（表面光學(xué)材質(zhì)掃描儀/ANSYS 光學(xué)測量系統(tǒng)/OMS2材料物理光學(xué)屬性BRDF測量儀）

1. 系統(tǒng)概述

ANSYS光學(xué)測試系統(tǒng)用于測量光學(xué)材料表面BRDF光學(xué)屬性以及材料體光學(xué)屬性，通過采集材料屬性，測量出的數(shù)據(jù)經(jīng)過OMS2數(shù)據(jù)處理軟件的擬合，得出.BRDF格式的文件，這些文件都攜帶了材料的表面光學(xué)屬性和體光學(xué)屬性。這些數(shù)據(jù)文件可在OMS2支持軟件中直接讀取，在OMS2支持軟件的協(xié)助下完成雜散光仿真分析處理。以虛擬方式輕松管理材料樣本，從而實時實現(xiàn)多種色彩和裁剪選項、變化和關(guān)聯(lián)。國內(nèi)外用戶有拜爾材料、洛克希德馬丁、NASA、三星、LG、航天508所、中航工業(yè)上海航空電器有限公司等。

2. 系統(tǒng)原理

雙向反射分布函數(shù)（Bidirectional Reflection distribution function, BSDF）是研究物體表面粗糙度之光學(xué)性質(zhì)。由于物體表面上有凹凸不平的微小表面，一束入射光線射到表面而產(chǎn)生反射現(xiàn)象，用BRDF來表示這種反射（散射）現(xiàn)象。其中雙向（Bidirectional）系指入射光與接受散射光的方向，因不同的入射光角度所產(chǎn)生的散射性質(zhì)亦不相同。BRDF 主要應(yīng)用在計算機(jī)仿真物體表面明亮度，與真實人眼所看物體之明亮度相符；另外可應(yīng)用在背光模塊之光學(xué)模擬，例如擴(kuò)散膜之散射性質(zhì)。

ANSYS光學(xué)測試系統(tǒng)可獲得測量、提取材料在可見光以及近紅外波段的光學(xué)屬性，具體測量波段是400nm - 670nm。

3. 系統(tǒng)特點(diǎn)

以往裝備研制過程當(dāng)中，無法獲得精確有效的可見光以及近紅外材料的光學(xué)屬性。在以往研制過程中，在系統(tǒng)雜散光分析階段，使用軟件分析時，使用的材料光學(xué)屬性數(shù)據(jù)是憑項目參與者人眼觀測以及以往經(jīng)驗設(shè)定，存在數(shù)據(jù)不精確的問題，對雜散光分析的精確性構(gòu)成了很大的干擾，加上雜散光仿真分析處理手段有限。一直以來存在系統(tǒng)內(nèi)雜散光來源不明的情況。

ANSYS光學(xué)測試系統(tǒng)對于未來系統(tǒng)研制可解決的問題：

（1）為軟件模擬分析雜散光提供精確的數(shù)據(jù)支持；

（2）為今后的各型號項目以及科研提供大量寶貴的數(shù)據(jù)。

通過測量平臺建設(shè)，可進(jìn)行系統(tǒng)的、精確的雜散光的分析，是未來系統(tǒng)研制的有利保證。

四、系統(tǒng)功能

掃描材料和光源，并用軟件創(chuàng)建可視化原型：借助這款便攜、輕便的光學(xué)測量設(shè)備，可以快速、輕松地掃描材料并測量其屬性?？梢話呙璎F(xiàn)有物體和表面，如涂層、彩繪表面、汽車、火車和飛機(jī)駕駛艙、客艙、建筑物、家具等。

在數(shù)字環(huán)境中采集高端材料的真實外觀：借助實驗室光學(xué)測量設(shè)備，可以通過數(shù)字格式來測量材料的物理外觀，從而在虛擬世界中塑造材料的真實體驗。實驗室光學(xué)測量設(shè)備可測量并存儲真實材料的外觀特點(diǎn)，其中甚至包括皮膚、毛發(fā)、液體和半透明材料。憑借超高的108動態(tài)范圍，本系統(tǒng)可精確采集材料在各種照明場景下的獨(dú)特外觀變化，從而在3D渲染軟件中實現(xiàn)卓越的真實感。此外，還可在整個產(chǎn)品設(shè)計流程中共享數(shù)字樣本。憑借其出色的精確度，實驗室光學(xué)測量設(shè)備已成為備受生產(chǎn)線和實驗室青睞的質(zhì)量控制工具。

測量結(jié)果：材料表面光學(xué)屬性BRDF

a. 材料BRDF點(diǎn)陣數(shù)據(jù)

在使用OMS2測量材料時，儀器中的光電倍增管（PMT）在2π空間內(nèi)接受樣品反射以及透射的光能量數(shù)據(jù)，因此測量后會得到離散型的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。

b. 材料BRDF文件數(shù)據(jù)

離散型數(shù)據(jù)直接被使用于軟件仿真并不精確，所以所得的離散型數(shù)據(jù)必須經(jīng)過數(shù)據(jù)處理才可使用，OMS2系統(tǒng)的工作站中帶有由OPTIS研發(fā)出來的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過OMS2數(shù)據(jù)處理軟件的數(shù)據(jù)擬合、處理可得出精確的可直接使用.BRDF格式的文件

結(jié)果中可以查看光的不同入射角度，以及不同波長時，光在材料表面反射、吸收的參數(shù)，并且還可查看反射的光型。

OMS2數(shù)據(jù)處理軟件：OMS2數(shù)據(jù)處理軟件內(nèi)含有OPTIS大量材料屬性數(shù)據(jù)庫，可對采集到的離散型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理擬合，生成.BSDF格式的材料面光學(xué)屬性文件，以及.Material格式的材料體光學(xué)屬性文件。生成的材料光學(xué)屬性文件可在OMS2支持軟件中使用。