Marco Tinnera, Irina Livshitsb and Oliver Faehnlea
a 瑞士圣加侖市的PanDao 有限公司，b 用于光信息與節(jié)能系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”，圣彼得堡國立信息技術(shù)、機(jī)械與光學(xué)研究大學(xué)、俄羅斯圣彼得堡
摘要. 本文介紹了一款名為“PanDao”的新軟件工具，專為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員打造。該工具能夠在設(shè)計(jì)階段模擬出最佳的制造流程和所需技術(shù)，并對設(shè)計(jì)參數(shù)和公差的制造成本影響進(jìn)行分析。 'jA>P\@8 在光學(xué)系統(tǒng)的生成過程中，會依次涉及三個不同的實(shí)體: bD:[r))#e (a) 最開始，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員會將性能參數(shù)轉(zhuǎn)化為光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，例如所用玻璃的類型、透鏡的幾何構(gòu)型、面型精度、粗糙度和中頻誤差以及所使用的鍍膜類型。 4m"6$ (b) 接下來，光學(xué)制造設(shè)計(jì)師將光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)轉(zhuǎn)化為一套精心設(shè)計(jì)的制造流程，采用配備有優(yōu)化制造參數(shù)（如所用磨料、加工運(yùn)動學(xué)、共振頻率或?yàn)R射速率等）的機(jī)器。 DOB#PI [/ (c) 最后，生產(chǎn)經(jīng)理們開始利用現(xiàn)有配置的光學(xué)制造鏈，采用優(yōu)化后的批量規(guī)模和訓(xùn)練有素的操作人員來進(jìn)行高自動化水平地光學(xué)系統(tǒng)生產(chǎn)。 s%/x3anz= 傳統(tǒng)習(xí)慣上，光學(xué)設(shè)計(jì)師會與客戶就產(chǎn)品的“光學(xué)系統(tǒng)”進(jìn)行磋商，討論內(nèi)容包括規(guī)格、價(jià)格以及有關(guān)產(chǎn)品的制造、鍍膜、安裝和交付等問題。 ,~nrNkhp 雖然光學(xué)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)最佳光學(xué)元件組合方面得到了軟件工具的有力幫助，但目前還沒有工具能夠幫助他們設(shè)計(jì)出生產(chǎn)所需的最佳制造流程。就光學(xué)制造而言，光學(xué)設(shè)計(jì)師的決策僅限于他們之前與公司內(nèi)部或供應(yīng)商光學(xué)研討會磋商所積累的個人經(jīng)驗(yàn)。這是因?yàn)楣鈱W(xué)制造技術(shù)并非光學(xué)設(shè)計(jì)師培訓(xùn)內(nèi)容的一部分，尤其是化學(xué)工程、材料科學(xué)、機(jī)床計(jì)量學(xué)、機(jī)械工程、磨料加工、制造工藝參數(shù)控制以及“光學(xué)工程師的黃金之手”對背后科學(xué)原理的深刻理解。 j0uu* )Rk 最近，在PanDao軟件項(xiàng)目中1，開發(fā)出了這樣一款工具。基于數(shù)十年來在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界最先進(jìn)的制造技術(shù)以及經(jīng)驗(yàn)，PanDao專家系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。PanDao軟件已在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境以及位于研究機(jī)構(gòu)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了壓力測試，這些實(shí)驗(yàn)室用于生成用于航天、醫(yī)療和國防領(lǐng)域的高端光學(xué)系統(tǒng)。 r>, s-T!7 PanDao 能讀取市面上流行的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件工具生成的鏡片參數(shù)和公差，并且還會考慮諸如“需生產(chǎn)的鏡片總數(shù)”和“交付的批次大小”等商業(yè)訂單信息。在設(shè)計(jì)階段，PanDao 會綜合考慮所有已知的光學(xué)制造技術(shù)（如SPDT2、研磨拋光3、離子束拋光IBF4、液體噴射拋光FJP5 等），生成有關(guān)制造的信息。這樣一來，光學(xué)設(shè)計(jì)師就能在設(shè)計(jì)階段測試其光學(xué)設(shè)計(jì)的可生產(chǎn)性以及生產(chǎn)所需的必要光學(xué)制造技術(shù)。此外，還能基于光學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行制造成本影響分析，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)最低制造成本。因此，在光學(xué)設(shè)計(jì)過程中，PanDao 會描述整個制造鏈，包括制造成本、鍍膜成本、測試成本和中心成本。 kD\7wz,ui 接下來，將展示PanDao對一款直徑為220 毫米的平凸非球面鏡片（見圖1）的制造成本和技術(shù)分析，該鏡片計(jì)劃生產(chǎn)500 件。 A
