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計算機輔助設計光學鏡頭基本結(jié)構(gòu)
AutoCAD平臺的基礎上對常用光學鏡頭基本結(jié)構(gòu)進行參數(shù)化和模塊化自動設計。根據(jù)光學系統(tǒng)外形尺寸可以一次性設計出結(jié)構(gòu)裝配圖,而且可以從裝配圖方便地分離零件圖。以下是小編整理的關于計算機輔助設計光學鏡頭基本結(jié)構(gòu)，希望大家認真閱讀!
一、引言
計算機輔助設計技術早已應用到鏡頭的光學設計當中,鏡頭的結(jié)構(gòu)設計也有一些計算機輔助設計軟件,但是由于結(jié)構(gòu)設計的多樣性或?qū)I(yè)性強或要昂貴平臺支持而使用不便。光學鏡頭的結(jié)構(gòu)設計要求各個光學零件準確定位和合理固定,保證鏡頭的光學性能。對于照相物鏡、顯微物鏡、望遠物鏡、目鏡等大多數(shù)非變焦、光軸成直線的鏡頭來說,其基本結(jié)構(gòu)由透鏡、壓圈、鏡筒、隔圈組成。只要對這些結(jié)構(gòu)作自動設計,就能省去許多費事的構(gòu)思和繁瑣的計算。以自動設計得到基本結(jié)構(gòu)為基礎,就不難修改成為所要求的特殊結(jié)構(gòu),例如鏡筒與機殼的專用連接結(jié)構(gòu)。本文介紹的光學鏡頭基本結(jié)構(gòu)計算機輔助設計是基于廣泛應用的AutoCAD平臺和采用人機交互式操作,用AutoLISP語言進行參數(shù)化和模塊化設計,通用性好且簡單易行。
二、鏡頭結(jié)構(gòu)分類
常用光學鏡頭諸如望遠物鏡、顯微物鏡、照相物鏡和目鏡,基本結(jié)構(gòu)包括四個部分:透鏡、隔圈、鏡筒、壓圈。
隔圈結(jié)構(gòu)類型比較多,它受前后透鏡直徑和通光孔徑的大小差別影響較大,也受其它結(jié)構(gòu)要素影響。
鏡筒結(jié)構(gòu)大體可以分為兩類:直筒式和臺階式。壓圈的結(jié)構(gòu)形式包括外螺紋壓圈和內(nèi)螺紋壓圈,在實際應用中大多采用外螺紋壓圈,因此本文僅考慮外螺紋壓圈,又根據(jù)光學系統(tǒng)對邊緣光線是否擴散和外觀要求的不同,壓圈可以分成三種形式。
三、總體設計
把鏡頭基本結(jié)構(gòu)分成了六種類型,就可以把整個軟件系統(tǒng)設計成六個主程序來分別完成六種類型結(jié)構(gòu)的設計。首先讓用戶輸入光學系統(tǒng)外形尺寸,然后選擇:只畫光學系統(tǒng)圖或畫六種類型中一種類型結(jié)構(gòu)圖。每個主程序要調(diào)用光學系統(tǒng)、壓圈、鏡筒、隔圈的子程序完成整個光學鏡頭裝配圖繪制和自動設計。
在設計程序時采用了模塊化設計,一個模塊實現(xiàn)某一特定的功能,各個模塊功能不重復,相互之間共享數(shù)據(jù)資源,存在調(diào)用關系。
在本設計中我們主要采用編制下拉菜單的方法提供用戶界面。建立的新菜單文件名是BIT.MNU,編輯的下拉菜單區(qū)是POP6,名稱是BYSJ。
Part Control項主要用于完成設計之后分離各零件,單獨把每個零件從裝配圖中拆出,或者把某個零件上的所有線條一起進行編輯。
Input Data項主要用于光學系統(tǒng)參數(shù)的輸入并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)文件以便于其它程序的取用。
Draw Lens Only項用于不需要設計整個鏡頭結(jié)構(gòu)時單獨繪制光學系統(tǒng)圖。
Select Type項用于六種結(jié)構(gòu)類型的選擇。它調(diào)用了圖標菜單ICON,將六種類型的結(jié)構(gòu)簡圖用圖像形式形象地顯示出來,使用戶很方便地選擇所需要的結(jié)構(gòu)類型
四、關鍵技術處理
1.鏡筒壁厚和壓圈寬度
鏡筒壁厚與它的直徑有關。螺紋退刀槽處的鏡筒壁厚一般是整個結(jié)構(gòu)中的最薄之處。因此程序中以退刀槽處為壁厚基準,各種直徑范圍的壁厚選擇由條件語句完成。在臺階式結(jié)構(gòu)中中間部分各處的壁厚都與退刀槽處的壁厚相等,而在直筒式結(jié)構(gòu)中中間部分的壁厚要比退刀槽處的壁厚大一些。同理壓圈寬度、螺距和起子槽的大小也按直徑范圍的選擇由條件語句完成。
2.鏡筒兩端軸向尺寸
為保護前鏡片,鏡筒的前端表面應超出凸透鏡前表面某一預置尺寸。而鏡筒后端表面則要與壓圈后表面相平齊或稍為超出壓圈后表面。
3.鏡筒臺階軸向尺寸
位于鏡筒內(nèi)孔臺階處的隔圈和壓圈與臺階端面之間必須空出一些距離,以保證各零件尺寸有誤差時隔圈和壓圈都不得碰到臺階,這樣才能起到應有的定位和壓緊作用。本設計的鏡筒臺階尺寸是根據(jù)透鏡的邊緣厚度來處理確定的。
4.從裝配圖拆出零件圖
利用AntoCAD獨特的圖層處理技術,用戶根據(jù)需要設定若干圖層。將不同零件畫在不同層上,運用圖層的開啟關閉、凍結(jié)解凍的作用,就可以方便地從裝配圖上分離出某個零件圖。本程序特別制作了拾取實體來實現(xiàn)層控制的菜單命令。這些菜單是執(zhí)行四個LISP程序(lid.1sp、ofo.1sp、lsel.1sp、isolate.1sp)。
五、結(jié)論
(1)對于任意一組常用光學鏡頭,在已知其光學系統(tǒng)外形尺寸的情況下,可以迅速地繪制出其固緊結(jié)構(gòu)圖,并能保證各光學零件定位的準確性。
(2)可以根據(jù)用戶的需要提供多種結(jié)構(gòu)式樣以供選擇,并且由裝配圖可以迅速分離出準確尺寸的零件圖,提高了光學鏡頭的設計質(zhì)量和設計效率。
(3)本軟件比較容易進一步擴充與完善。例如可以更細致地考慮透鏡工藝倒角對裝配圖的影響;可以運用程序進一步完善零件圖的尺寸標注等等。
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