如何导入CAD物体

X，Y和Z像元数 (X, Y, Z Voxels)：该参数用来表示使用多少个体元来表示所定义物体的不可见的边界。体元技术允许通过在给定的体元数量下，预先计算物体或物体的一部分，以实现光线的快速追迹。进入一个体元空间的光线只可能与所有体元的一个子集相交；因此只需要判断这些子集体元上是否发生了光线与物体的相交即可。像元数越大，则模型的建立时间越长，但光线追迹的速度越快。通常情况下需要实验几次才能确定合适的像元数。需要注意的是，像元数会影响光线追迹的速度和以及建立物体所需的内存，但同样不会影响光线追迹的精度。

分解文件？(Explode?)：该参数表示CAD零件是否已被分解。这个参数是OpticStudio用来表示分解状态的，不需要用户进行设置。如果您想要分解一个CAD物体，可以选择非序列元件编辑器工具栏上的CAD > 分解CAD装配体文件 (Explode CAD Assembly) 来实现。

弦公差 (Chord Tolerance)：该选项位于物体属性 (Object Properties) 中的CAD标签中，它只影响物体在布局图中的渲染效果。OpticStudio在渲染物体时，会将物体表面近似表示为多个三角形的鳞甲面，弦公差表示三角形鳞甲面上的点与物体真正的表面之间所允许的最大偏差距离。如果把这个值改小，则会添加更多地三角形面来精细地表示物体表面，但会降低渲染的速度并占用更多内存。如果该值保持默认值0，则OpticStudio会自动根据物体的尺寸选择一个合适的弦公差，以快速地渲染物体的形状。同样的，弦公差的值不会影响光线追迹的计算精度。

光线追迹的精度与速度

所要导入的物体是由多个平面构成时，推荐使用STL格式，而所要导入的物体由光滑连续的表面组成时，推荐使用IGES、STEP和SAT格式。

并不是所有类型的表面形状使用CAD文件格式（例如IGES、SAT、STEP）都可以得到足够的光线追迹精度。对于平面、球体和圆柱体来说，在正确设置的情况下使用CAD格式可以具有很高的光线追迹精度。然而对于高阶的面型来说，CAD格式通常无法高精度地表示这些表面。

例如，对于一个具有r的十六阶项的非球面来说，CAD格式的文件无法准确地对该表面进行描述。在这种情况下，CAD软件一般会使用一条分段的曲线进行近似拟合，这是一个使用多个低阶曲线进行分段拟合的方法。一般使用多个三阶或四阶多项式所对曲面进行近似描述。这样做的精度对于机械设计来说是足够的，但是当进行光线追迹需要曲面精确度在亚波长量级的情况，这样的低阶多项式精度是远远不够的。

这个问题通常出现在我们在OpticStudio中进行高光学精度的表面建模后，使用CAD文件导出该表面，然后再重新导入该CAD文件进行光线追迹的情况。例如，当OpticStudio将内置的非球面以CAD样条曲线的形式导出时，零件的光学精度就会损失。

对于非成像系统中光学元件，以及对机械元件进行杂散光分析时，CAD文件的精度一般满足需求。然而对于成像系统来说，我们需要格外注意导入的CAD零件是否能足够准确地表示您想要的面型。需要注意的是，OpticStudio在进行内部光线追迹时的精度大约在1E-12量级，而CAD物体的精度则要低多个数量级。

对于球面透镜这样的简单物体来说，如果使用CAD格式的文件导入后进行光线追迹，会比使用相同的OpticStudio内置面型进行光线追迹的速度慢很多。因此通常来讲，我们应尽可能使用OpticStudio的内置面型进行建模。导入的CAD物体的光线追迹速度很大程度上取决于文件中对物体形状的表示方法。

对于同一个物体来说，在OpticStudio所支持的CAD格式中也可能有无穷多种表示方式。例如，其中一种有效的表示方法也许只需要几条样条曲线就可以描述一个物体的形状；而不太实用的表示方法则可能需要成百上千条更小的样条曲线来模拟这个物体。虽然从机械建模的角度来看，两种方式都是有效的，而且都能生成相同的物体，但是有庞大数量的样条曲线表面会严重影响光线追迹的速度。唯一的改进的办法是回到CAD文件中，查看有没有更加有效的表示物体的方式。根据我们的经验，通过调整CAD导出程序得到不同的物体表示方法，可以使光线追迹速度或者物体尺寸产生几个数量级的差异。

总结

导入CAD物体功能赋予了OpticStudio很高的通用性，它可以使OpticStudio充分考虑光机元件的各种效应，这在进行杂散光分析时尤为重要。同时，在许多照明系统中，导入CAD物体功能也非常重要，例如汽车元件检测等。

对CAD文件导入格式的选择主要取决于您使用的CAD软件。STL格式适合于本身就是由多个平面组成的物体，或在3D打印的应用场合下使用。IGES和STEP格式是CAD数据交换的标准格式，选择哪一种格式主要取决于CAD软件导出的物体模型的质量。如果您使用的是基于ACIS引擎的CAD软件，那么建议您使用SAT格式导入CAD文件。