專利名稱:一種超材料單元結(jié)構(gòu)的繪制方法
一種超材料單元結(jié)構(gòu)的繪制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域,特別涉及一種超材料單元結(jié)構(gòu)的繪制方法。
背景技術(shù):
傳統(tǒng)的晶格繪制方法是采用串行遍歷的方式繪制的,即逐行的按一定間隔繪制超材料單元結(jié)構(gòu)的晶格,這種方式的不足在于,不能保證晶格圖形的對稱性,也因此造成晶格圖形的不對稱性,特別是在某些特殊晶格圖形的應(yīng)用下。如圖3所示,倘若采用順行方式從左至右,從上至下,依次遍歷,超材料的預(yù)留邊緣不對稱,內(nèi)部晶格的折射率設(shè)計則需要每個分別設(shè)計。在制造菲涅爾透鏡時,需要的超材料形狀為圓形,對折射率的設(shè)置也是以中 心點為圓心,依次向外根據(jù)不同的半徑設(shè)置相應(yīng)的折射率的,計算出一個晶格的折射率,可通過圓心對稱得出其它對稱點的折射率;倘若超材料的圓形可用區(qū)域晶格數(shù)不通過圓心對稱,則每個晶格的折射率需單獨計算,大大提高了超材料的設(shè)計復(fù)雜度?,F(xiàn)有的繪制方法是逐行遍歷繪制出晶格的位置,在某一區(qū)域中以指定的晶格大小,依次繪制出晶格的位置,但由于晶格的大小與超材料的大小無法做到整除,所以就會出現(xiàn)晶體與超材料邊緣的寬度不一致,如圖3所示,邊緣會出現(xiàn)不對稱的現(xiàn)象,這種不對稱性會造成超材料單元結(jié)構(gòu)設(shè)計以及優(yōu)化變得更為復(fù)雜,不同的超材料單元結(jié)構(gòu)也會增多。而對于其它的一些特殊圖形,如圓形,現(xiàn)有技術(shù)就更無法繪制了。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有的晶格繪制方法是采用從左至右依次遍歷的方式繪制,容易造成晶格圖形的不對稱,則增加了晶格的設(shè)計復(fù)雜度,從而導(dǎo)致設(shè)計的效率低下。從而提供了一種超材料單元晶格的繪制方法,包括以下步驟初始化超材料的可用區(qū)域,確定可用區(qū)域的中心點以及可用區(qū)域的邊界;以中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至繪制的多個單元晶格充滿可用區(qū)域且可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出邊界。在本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制方法中,以中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至繪制的多個單元晶格充滿可用區(qū)域且可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出邊界,具體包括以中心點為對稱中心,縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo);判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與邊界的距離是否小于預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出邊界且緊靠邊界的單元晶格與邊界的距離小于預(yù)設(shè)尺寸。在本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制方法中,以中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至繪制的多個單元晶格充滿可用區(qū)域且可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出邊界,具體包括以中心點為對稱中心,橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo);判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與邊界的距離是否小于預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出邊界且緊靠邊界的單元晶格與邊界的距離小于預(yù)設(shè)尺寸。在本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制方法中,初始化超材料的可用區(qū)域包括設(shè)置預(yù)留邊緣,確定可用區(qū)域。
在本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制方法中,可用區(qū)域為除去預(yù)留邊緣的超材料區(qū)域。在本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制方法中,可用區(qū)域為圓形。在本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制方法中,可用區(qū)域為正方形。在本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制方法中,可用區(qū)域為梯形。在本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制方法中,可用區(qū)域為多邊形。在本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制方法中,可用區(qū)域為長方形。本發(fā)明通過確定可用區(qū)域的中心點以及可用區(qū)域的邊界,以所述中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格,大大的提高了單元晶格繪制的效率,降低了超材料單元結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜度。
圖I是本發(fā)明的超材料單元晶格繪制方法的流程圖;圖2是本發(fā)明的超材料單元晶格繪制方法實施例的流程圖;圖3是現(xiàn)有技術(shù)的超材料單元晶格繪制方法的示意圖;圖4是本發(fā)明的超材料單元晶格繪制方法的示意圖;圖5是本發(fā)明的繪制圓形可用區(qū)域的示意圖;圖6是本發(fā)明的超材料晶格單元繪制方法的細(xì)化流程圖;圖7是本發(fā)明另一實施例的超材料單元晶格繪制方法的示意圖;圖8是本發(fā)明的超材料單元晶格的繪制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖9是圖8所示的繪制單元802的結(jié)構(gòu)示意圖;圖10是圖8所示的繪制單元802的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖I是本發(fā)明對超材料單元晶格繪制方法的流程圖,圖6是本發(fā)明對超材料晶格單元繪制方法的細(xì)化流程圖。一種超材料單元晶格的繪制方法,包括兩大步驟步驟SI :初始化超材料的可用區(qū)域,確定可用區(qū)域的中心點以及可用區(qū)域的邊界;
進(jìn)一步的,設(shè)置超材料預(yù)留邊緣大小,從而確定中心點的位置;如圖3所示,確定超材料的中心點后,以中心點為對稱點,對稱的預(yù)留邊緣大小。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于,超材料的可用區(qū)域為除去預(yù)留邊緣的超材料區(qū)域,可用區(qū)域可以為圓形、方形或者梯形。步驟S2 :以中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至繪制的多個單元晶格充滿可用區(qū)域且可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出邊界。步驟二具體包括如下步驟,如圖2所示;S21、以中心點為對稱點,縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;S22、計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo);
S23、判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與邊界的距離是否小于預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出邊界且緊靠邊界的單元晶格與邊界的距離小于預(yù)設(shè)尺寸。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于,以橫向擴展順序為例,如圖4所示,以X軸上的點為對稱中心,縱向依次沿與Y軸平行的方向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;步驟SI之后,上述的繪制方法中步驟S2還可描述如下,如圖6所示I :以晶格大小為間隔,從中心向四周依次遍歷整個超材料的可用區(qū)域,計算當(dāng)前遍歷單元晶格的中心點坐標(biāo)以及四個頂點坐標(biāo);2:判斷當(dāng)前遍歷的單元晶格是否屬于超材料的可用區(qū)域,若是,跳至步驟3,若否,跳至步驟I ;3 :記錄當(dāng)前遍歷的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及四個頂點坐標(biāo);4 :判斷超材料可用區(qū)域是否遍歷完成,若否,跳至步驟1,若是,退出循環(huán)。進(jìn)一步地,從中心向四周依次遍歷超材料的可用區(qū)域的順序為以超材料中心為起點,縱向?qū)ΨQ擴展上下晶格,直至該縱行晶格擴展至可用區(qū)域之外,再橫向?qū)ΨQ的擴展至中心點左邊第一個晶格,右邊第一個晶格,再分別以左邊第一個晶格、右邊第一個晶格為中心,縱向?qū)ΨQ擴展上下晶格,直至該縱行晶格擴展至可用區(qū)域之外;依此類推,擴展橫向軸至可用區(qū)域之外。從中心向四周遍歷順序也不僅僅限于上述方法。例如,如圖5,需要繪制一個圓形超材料,先確定該超材料的中心點(0,0),以該中心點為對稱點,關(guān)于X軸對稱,縱向分別對稱繪制上下晶格如(0,1),(0,-1),(0,2),
(0,-2)......直至該縱行晶格擴展完畢,每次擴展均對該晶格四個頂點進(jìn)行計算,以判
斷該擴展點是否在超材料可用區(qū)域,若是,繪制該晶格,記錄該晶格中心點,以及四個頂點的坐標(biāo)。例如,計算中心點在(0,0),尺寸為Ixl的晶格的四個頂點即為(0.5,0.5),(0. 5,-0. 5),(-0. 5,0. 5),(-0. 5,-0. 5),每計算出頂點坐標(biāo)即判斷是否屬于超材料可用區(qū)域,若是,則繪制該晶格,記錄相應(yīng)的中心點坐標(biāo)。在完成對中心點(0,0)的擴展后,以中心點為對稱中心,關(guān)于Y軸對稱,橫向擴展至左邊第一個晶格(-1,0),右邊第一個晶格(1,0),再如上述步驟,縱向?qū)ΨQ擴展上下晶格,直至該縱向的超材料可用區(qū)域縱向繪制完成為止。依次類推,直至超材料可用區(qū)域繪制完成。當(dāng)然,本發(fā)明的步驟S2還可以適用于橫向擴展繪制單元晶格的情況。此情況下,步驟S2包括以下步驟,詳見圖7所示
S21’、以所述中心點為對稱中心,橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;S22’、計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo);S23’、判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與所述邊界的距離是否小于所述預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離所述中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出所述邊界且緊靠所述邊界的單元晶格與所述邊界的距離小于所述預(yù)設(shè)尺寸。圖8還示出了一種超材料單元晶格的繪制系統(tǒng)800,包括初始化單元801、繪制單元 802。初始化單元801,用于初始化超材料的可用區(qū)域,確定所述可用區(qū)域的中心點以及所述可用區(qū)域的邊界;繪制單元802,用于以所述中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格 直至繪制的多個單元晶格充滿所述可用區(qū)域且所述可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出所述邊界。其中繪制單元802包括第一繪制單元8021、第一計算單元8022、第一判斷單元8023,如圖9所示。第一繪制單元8021,用于以所述中心點為對稱中心,縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;第一計算單元8022,用于計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo);第一判斷單元8023,用于判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與所述邊界的距離是否小于所述預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離所述中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出所述邊界且緊靠所述邊界的單元晶格與所述邊界的距離小于所述預(yù)設(shè)尺寸。除了縱向?qū)ΨQ繪制單元晶格外,還可采用其他方法來實現(xiàn),比如橫向?qū)ΨQ繪制。只要能夠?qū)崿F(xiàn)最后單元晶格充滿整個可用區(qū)域即可。對于橫向?qū)ΨQ繪制情況,繪制單元802還可包括第二繪制單元8021’、第二計算單元8022’、第二判斷單元8023’,如圖10所示。第二繪制單元8021’,用于以所述中心點為對稱中心,橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;第二計算單元8022’,用于計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo);第二判斷單元8023’,用于判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與所述邊界的距離是否小于所述預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離所述中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出所述邊界且緊靠所述邊界的單元晶格與所述邊界的距離小于所述預(yù)設(shè)尺寸。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足,繪制超材料晶格按照串行方式依次繪制,而導(dǎo)致超材料晶格繪制過程中出現(xiàn)不對稱的現(xiàn)象使得超材料單元結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化更為復(fù)雜,本發(fā)明針對該不足,提出了一種超材料單元晶格的繪制方法,有效的提高了單元晶格繪制的效率。在上述實施例中,僅對本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行 種修改。
權(quán)利要求
1.一種超材料單元晶格的繪制方法,其特征在于,包括以下步驟 初始化超材料的可用區(qū)域,確定所述可用區(qū)域的中心點以及所述可用區(qū)域的邊界; 以所述中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至繪制的多個單元晶格充滿所述可用區(qū)域且所述可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出所述邊界。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料單元晶格的繪制方法,其特征在于,以所述中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至繪制的多個單元晶格充滿所述可用區(qū)域且所述可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出所述邊界,具體包括 以所述中心點為對稱中心,縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格; 計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo); 判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與所述邊界的距離是否小于所述預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離所述中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出所述邊界且緊靠所述邊界的單元晶格與所述邊界的距離小于所述預(yù)設(shè)尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料單元晶格的繪制方法,其特征在于,以所述中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至繪制的多個單元晶格充滿所述可用區(qū)域且所述可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出所述邊界,具體包括 以所述中心點為對稱中心,橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格; 計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo); 判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與所述邊界的距離是否小于所述預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離所述中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出所述邊界且緊靠所述邊界的單元晶格與所述邊界的距離小于所述預(yù)設(shè)尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料單元晶格的繪制方法,其特征在于,初始化超材料的可用區(qū)域包括 設(shè)置預(yù)留邊緣,確定可用區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料單元晶格的繪制方法,其特征在于,所述可用區(qū)域為除去預(yù)留邊緣的超材料區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料單元晶格的繪制方法,其特征在于,所述可用區(qū)域為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料單元晶格的繪制方法,其特征在于,所述可用區(qū)域為正方形、長方形或梯形。
8.一種超材料單元晶格的繪制系統(tǒng),其特征在于,包括 初始化單元,用于初始化超材料的可用區(qū)域,確定所述可用區(qū)域的中心點以及所述可用區(qū)域的邊界; 繪制單元,用于以所述中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至繪制的多個單元晶格充滿所述可用區(qū)域且所述可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出所述邊界。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超材料單元晶格的繪制系統(tǒng),其特征在于,所述繪制單元包括 第一繪制單元,用于以所述中心點為對稱中心,縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;第一計算單元,用于計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo); 第一判斷單元,用于判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與所述邊界的距離是否小于所述預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離所述中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次縱向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出所述邊界且緊靠所述邊界的單元晶格與所述邊界的距離小于所述預(yù)設(shè)尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超材料單元晶格的繪制系統(tǒng),其特征在于, 第二繪制單元,用于以所述中心點為對稱中心,橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格; 第二計算單元,用于計算當(dāng)前繪制的單元晶格的中心點坐標(biāo)以及頂點坐標(biāo); 第二判斷單元,用于判斷當(dāng)前繪制的單元晶格與所述邊界的距離是否小于所述預(yù)設(shè)尺寸,若否,則繼續(xù)橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格;若是,則以距離所述中心點預(yù)設(shè)尺寸的正整數(shù)倍的位置為對稱中心,依次橫向?qū)ΨQ繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至所繪制的單元晶格未超出所述邊界且緊靠所述邊界的單元晶格與所述邊界的距離小于所述預(yù)設(shè)尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超材料單元晶格的繪制方法,方法包括以下步驟初始化超材料的可用區(qū)域,確定可用區(qū)域的中心點以及可用區(qū)域的邊界;以中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格直至繪制的多個單元晶格充滿可用區(qū)域且可用區(qū)域內(nèi)的單元晶格未超出邊界。本發(fā)明通過確定可用區(qū)域的中心點以及可用區(qū)域的邊界,以所述中心點為坐標(biāo)原點依次對稱繪制預(yù)設(shè)尺寸的單元晶格,大大的提高了單元晶格繪制的效率,降低了超材料單元結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜度。
文檔編號G06F17/50GK102768689SQ201110112010
公開日2012年11月7日 申請日期2011年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月30日
發(fā)明者何振明, 劉斌, 劉若鵬, 季春霖, 欒琳 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院