（表面光学材质扫描仪/ANSYS 光学测量系统/OMS2材料物理光学属性BRDF测量仪）

1. 系统概述

ANSYS光学测试系统用于测量光学材料表面BRDF光学属性以及材料体光学属性，通过采集材料属性，测量出的数据经过OMS2数据处理软件的拟合，得出.BRDF格式的文件，这些文件都携带了材料的表面光学属性和体光学属性。这些数据文件可在OMS2支持软件中直接读取，在OMS2支持软件的协助下完成杂散光仿真分析处理。以虚拟方式轻松管理材料样本，从而实时实现多种色彩和裁剪选项、变化和关联。国内外用户有拜尔材料、洛克希德马丁、NASA、三星、LG、航天508所、中航工业上海航空电器有限公司等。

2. 系统原理

双向反射分布函数（Bidirectional Reflection distribution function, BSDF）是研究物体表面粗糙度之光学性质。由于物体表面上有凹凸不平的微小表面，一束入射光线射到表面而产生反射现象，用BRDF来表示这种反射（散射）现象。其中双向（Bidirectional）系指入射光与接受散射光的方向，因不同的入射光角度所产生的散射性质亦不相同。BRDF 主要应用在计算机仿真物体表面明亮度，与真实人眼所看物体之明亮度相符；另外可应用在背光模块之光学模拟，例如扩散膜之散射性质。

ANSYS光学测试系统可获得测量、提取材料在可见光以及近红外波段的光学属性，具体测量波段是400nm - 670nm。

3. 系统特点

以往装备研制过程当中，无法获得精确有效的可见光以及近红外材料的光学属性。在以往研制过程中，在系统杂散光分析阶段，使用软件分析时，使用的材料光学属性数据是凭项目参与者人眼观测以及以往经验设定，存在数据不精确的问题，对杂散光分析的精确性构成了很大的干扰，加上杂散光仿真分析处理手段有限。一直以来存在系统内杂散光来源不明的情况。

ANSYS光学测试系统对于未来系统研制可解决的问题：

（1）为软件模拟分析杂散光提供精确的数据支持；

（2）为今后的各型号项目以及科研提供大量宝贵的数据。

通过测量平台建设，可进行系统的、精确的杂散光的分析，是未来系统研制的有利保证。

四、系统功能

扫描材料和光源，并用软件创建可视化原型：借助这款便携、轻便的光学测量设备，可以快速、轻松地扫描材料并测量其属性。可以扫描现有物体和表面，如涂层、彩绘表面、汽车、火车和飞机驾驶舱、客舱、建筑物、家具等。

在数字环境中采集高端材料的真实外观：借助实验室光学测量设备，可以通过数字格式来测量材料的物理外观，从而在虚拟世界中塑造材料的真实体验。实验室光学测量设备可测量并存储真实材料的外观特点，其中甚至包括皮肤、毛发、液体和半透明材料。凭借超高的108动态范围，本系统可精确采集材料在各种照明场景下的独特外观变化，从而在3D渲染软件中实现卓越的真实感。此外，还可在整个产品设计流程中共享数字样本。凭借其出色的精确度，实验室光学测量设备已成为备受生产线和实验室青睐的质量控制工具。

测量结果：材料表面光学属性BRDF

a. 材料BRDF点阵数据

在使用OMS2测量材料时，仪器中的光电倍增管（PMT）在2π空间内接受样品反射以及透射的光能量数据，因此测量后会得到离散型的点阵数据。

b. 材料BRDF文件数据

离散型数据直接被使用于软件仿真并不精确，所以所得的离散型数据必须经过数据处理才可使用，OMS2系统的工作站中带有由OPTIS研发出来的数据处理系统，经过OMS2数据处理软件的数据拟合、处理可得出精确的可直接使用.BRDF格式的文件

结果中可以查看光的不同入射角度，以及不同波长时，光在材料表面反射、吸收的参数，并且还可查看反射的光型。

OMS2数据处理软件：OMS2数据处理软件内含有OPTIS大量材料属性数据库，可对采集到的离散型数据进行处理拟合，生成.BSDF格式的材料面光学属性文件，以及.Material格式的材料体光学属性文件。生成的材料光学属性文件可在OMS2支持软件中使用。