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ZEMAX公差分析.pdf

ZEMAX公差分析

setl_byl
2013-02-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《ZEMAX公差分析pdf》,可适用于工程科技领域

系统光学参量允许偏差计算(Zemax公差计算实例)******************************一公差分配思路原准备用ODP进行公差分配计算但该软件是用于几何传函的计算对小象差系统计算的结果比Zemax中的MTFT好的多这是因为没考虑衍射效应对象差的干扰。我们设计的系统鉴别率是很高的。因此用ODP计算偏差很大。故采用Zemax计算。首先介召公差计算的总体思路:在光学设计中给所有工艺允许的总公差是:使最差情况下的传函由于工艺因素的总下降量不大于lpmm(下降后的传函仍有MTF=以便CCD仍能分辩它对应的空间频率)对于本系统就是在F=光圈、HH口径下允许鉴别率总下降量不大于lpmm。公差分配的环节有:半径、厚度(透镜厚度)、厚度(透镜气隙)、玻璃折射率、玻璃色散、中心偏(加工偏心)、中心偏(装配偏心)、余量上面的公差余量是为了在实际的工艺实施中由于工艺原因必需放宽公差时总公差允许量不致于超。在计算公差时先按经验以工艺上最宽松的条件给出各结构参量的公差预定值这样作是为了先考核最差情况对总公差的影响。当总公差不超时也不能以此作为公差分配的最终结果因为在工艺允许的条件下应尽量提高成象质量因此应减少对总公差影响大的诸结构公差这样才能最有效的提高成象质量。二公差分配思路对本样例镜头用Zemax公差计算功能时应遵循如下原则:()因为F=~口径均比F=口径的传函高很多因此应以F=口径传函为准考核传函变化量。()在F=口径的传函中应要求W,W的传函而W传函比W传函高很多因此应以W视场传函为准考核传函变化量所允许的半径公差。()在计算传函时应以MTF=为基准考核传函的空间频率。()正态分布的蒙特卡罗数应取以上我们取(此数越大得到的公差计算结果的可信度越高但计算量就越大)。()用传函计算公差时各结构变量公差预定值的给定可参考“各结构公差计算时预定公差的给定原则”给出。()为了加速公差计算应以光学设计中有象质要求的各种情况下传函最低的的情况计算公差的允许值。2各结构公差计算时预定公差的给定原则2TFRN(光圈公差)预定公差的给定这个量是给各面半径加公的允许偏差值先统一给5道圈计算出总偏差再调整。2TTHI(厚度公差)预定公差的给定这个量给定各面位置的绝对偏差允许值对于变焦系统由于有变焦曲线的严格限制因此对各透镜面位置的绝对值应进行控制。对本系统各面只有相对位置的要求没必要限定绝对位置因此只需给出:1223…的面要求就可以了。现各厚度加工的允许偏差预定值统一给0mm。2TEDX,TEDY(零件允许平行偏心公差)预定公差的给定这是光学零件与机械零件的配合公差中的偏心(平行)允许公差给出mm偏心允许预定值。2TETX,TETY(零件允许倾斜偏心公差)预定公差的给定这是光学零件与机械零件的配合公差中的偏心(倾斜)允许公差给出’=°偏心允许预定值。该公差实际上是限定了透镜隔圈端面垂直度的允许偏差。TSDXTSDY(光学零件表面允许平行偏心公差)预定公差的给定这是光学零件表面公差中的偏心(平行)允许公差给出mm偏心允许预定值。TSTX,TSTY(零件允许倾斜偏心公差)预定公差的给定这是光学零件表面公差中的偏心(表面倾斜)允许公差给该量公差预定值为mm。在Zemax公差计算输入文件中单位确是度。那么就用计算式:Q=arctg(R)将角度值求出(度为量刚)。注:TSDXTSDYTSTXTSTY是透镜定心膜边时用以控制表面倾斜和平行偏位的。但在工序完公后确要通过零件的透过偏心来验收两者如何统一呢?在上图中:在车边工艺中第一面是作为基准的因此上图中第一面既无偏心也无倾斜。第二面C是表面偏心公差C是表面倾斜公差。则同向影响总偏心C=CC由相似三角形有:这就是由工艺上控制公差(控制CC)向产品验收公差的转换计算式。在推导上算式时F-R是在假定镜很薄时得到的如果透镜较厚可以在AUTOCAD中作图求出。我们给此类公差时是以工艺控制公差的方式给出的故在此不进行转换计算。TIRR(球差的一半与象散的一半表示的表面不规则度单位是光圈单位)预定公差的给定这是光圈的局部偏差的允许值用光圈允许的局部偏差△N表示预定值给。TIND(d光折射率允许偏差)预定公差的给定有关表格由“光学仪器设计手册”上册页有表:技术物镜目镜分划板棱镜不在光指标高精度中精度一般精度W>°W<°路中的零件△NdBCDCDDDD△(NFNC)BCDCDDDD均均性双折射A光吸收系数条纹度CCCBCCAC气泡度CCCBCCCE设计的光学系统属于中等精度类这里只计算△Nd△(NFNC)对传函的影响。先按低精度给如果对传函影响过大则给到高精度再计算对传函影响量。为了查出△Nd△(NFNC)的级别与类别的具体要求可由“光学仪器设计手册”上册页有表:允许差值同批毛胚中的最大差值类别折射率中部色散级别折射率中部色散±x−±x−A±x−±x−±x−B±x−±x−±x−C±x−±x−D折射率在所定类别的允许差值之内中部色散在所定类别的允许差值之内说明:在象质要求很高(如万象素或平行光管无镜高倍测量显微物经)的镜头中常通过选玻璃进行配对装配来减小玻离折射率和色散偏差对系统成象质量的影响这就要求按玻璃炉号进行装配。此时对玻璃的级别就应有要求。我们的系统是中等精度的镜头不存在按炉号选玻璃配对装配的问题即可不考率玻璃的级别。d光折射率的偏差预定值的给的定先按类给定即d光折射率的偏差预定值为:。TABB(阿贝常数允许偏差)预定公差的给定由上玻璃类别中知道给定的是中部色散偏差而它与阿贝数偏差关系见下式:阿贝数的偏差必需由玻璃类别的中部色散允许偏差通过上式转换才能得到,对本产品中部色散偏差取类即d(NFNC)=这样再知道玻璃牌号查出阿贝数就可将中部色散偏差传成阿贝数的偏差。一公差分配思路二 公差分配思路2各结构公差计算时预定公差的给定原则2TFRN(光圈公差)预定公差的给定2TTHI(厚度公差)预定公差的给定2TEDX,TEDY(零件允许平行偏心公差)预定公差的给定2TETX,TETY(零件允许倾斜偏心公差)预定公差的给定TSDXTSDY(光学零件表面允许平行偏心公差)预定公差的给定TSTX,TSTY(零件允许倾斜偏心公差)预定公差的给定TIRR(球差的一半与象散的一半表示的表面不规则度单位是光圈单位)预定公差的给定TIND(d光折射率允许偏差)预定公差的给定BATABB(阿贝常数允许偏差)预定公差的给定

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