TracePro课件.ppt

1、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(Solid Model) 定义属性(Defining Properties) 应用属性(Apply Properties) 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 Lambda Research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

2、，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“Generalized Raytracing”技术来追迹光线,这种技术允许你引

3、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。,Sequential ray tracing,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-Sequential ray tracing,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

4、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 ViewToolbars,状态栏显隐设置 Viewstatus bar 系统参数选择 ViwePreferences,用户自定义 ViewCustomize,1.实体建模(Solid Model),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

5、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thin sheets 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InsertPrimitive Solids选择Block命令，如下图,定义圆柱/圆锥： 点击InsertPrimitive Solids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Con

6、e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InsertPrimitive Solids选择Torus命令，如下图,定义球： 点击InsertPrimitive Solids选择Sphere命令，如下图,定义薄面： 点击InsertPrimitive Solids选择Thin Sheet命令,定义透镜： Insert|Lens Element,定义菲涅尔透镜： Insert|Fresnel Lens,定义反射体： Insert|Reflector,定义导光管： Insert|Tube,2.定义属性(Defining Proper

7、ties)和应用属性 (Apply Properties),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 DefineEdit Property Data 应用属性 DefineApply Properties,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 Analysis mode 和Simulation mode 描光设置

8、 AnalysisRaytrace Option 栅格化描光 AnalysisGrid Raytrace 光源描光 AnalysisSource Raytrace,描光设置：Analysis-Raytrace Options,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

9、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Primitive Solids命令。 3.在sphere设置栏中输入

10、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Primitive Solids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

11、拉菜单Insert中选择基本实体模型Primitive Solids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，Base Position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Edit Property Data中打开Surface Properties定义对话框。 2、点击Add Property按钮，输入属性名为lambertian，并在scatter model栏中选择Abg。 3、点击A

12、bsorptance一栏，输入值0.01。并在Solve For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Apply Properties，在surface栏中进行表面属性设置。 2、在Surface Property Name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Ray trace Options。 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

13、Grid Raytrace。 5、在Grid Setup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Primitive Solids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

14、进行右端面延伸： 1、选中光管右端面，即表面2。 2、选择EditSurfaceRevolve命令。 3、在Revolve Surface Selection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Revolve Surface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EditSurfaceSweep命令。 2、在Sweep Surface Selection对话框中输入Distance为 15 ， Draft为2。 3、选中Sweep along Surface normal，见图,点击Apply运用。实体模型如下图,设置和分析