TracePro课件

TracePro光学软件目录TracePro简介◇TracePro界面介绍◇TracePro常用设置功能介绍◇实体建模(SolidModel)◇定义属性(DefiningProperties)◇应用属性(ApplyProperties)◇光线追迹(Raytracing)◇分析(Analysis)应用举例积分球导光管TracePro简介美国NASA卫星计划所开发的软件LambdaResearch公司光学与机构最佳沟通桥梁，曾获软件设计大奖第一套由符合工业标准的ACIS固体模型绘图软件所发展出来的光机软件适用于设计及应用，照明工具，车灯，投影显示器，扫描仪，医疗仪器，激光器材，各式消费性电子产品……TracePro是一套能进行常规光学分析、设计照明系统、分析辐射度和亮度的软件。是一个结合真实固体模型、强大光学分析功能、信息转换能力强及易上手的使用界面的仿真软件，它可将真实立体模型及光学分析紧紧结合起来，其绘图界面非常地简单易学。TracePro的4个等级：RC：只能仿真反射式光学机构；LC：可以分析较少对象数及光源数的系统；Standard：标准配备，可分析大部分照明及光学系统；Expert：增加RepTile功能，方便设计多且重复的对象。TracePro用“GeneralizedRaytracing”技术来追迹光线,这种技术允许你引入光线到一个模型，而在物件和表面相交处并没有引起额外的损失。在每个每交点，个体光线遵从吸收、反射、折射、衍射和散射定律。当光线在实体中沿不同路径传播时,TracePro跟踪每条光线的光通量。TracePro计算光的吸收、镜面反射及折射、衍射和散射能量。Sequentialraytracing以光学面来建构模型单一光源计算时考虑光学面的顺序各光学面只计算一次计算速度快，时间短可作最佳化计算(Optimization)和公差分析(Tolerance)Non-Sequentialraytracing以对象的概念构建模型无顺序的考虑对同一对象可同时计算透射、反射和吸收需模拟大量光线，时间长最接近真实光线的路径不易作最佳化和公差分析TracePro界面介绍TracePro常用设置工具栏显示设置View→Toolbars状态栏显隐设置View→statusbar系统参数选择Viwe→Preferences用户自定义View→Customize1.实体建模(SolidModel)实体建模是用一块块的虚拟材料在计算机中构造模型，如同你用实际材料建立实际硬件一样。利用实体建模，你可以确信你在建立的物体在实际中可以建立的，而且你可以得到建模的连贯性，避免许多建模的错误。TracePro拥有许多方法来建模和对模型进行操作：◎可从其他立体建模程序导入◎可从镜头设计程序导入-TracePro将自动生成立体模型◎可用TracePro建立块，柱，锥，球面和薄片thinsheets◎创建所需的光机系统包括光学元件，反射体，聚光体concentrators,菲涅耳透镜，阻光片◎通过布尔运算建立复杂模型，布尔运算包含：相交，相减，联合◎通过Sweep和Revolve命令对模型进行修改定义块：点击Insert→PrimitiveSolids选择Block命令，如下图定义圆柱/圆锥：点击Insert→PrimitiveSolids选择Cylinder/Cone命令，在Base的Major中输入半径值，Length中输入长度值，若选中Cone则Top中的Major中可输入另外一个半径值，钩选Elliptical则底面将是椭圆形的。定义圆环：点击Insert→PrimitiveSolids选择Torus命令，如下图定义球：点击Insert→PrimitiveSolids选择Sphere命令，如下图定义薄面：点击Insert→PrimitiveSolids选择ThinSheet命令定义透镜：Insert|LensElement定义菲涅尔透镜：Insert|FresnelLens定义反射体：Insert|Reflector定义导光管：Insert|Tube2.定义属性(DefiningProperties)和应用属性(ApplyProperties)一般而言，在你能够“应用”属性之前，你需要先“定义”它。然而为了正确地定义属性，你要得到希望定义的属性的测量数据。例如，如果你有一种特殊涂料想用在你的模型表面，在定义涂料的TracePro属性前，你必须先测量其属性。编辑属性数据Define→EditPropertyData应用属性Define→ApplyProperties编辑属性数据应用属性3.光线追迹(Raytracing)TracePro通过光线轨迹控制来模拟光通量通过模型的分布描光模式Analysismode和Simulationmode描光设置Analysis→RaytraceOption栅格化描光Analysis→GridRaytrace光源描光Analysis→SourceRaytrace描光设置：Analysis-RaytraceOptions描光模式三种描光方式：栅格式光线追迹、源文件光线追迹和表面光线追迹。栅格式光线追迹：在栅格光线追迹方式中，你在有规律的或者随机的栅格中指定光线的空间和角度的分布。TrancePro从一个假想的平面中打出一栅格的光线。光源光线追迹：可以用来追踪一个表面光源，或者光源文件，或者两者同时发出的光线表面光源：一个表面光源可以从一个实体object的一个或者多个表面沿着预先指定的角度分布发射出光线。在你开始光线追迹之前，你必须先作下面这件事：选择一个或多个模型表面设为“表面光源”。光源文件：包含光线数据的文件可以作为光源插入一个TracePro的模型里面描光：4.分析(Analysis)照度、辉度图及其设置光强度图及其设置照度图照度图设置光强图光强度设置应用举例（Examples）积分球的设计在本例中，我们将用到布林运算，以两个球体为基础，得到一个球壳体设计步骤：1.打开Tracepro软件，新建名为Sphere的文件。2.在下拉菜单Insert中选择基本实体模型PrimitiveSolids命令。3.在sphere设置栏中输入半径为50。4.点击Insert。然后改变半径值为52。5.插入后对窗口进行缩放，使图形完全呈现出来。点击，选中大半径球体，然后按住Ctrl键，再选中小半径球体。点击，使大球体减去小球体，得到球壳。接下来添加出光口：1、在下拉菜单Insert中选择基本实体模型PrimitiveSolids命令。2、在Cylinder/Cone栏中设定参数如图所示：3、点击Insert，插入柱体。4、选中球壳，按住Ctrl键，再选中柱体，点击，进行布林运算。接着我们还要添加一个探测面：1、点击图标按钮或打开View下拉菜单Profiles中的YZ，将图形区设置为YZ坐标轴显示。2、在下拉菜单Insert中选择基本实体模型PrimitiveSolids命令。3、确定Cylinder/Cone栏中Cylinder被选中而Elliptical未被选中。4、将Top栏中的长度改为1，BasePosition中的Y坐标改为－58。5、点击Insert插入。新表面属性定义实体模型已经建立完成，现在开始进行新表面的属性定义：1、打开下拉菜单Define，在EditPropertyData中打开SurfaceProperties定义对话框。2、点击AddProperty按钮，输入属性名为lambertian，并在scattermodel栏中选择Abg。3、点击Absorptance一栏，输入值0.01。并在SolveFor的下拉菜单中选择BRDF。4、点击将面数据保存到数据库中。接下来对各个表面进行参数设定：1、选中壳体内表面，点击Define菜单中的ApplyProperties，在surface栏中进行表面属性设置。2、在SurfacePropertyName栏中选择lambertian。点击Apply运用。最后进行描光设定：1、在Analysis下拉菜单中选择RaytraceOptions。2、点击Thresholds一栏，将Flux的值设为0.0005。3、点击Apply运用。4、在Analysis下拉菜单中选择GridRaytrace。5、在GridSetup一栏中进行如下参数设定。点击Apply&TraceRays按钮，运行描光。效果如下图所示：导光管设计在Tracepro中进行导光管设计将用导面延伸功能。设计的主要步骤如下：1、打开Tracepro软件。2、在下拉菜单Insert中选择实体模型PrimitiveSolids命令。3、在基本实体模型设置对话框中选择Cylinder/Cone设置栏。4、选中Cylinder，在Base下的Major栏输入2，Top下的Length输入30。如下图所示：点击Insert插入，然后缩放接下来使用Revolve命令对上面输入的光管进行右端面延伸：1、选中光管右端面，即表面2。2、选择Edit→Surface→Revolve命令。3、在RevolveSurfaceSelection对话框中，延转角度Angle为90度，半径25。4、位置坐标输入见图：点击RevolveSurface插入延伸，见下图：最后进行Sweep面延伸，完成导光管的实体模型：1、选中端面Surface3，使用Edit→Surface→Sweep命令。2、在SweepSurfaceSelection对话框中输入Distance为15，Draft为－2。3、选中SweepalongSurfacenormal，见图点击Apply运用。实体模型如下图设置和分析为了使导光管成为光学模型，还需要对其进行材料设置和描光分析。1、选中导光管。2、打开属性设置对话框，选择材料设置栏，在IR目录下选择ACRYLIC材料。3、打开Analysis下拉菜单，选择格子描光GridRaytrace命令。此命令输入参数如下图：点击Apply&TraceRay运行描光，结果如下图所示选中Surface4，点击进行照度、辉度分析，图形如下光强分析，CandelaOptions设置和光强分析图如下：