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计算机辅助设计光学镜头基本结构

  AutoCAD平台的基础上对常用光学镜头基本结构进行参数化和模块化自动设计。根据光学系统外形尺寸可以一次性设计出结构装配图,而且可以从装配图方便地分离零件图。以下是小编整理的关于计算机辅助设计光学镜头基本结构,希望大家认真阅读!

  一、引言

  计算机辅助设计技术早已应用到镜头的光学设计当中,镜头的结构设计也有一些计算机辅助设计软件,但是由于结构设计的多样性或专业性强或要昂贵平台支持而使用不便。光学镜头的结构设计要求各个光学零件准确定位和合理固定,保证镜头的光学性能。对于照相物镜、显微物镜、望远物镜、目镜等大多数非变焦、光轴成直线的镜头来说,其基本结构由透镜、压圈、镜筒、隔圈组成。只要对这些结构作自动设计,就能省去许多费事的构思和繁琐的计算。以自动设计得到基本结构为基础,就不难修改成为所要求的特殊结构,例如镜筒与机壳的专用连接结构。本文介绍的光学镜头基本结构计算机辅助设计是基于广泛应用的AutoCAD平台和采用人机交互式操作,用AutoLISP语言进行参数化和模块化设计,通用性好且简单易行。

  二、镜头结构分类

  常用光学镜头诸如望远物镜、显微物镜、照相物镜和目镜,基本结构包括四个部分:透镜、隔圈、镜筒、压圈。

  隔圈结构类型比较多,它受前后透镜直径和通光孔径的大小差别影响较大,也受其它结构要素影响。

  镜筒结构大体可以分为两类:直筒式和台阶式。压圈的结构形式包括外螺纹压圈和内螺纹压圈,在实际应用中大多采用外螺纹压圈,因此本文仅考虑外螺纹压圈,又根据光学系统对边缘光线是否扩散和外观要求的不同,压圈可以分成三种形式。

  三、总体设计

  把镜头基本结构分成了六种类型,就可以把整个软件系统设计成六个主程序来分别完成六种类型结构的设计。首先让用户输入光学系统外形尺寸,然后选择:只画光学系统图或画六种类型中一种类型结构图。每个主程序要调用光学系统、压圈、镜筒、隔圈的子程序完成整个光学镜头装配图绘制和自动设计。

  在设计程序时采用了模块化设计,一个模块实现某一特定的功能,各个模块功能不重复,相互之间共享数据资源,存在调用关系。

  在本设计中我们主要采用编制下拉菜单的方法提供用户界面。建立的新菜单文件名是BIT.MNU,编辑的下拉菜单区是POP6,名称是BYSJ。

  Part Control项主要用于完成设计之后分离各零件,单独把每个零件从装配图中拆出,或者把某个零件上的所有线条一起进行编辑。

  Input Data项主要用于光学系统参数的输入并转化为数据文件以便于其它程序的取用。

  Draw Lens Only项用于不需要设计整个镜头结构时单独绘制光学系统图。

  Select Type项用于六种结构类型的选择。它调用了图标菜单ICON,将六种类型的结构简图用图像形式形象地显示出来,使用户很方便地选择所需要的结构类型

  四、关键技术处理

  1.镜筒壁厚和压圈宽度

  镜筒壁厚与它的直径有关。螺纹退刀槽处的镜筒壁厚一般是整个结构中的最薄之处。因此程序中以退刀槽处为壁厚基准,各种直径范围的壁厚选择由条件语句完成。在台阶式结构中中间部分各处的壁厚都与退刀槽处的壁厚相等,而在直筒式结构中中间部分的壁厚要比退刀槽处的壁厚大一些。同理压圈宽度、螺距和起子槽的大小也按直径范围的选择由条件语句完成。

  2.镜筒两端轴向尺寸

  为保护前镜片,镜筒的前端表面应超出凸透镜前表面某一预置尺寸。而镜筒后端表面则要与压圈后表面相平齐或稍为超出压圈后表面。

  3.镜筒台阶轴向尺寸

  位于镜筒内孔台阶处的隔圈和压圈与台阶端面之间必须空出一些距离,以保证各零件尺寸有误差时隔圈和压圈都不得碰到台阶,这样才能起到应有的定位和压紧作用。本设计的镜筒台阶尺寸是根据透镜的边缘厚度来处理确定的。

  4.从装配图拆出零件图

  利用AntoCAD独特的图层处理技术,用户根据需要设定若干图层。将不同零件画在不同层上,运用图层的开启关闭、冻结解冻的作用,就可以方便地从装配图上分离出某个零件图。本程序特别制作了拾取实体来实现层控制的菜单命令。这些菜单是执行四个LISP程序(lid.1sp、ofo.1sp、lsel.1sp、isolate.1sp)。

  五、结论

  (1)对于任意一组常用光学镜头,在已知其光学系统外形尺寸的情况下,可以迅速地绘制出其固紧结构图,并能保证各光学零件定位的准确性。

  (2)可以根据用户的需要提供多种结构式样以供选择,并且由装配图可以迅速分离出准确尺寸的零件图,提高了光学镜头的设计质量和设计效率。

  (3)本软件比较容易进一步扩充与完善。例如可以更细致地考虑透镜工艺倒角对装配图的影响;可以运用程序进一步完善零件图的尺寸标注等等。

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