Tracepro学习教程

2024/5/4T r a c e p r o学学 习习 教教 程程2024/5/4什么是Tracepro？Tracepro是一套可以做照明系统分析，传统光学分析，辐射度以及光度分析的软件，它也是第一套由符合工业标准的ACIS立体模型绘图软件所发展出来的光机软件。Tracepro提供简单易用的图形接口，所以我们能够轻易的检视模型，建立立体对象，以及设定材料特性，表面性质和光源特性。Tracepro可以同时开启多个档案来完成编辑。2024/5/4Tracepro的操作界面介绍实体模型消息区工作区导航区工作菜单2024/5/4Tracepro的操作界面介绍2024/5/4Tracepro的操作设置ViewPreference此处可以设置Tracepro操作界面中显示方面的参数，如界面的显示单位，缩放时的倍率，显示光线的颜色，方式等等。2024/5/4Tracepro的系统设置ViewCustomize此处可以设置Tracepro操作界面中运行方面的参数，如导航区的位置，模型的显示方式，模型的颜色，背景的颜色等等。2024/5/4Tracepro模拟步骤建立模型光学特性光源设定分析功能2024/5/4Tracepro建模Tracepro自建模 利用Tracepro软件本身的功能建立各种模型 面 平面 曲面 球面 非球面 体 球体 正方体 椎体 环 3D建模，导入 在PRO/E,UG,CAD等3D模型软件将实体建好，存igs，sat，stp等 格式，导入Tracepro并设置属性后，就可进行模拟。光学软件建模 Tracepro与很多光学模拟软件如ZEMAX,OSLO,Code V等是共用的，所以可以直接用Tracepro打开这些软件保存的文档。2024/5/4Tracepro建模 Tracepro自建模 Tracepro软件本身提供了一个强大的模型库，使用者可以根据自己的需要选择不同的模块来建立模型。其路径就是:Insert2024/5/4Tracepro建模Insert Lens Element要点：A.透镜的材料B.透镜的参数C.透镜的位置2024/5/4Tracepro建模Insert Fresnel Lens 要点：A.透镜的材料B.透镜的参数C.透镜的位置2024/5/4Tracepro建模Insert Reflector要点：A.反射器的类型B.反射器的焦距C.反射器的长度D.反射器的位置2024/5/4Tracepro建模Insert Tube2024/5/4Tracepro建模Insert Baffle Vane2024/5/4Tracepro建模Insert Primisive Solids2024/5/4Tracepro建模3D建模，导入 Tracepro在建模方面有很强大的功能，但是在自由曲面方面仍存在一些不足，所以，就需要在3D软件中建好模型后，存igs，sat，stp等格式，最后导入Tracepro中。如图：有两种3D模型的导入方式FileOpenInsertPart2024/5/4Tracepro建模光学软件建模同时，同时，TraceproTracepro可可以将其他程序建好以将其他程序建好的模型，直接读取，的模型，直接读取，简单方便。如图，简单方便。如图，通过通过TraceproTracepro打开打开OSLOOSLO文档文档2024/5/4Tracepro光学特性Tracepro的建模后，就要对模型进行属性的设置光学特性在Tracepro的模拟中非常重要，模拟的目的是模拟结果与实际更为接近。所以光学特性的定义就是给模拟效果一个好的起始。2024/5/4Tracepro光学特性DefineApply PropertiesMaterial 用来定义实体的材料 如图：材料为BK7玻璃，材料的名称下面表示出材料的各种光学特性：色散系数，相对波长的折射率，材料的吸收率。而且，也可以通过最下方View Date更改材料的这些属性。2024/5/4Tracepro光学特性DefineApply PropertiesSurface 用来定义表面属性可以在此处对模型的表面进行定义。如：表面被设置为镜面，吸收面，散射面，或者在模型的表面定义一些薄膜，等等。2024/5/4Tracepro光学特性DefineApply PropertiesSurface Source 用来定义光源属性在Tracepro中，光线都是从灯具的某个发光面出发的，所以我们定义光源的方法就是设置模型的发光面上的参数。如图：这些参数包括灯具的光通量，模拟光线的数量，光线的波长，以及发光模式。2024/5/4Tracepro光学特性DefineEdit Properties DateTracepro中并未涵盖所有我们需要的介质，但是在Tracepro中可以根据自身的需要编辑特定的面，材料，薄膜，折射率等光学介质。2024/5/4Tracepro光源设定Tracepro光源的设定有三种方法：1.Tracepro自建光源模型，然后进行光源属性定义.2.Tracepro光源库，其中有部分已经定义好光源参数的光 源实体模型。3.光源文件导入。InsertSource选择需要插入的光源文件.对于光源文件，有几种符合的格式（*.ray,*.dat,*.src）2024/5/4Tracepro分析功能Tracepro具有强大的分析功能：追踪光线 照度分析，辉度分析 CIE色坐标，色度分析 光强度分析 光线资料 偏振效应 仿真模拟2024/5/4Tracepro分析功能追踪光线 Raytrace Options 光线模拟的环境参数设定，其中有光源的波长，光源的单位，热环境系数等。2024/5/4Tracepro分析功能照度分析参数设置如图：照度分析的参数设置表。Smooting 选定将光斑的显示更加平滑Map Count 是照度计算点的数目，当计算点的数目增大到一定程度时，照度值也不再变化，此时得到合适的模拟值2024/5/4Tracepro分析功能照度分析如图，一个LED光源投射在1米处的光斑照度效果图。在图的下方注明模拟结果：最大照度，平均照度，接受面接受到的光通量参数。2024/5/4Tracepro分析功能光强分析参数设置方向参数的设置Normal Vector 主方向光源投射的方向，输入不同的数值，软件会通过坐标自动的计算出该方向。Up Vector 参考方向与主方向垂直2024/5/4Tracepro分析功能光强分析参数设置光强分析的参数设置 Smooting 设定光强分析的区间大小，设置的数目却大，分析的区间越小。当数目增大到一定程度时，配光曲线的光强不再变化，此时得到合适的模拟值。2024/5/4Tracepro分析功能光强分析 极坐标配光曲线如图，一个LED光源的极坐标配光曲线图。在图的下方已注明模拟的结果：效率，接受到的光线数目，最大光强，接受到的光通量。2024/5/4Tracepro分析功能光强分析 直角坐标配光曲线2024/5/4Tracepro设计实例设计要求：光源：Cree LED Q4 110lm光斑要求：1米处最大光斑直径不于小1米，中心光斑直径不于小0.12米照度要求：1米处最大照度要达到4000lux透明件：3mm 钢化玻璃反光杯尺寸：25*20mm 2024/5/4Tracepro设计实例分析设计要求光源 总光通量110lm 半光强角度110度配光 截光角不应小于27度 半光强角不小于6度照度 中心光强为4000cd通过分析，可以得出：设计需要一个聚光的反光杯，且反光杯的口径与深度的比值接近于1.2024/5/4Tracepro设计实例导入光源 Insertsource2024/5/4Tracepro设计实例建立模型 InsertReflectior2024/5/4Tracepro设计实例建立好模型后，需要通过ApplyProperties来为模型添加表面属性。点击导航区中模型的名字，然后鼠标右键，选择ApplyProperties，在ApplyProperties中选择Surface。在Surface的下拉表格中有多种反射面模式，可以根据自己的需要选择合适的反射面，也可以点击View Date，自定义反射面的属性。如图：自定义一个反射系数为0.7的反射面。光线打在此面上后，将有70%的光线被反射。2024/5/4Tracepro设计实例反光杯建好后，材料属性也定义完毕，需要根据要求在反光杯的前方添加3mm的钢化玻璃。2024/5/4Tracepro设计实例模型添加完毕后，最后需要添加一个接受平面。接受平面可以根据实际需要定义它的大小，位置。模拟完毕后，我们可以从接受平面上得到有效光效，光斑效果等模拟结果。首先，首先，Insert Primitive SolideInsert Primitive Solide，添，添加接受平面。加接受平面。其次，将接受平面用过其次，将接受平面用过Apply Apply PropertiesProperties中中SurfaceSurface定义为定义为Perfect Perfect AbsorberAbsorber。最后，点击最后，点击 ，开始模拟。，开始模拟。2024/5/4Tracepro设计实例查看模拟结果 极坐标配光曲线从模拟的结果中可以得出，灯具效率为61%，最大光强1438.7cd2024/5/4Tracepro设计实例查看模拟结果 直角坐标配光曲线从模拟的结果中可以得出，半光强角为6度。2024/5/4Tracepro设计实例查看模拟结果 光斑照度从模拟的结果中可以得出，1米处光斑的直径略大于1米，中心的最大照度为1076lx，平均照度16.2lx。2024/5/4Tracepro设计实例分析结果 上述的模拟结果，光源的光通量为26.4lm。当光源的光通量为120lm时，半光强角不变，光斑的大小尺寸不变，中心光强为6086.8cd，1米处最大照度为4552lx。对比设计要求，符合设计需要，设计完毕。2024/5/4Tracepro设计实例设计要求：光源：欧司朗 双端金卤灯 250W HQI-TS250W/NDL光斑要求：矩形光斑照度要求：50米处，半径5米范围内最小照度80lx（4个灯头）透明件：3mm 钢化玻璃反光杯尺寸：口径不大于180mm 2024/5/4Tracepro设计实例分析设计要求光源 总光通量22000lm 配光 截光角不应小于27度 半光强角不小于6度照度 中心光强大于2000000cd有中心光强非常高，所以，反光杯一定要聚2024/5/4Tracepro设计实例导入光源 打开已经建好的光源文件2024/5/4Tracepro设计实例建立模型 InsertReflectiorFront depth 代表灯具到口径的距离Back depth 代表灯具到底部的距离Focal len 代表两个面的不同曲率2024/5/4Tracepro设计实例建立好模型后，需要通过ApplyProperties来为模型添加表面属性。点击导航区中模型的名字，然后鼠标右键，选择ApplyProperties，在ApplyProperties中选择Surface。在Surface的下拉表格中有多种反射面模式，可以根据自己的需要选择合适的反射面，也可以点击View Date，自定义反射面的属性。如图：自定义一个反射系数为0.7的反射面。光线打在此面上后，将有70%的光线被反射。2024/5/4Tracepro设计实例反光杯建好后，材料属性也定义完毕，需要根据要求在反光杯的前方添加3mm的钢化玻璃。2024/5/4Tracepro设计实例此外，我们对反光杯做一个布林运算，在反光杯的两壁上为光源开出一个位置。2024/5/4Tracepro设计实例模型添加完毕后，最后需要添加一个接受平面。接受平面可以根据实际需要定义它的大小，位置。模拟完毕后，我们可以从接受平面上得到有效光效，光斑效果等模拟结果。首先，首先，Insert Primitive SolideInsert Primitive Solide，添，添加接受平面。加接受平面。其次，将接受平面用过其次，将接受平面用过Apply Apply PropertiesProperties中中SurfaceSurface定义为定义为Perfect Perfect AbsorberAbsorber。最后，点击最后，点击 ，开始模拟。，开始模拟。2024/5/4Tracepro设计实例查看模拟结果 极坐标配光曲线从模拟的结果中可以得出，灯具效率为63%，最大光强26463cd2024/5/4Tracepro设计实例查看模拟结果 直角坐标配光曲线从模拟的结果中可以得出，半光强角为26*60度。2024/5/4Tracepro设计实例查看模拟结果将配光曲线以Idt格式导出，带入DLAlux里面模拟4个灯50米外的照度，如图：最大照度：39lx平均照度：35lx2024/5/4Tracepro设计实例分析结果 根据上述的模拟结果，我们可以看出光斑的强度没有达到设计的要求。主要原因有：反光杯的口径限制 光源形状 光源体积