（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光學測試系統用於測量光學材料表面BRDF光學屬性以及材料體光學屬性，通過採集材料屬性，測量出的數據經過OMS2數據處理軟件的擬合，得出.BRDF格式的文件，這些文件都攜帶了材料的表面光學屬性和體光學屬性。這些數據文件可在OMS2支持軟件中直接讀取，在OMS2支持軟件的協助下完成雜散光仿真分析處理。以虛擬方式輕鬆管理材料樣本，從而實時實現多種色彩和裁剪選項、變化和關聯。國內外用戶有拜爾材料、洛克希德馬丁、NASA、三星、LG、航天508所、中航工業上海航空電器有限公司等。

2. 系統原理

雙向反射分佈函數（Bidirectional Reflection distribution function, BSDF）是研究物體表面粗糙度之光學性質。由於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生反射現象，用BRDF來表示這種反射（散射）現象。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生的散射性質亦不相同。BRDF 主要應用在計算機仿真物體表面明亮度，與真實人眼所看物體之明亮度相符；另外可應用在背光模塊之光學模擬，例如擴散膜之散射性質。

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

3. 系統特點

以往裝備研製過程當中，無法獲得精確有效的可見光以及近紅外材料的光學屬性。在以往研製過程中，在系統雜散光分析階段，使用軟件分析時，使用的材料光學屬性數據是憑項目參與者人眼觀測以及以往經驗設定，存在數據不精確的問題，對雜散光分析的精確性構成了很大的干擾，加上雜散光仿真分析處理手段有限。一直以來存在系統內雜散光來源不明的情況。

ANSYS光學測試系統對於未來系統研製可解決的問題：

（1）為軟件模擬分析雜散光提供精確的數據支持；

（2）為今後的各型號項目以及科研提供大量寶貴的數據。

通過測量平台建設，可進行系統的、精確的雜散光的分析，是未來系統研製的有利保證。

四、系統功能

掃描材料和光源，並用軟件創建可視化原型：藉助這款便攜、輕便的光學測量設備，可以快速、輕鬆地掃描材料並測量其屬性。可以掃描現有物體和表面，如塗層、彩繪表面、汽車、火車和飛機駕駛艙、客艙、建築物、家具等。

在數字環境中採集高端材料的真實外觀：藉助實驗室光學測量設備，可以通過數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。實驗室光學測量設備可測量並存儲真實材料的外觀特點，其中甚至包括皮膚、毛髮、液體和半透明材料。憑藉超高的108動態範圍，本系統可精確採集材料在各種照明場景下的獨特外觀變化，從而在3D渲染軟件中實現卓越的真實感。此外，還可在整個產品設計流程中共享數字樣本。憑藉其出色的精確度，實驗室光學測量設備已成為備受生產線和實驗室青睞的質量控制工具。

測量結果：材料表面光學屬性BRDF

a. 材料BRDF點陣數據

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

b. 材料BRDF文件數據

離散型數據直接被使用於軟件仿真並不精確，所以所得的離散型數據必須經過數據處理才可使用，OMS2系統的工作站中帶有由OPTIS研發出來的數據處理系統，經過OMS2數據處理軟件的數據擬合、處理可得出精確的可直接使用.BRDF格式的文件

結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，並且還可查看反射的光型。

OMS2數據處理軟件：OMS2數據處理軟件內含有OPTIS大量材料屬性數據庫，可對採集到的離散型數據進行處理擬合，生成.BSDF格式的材料面光學屬性文件，以及.Material格式的材料體光學屬性文件。生成的材料光學屬性文件可在OMS2支持軟件中使用。