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这篇文章介绍了如何将STL、IGES、STEP和SAT等格式的CAD（计算机辅助设计，Computer Aided Design）物体导入到OpticStudio中。 CAD文件的格式一般与您所使用的CAD软件相关，格式种类众多，不同的格式也有各自擅长的领域。如，STL格式是利用三角形网格来表示三维物体的，所以，对于那些原本就是由多个平面围成的物体来说是一个不错的选择，该格式也常应用于3D打印领域。IGES格式与STEP格式在不同的CAD软件中都有良好的兼容性。在二者中做选择时，要看它们当中哪一个的模型导出程序对物体模型的表示方式更适合于您的物体模型。如果您使用基于ACIS引擎的CAD软件，那么推荐您使用SAT格式的CAD文件。 作者 Mark Nicholson 简介在OpticStudio中导入CAD物体是非常重要的功能，尤其是在对复杂的光机元件进行杂散光分析时，光线会在这类光机元件上发生较为严重的反射和散射效应。导入CAD功能在照明系统中同样重要，例如在汽车仪表盘中，光线可能会入射到一个复杂的光导管之中。OpticStudio的导入CAD物体功能非常灵活且强大，它支持多种常见的CAD文件格式。 导入CAD物体CAD物体结构可能十分复杂，一根光线可能会在物体中产生多次反射、折射或散射等相互作用。因此，我们使用非序列光线追迹来描述光线与物体之间的相互作用。在序列系统中，我们也可以使用混合模式来进行类似的非序列光线追迹。 OpticStudio支持四种静态CAD文件格式：STL、IGES、STEP和SAT（如SLDPRT和ZPO这样的动态CAD格式，不在本文的讨论范围之内）。在四者之中，只有STL格式是用小的三角形表面连接在一起，来近似表示物体模型的曲面，其它三种格式会使用平滑而连续的表面进行建模。物体上的小平面 (Facets) 只用于在屏幕上显示。因此，在连续且光滑的CAD物体表面进行的光线追迹在CAD模型精度下是精确的，尽管我们使用小平面来绘制物体。 需要特别注意的是，虽然OpticStudio支持由实际的小平面组成的CAD物体模型，但是在多数时候，我们见到的由小平面组成的CAD物体仅仅是显示成这样，而光线追迹的精度仍会以实际表面的精度为准。 STL格式STL (Stereolithography Tessellation Language) 格式在3D打印技术中应用广泛，它能够简单地对常见的三维形状进行建模。它利用三角形的鳞甲面来描述物体模型，即一系列小的三角形面拼合在一起来近似表示物体模型的表面。 您可以从参考资料1中查看有关STL格式的概述。STL文件中的每一个小三角面都是由它三个顶点的 {x,y,z} 坐标以及表面法向量来定义的。下面是STL格式的示例文件的前几行代码，它由AutoCAD软件生成： solid AutoCAD
facet normal 0.0000000e+000 0.0000000e+000 1.0000000e+000
outer loop
vertex 6.0000000e+000 4.0000000e+000 6.0000000e+000
vertex 6.0000000e+000 6.0000000e+000 6.0000000e+000
vertex 4.0000000e+000 6.0000000e+000 6.0000000e+000
endloop
endfacet
facet normal 0.0000000e+000 0.0000000e+000 1.0000000e+000
outer loop
vertex 6.0000000e+000 4.0000000e+000 6.0000000e+000
vertex 4.0000000e+000 6.0000000e+000 6.0000000e+000
vertex 4.0000000e+000 4.0000000e+000 6.0000000e+000
endloop
endfacet |
（需要注意，OpticStudio会同时导入STL格式的ASCII版本和二进制版本）STL格式的小平面特性决定了它非常适用于建模反射镜和棱镜。然而它不擅长表示光滑的曲面，这是因为使用小三角形鳞甲面来表示曲面的方式会降低光线追迹的精度。 STL格式的CAD物体需要使用物体类型“CAD零件：STL (CAD Part: STL)”进行导入。后缀名为 .stl的文件必须保存在Zemax根目录下的objects文件夹中的CAD Files文件夹下。 当导入完成后，您可以像设置其他物体位置那样来设置CAD物体的位置。 如下图所示，我们可以用STL格式精准地模拟由多个平面构成的棱镜，但对于球体来说，STL格式只能近似地模拟。 球面是由三角形网格模拟形成的： 在本例中，屏幕上显示的小平面就是实际从STL物体文件中生成的，并且光线会直接与这些小平面接触。
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