計算機輔助設計光學鏡頭基本結構

AutoCAD平台的基礎上對常用光學鏡頭基本結構進行參數化和模塊化自動設計。根據光學系統外形尺寸可以一次性設計出結構裝配圖,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於計算機輔助設計光學鏡頭基本結構，希望大家認真閲讀!

　　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,鏡頭的結構設計也有一些計算機輔助設計軟件,但是由於結構設計的多樣性或專業性強或要昂貴平台支持而使用不便。光學鏡頭的結構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。對於照相物鏡、顯微物鏡、望遠物鏡、目鏡等大多數非變焦、光軸成直線的鏡頭來説,其基本結構由透鏡、壓圈、鏡筒、隔圈組成。只要對這些結構作自動設計,就能省去許多費事的構思和繁瑣的計算。以自動設計得到基本結構為基礎,就不難修改成為所要求的特殊結構,例如鏡筒與機殼的專用連接結構。本文介紹的光學鏡頭基本結構計算機輔助設計是基於廣泛應用的AutoCAD平台和採用人機交互式操作,用AutoLISP語言進行參數化和模塊化設計,通用性好且簡單易行。

　　二、鏡頭結構分類

常用光學鏡頭諸如望遠物鏡、顯微物鏡、照相物鏡和目鏡,基本結構包括四個部分:透鏡、隔圈、鏡筒、壓圈。

隔圈結構類型比較多,它受前後透鏡直徑和通光孔徑的大小差別影響較大,也受其它結構要素影響。

鏡筒結構大體可以分為兩類:直筒式和台階式。壓圈的結構形式包括外螺紋壓圈和內螺紋壓圈,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,又根據光學系統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

把鏡頭基本結構分成了六種類型,就可以把整個軟件系統設計成六個主程序來分別完成六種類型結構的設計。首先讓用户輸入光學系統外形尺寸,然後選擇:只畫光學系統圖或畫六種類型中一種類型結構圖。每個主程序要調用光學系統、壓圈、鏡筒、隔圈的子程序完成整個光學鏡頭裝配圖繪製和自動設計。

在設計程序時採用了模塊化設計,一個模塊實現某一特定的功能,各個模塊功能不重複,相互之間共享數據資源,存在調用關係。

在本設計中我們主要採用編制下拉菜單的方法提供用户界面。建立的新菜單文件名是,編輯的下拉菜單區是POP6,名稱是BYSJ。

Part Control項主要用於完成設計之後分離各零件,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項主要用於光學系統參數的輸入並轉化為數據文件以便於其它程序的取用。

Draw Lens Only項用於不需要設計整個鏡頭結構時單獨繪製光學系統圖。

Select Type項用於六種結構類型的選擇。它調用了圖標菜單ICON,將六種類型的結構簡圖用圖像形式形象地顯示出來,使用户很方便地選擇所需要的結構類型

　　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構中的最薄之處。因此程序中以退刀槽處為壁厚基準,各種直徑範圍的壁厚選擇由條件語句完成。在台階式結構中中間部分各處的壁厚都與退刀槽處的.壁厚相等,而在直筒式結構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範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。而鏡筒後端表面則要與壓圈後表面相平齊或稍為超出壓圈後表面。

3.鏡筒台階軸向尺寸

位於鏡筒內孔台階處的隔圈和壓圈與台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台階,這樣才能起到應有的定位和壓緊作用。本設計的鏡筒台階尺寸是根據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,用户根據需要設定若干圖層。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。本程序特別製作了拾取實體來實現層控制的菜單命令。這些菜單是執行四個LISP程序(lid.1sp、ofo.1sp、lsel.1sp、isolate.1sp)。

　　五、結論

(1)對於任意一組常用光學鏡頭,在已知其光學系統外形尺寸的情況下,可以迅速地繪製出其固緊結構圖,並能保證各光學零件定位的準確性。

(2)可以根據用户的需要提供多種結構式樣以供選擇,並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。例如可以更細緻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註等等。