映射等。盡管激光雷達系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛而且截然不同，而“閃存激光雷達”解決方案適用于在使用固態(tài)光學(xué)元件的目標場景中生成可檢測的點陣列。
憑借在針對小型封裝獲取三維空間數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢，固態(tài)激光雷達系統(tǒng)在智能手機和筆記本電腦等消費類電子產(chǎn)品中日益普及。
在這個系列的文章中，我們將探討如何使用OpticStudio對此類系統(tǒng)進行建模，包括從序列起始點到集成機械外殼的整個流程。該文章為閃光激光雷達系統(tǒng)建模系列文章的最后一篇。（點擊查看上期文章）
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簡介
激光雷達系統(tǒng)在工業(yè)界中有著多種場景下的應(yīng)用，對應(yīng)于不同種類的激光雷達系統(tǒng)（比如用于掃描元件或確定視野的系統(tǒng)等），本示例將主要探索如何使用衍射光學(xué)元件來復(fù)制光源陣列在目標場景中的投影。成像透鏡系統(tǒng)隨后可觀察到投影的光源陣列，以獲取投射光線的飛行時間信息，進而生成投影點的深度信息。
在第三部分中，我們會介紹如何使用 Prepare for OpticsBuilder 將光學(xué)模型轉(zhuǎn)換為 .ZBD 文件。通過轉(zhuǎn)換，我們能夠在 OpticsBuilder 中打開光學(xué)模型，并用于受支持的 CAD 平臺，以生成機械外殼并執(zhí)行光線追跡驗證。
使用Prepare for OpticsBuilder
在前兩篇文章中，我們已經(jīng)在OpticStudio中為閃存激光雷達系統(tǒng)創(chuàng)建了一個完整的端到端模型。
展開 Ansys Zemax | 使用 OpticStudio 進行閃光激光雷達系統(tǒng)建模（上）
結(jié)論
在這篇文章中，我們介紹了閃光激光雷達系統(tǒng)如何運行的背景，并將系統(tǒng)的兩個組成部分通過序列模式系統(tǒng)進行建模。在為激光雷達發(fā)射器的衍射元件進行建模時，我們采用了一階方法，以生成不同的投影級次，并評估和避免光源投影中存在任何潛在的重疊。此外，我們還討論并驗證了成像模塊是否具有我們所需的充足性能。
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Ansys助力Innoviz憑借新一代激光雷達設(shè)計實現(xiàn)自動駕駛技術(shù)變革
Innoviz 激光雷達 3D點云
Innoviz團隊之所以會取得成功，得益于他們對激光雷達設(shè)計和光學(xué)功能的各個方面進行了仿真和測試。憑借強大的Ansys多物理場功能，Innoviz采用Ansys? Mechanical?、Ansys? Fluent?、Zemax以及Ansys? Maxwell?仿真軟件無縫協(xié)同工作，從而成功解決激光雷達系統(tǒng)的復(fù)雜性問題。通過大量的仿真與測試，各種組件和單個芯片實現(xiàn)了緊密的集成，這需要最大限度地減少設(shè)計迭代并實現(xiàn)更緊湊的激光雷達系統(tǒng)。這種可靠的高性能激光雷達解決方案能夠以更低的價格點滿足制造商所需的汽車性能特征和尺寸要求。
Innoviz首席研發(fā)官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Oren Buskila表示：“在整個產(chǎn)品設(shè)計鏈中，我們使用了Ansys生態(tài)系統(tǒng)中的多種類型的仿真。我們依靠Ansys仿真功能來運行結(jié)構(gòu)分析，以了解芯片的應(yīng)力和溫度變化。此外，我們還使用Ansys動力學(xué)仿真來了解振動特性，并使用熱仿真來查看是否可以耗散諸如激光器等內(nèi)部主要組件的功率。Ansys不僅可提供出色的仿真軟件，而且其在汽車領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗?zāi)軌驇椭覀兘鉀Q最大的設(shè)計挑戰(zhàn)，這一點讓我們尤為感謝?！?Ansys產(chǎn)品高級副總裁Shane Emswiler指出：“我們的各種仿真技術(shù)和不斷完善的多物理場能力可支持探索和發(fā)現(xiàn)先進的自動駕駛技術(shù)。在執(zhí)行像激光雷達這種更復(fù)雜的光學(xué)應(yīng)用時，則需要更高的預(yù)測準確度。我們的仿真工具能夠與我們的產(chǎn)品組合實現(xiàn)良好地內(nèi)部和外部連接，以幫助我們的客戶滿懷信心地快速完成設(shè)計周期。仿真軟件是推動更為復(fù)雜的新一代激光雷達系統(tǒng)研發(fā)的強大引擎，從而加速自動駕駛汽車的應(yīng)用?！?/span>
展開 線上研討會 | SYNOPSYS 與 ASAP 聯(lián)合設(shè)計仿真激光雷達的解決方案（免費）
為幫助大家了解不同軟件間的協(xié)同設(shè)計方法，武漢墨光將于06月28日開展 SYNOPSYS 與 ASAP 聯(lián)合設(shè)計仿真激光雷達的解決方案 線上研討會。旨在通過分享運用不同光學(xué)設(shè)計軟件進行激光雷達設(shè)計分析的案例演示，帶大家更為直觀的學(xué)習(xí)了解 SYNOPSYS 和 ASAP 兩款軟件間的交互操作。以下是本次研討會的具體介紹：
會議大綱
1.激光雷達系統(tǒng)介紹
激光雷達簡介
激光雷達原理和分類
激光發(fā)射和接受光學(xué)系統(tǒng)
2.使用 SYNOPSYS 設(shè)計激光雷達鏡頭
自動搜索初始結(jié)構(gòu)
激光雷達鏡頭優(yōu)化
激光雷達鏡頭像質(zhì)分析
3.使用 ASAP 分析激光雷達系統(tǒng)
激光雷達鏡頭雜散光分析
激光雷達系統(tǒng)偏振分析
會議詳情
主辦單位：武漢墨光科技有限公司
會議講師：武漢墨光科技資深光學(xué)工程師
會議時間：2023年06月28日（15：00-16：00）
報名方式
#騰訊會議：305-303-673(名額有限，滿額請致工作人員咨詢)
咨詢電話：13396044940
展開 Ansys助力Innoviz憑借新一代激光雷達設(shè)計實現(xiàn)自動駕駛技術(shù)變革
Innoviz 激光雷達 3D點云
Innoviz團隊之所以會取得成功，得益于他們對激光雷達設(shè)計和光學(xué)功能的各個方面進行了仿真和測試。憑借強大的Ansys多物理場功能，Innoviz采用Ansys? Mechanical?、Ansys? Fluent?、Zemax以及Ansys? Maxwell?仿真軟件無縫協(xié)同工作，從而成功解決激光雷達系統(tǒng)的復(fù)雜性問題。通過大量的仿真與測試，各種組件和單個芯片實現(xiàn)了緊密的集成，這需要最大限度地減少設(shè)計迭代并實現(xiàn)更緊湊的激光雷達系統(tǒng)。這種可靠的高性能激光雷達解決方案能夠以更低的價格點滿足制造商所需的汽車性能特征和尺寸要求。
Innoviz首席研發(fā)官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Oren Buskila表示：“在整個產(chǎn)品設(shè)計鏈中，我們使用了Ansys生態(tài)系統(tǒng)中的多種類型的仿真。我們依靠Ansys仿真功能來運行結(jié)構(gòu)分析，以了解芯片的應(yīng)力和溫度變化。此外，我們還使用Ansys動力學(xué)仿真來了解振動特性，并使用熱仿真來查看是否可以耗散諸如激光器等內(nèi)部主要組件的功率。Ansys不僅可提供出色的仿真軟件，而且其在汽車領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗?zāi)軌驇椭覀兘鉀Q最大的設(shè)計挑戰(zhàn)，這一點讓我們尤為感謝?！?Ansys產(chǎn)品高級副總裁Shane Emswiler指出：“我們的各種仿真技術(shù)和不斷完善的多物理場能力可支持探索和發(fā)現(xiàn)先進的自動駕駛技術(shù)。在執(zhí)行像激光雷達這種更復(fù)雜的光學(xué)應(yīng)用時，則需要更高的預(yù)測準確度。我們的仿真工具能夠與我們的產(chǎn)品組合實現(xiàn)良好地內(nèi)部和外部連接，以幫助我們的客戶滿懷信心地快速完成設(shè)計周期。
展開 【資料分享專區(qū)】Ansys自動駕駛雷達仿真優(yōu)化方案
自動駕駛雷達仿真優(yōu)化方案
報名 | “聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發(fā)射半導(dǎo)體激光器仿真
在本次網(wǎng)絡(luò)研討會中，將展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導(dǎo)體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數(shù)如何使用物理仿真來模擬，并將之導(dǎo)入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。研討會將重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性，介紹如何將物理仿真或?qū)嶒灹繙y的結(jié)果導(dǎo)入TWLM來表征包含量子井增益的波導(dǎo)，并進行增益與激光器設(shè)計。無論您是從事電路集成的系統(tǒng)設(shè)計人員還是從事分立元件的激光器設(shè)計人員，本次研討會都將幫助您學(xué)習(xí)如何進行激光器的設(shè)計。歡迎報名！
展開 報名 | “聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發(fā)射半導(dǎo)體激光器仿真
在本次網(wǎng)絡(luò)研討會中，將展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導(dǎo)體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數(shù)如何使用物理仿真來模擬，并將之導(dǎo)入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。研討會將重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性，介紹如何將物理仿真或?qū)嶒灹繙y的結(jié)果導(dǎo)入TWLM來表征包含量子井增益的波導(dǎo)，并進行增益與激光器設(shè)計。無論您是從事電路集成的系統(tǒng)設(shè)計人員還是從事分立元件的激光器設(shè)計人員，本次研討會都將幫助您學(xué)習(xí)如何進行激光器的設(shè)計。歡迎報名！
展開 干貨 | ANSYS激光焊接過程熱應(yīng)力仿真應(yīng)用
激光焊接具有功率密度高、熱影響區(qū)和熱變形小、焊縫深寬比大、焊接質(zhì)量高等許多優(yōu)點，此外，激光焊接還具有加工區(qū)域細小、能量密度高、熱源易控制、熱影響區(qū)窄等特點。因此，激光焊接是鋼/鋁異種金屬的理想焊接方法。
利用Ansys Workbench仿真平臺可直接對焊接過程進行熱固耦合數(shù)值求解，進而得到給定工藝參數(shù)條件下的溫度場和應(yīng)力場分布。示意簡單模型如下：
幾何模型
仿真過程中，對于模型三個部件，采用掃描方法劃分六面體網(wǎng)格，板材厚度方向上，定義三層網(wǎng)格以捕捉彎曲變形效果；材料選用普通結(jié)構(gòu)鋼。
網(wǎng)格模型
1.激光焊過程瞬態(tài)熱分析
為了仿真激光焊接過程產(chǎn)生的熱場分布，必須建立精確地?zé)嵩础τ谶@種移動熱源施加問題，可以借助ANSYS軟件的ACT工具“Moving_Heat_Flux”實現(xiàn)高斯熱源載荷設(shè)置：移動熱流率或移動熱能量兩種方式。
移動熱流率源載荷：
熱動熱能量源載荷：
本案例中，采用移動熱流率載荷，熱源移動速度為5 mm/s，從初始時刻起，作用總時間44 s，激光能流量強度為7.5 w/mm2，作用區(qū)域半徑5 mm。結(jié)構(gòu)外表面設(shè)置對流換熱條件，環(huán)境溫度22度。
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ANSYS與漢邦激光合作，金屬增材仿真軟件與硬件的完美結(jié)合
漢邦科技和ANSYS的合作，可以很好地把軟件硬件結(jié)合起來，讓軟件真正的仿真出金屬3D打印機打印出零件的性能，從而保證增材制造打印件的質(zhì)量和成功率，增材工藝仿真的完善，可以實現(xiàn)在制造前對打印工藝過程進行仿真計算，進而預(yù)測打印完成后的真實狀態(tài)并進行工藝優(yōu)化。
同時，ANSYS學(xué)術(shù)工程仿真軟件被廣泛應(yīng)用于全球數(shù)千所高校，用于幫助大學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)原理、幫助研究人員解決復(fù)雜工程難題以及幫助研究生為其碩士或博士論文提供數(shù)據(jù)。漢邦科技與ANSYS的聯(lián)合，有利于幫助院校開展相關(guān)科研項目，使參與操作的師生之間、學(xué)生之間對同一設(shè)備的設(shè)計和工藝進行更順暢的交流。
關(guān)于廣東漢邦激光科技：
廣東漢邦激光科技有限公司，總部位于美麗的中山市，專注金屬（SLM）3D打印裝備的 ，為客戶提高品質(zhì)、全方位的3D打印技術(shù)解決方案。
2007年創(chuàng)始團隊正式進入金屬3D打印行業(yè)，擁有十年裝備與應(yīng)用技術(shù)積累、沉淀。一直以來，我們不斷創(chuàng)新迭代金屬3D打印裝備、軟件與控制系統(tǒng)、工藝技術(shù)參數(shù)庫，獲得了技術(shù)專利、軟件著作權(quán)，凝聚了強大的合作專家資源，服務(wù)于航空航天、醫(yī)療齒科、骨科、模具、汽車、個性化定制、教育科研等領(lǐng)域，持續(xù)為客戶創(chuàng)造最大價值。
展開 通信與傳感器建模 | Lumerical：集成化光子技術(shù)
Lumerical的用戶界面（UI）提供了集成化設(shè)計環(huán)境（IDE），可將包括光、放射、電氣、熱、以及電磁仿真在內(nèi)的多種模型進行直觀地耦合，這一多物理場理念能夠很好地滿足相關(guān)人員為5G、自動駕駛汽車及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)光子集成技術(shù)的需求。
對自動駕駛汽車激光雷達系統(tǒng)進行仿真
展示了對特定物體準確（紅）和不準確（藍）探測的情況
例如，自動駕駛汽車需要在其環(huán)境探測系統(tǒng)中使用低成本激光雷達系統(tǒng)傳感器。工程師使用光子集成仿真，就能夠?qū)?em>激光發(fā)射器，以及用于波束成型及控制的納米級集成相位陣列（或液晶）性能進行評估。隨后采用宏觀光學(xué)仿真技術(shù)（例如Ansys SPEOS）,對激光束傳播及其與環(huán)境的相互作用建模。然后工程師可使用Lumerical技術(shù)，基于宏觀光學(xué)仿真結(jié)果計算出激光信號，并對集成化傳感器如何接收激光信號進行建模。
目前Ansys用戶在仿真激光雷達系統(tǒng)時，需要依靠測量結(jié)果或從廠商獲得集成化光子信息。工程師在集成這些仿真技術(shù)后，就能夠創(chuàng)建高保真度仿真，幫助他們對光源和探測器設(shè)計進行優(yōu)化。
為幫助工程師對電子系統(tǒng)及其與光子電路的交互進行仿真，Lumerical已與多家foundry結(jié)成合作伙伴，致力于為客戶提供高質(zhì)量光子流程設(shè)計套件（PDK）。因此，工程師采用Ansys平臺對自身產(chǎn)品組合集成后，即可仿真并分析定義完整的光電通信或傳感系統(tǒng)的特征。
關(guān)于Lumerical
Lumerical專注光子仿真和建模領(lǐng)域，其光子仿真產(chǎn)品是設(shè)計人員了解光并預(yù)測光在復(fù)雜結(jié)構(gòu)，電路和系統(tǒng)中行為的工具?？偛课挥诩幽么鬁馗缛A，自2003年成立以來，已發(fā)展為光子學(xué)界引用最廣泛的工具之一。
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