用TracePro设计鳞甲反光杯教程

用TracePro设计鳞甲反光杯教程

步骤一：插入复合型反射器（空心抛物面体），可以根据自己需要确定焦距大小和前段长度，在此选取焦距为10mm，前段长度为50mm，后段长度可以为0，也可以为9.999，但不能大于焦距10mm，厚度为0.5mm，见图1。

图1

步骤二：绕X轴旋转180度，并移动60毫米，见图2。

图2

步骤三：点击轮廓，显示出抛物面母线，母线就是纵向截面里边那条抛物线，见图3。

图3

步骤四：计算：设z 为自变量，y 为因变量，则抛物线方程为22y Pz =，其中2

P f =，在10mm z f ==（等于焦距）时，求得20mm y =，即焦点处横截面的半径20mm r y ==，以此作为半径求焦点位置横截面的圆周周长，周长为2125.6637mm C r π==。

假如在该圆周加入100个小球（也可以加入其他数量小球），则每个小球直径为：

1.2566mm 100

C d ==.小球大小给出后，在YZ 平面上以坐标（20，10）插入小球即可，为了小球排满圆周后两相邻排小球就重叠一半，此时用上述计算的小球直径作为半径就可达到目的，见图4(a)和图4(b)。

图4(a)插入第一的小球的位置

图4(b)复制沿Z 轴旋转后的小球（该步骤无须进行）

步骤五：在第一小球坐标位置插入半径比第一个小球大0.1mm的第二个小球，见图5。

图5

步骤六：打开移动窗口，缓慢把第二个小球大体上移动到图6位置，让两个小球在球心处相交（此时不一定正好相交）。

图6

步骤七：在第二个小球位置插入直径比第二个小球直径大0.1mm的第三个小球，并大体移动到图7位置。

图7

步骤八：以此类推插入、添加并移动小球，使小球大体排满焦点前的母线，见图8。

图8

步骤九：第一个小球坐标位置是计算出来的，它已经在精确位置，但它的球心位置我们无法精确定位，于是点击第一个小球，把半径改为0.01，此时不是修改，而是插入非常小的小球，和第一个小球差集挖个小孔洞，这样便确定了一个小球的球心，见图9。

图9

步骤十：所有小球都按第一个小球的做法找到球心位置，见图10。

图10

步骤十一：把所有小球的球心都精确调节到母线上，并让后者左侧与前者的球心相切，一一调好后，见图11（a）和图11(b)。

图11(a)轮廓图

图11(b)着色图

步骤十二：每隔一个小球选中一个，沿Z轴旋转1.8度，再全部选中旋转3.6度，这样做是为了对所有小球进行交叉排列，见图12(a)。也可以不旋转1.8度，对选母线上的所有小球复制旋转，成非交叉排列，见图12(b)。

图12(a)交叉排列

图12(b)非交叉排列

步骤十三：重复复制旋转，够10组后便并集，然后把并集所有小球复制、旋转36度，如此进行10次就可把焦点前的抛物面布满，然后并集所有小球，见图13。

图13

步骤十四：修改作为母线的空心抛物面厚度，由原来的0.5改为2mm，并与所有所有小球并集，见图14。

图16(a)着色图

图16(b)轮廓图

步骤十五：因为这样设计完的鳞甲反光杯壁厚太后，在此插入厚度等于5mm的同焦距、同长度的空心抛物体，并把轴倾斜度改为1，见图17。

图17

步骤十八：二者差集，并插入物体修正两端头，见图18(a)和图18(b)。

图18(a)

图18(b)

步骤十九：插入倒角器倒角，见图19。

图19

步骤二十：倒角完毕设置表面属性，使反射系数等于1，然后设置自己喜欢的颜色，就大功告成！见图20。

图20

说明：

1、本例是假设小球步进增加0.1mm，也可以步进增加0.05mm、0.2mm、0.3mm等，不同步进数值得到

的光束均匀程度和光束角度不同。

2、也可以在Y轴方向插入压扁的小球，这样插入后更接近原抛物面，可以得到光束角度很小的鳞甲反

光杯，但电脑要求配置要高，否则布尔运算很困难。

3、还可以插入其它形状的物体，只要能起到搅拌光线作用，使光束均匀，电脑又能运行的了，设计是

任意的。

4、按我的教程练习几遍以后，一般在10分钟之内就可设计你所需要的鳞甲反光杯。

5、在练习过程中要善于找规律，人人都能成为无须编程设计鳞甲反光杯的高手。

济南大学物理科学与技术学院苏永道

2012.9.12