ansys顯示光線
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
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ANSYS前處理直接建模軟件SpaceClaim之精講顯示（二）
ANSYS前處理直接建模軟件SpaceClaim之精講顯示（二） 適用人群：具有ANSYS Mechanical基礎(chǔ)知識(shí)的用戶；參加ANSYS結(jié)構(gòu)工程師中級(jí)認(rèn)證考試人員； 土木工程專(zhuān)業(yè)相關(guān)人員 ANSYS前處理直接建模軟件SpaceClaim之精講顯示（免費(fèi)）【已結(jié)束】 直播時(shí)間：2022-11-29 19:30 本系列直播是ANSYS結(jié)構(gòu)工程師中級(jí)認(rèn)證考試的鋪面課程第10
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如何在 SoildWorks
中顯示光線
概述
OpticStudio 可以導(dǎo)出 IGES、STEP 和 SAT 等 CAD 格式的光線信息。然而這些格式都不是 SoildWorks 默認(rèn)支持的。這篇文章介紹了在 SoildWorks 中顯示 OpticStudio 生成的光線所必需的設(shè)置。
引言
光機(jī)組件設(shè)計(jì)中，光學(xué)軟件與 CAD 軟件之間的信息交流屢屢成為最棘手的部分。而OpticStudio 能夠讓用戶輕松協(xié)作其他軟件，使設(shè)計(jì)無(wú)縫對(duì)接。當(dāng)用戶想要將光學(xué)系統(tǒng)本身導(dǎo)出到其他軟件中時(shí)，只要按常規(guī)操作即可，但當(dāng)用戶想要將光學(xué)系統(tǒng)中的光線也一并導(dǎo)出，則需要額外的步驟。
本文介紹了如何在 SoildWorks 中顯示光線的設(shè)置流程。
如何在 SoildWorks 中顯示光線
在 3D CAD 軟件中查看透過(guò)光學(xué)元件傳播的光線是非常有用的。當(dāng)導(dǎo)出一個(gè)序列系統(tǒng)時(shí)，導(dǎo)出光線的數(shù)量、光線的模式都可以在導(dǎo)出窗口中直接定義。
當(dāng)導(dǎo)出非序列模式的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，光線的模式和數(shù)量由光源屬性和光源的陳列光線條數(shù) (Layout Rays#) 決定。
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概要
大多數(shù)時(shí)候，非序列系統(tǒng)中原生本機(jī)物體的默認(rèn)繪圖分辨率足以提供光線和物體在光線追跡期間交點(diǎn)位置的 “初步預(yù)測(cè)”。然而在某些情況下，光線會(huì)錯(cuò)過(guò)它原本要擊中的物體。這個(gè)罕見(jiàn)的現(xiàn)象通常只出現(xiàn)在光線入射劇烈彎曲物體時(shí)，此時(shí)而增加繪圖分辨率能在這種情況下確保光線擊中物體。
簡(jiǎn)介
在OpticStudio的非序列模式中，繪圖分辨率設(shè)置用于在每個(gè)物體周?chē)梢粋€(gè) “邊界區(qū)域”。如果光線不穿過(guò)邊界，則程序假定光線不會(huì)擊中物體。在某些情況下，這意味著當(dāng)分辨率設(shè)置得太低時(shí)，光線可能會(huì)錯(cuò)過(guò)它應(yīng)該擊中的對(duì)象。
繪圖分辨率設(shè)置僅適用于布局圖。該設(shè)置會(huì)影響物體的渲染方式，并提供光線和物體交點(diǎn)位置的 “初步預(yù)測(cè)”。對(duì)于光線追跡，只要繪圖分辨率能夠提供充分的初步預(yù)測(cè)，其精度將不被繪圖分辨率設(shè)置所限制。
簡(jiǎn)單示例
在附件文件中，您將看到繪圖分辨率對(duì)光線追跡影響的示例。
一個(gè)由高斯光源、環(huán)形面和矩形探測(cè)器組成的系統(tǒng)被復(fù)制了四次，在每個(gè)系統(tǒng)中，光源都位于靠近環(huán)形面一端的位置，以便讓光源產(chǎn)生的所有光線都進(jìn)入由環(huán)形面定義的管道。請(qǐng)注意，環(huán)形面的材質(zhì)是 “反射鏡 (MIRROR) ”，因此所有進(jìn)入管道的光線都會(huì)在管道表面反彈，并擊中位于管道末端的探測(cè)器。
作為比較，除了環(huán)形面的繪制分辨率外，所有4種系統(tǒng)的其他設(shè)置都是相同的。該屬性在每個(gè)環(huán)形面的繪圖屬性中定義，并在非序列元件編輯器的標(biāo)注欄中標(biāo)注：
3D視圖上一些光線正從管道中逸出，而環(huán)形面分辨率越高，逸出的光線就越少。
為了表明這不僅僅是繪圖渲染的結(jié)果，我們將啟動(dòng)光線追跡。
展開(kāi) 本文將演示如何將保存到光譜數(shù)據(jù)格式文件的光線轉(zhuǎn)換為IES文件。
IES 文件格式
IES文件格式假設(shè)光源/照明系統(tǒng)距離觀測(cè)平面足夠遠(yuǎn)，可以將光源看作是沒(méi)有空間變化的點(diǎn)光源，這使得IES文件比其他格式的文件小得多。另外，光譜數(shù)據(jù)不包含在IES文件中，如果需要的話，必須生成單獨(dú)的文件來(lái)保存光譜數(shù)據(jù)。OpticStudio可以輕松處理轉(zhuǎn)換，并直接生成IES數(shù)據(jù)。
要直接生成IES數(shù)據(jù)，只需使用極探測(cè)器(Polar Detector ) 探測(cè)光線，然后在非序列元件編輯器(Non-Sequential Component Editor)的“工具(Tools)”菜單下使用“導(dǎo)出極探測(cè)器數(shù)據(jù)作為光源文件(Export Polar Detector Data as Source File)”。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱文章 "如何使用極探測(cè)器和IESNA/EULUMDAT光源數(shù)據(jù)"。
在OpticStudio中可以將光線數(shù)據(jù)庫(kù)中的光線保存為 . SDF文件格式（光譜數(shù)據(jù)格式），該格式包含光線擊中特定物體上一點(diǎn)的所有光線數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集可以簡(jiǎn)化為IES文件，通過(guò)點(diǎn)擊：庫(kù)(Libraries) > IES光源模型(IES Source Models) >將光源文件轉(zhuǎn)換為IES(Convert Source File to IES)，使用轉(zhuǎn)換光源文件(Convert Source File)將其轉(zhuǎn)換為IES格式。
通常會(huì)在退出系統(tǒng)時(shí)保存光線，然后將該光線集轉(zhuǎn)換為IES文件提供給客戶。在這兩種情況下，都“分離”了與光源相關(guān)的空間數(shù)據(jù)，只顯示了遠(yuǎn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
本文將重點(diǎn)介紹IES文件生成的第二種方法。
展開(kāi) 本文將演示如何將保存到光譜數(shù)據(jù)格式文件的光線轉(zhuǎn)換為IES文件。
IES 文件格式
IES文件格式假設(shè)光源/照明系統(tǒng)距離觀測(cè)平面足夠遠(yuǎn)，可以將光源看作是沒(méi)有空間變化的點(diǎn)光源，這使得IES文件比其他格式的文件小得多。另外，光譜數(shù)據(jù)不包含在IES文件中，如果需要的話，必須生成單獨(dú)的文件來(lái)保存光譜數(shù)據(jù)。OpticStudio可以輕松處理轉(zhuǎn)換，并直接生成IES數(shù)據(jù)。
要直接生成IES數(shù)據(jù)，只需使用極探測(cè)器(Polar Detector ) 探測(cè)光線，然后在非序列元件編輯器(Non-Sequential Component Editor)的“工具(Tools)”菜單下使用“導(dǎo)出極探測(cè)器數(shù)據(jù)作為光源文件(Export Polar Detector Data as Source File)”。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱文章“Ansys Zemax | 如何使用極探測(cè)器和 IESNA / EULUMDAT 光源數(shù)據(jù)”
在OpticStudio中可以將光線數(shù)據(jù)庫(kù)中的光線保存為 . SDF文件格式（光譜數(shù)據(jù)格式），該格式包含光線擊中特定物體上一點(diǎn)的所有光線數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集可以簡(jiǎn)化為IES文件，通過(guò)點(diǎn)擊：庫(kù)(Libraries) > IES光源模型(IES Source Models) >將光源文件轉(zhuǎn)換為IES(Convert Source File to IES)，使用轉(zhuǎn)換光源文件(Convert Source File)將其轉(zhuǎn)換為IES格式。
通常會(huì)在退出系統(tǒng)時(shí)保存光線，然后將該光線集轉(zhuǎn)換為IES文件提供給客戶。在這兩種情況下，都“分離”了與光源相關(guān)的空間數(shù)據(jù)，只顯示了遠(yuǎn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
本文將重點(diǎn)介紹IES文件生成的第二種方法。
展開(kāi) 此.h5文件在下載包中包含的 Zemax 插件中使用，將大鏡頭集成到光線追蹤系統(tǒng)中。
接下來(lái)在OpticStudio的操作中。首先要將3個(gè)需要的.dll檔案放到指定的安裝目錄。接下來(lái)在OpticStudio中打開(kāi)案例的檔案。超表面被設(shè)定在“user defined surface”對(duì)象上，搭配lumerical-metalens-XXXX.dll(其中XXXX與版本相關(guān))。通過(guò)在注釋列中插入生成的 .h5 文件的名稱(chēng)（包括擴(kuò)展名）來(lái)讀取數(shù)據(jù)。加載數(shù)據(jù)可能需要幾分鐘的時(shí)間。
光線追蹤的集成邏輯是在光線撞擊超透鏡的空間位置處附近的相位值進(jìn)行插值，以確定局部相位梯度。m階光線的輸出方向計(jì)算如下：
其中(Xi,Yi,Zi)分別是入射與出射光線的單位矢量，n1與n2是入射與出射的環(huán)境折射率，λ是波長(zhǎng)，m是衍射級(jí)次，P(x,y)是局部相位(以弧度為單位), 注意z假設(shè)為表面的法向矢量。
點(diǎn)列圖顯示聚焦效果并不好，即便使用了理想透鏡相位來(lái)設(shè)計(jì)超透鏡。造成此結(jié)果其中一個(gè)原因是微納單元的納米柱半徑值是有限的采樣，其引起的相位變化量是離散的，造成超透鏡組成的相位與理想透鏡相位有偏差。另一個(gè)原因是微納單元目前是整齊的二維網(wǎng)格排列，在點(diǎn)列圖上造成水平與垂直方向的十字圖案。
OpticStudio 的表面參數(shù)中提供兩種根據(jù)相位梯度插值方法來(lái)計(jì)算光線彎曲，值 1 要求雙線性插值，而值 3 對(duì)應(yīng)雙三次插值。雙三次插值可能更準(zhǔn)確一些，而雙線性方法預(yù)計(jì)對(duì)相位跳躍更穩(wěn)健一些。
確保系統(tǒng)的波長(zhǎng)與用于生成數(shù)據(jù)庫(kù)的波長(zhǎng)匹配非常重要，角度范圍應(yīng)與生成數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí) RCWA 掃描中使用的角度范圍相匹配，以確保獲得最準(zhǔn)確的結(jié)果。
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簡(jiǎn)介
這篇文章會(huì)說(shuō)明如何在 MATLAB 或 Python 中以 Zemax OpticStudio 應(yīng)用程式界面 (ZOS-API)處理光線數(shù)據(jù)庫(kù)(Ray Database, ZRD)檔案，過(guò)程中我們將使用ZRDLoader.dll。本文提供了在 Matlab 中批次處理序列光線追跡(一般、歸一化、偏振或非偏振)，以及在 Matlab 和 Python
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概要
汽車(chē)抬頭顯示器或汽車(chē)平視顯示器，也被稱(chēng)為HUD，是在汽車(chē)中顯示數(shù)據(jù)的透明顯示器，不需要用戶低頭就能看到他們需要的重要資訊。這個(gè)名字的由來(lái)是由于該技術(shù)能夠讓飛行員在頭部“向上”并向前看的情況下查看信息，而不是斜著眼睛看下面的儀表。
這篇文章節(jié)選了在設(shè)計(jì)和分析抬頭顯示器（HUD）的性能時(shí)所使用的 OpticStudio 工具。
HUD 概述
概要
本文介紹了如何在 OpticStudio 中對(duì)具有一定角度斜切端面的接收光纖進(jìn)行建模并仿真其耦合效率。斜切光纖面和光纖模態(tài)傾斜補(bǔ)償角可以使用坐標(biāo)間斷 (Coordinate Break) 表面和傾斜像面的組合來(lái)引入。正確設(shè)置傾斜角以表示斜切光纖端面對(duì)于獲得準(zhǔn)確的耦合效率結(jié)果至關(guān)重要。本文討論了設(shè)置系統(tǒng)的三種不同方法，用戶可以根據(jù)自己的偏好進(jìn)行選擇。
主要內(nèi)容
了解斜切光纖的幾何形狀
Ansys Zemax | 如何在布局圖中顯示光瞳4個(gè)月前
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概述
在 OpticStudio 的序列模式中，您可以在不影響其他面的情況下使用虛擬面 (dummy surface) 和求解類(lèi)型：拾取 (pickup) 在透鏡數(shù)據(jù)編輯器 (LDE) 及布局圖 (Layout) 中顯示系統(tǒng)的入瞳和出瞳。這篇文章介紹了如何在透鏡數(shù)據(jù)編輯器中使用 ZPL 宏和主光線高度 (Chief Ray Height) 求解厚度，以及如何在編輯器中隱藏虛擬面
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概述
這篇文章旨在介紹楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)背后的理論知識(shí)，并在OpticStudio中用幾何光線追跡模擬該實(shí)驗(yàn)，最后比較理論和模擬的結(jié)果。
簡(jiǎn)介
楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)中最著名的實(shí)驗(yàn)之一。這個(gè)實(shí)驗(yàn)通過(guò)展示光從點(diǎn)光源到干涉圖樣的變化，揭示了光的波動(dòng)特性。楊氏實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以定性地解釋為條紋圖，也可以定量地解釋為相干因子（作為為光源寬度的函數(shù)
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概要
照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)者通常需要向客戶提供IES格式的數(shù)據(jù)。照明工程學(xué)會(huì) (Illuminating Engineering Society，IES) 文件格式便于傳輸輝度數(shù)據(jù)，該格式得到了制造商和設(shè)計(jì)師的廣泛認(rèn)可。本文描述了如何生成IES文件并驗(yàn)證結(jié)果。
簡(jiǎn)介
復(fù)雜的照明系統(tǒng)可以在OpticStudio的非序列模式下進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，之后，您可能需要向潛在客戶提供輸出數(shù)據(jù)
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概要
大多數(shù)時(shí)候，非序列系統(tǒng)中原生本機(jī)物體的默認(rèn)繪圖分辨率足以提供光線和物體在光線追跡期間交點(diǎn)位置的 “初步預(yù)測(cè)”。然而在某些情況下，光線會(huì)錯(cuò)過(guò)它原本要擊中的物體。這個(gè)罕見(jiàn)的現(xiàn)象通常只出現(xiàn)在光線入射劇烈彎曲物體時(shí)，此時(shí)而增加繪圖分辨率能在這種情況下確保光線擊中物體。
簡(jiǎn)介
在OpticStudio的非序列模式中，繪圖分辨率設(shè)置用于在每個(gè)物體周?chē)梢粋€(gè)
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)電路板的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)電路板跌落非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)電路板跌落顯示動(dòng)力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)電路板跌落顯示動(dòng)力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)混凝土的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)混凝土碰撞非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)混凝土碰撞顯示動(dòng)力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)混凝土碰撞顯示動(dòng)力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)易拉罐的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)易拉罐壓縮非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)易拉罐壓縮顯示動(dòng)力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)易拉罐壓縮顯示動(dòng)力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
