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計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)光學(xué)鏡頭基本結(jié)構(gòu)
AutoCAD平臺的基礎(chǔ)上對常用光學(xué)鏡頭基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化和模塊化自動(dòng)設(shè)計(jì)。根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸可以一次性設(shè)計(jì)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(guān)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)光學(xué)鏡頭基本結(jié)構(gòu)，希望大家認(rèn)真閱讀!
一、引言
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)早已應(yīng)用到鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)當(dāng)中,鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,但是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多樣性或?qū)I(yè)性強(qiáng)或要昂貴平臺支持而使用不便。光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求各個(gè)光學(xué)零件準(zhǔn)確定位和合理固定,保證鏡頭的光學(xué)性能。對于照相物鏡、顯微物鏡、望遠(yuǎn)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(dòng)設(shè)計(jì),就能省去許多費(fèi)事的構(gòu)思和繁瑣的計(jì)算。以自動(dòng)設(shè)計(jì)得到基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),就不難修改成為所要求的特殊結(jié)構(gòu),例如鏡筒與機(jī)殼的專用連接結(jié)構(gòu)。本文介紹的光學(xué)鏡頭基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是基于廣泛應(yīng)用的AutoCAD平臺和采用人機(jī)交互式操作,用AutoLISP語言進(jìn)行參數(shù)化和模塊化設(shè)計(jì),通用性好且簡單易行。
二、鏡頭結(jié)構(gòu)分類
常用光學(xué)鏡頭諸如望遠(yuǎn)物鏡、顯微物鏡、照相物鏡和目鏡,基本結(jié)構(gòu)包括四個(gè)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(shí)際應(yīng)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(xué)系統(tǒng)對邊緣光線是否擴(kuò)散和外觀要求的不同,壓圈可以分成三種形式。
三、總體設(shè)計(jì)
把鏡頭基本結(jié)構(gòu)分成了六種類型,就可以把整個(gè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)成六個(gè)主程序來分別完成六種類型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先讓用戶輸入光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸,然后選擇:只畫光學(xué)系統(tǒng)圖或畫六種類型中一種類型結(jié)構(gòu)圖。每個(gè)主程序要調(diào)用光學(xué)系統(tǒng)、壓圈、鏡筒、隔圈的子程序完成整個(gè)光學(xué)鏡頭裝配圖繪制和自動(dòng)設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)程序時(shí)采用了模塊化設(shè)計(jì),一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)某一特定的功能,各個(gè)模塊功能不重復(fù),相互之間共享數(shù)據(jù)資源,存在調(diào)用關(guān)系。
在本設(shè)計(jì)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(xiàng)主要用于完成設(shè)計(jì)之后分離各零件,單獨(dú)把每個(gè)零件從裝配圖中拆出,或者把某個(gè)零件上的所有線條一起進(jìn)行編輯。
Input Data項(xiàng)主要用于光學(xué)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(xiàng)用于不需要設(shè)計(jì)整個(gè)鏡頭結(jié)構(gòu)時(shí)單獨(dú)繪制光學(xué)系統(tǒng)圖。
Select Type項(xiàng)用于六種結(jié)構(gòu)類型的選擇。它調(diào)用了圖標(biāo)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(guān)鍵技術(shù)處理
1.鏡筒壁厚和壓圈寬度
鏡筒壁厚與它的直徑有關(guān)。螺紋退刀槽處的鏡筒壁厚一般是整個(gè)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(zhǔn),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(hù)前鏡片,鏡筒的前端表面應(yīng)超出凸透鏡前表面某一預(yù)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(shí)隔圈和壓圈都不得碰到臺階,這樣才能起到應(yīng)有的定位和壓緊作用。本設(shè)計(jì)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(dú)特的圖層處理技術(shù),用戶根據(jù)需要設(shè)定若干圖層。將不同零件畫在不同層上,運(yùn)用圖層的開啟關(guān)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(gè)零件圖。本程序特別制作了拾取實(shí)體來實(shí)現(xiàn)層控制的菜單命令。這些菜單是執(zhí)行四個(gè)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(xué)鏡頭,在已知其光學(xué)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(xué)零件定位的準(zhǔn)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(zhǔn)確尺寸的零件圖,提高了光學(xué)鏡頭的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。
(3)本軟件比較容易進(jìn)一步擴(kuò)充與完善。例如可以更細(xì)致地考慮透鏡工藝倒角對裝配圖的影響;可以運(yùn)用程序進(jìn)一步完善零件圖的尺寸標(biāo)注等等。
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