（表面光學材質掃描儀/ANSYS 光學測量系統/OMS2材料物理光學屬性BRDF測量儀）

1. 系統概述

ANSYS光學(xue)測試系統用(yong)于測量光學(xue)材(cai)(cai)料(liao)(liao)表面BRDF光學(xue)屬(shu)性以及材(cai)(cai)料(liao)(liao)體(ti)光學(xue)屬(shu)性，通過(guo)采集材(cai)料屬性(xing)，測量出(chu)的(de)(de)數據經過OMS2數據處理(li)軟(ruan)件的(de)(de)擬合，得出(chu).BRDF格式的(de)(de)文件，這些文件都(dou)攜帶了材料的(de)(de)表面光學(xue)屬(shu)性(xing)和體光學(xue)屬(shu)性(xing)。這(zhe)些(xie)數據文件(jian)可在OMS2支持(chi)軟件(jian)中直接讀取，在OMS2支持(chi)軟件(jian)的(de)協助下完成雜散光(guang)仿真分析處理(li)。以虛擬方式輕松管理材料(liao)樣本，從而實時實現多種色彩和裁剪選項(xiang)、變化和關聯。國內外(wai)用戶有(you)拜爾材料、洛克(ke)希德馬(ma)丁、NASA、三星、LG、航(hang)(hang)天(tian)508所、中(zhong)航(hang)(hang)工業(ye)上海(hai)航(hang)(hang)空電(dian)器有(you)限公司等。

2. 系(xi)統原理

雙(shuang)向(xiang)反(fan)(fan)射(she)分布函數（Bidirectional Reflection distribution function, BSDF）是研究(jiu)物體(ti)表(biao)面(mian)粗糙度(du)之(zhi)光(guang)學(xue)性質(zhi)。由于(yu)物體(ti)表(biao)面(mian)上有凹(ao)凸不平的(de)(de)微小(xiao)表(biao)面(mian)，一束入(ru)射(she)光(guang)線射(she)到(dao)表(biao)面(mian)而產(chan)(chan)生(sheng)反(fan)(fan)射(she)現象(xiang)，用(yong)BRDF來表(biao)示(shi)這種反(fan)(fan)射(she)（散(san)(san)射(she)）現象(xiang)。其(qi)中雙(shuang)向(xiang)（Bidirectional）系指入(ru)射(she)光(guang)與接受散(san)(san)射(she)光(guang)的(de)(de)方向(xiang)，因不同的(de)(de)入(ru)射(she)光(guang)角(jiao)度(du)所(suo)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)散(san)(san)射(she)性質(zhi)亦不相同。BRDF 主要應(ying)用(yong)在(zai)(zai)計(ji)算機仿(fang)真物體(ti)表(biao)面(mian)明(ming)亮度(du)，與真實人眼所(suo)看物體(ti)之(zhi)明(ming)亮度(du)相符(fu)；另(ling)外可應(ying)用(yong)在(zai)(zai)背(bei)光(guang)模塊之(zhi)光(guang)學(xue)模擬(ni)，例(li)如擴散(san)(san)膜之(zhi)散(san)(san)射(she)性質(zhi)。

ANSYS光學測試系統可(ke)獲(huo)得測量(liang)、提取材料在可(ke)見光以及(ji)近紅外(wai)波(bo)段(duan)的(de)光學屬性，具體測量(liang)波(bo)段(duan)是(shi)400nm - 670nm。

3. 系(xi)統特點(dian)

以(yi)往(wang)(wang)裝(zhuang)備研(yan)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)當中，無法獲得精確有效的(de)可見光(guang)(guang)以(yi)及近紅外(wai)材料(liao)的(de)光(guang)(guang)學(xue)屬性。在(zai)以(yi)往(wang)(wang)研(yan)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)中，在(zai)系(xi)(xi)統雜(za)散(san)(san)光(guang)(guang)分析階段(duan)，使用軟(ruan)件分析時(shi)，使用的(de)材料(liao)光(guang)(guang)學(xue)屬性數(shu)據是憑項目(mu)參與者人眼(yan)觀測以(yi)及以(yi)往(wang)(wang)經驗設定(ding)，存(cun)在(zai)數(shu)據不(bu)精確的(de)問題(ti)，對(dui)雜(za)散(san)(san)光(guang)(guang)分析的(de)精確性構成(cheng)了很大的(de)干擾，加上雜(za)散(san)(san)光(guang)(guang)仿真分析處理(li)手段(duan)有限(xian)。一直以(yi)來(lai)存(cun)在(zai)系(xi)(xi)統內雜(za)散(san)(san)光(guang)(guang)來(lai)源不(bu)明的(de)情況。

ANSYS光學測試系統對于未來系統研制可解決的(de)問題(ti)：

（1）為(wei)軟件模擬分析雜散光提供精確的(de)數據支持；

（2）為(wei)今后(hou)的各型號項目以及科研提供大量寶貴(gui)的數(shu)據。

通(tong)過測量平臺建設，可進行系統的、精確的雜散光的分析(xi)，是未(wei)來(lai)系統研制的有利保證。

四、系統功能

掃描材料和光源，并用軟件創建可視化原型：借(jie)助這款便(bian)攜、輕便(bian)的(de)光學測量設備，可以(yi)(yi)快速、輕松(song)地掃描(miao)材(cai)料并測量其屬性。可以(yi)(yi)掃描(miao)現有物體和表(biao)面，如(ru)涂層(ceng)、彩繪表(biao)面、汽車、火(huo)車和飛機駕駛艙、客艙、建(jian)筑物、家(jia)具等。

在數字環境中采集高端材料的真實外觀：借助(zhu)實驗室(shi)光(guang)(guang)學測(ce)(ce)(ce)量(liang)設(she)備，可(ke)(ke)以(yi)通過數字格式來測(ce)(ce)(ce)量(liang)材料(liao)的(de)物(wu)理外(wai)觀，從而在虛擬(ni)世界中(zhong)塑造材料(liao)的(de)真實體驗。實驗室(shi)光(guang)(guang)學測(ce)(ce)(ce)量(liang)設(she)備可(ke)(ke)測(ce)(ce)(ce)量(liang)并存儲真實材料(liao)的(de)外(wai)觀特點，其(qi)中(zhong)甚至包括皮膚、毛發、液體和半透明材料(liao)。憑借超(chao)高(gao)的(de)108動態(tai)范圍，本系統可精確采集材料(liao)在各(ge)種照明場(chang)景(jing)下的(de)獨(du)特外觀(guan)變化，從而在3D渲染軟件中實現(xian)卓越的(de)真實感。此(ci)外，還可在整個產品設計(ji)流程中共享(xiang)數字樣本。憑借其出(chu)色的(de)精確度，實驗室光學(xue)測量設備(bei)已(yi)成為備(bei)受生產線和實驗室青(qing)睞的(de)質量控制工具。

測量結果：材料表面光學屬性BRDF

a. 材料(liao)BRDF點陣數據

在(zai)使(shi)用OMS2測(ce)量材料(liao)時，儀器(qi)中的光電倍(bei)增管(guan)（PMT）在(zai)2π空間內接受樣品反(fan)射(she)以及透射(she)的光能量數據，因此測(ce)量后會得到離散型的點陣數據。

b. 材料BRDF文件(jian)數據

離散(san)型數據(ju)直接(jie)被(bei)使(shi)用于軟(ruan)件仿真并不(bu)精確，所(suo)以(yi)所(suo)得(de)的(de)離散(san)型數據(ju)必須經過(guo)數據(ju)處理才可(ke)使(shi)用，OMS2系統的(de)工作站中(zhong)帶有由OPTIS研發出(chu)來的(de)數據(ju)處理系統，經過(guo)OMS2數據(ju)處理軟(ruan)件的(de)數據(ju)擬合、處理可(ke)得(de)出(chu)精確的(de)可(ke)直接(jie)使(shi)用.BRDF格(ge)式的(de)文件

結果中可以查看光的(de)不同入射角度，以及不同波長時，光在材料表(biao)面反(fan)射、吸收的(de)參數(shu)，并且還可查看反(fan)射的(de)光型。

OMS2數據處理軟件：OMS2數(shu)據處理軟件(jian)內(nei)含有OPTIS大量材料(liao)屬性(xing)數(shu)據庫，可對采集到的離(li)散(san)型數(shu)據進行處理擬(ni)合，生(sheng)成.BSDF格(ge)式(shi)的材料(liao)面光學屬性(xing)文件(jian)，以(yi)及(ji).Material格(ge)式(shi)的材料(liao)體(ti)光學屬性(xing)文件(jian)。生(sheng)成的材料(liao)光學屬性(xing)文件(jian)可在OMS2支持軟件(jian)中使(shi)用。