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    [原創(chuàng)]自由光學(xué)曲面自動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真（二）：三維曲面反饋修正 [復(fù)制鏈接]

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    離線maoxianglong
     
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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2015-06-27
    現(xiàn)有的大多數(shù)的方法是基于點(diǎn)光源設(shè)計(jì)自由光學(xué)曲面，當(dāng)我們用實(shí)際光源文件進(jìn)行仿真的時(shí)候，光學(xué)系統(tǒng)的性能便會(huì)偏離預(yù)期，一方面是由于自由光學(xué)曲面本身構(gòu)建過(guò)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(dòng)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。 cOmw?kA*G  
    [kVS O  
    考慮給予能量映射網(wǎng)格的自由光學(xué)曲面設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)過(guò)程主要分為以下幾個(gè)部分：（1）基于能量守恒方程一一對(duì)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(duì)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(diǎn)。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(diǎn)的法線矢量場(chǎng)不滿足曲面連續(xù)性條件，這時(shí)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(huì)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(lái)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(lái)補(bǔ)償這種誤差。（3）構(gòu)建出來(lái)曲面數(shù)據(jù)點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)行插值擬合，為了使得設(shè)計(jì)更加自動(dòng)化，我們用計(jì)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(duì)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(lái)對(duì)預(yù)設(shè)的映射關(guān)系進(jìn)行反饋修正。 ~7*.6YnI  
    aL+ o /  
    所有的過(guò)程中，MATLAB是核心，兼顧計(jì)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(guò)程都是自動(dòng)完成的，只需要設(shè)定一個(gè)截止條件即可。 44ek IV+?  
    Q 3hKk$Y  
    自動(dòng)反饋修正.part1.rar (2048 K) 下载次数:263
    自動(dòng)反饋修正.part2.rar (2048 K) 下载次数:274
    自動(dòng)反饋修正.part3.rar (1417 K) 下载次数:256
    \=VtHu92=  
    [ 此帖被maoxianglong在2015-06-28 15:01重新編輯 ]
    共3條評(píng)分 ，光幣+60
    崔粵鵬 光幣 +20 - 2015-07-01
    yu-xuegang 光幣 +20 優(yōu)秀文章，支持！ 2015-06-27
    cyqdesign 光幣 +20 原創(chuàng)內(nèi)容，獎(jiǎng)勵(lì)！ 2015-06-27
     
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    離線snow123abc
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    只看該作者 1樓 發(fā)表于: 2015-06-27
       學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
    離線wfn129
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    只看該作者 2樓 發(fā)表于: 2015-06-27
    自由光學(xué)曲面自動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真（二
    離線superyu2009
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    只看該作者 3樓 發(fā)表于: 2015-06-27
    謝謝樓主 自由曲面需要學(xué)習(xí)
    離線yu-xuegang
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    只看該作者 4樓 發(fā)表于: 2015-06-27
    寫的非常好，很透徹，也很經(jīng)典，這是照明光學(xué)設(shè)計(jì)的根基。學(xué)習(xí)了。
    離線yanrzhou
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    只看該作者 5樓 發(fā)表于: 2015-06-27
    收斂這么快�。�！
    離線strategy
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    只看該作者 6樓 發(fā)表于: 2015-06-27
    很不錯(cuò)，最近也在弄這個(gè)，我是采用離散曲面的方式，這個(gè)建模比較麻煩
    離線phoenixzqy
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    只看該作者 7樓 發(fā)表于: 2015-06-28
    方形光斑采用連續(xù)面是無(wú)法做得很好的。 4`lLf  
    做出均勻的方形光斑，其實(shí)不需要這么麻煩的算法，分裂一下透鏡就行了。
    2024年6月28-30日于上海組織線下成像光學(xué)設(shè)計(jì)培訓(xùn)，歡迎報(bào)名參加。請(qǐng)關(guān)注子在川上光學(xué)公眾號(hào)。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)咨詢13661915143（同微信號(hào)）
    離線hs507xxx
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    只看該作者 8樓 發(fā)表于: 2015-06-28
    部隊(duì)需要你 &r[`>B{tP  
    離線whyhao99
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    只看該作者 9樓 發(fā)表于: 2015-06-28
    厲害，自由曲面設(shè)計(jì)是門深?yuàn)W的學(xué)問(wèn)