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光行天下 -> 非成像光學(xué)設(shè)計 -> 自由光學(xué)曲面自動設(shè)計與仿真（二）：三維曲面反饋修正 [點此返回論壇查看本帖完整版本]

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maoxianglong

2015-06-27 12:07

自由光學(xué)曲面自動設(shè)計與仿真（二）：三維曲面反饋修正

現(xiàn)有的大多數(shù)的方法是基于點光源設(shè)計自由光學(xué)曲面，當(dāng)我們用實際光源文件進(jìn)行仿真的時候，光學(xué)系統(tǒng)的性能便會偏離預(yù)期，一方面是由于自由光學(xué)曲面本身構(gòu)建過程中存在的法線矢量偏差，另一方面是由于光源偏離理想而引入的偏差。為了改善光學(xué)系統(tǒng)的性能，需要采用優(yōu)化的方法，一種是自動優(yōu)化法，通常需要成百上千次迭代，另一種比較有效的方法是反饋修正法，通常只需要幾次迭代便可以在很大程度上改善光學(xué)系統(tǒng)的照明效果。

考慮給予能量映射網(wǎng)格的自由光學(xué)曲面設(shè)計方法，設(shè)計過程主要分為以下幾個部分：（1）基于能量守恒方程一一對應(yīng)的劃分好光源和目標(biāo)之間的等能映射網(wǎng)格，在這里可以先劃分光源發(fā)光空間網(wǎng)格（uv），再對應(yīng)的劃分目標(biāo)照明平面的網(wǎng)格（xy），即uv-xy劃分，也可以逆向劃分，即xy-uv劃分。（2）基于上述映射關(guān)系，我們就可以基于Snell定律數(shù)值求解自由曲面表面數(shù)據(jù)點。目前常用的是幾何迭代法還有解微分方程的方法。由于映射關(guān)系劃分的隨意性，通常由此獲得的曲面離散點的法線矢量場不滿足曲面連續(xù)性條件，這時候通常需要引入非連續(xù)曲面，如果強(qiáng)制將曲面變光滑就會引入曲面法線矢量誤差，從而影響系統(tǒng)的性能。當(dāng)然，目前已經(jīng)有很多種方式來獲得一種可以滿足曲面連續(xù)性條件的映射關(guān)系，如橢球面拼接優(yōu)化法等，甚至可以直接求解monge-ampere方程。在這里，我們采用反饋修正法來補(bǔ)償這種誤差。（3）構(gòu)建出來曲面數(shù)據(jù)點之后就可以在建模軟件中進(jìn)行建模，通常采用NURBS曲面都離散點進(jìn)行插值擬合，為了使得設(shè)計更加自動化，我們用計算軟件MATLAB調(diào)用建模軟件Rhinos直接進(jìn)行建模并輸出igs模型，進(jìn)而我們可以用MATLAB調(diào)用光線追跡軟件對模型進(jìn)行仿真，并用MATLAB調(diào)用仿真產(chǎn)生的照度或光強(qiáng)分布結(jié)果等，并用來對預(yù)設(shè)的映射關(guān)系進(jìn)行反饋修正。

所有的過程中，MATLAB是核心，兼顧計算、建模、光線追跡以及反饋優(yōu)化。為增強(qiáng)代碼的擴(kuò)展性，可以考慮將mapping的劃分、surface的構(gòu)建、Simulation和后續(xù)的Feedback進(jìn)行分塊。所有過程都是自動完成的，只需要設(shè)定一個截止條件即可。

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snow123abc	2015-06-27 13:56
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)

wfn129	2015-06-27 14:37
自由光學(xué)曲面自動設(shè)計與仿真（二

superyu2009	2015-06-27 17:34
謝謝樓主自由曲面需要學(xué)習(xí)

yu-xuegang	2015-06-27 21:38
寫的非常好，很透徹，也很經(jīng)典，這是照明光學(xué)設(shè)計的根基。學(xué)習(xí)了。

yanrzhou	2015-06-27 22:37
收斂這么快！！！

strategy	2015-06-27 23:23
很不錯，最近也在弄這個，我是采用離散曲面的方式，這個建模比較麻煩

phoenixzqy	2015-06-28 10:14
方形光斑采用連續(xù)面是無法做得很好的。 /i"hViCrlG 做出均勻的方形光斑，其實不需要這么麻煩的算法，分裂一下透鏡就行了。

hs507xxx	2015-06-28 10:30
部隊需要你 -UkK$wP5

whyhao99	2015-06-28 11:50
厲害，自由曲面設(shè)計是門深奧的學(xué)問

cluo	2015-06-29 15:48
厲害，會認(rèn)真看看。

tkggying	2015-06-30 11:36
學(xué)習(xí)！！！！

柳夏	2015-07-08 08:28
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)來了來了

艸了你妹	2015-07-08 11:59
寫的非常好，很透徹，也很經(jīng)典，這是照明光學(xué)設(shè)計的根基。學(xué)習(xí)了。

lvyanwuxu	2015-08-28 11:21
厲害啊

longyou	2015-09-29 14:33
高人指點啊

gjgtshb	2015-10-10 09:20
早知道MATLAB可以解決，我就不用在proe里面費勁的搞了。 'KjH\|u 向高手學(xué)習(xí)中。。。。。

xiaonao	2015-12-24 18:57
我還以為你寫出了matlab追跡光線的代碼了，仔細(xì)看視頻才發(fā)現(xiàn)是調(diào)用ASAP啊！

iroheu0208	2016-01-27 18:07
感謝樓主分享

junjunsui	2016-05-12 11:23
樓主，模擬這個不需要光學(xué)設(shè)計軟件么？直接matlab就行？

sister	2016-06-07 23:11
好厲害

wenshou

2016-07-06 18:32

樓主你好我總結(jié)你說的有幾個問題想請教你
我通過matlab計算出花生米透鏡輪廓上的數(shù)據(jù)點后，我們可以通過scheme或者三維機(jī)械軟件生成實體。在這里我看你帖子應(yīng)該是通過第三方軟件生成模型。
然后再通過matlab導(dǎo)入光源和目標(biāo)面進(jìn)行材料等參數(shù)的設(shè)定。最后用tracepro進(jìn)行追擊光線，得到最終照度的結(jié)果。當(dāng)結(jié)果不符合要求時，進(jìn)行反饋修正優(yōu)化。直到得到最終優(yōu)化結(jié)果。
我看了你的截圖，你貌似是用的ASAP。我想用tracepro實現(xiàn)上述流程。發(fā)現(xiàn)存在很多問題：
1、如果是用第三方三維軟件生成實體，比如solidworks。那么導(dǎo)入tracpro就應(yīng)該是一個面型不可更改的模型，那么理論上對他優(yōu)化就不可能。
2、如果是用scheme生成實體，我注意到scheme也是將數(shù)據(jù)點通過掃描或者放樣生成實體，那么很可能也是無法更改實體，那么這條路也無法實現(xiàn)優(yōu)化；或者在scheme可以容易更改數(shù)據(jù)點，從而改變面型，具備優(yōu)化的可能性。但是sheme語言好像不具備優(yōu)化的功能。所以似乎也不能通過scheme進(jìn)行優(yōu)化。
3、利用trcepro的3D interactive Optimizer優(yōu)化。但問題是數(shù)據(jù)點多的話，導(dǎo)入很困難，無法批量導(dǎo)入，也無法通過編寫程序，通過程序?qū)霐?shù)據(jù)點。
如果上述問題是真的存在，那么只能是利用第三方軟件進(jìn)行優(yōu)化，比如說matlab生成數(shù)據(jù)點，matlab控制第三方軟件或者調(diào)用scheme生成模型，然后tracepro模擬照明效果。根據(jù)模擬得到照明效果，matlab有一定條件和方向的改變數(shù)據(jù)點，再生成模型，再用Tracepro觀察效果。如此循環(huán)。這樣優(yōu)化的功能就是matlab在實現(xiàn)，而不是tracepro。Tracepro起到一個反饋每一次優(yōu)化后結(jié)果的功能。
我看樓主的視頻，優(yōu)化速度很快。但實際通過tracepro，追擊一次光線所用的時間就差不多有整個視頻那么長的時間。我不清楚樓主具體是不是通過matlab優(yōu)化，生成模型，asap只起到模擬照明并反饋至matlab的功能？
請樓主賜教！！！！！！！！

fchy021	2016-08-08 14:54
自由曲面設(shè)計是門深奧的學(xué)問

wenshou

2016-08-12 17:19

樓主你使用的光學(xué)軟件是否是ASAP，我使用ｔｒａｃｅｐｒｏ時，根據(jù)ｓｃｈｅｍｅ的例子用ｍａｔｌａｂ　插入光源無法成功，直接用ｓｃｈｅｍｅ中自帶的插入光源例子也無法成功。
比如說在ｍａｔｌａｂ　中　使用ddeexec(TP,'(raytrace:add-file-source "MySource" "H:\儀器設(shè)備\LED芯片資料\西鐵城LED芯片資料\CLU036-1205C1_3000K_500K_P3171_0515_TP-O\RSF0155-00-08_CLU036-1205C1-303M2G2_TracePro_OSLO_500K.txt")');無法成功
直接用scheme　　(raytrace:add-file-source "MySource" "H:\儀器設(shè)備\LED芯片資料\西鐵城LED芯片資料\CLU036-1205C1_3000K_500K_P3171_0515_TP-O\RSF0155-00-08_CLU036-1205C1-303M2G2_TracePro_OSLO_500K.txt")　　也無法成功
請樓主賜教

18257342135	2016-11-23 14:12
感謝樓主！

temple114	2017-02-17 13:39
高手啊

18260620363	2017-08-28 21:49
樓主好厲害

5l2h0l	2018-03-29 19:08
樓主，可不可以分享MATLAB代碼？ Srw`vql{(

董克凡	2018-04-01 18:34
樓主可不可以私聊一下 QQ645533812 有些問題想請教一下

janus560	2018-04-03 11:07
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)

小新新新新新	2018-05-23 17:08
樓主，加你QQ了，能否同意下，我有一些問題請教下你，謝謝了

lulu0728	2018-12-04 15:08
厲害支持

sandylys	2018-12-05 16:28
學(xué)習(xí)了

trace2021	2021-03-29 23:58
看過您的文章，非常崇拜

法師浩浩	2021-04-13 13:41
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)~

foxbat	2023-06-29 18:02
拜讀了，大師

foxbat	2023-07-06 09:16
怎么不全？？

erdemkou	2023-10-24 18:46
can' open .exe file. Help me please. How can I open it?

jefen3	2025-03-18 15:11
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)

xduo	2025-04-10 00:21
大神厲害

wj0710101	2025-08-19 14:59
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)謝謝

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