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Ansys Speos 光學模擬軟體

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人因工程解決方案

Ansys SPEOS的人眼視覺模擬分析功能，是市場上罕見的能基於視覺環境下進行人因工程分析的光學模擬軟體，可針對汽車、飛機、高鐵等駕駛艙室的內裝設計、駕駛艙室環境設計、駕駛艙室人為因素審定評估等方面，建立模擬人眼真實視覺具體效果，根據明視覺，暗視覺時人眼針對不同顏色，亮度，對比度，色彩飽和度，敏感度和人眼眩光等人眼相關的生理數據，模擬出人眼真實視覺觀察圖像，從而在產品生產出來之前，設計人員就可輕鬆了解成品最終視覺效果和人眼下具體的工作環境，利用先進的模擬評估技術實現駕駛艙視覺功效分析的光學一體化虛擬設計，讓駕駛艙室在概念設計階段就能被預見其實體的整體效果，並消除不必要的光學安全隱憂。
 
駕駛艙環境建模
視覺模擬計算
人因工程分析
l   專業數據採集設備
l   量化內裝材質
l   量化光源模型
l   計算結果的準確性
l   模擬結果的可視化
l   模型的識別與格式轉換
l   主觀評估的不確定性
l   客觀準確的引用與自動化評估
l   功效分析結果的可視化
 
1. 不舒適眩光分析
 
內部視覺環境直接影響內裝設計的舒適性與安全性，其中眩光的消除在內部視覺環境中尤為重要。眩光主要是指在駕駛可視視野中，由於強光直射、或反射引起的不適宜亮度分佈，造成極端的亮度對比，使視野內產生人眼無法適應之光亮感覺，或者 是發光元件在使用過程中（尤其是汽車、飛機、鐵路交通等駕駛艙室，發光元件被大量應用），複雜的光學環境引起各種有害光的出現，在駕駛員視野範圍內形成的反射投影，影響駕駛員操作安全和視野環境，進而引起視覺疲勞，這均屬於眩光範圍之內。
Ansys SPEOS 光學模擬軟體可以通過視覺模擬，對內部視覺環境下的人機界面提供最直接的模擬分析，對照明環境和發光元件的模擬分析，結合眩光評價標準，指導設計人員對設計進行最佳化或者更換使用材料，實現可行性方案。
  • 汽車內部眩光分析
汽車內部視覺環境是汽車內裝部分最主要的人機界面，隨著汽車駕駛艙的人性化設計要求越來越高，舒適性與安全性的照明設計越來越重要，駕駛員的駕駛感受與體驗受到極大重視，對汽車內裝視覺環境下的眩光消除標準被提到新的高度，車內的光學干擾：陽光直射、螢幕上的倒影、日間倒影、夜間倒影等危害眩光和干擾眩光，需通過設計消除或降低到最佳。
Ansys SPEOS 已成為汽車行業內部視覺環境分析的標準工具，可類比駕駛艙內部整體或局部視覺眩光，分析前擋、側窗、內裝儀錶面板與指示燈等可視範圍內的不舒適光環境。
                                       儀表泛白現象                                                                                  前風擋倒影
 
  • 飛機內部眩光分析
採用數位化類比模擬進行飛機駕駛艙視覺工效分析，包括幾個方面：
 1. 駕駛員所能觀察到的重點區域，風擋的外界光進入駕駛艙的直射眩光、控制台等在風擋形成的反射眩光等影響駕駛員視覺功能的眩光分析；
 2.  顯示幕和儀錶主動發光元件的不合理亮度、對比度的分析；
 3. 駕駛艙照明燈具的直射眩光分析；
 4.  還原眩光現象，和產品的實際情況做對比分析。

控制組件在風擋反射眩光（白天）（夜晚）
 

  • 鐵路交通內部眩光分析 
現代大眾運輸的駕駛艙設計中，對眩光風險均非常關注，對於內裝環境的眩光模擬正逐漸受到廣大研究人員的青睞。鐵道交通的高鐵、捷運等合理的駕駛艙總體結構設計，包括駕駛艙前窗及側窗的位置、形狀、尺寸，操縱臺儀錶面板，照明設備的形狀、尺寸、朝向以及與操縱臺的相對位置等，都能影響駕駛艙視覺效果，SPEOS 光學軟體可以通過類比模擬定位眩光區域，分析駕駛艙內部儀錶或材料產生的眩光原因，不僅可以在設計前期實現防眩光設計，也可以在設計後期進行標準對比驗證，促進鐵路交通駕駛艙光環境設計。

                 太陽直射眩光                                                                                                             風擋反射眩光（白天）
 
2. UGR 眩光指數評價
 
Ansys SPEOS 軟體對照明燈眩光評估，採用統一眩光評價模型UGR，對由於光的亮度分佈、照明範圍不適當或亮度對比懸殊，在人眼視野內產生照明不舒適眩光進行評價，通過模擬燈具的眩光指數和眩光評價標準對比，分析燈具產生眩光的原因，從 而更改設計、照明燈具或光學材料控制消除眩光。
CIE 給出統一的眩光公式：
其中Lb是背景亮度
L 是在觀察者眼睛方向的光源發光亮度
ω是眩光源相對于眼睛所張開的立體角
p 是眩光源偏離視線的程度


        不舒適眩光評價標準
UGR
不舒適眩光標準
10
Imperceptible(無感覺)
13
Just perceptible(只是可感知的)
16
Perceptible(可察覺)
19
Just acceptable(可以接受)
22
Unacceptable(不可接受)
25
Just uncomfortable(有一點不舒適)
28
Uncomfortable(不舒適)
       UGR眩光評價標準

 SPEOS 內嵌眩光評價函數                                            環境照明燈眩光指數

 

3. 可讀可視性分析
 
Ansys SPEOS 軟體基於人因工程可讀可視性評判標準（CIE 145：2002 和ISO 15008：2003）標準綜合考慮環境光亮度，背景光亮度，以及本身顯示字元亮度，最終以“視覺對比度”作為一個量化評判參數。其中Lb 為背景亮度，Ltarget 為目標字元或顯示的亮度，具體的評判標準如下：
 
                                                       

表1 白天太陽光直射條件下的可讀可視評判

0 < C(視覺對比度) < 0.5

不可讀

C(視覺對比度) > 0.5

可讀

表2夜晚標準條件下的可讀可視評判

0 < C(視覺對比度) < 0.8

不可讀

C(視覺對比度) > 0.8

可讀

表3 白天標準條件下的可讀可視評判

0 < C(視覺對比度) < 0.67

不可讀

C(視覺對比度) > 0.67

可讀

                              UGR眩光評價標準

顯示儀錶可讀可視性

 

 

 

業務聯絡：ansys_sales@cybernet-ap.com.tw
 

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