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2025-05-08 08:48

光學設計階段透鏡系統(tǒng)的可生產(chǎn)性分析

摘要
研究課題
本文提出了將光學器件生產(chǎn)的各個階段，從光學元件的設計，到機械和技術生產(chǎn)階段，再到制造成本的計算，以一個單一的邏輯順序結合起來的思想。這個想法更有吸引力，因為它可以控制整個過程，節(jié)省時間和預算，在設計階段就決定最合適的生產(chǎn)方案。這些信息必須是客觀的，與生產(chǎn)的具體類型和數(shù)量有關，并且易于在初始設計階段進行驗證和控制。
方法：該方法包括在“交鑰匙”的基礎上結合光學設備創(chuàng)建的所有階段，包括設備光學方案的分析和可視化選項，考慮到機械和技術方面，以及根據(jù)產(chǎn)量計算“項目-產(chǎn)品”成本，并提出優(yōu)化建議。眾所周知，在設計光學元件時，特別是對于接近分辨率衍射極限的圖像質量保證，有幾種可供選擇的電路解決方案：僅包含球面或方案中具有不同數(shù)量的光學元件的透鏡的選擇，或具有非球面的透鏡。在設計階段，選擇是困難的。在這種情況下，決定是考慮到鏡頭的生產(chǎn)工藝過程。
主要的結果：進行了最佳透鏡光學方案的選擇。當光學器件方案的設計變體、光學元件的制造公差和生產(chǎn)量已知時，就可以在最早階段對光學器件的制造可能性進行評估。確定了給定器件的各種光學方案的光學元件的制造成本。進行了備選電路解決方案的研究，例如，僅包含球面或方案中具有不同數(shù)量光學元件的透鏡變體，或使用非球面。在設計階段，正確的選擇是困難的。在本文的案例中，考慮到透鏡生產(chǎn)的工藝流程，開發(fā)了解決方案。為此，一種名為PanDao的新軟件工具被應用于光學系統(tǒng)的早期設計階段，為可生產(chǎn)性、所需的制造技術和預期的生產(chǎn)成本提供了預覽。為了說明PanDao軟件的使用，我們開發(fā)了兩種針孔透鏡方案，并與與透鏡孔徑一致的前向輸入瞳孔進行了比較；第一透鏡由三個球面光學元件組成，第二透鏡由四個非球面光學元件組成。
實際的相關性：說明了在光學設計階段對透鏡系統(tǒng)進行可制造性分析的可能性，并在給定產(chǎn)量的條件下確定了光學器件制造的最佳工藝順序。對各種光學元件的制造過程進行建模，可以選擇最優(yōu)生產(chǎn)鏈，并評估制造、裝配和設備測試的需求和成本。另一個優(yōu)點是在早期設計階段計算設備成本，這有助于在某些情況下優(yōu)化其光學方案，有時甚至可以避免原型設計階段。這種方法首先在PanDao軟件中實現(xiàn)，現(xiàn)在可供廣泛的研究人員使用。
關鍵詞
光學設計、光學制造、人工智能、光學技術、透鏡、像差、公差、制造成本、制造成本分析
介紹