Strona główna Przykłady Zrzuty ekranu Instrukcja obsługi Logo Bluesky. YouTube ☰
OghmaNano Platforma do symulacji wielofizycznych procesów zachodzących w optoelektronicznych urządzeniach i systemach fotonicznych. POBIERZ Przewodnik szybkiego uruchomienia

Samouczek dotyczący śledzenia promieni (część B): edycja pryzmatów i soczewek.

W części Część A załadowano przykładowy model pryzmatu, uruchomiono program śledzący promienie i sprawdzono wyniki działania detektora. W tej części zaczniesz modyfikować geometrię: najpierw zmieniając rozmiar pryzmatu, a następnie zastępując przedni pryzmat odpowiednią soczewką. Po drodze zobaczysz, jak współpracują ze sobą edytor siatki i edytor obiektów.

System siatkowy firmy OghmaNano wykorzystuje mieszankę elementów proceduralnych (kostka, pryzmat, kula, soczewka itp.) oraz zaimportowanych plików CAD. Elementy proceduralne są generowane w czasie rzeczywistym przez oprogramowanie, co zapewnia bardzo szybkie obliczenia; siatki CAD są odczytywane z dysku. W tym samouczku użyjemy wyłącznie elementów proceduralnych.

Krok 1: Zmień rozmiar bryły za pomocą edytora siatki.

Upewnij się, że masz otwartą scenę demonstracyjną z pryzmatem, tak jak w części A. Na początek zmienimy rozmiar jednego z pryzmatów.

  1. Kliknij prawym przyciskiem myszy obiekt w kształcie piramidy/graniastosłupa w scenie.
  2. W menu kontekstowym wybierz opcję „Edytor siatki”, jak pokazano na ilustracji ??.
Optical Workbench scene with right-click context menu on the prism, highlighting Mesh editor
Kliknij prawym przyciskiem myszy na bryłę i wybierz opcję „Edytor siatki” z menu kontekstowego, aby edytować jej siatkę.
Mesh editor window showing primitive shapes such as CAD file, box, prism, sphere, tube and pyramid
Edytor siatki. Proste kształty (sześcian, pryzmat, kula, soczewka itp.) są generowane w czasie rzeczywistym i renderowane bardzo szybko. Zaimportowane modele CAD są ładowane z plików.

Edytor siatki otwiera się z zaznaczonym aktualnym kształtem. W tym przypadku aktywna jest zakładka „Prism”. Zmniejszymy wymiary pryzmatu w kierunku osi X.

  1. Dla rozmiaru xyz ustaw wartość dx od 4.0 cm do 2.0 cm, zgodnie z przykładem w ??.
  2. Zostaw dy i dz w 4.0 cm.
  3. Upewnij się, że funkcja „Peak” w centralnym panelu jest włączona.
  4. Zamknij edytor siatki.
Mesh editor with prism dx reduced from 4 cm to 2 cm
Zmniejszenie wartości parametru „pryzmat” dx z 4.0 cm do 2.0 cm. Zmiana jest natychmiast wprowadzana dla danego obiektu w scenie.
Ray-tracing scene after resizing the prism and rerunning the simulation
Po zmianie rozmiaru pryzmatu i ponownym uruchomieniu symulacji, trajektoria wiązki promieni przechodzącej przez pryzmat ulega zmianie, co wpływa na kształt wiązki rejestrowanej przez detektor.

Teraz kliknij. Uruchom symulację. lub naciśnij F9) i porównaj nowe ścieżki promieni z pierwotnymi ścieżkami z części A. Powinieneś zauważyć, że węższa pryzma zmienia sposób, w jaki promienie są załamywane, oraz sposób, w jaki wypełniają detektor.

Krok 2: Zastąp pryzmat soczewką.

Następnie przekształcimy ten obiekt w odpowiednią soczewkę. Ponownie zaczniemy od edytora siatki, ale tym razem zmienimy typ kształtu.

  1. Kliknij prawym przyciskiem myszy ten sam obiekt i ponownie wybierz opcję „Edytor siatki”.
  2. Na pasku narzędzi u góry edytora siatki kliknij ikonę lupy, jak pokazano na ilustracji ??.
Mesh editor Lens tab with spherical surfaces and body parameters
W edytorze siatki zmień kształt na „Soczewka”. Obiekt ma teraz dwie sferyczne powierzchnie i cylindryczny korpus.

Ustaw parametry obiektywu w następujący sposób:

Te wartości określają parametry soczewki o niewielkich rozmiarach, którą można łatwo umieścić pomiędzy źródłem światła a detektorem. Zamknij edytor siatki. W głównym oknie powinieneś zobaczyć, że poprzednia pryzma została zastąpiona soczewką, ale może ona jeszcze nie być idealnie ustawiona względem osi optycznej.

Krok 3: Obróć obiektyw za pomocą edytora obiektów.

Ogólny edytor obiektów umożliwia sterowanie położeniem, obrotem, kolorem i materiałem dowolnego obiektu. Wykorzystamy go do obrotu soczewki, aby jej oś była skierowana w stronę padających promieni.

  1. Kliknij prawym przyciskiem myszy na obiektyw i wybierz opcję „Edytuj obiekt”, jak pokazano na ilustracji ??.
  2. W edytorze obiektów ustaw wartość obrotu na:
    • oś X: 90.0 stopni
    • oś Y: 90.0 stopni
    • oś Z: 0.0 stopni
  3. Zamknij edytor obiektów.
Context menu showing the Edit object entry for the lens
Kliknij prawym przyciskiem myszy na obiektyw i wybierz opcję „Edytuj obiekt”, aby otworzyć edytor obiektów.
Object editor window with rotation parameters for x-axis and y-axis set to 90 degrees
Edytor obiektów. Ustaw obrót wokół osi X i osi Y na 90.0 stopni, aby obiektyw był skierowany w stronę źródła.

Po zamknięciu edytora soczewka powinna znajdować się w odpowiedniej pozycji w układzie optycznym. Jeśli jej położenie jest nieznacznie przesunięte, można ją przeciągnąć myszą, aby precyzyjnie dostosować jej umiejscowienie między źródłem światła, pryzmatami i przysłoną.

Uruchom symulację ponownie. Scena powinna teraz wyglądać podobnie do ??, przy czym soczewka powinna skupiać i przekierowywać kolorowe promienie.

Ray-tracing scene with a lens inserted into the optical system and coloured rays passing through
Po dodaniu i obróceniu soczewki uruchom ponownie symulację, aby zobaczyć, jak zmienia się wiązka światła. Soczewka skupia i odchyla spektrum w inny sposób niż oryginalna pryzma.
Scene with the aperture moved closer to the lens
Można jeszcze bardziej dostosować działanie systemu, przesuwając przysłonę bliżej obiektywu, co wpłynie na to, które promienie światła docierają do detektora.

Krok 4: Przesuń przysłonę i wykorzystaj funkcję wykrywania kolizji.

Na koniec dostosujemy położenie przysłony (czerwonej płytki z otworem). Dzięki temu będzie można eksperymentować z obcinaniem wiązki i kształtem „otworu” na obrazie detektora.

  1. W widoku 3D, przeciągnij myszą przysłonę, aby przesunąć ją w kierunku obiektywu.
  2. Zauważysz, że podczas przesuwania tego obiektu, jego krawędzie zderzają się z innymi obiektami i nie mogą przez nie przechodzić – OghmaNano domyślnie zapobiega nakładaniu się obiektów.
  3. Aby zmusić przysłonę do przemieszczenia się przez inny obiekt, przytrzymaj. Zmiana; przesunięcie; tura (w pracy); zmieniać; przesuwać. podczas przeciągania. W tym czasie wyłączona jest funkcja wykrywania kolizji.
  4. Umieść przysłonę blisko obiektywu, jak pokazano na ilustracji ??.
  5. Uruchom symulację ponownie i obserwuj, jak zmienia się profil wiązki oraz wyniki odczytów detektora.

Jeśli jakiś przedmiot utknie o inny, pamiętaj, że zawsze możesz użyć... Zmiana; przesunięcie; tura (w pracy); zmieniać; przesuwać.+przeciągnij, aby swobodnie przesuwać. Ta funkcja jest szczególnie przydatna, gdy masz do czynienia ze złożoną sceną, w której występuje wiele nakładających się promieni i elementów optycznych.

👉 Następny krok: przejdź do sekcji Część C, aby dokładniej przeanalizować obrazy z detektora i profile wiązki oraz sprawdzić, w jaki sposób te wyniki odnoszą się do wybranych przez Ciebie rozwiązań w projekcie optycznym. Ogólne informacje o systemach optycznych i symulacjach śledzenia promieni można znaleźć w Przegląd systemów optycznych i symulacji śledzenia promieni.