郭躍武

【摘 ?要】本文主要是借助黑盒結(jié)構(gòu)技術(shù)作為主要思路，應(yīng)用VC++語言實現(xiàn)自主性的光學(xué)設(shè)計軟件與機械設(shè)計軟件，同時借助AutoCAD/AutoIS系統(tǒng)提供接口函數(shù)，從而實現(xiàn)光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)智能化設(shè)計。希望可以借助本次研究為相關(guān)工作者提供理論性幫助。

【關(guān)鍵詞】光學(xué)鏡頭;結(jié)構(gòu)設(shè)計;智能化設(shè)計;設(shè)計系統(tǒng)

0、引言

以往的光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是以光學(xué)、機械分化的設(shè)計方式為主，但是因為兩種設(shè)計階段屬于不同的學(xué)科，所以設(shè)計期間會存在許多的重推矛盾，導(dǎo)致頻繁的更改設(shè)計內(nèi)容，不僅時間成本較高，同時設(shè)計實效性也比較差。另外，從產(chǎn)品的設(shè)計制造角度來看，如何有效的解決光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及設(shè)計與工藝之間的技術(shù)問題最為重要。對此，探討光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)智能化設(shè)計系統(tǒng)具備顯著實際意義。

1、系統(tǒng)的基礎(chǔ)方法與原理

系統(tǒng)的工作方法主要在于，先借助光學(xué)設(shè)計人員的CAOD系統(tǒng)，輸入光學(xué)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，同時計算出具體的鏡面位置，并借助光學(xué)系統(tǒng)的像差，基于此再進行優(yōu)化處理與像質(zhì)的評價[1]。借助機械設(shè)計人員輸出相關(guān)設(shè)計要求，并在CAMD系統(tǒng)當中選取光學(xué)系統(tǒng)形式，在輸入光學(xué)設(shè)計參數(shù)之后，計算繪制的鏡頭結(jié)構(gòu)以及零部件圖，最終應(yīng)用計算機輔助工藝軟件實現(xiàn)工藝的處理。在具體設(shè)計以及繪圖期間，可以對運動部分進行干涉處理，并在必要情況下完成對整個鏡頭結(jié)構(gòu)的圖紙繪制。

在系統(tǒng)原理方面，系統(tǒng)主要是通過4個軟件與多個數(shù)據(jù)庫表構(gòu)成，軟件主要是以CAOD、CAMD、AutoCAD以及AutoIS，將不同軟件與多個數(shù)據(jù)表庫進行對應(yīng)操作，在獲得所需要的數(shù)據(jù)或其他模塊之后提供數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫涉及到國內(nèi)、外無色玻璃數(shù)據(jù)表、系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)、光學(xué)參數(shù)以及裝配圖表等。核心的數(shù)據(jù)以參數(shù)化程序方式進行生成，部分數(shù)據(jù)的生成通過幾何圖、公式等方式進行明確[2]。

在數(shù)據(jù)庫的選擇方面，主要涉及到了光學(xué)材料、光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)、設(shè)計參數(shù)、結(jié)構(gòu)相關(guān)材料、光學(xué)系統(tǒng)模型、幾何元素的公共函數(shù)以及零部件的數(shù)學(xué)模型等，這一些數(shù)據(jù)庫可以直接提供給多名用戶共享，同時促使程序之間相互獨立或相互連通[3]。以光學(xué)材料數(shù)據(jù)庫為例，其中光學(xué)玻璃數(shù)據(jù)庫主要是按照光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)需求做好材料類型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫建設(shè)，并將所需要儲存的數(shù)據(jù)、參數(shù)等進行分批統(tǒng)計，以牌號、質(zhì)量范圍、光學(xué)性能、熱學(xué)性能、機械性能、化學(xué)穩(wěn)定性等為主。在系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計期間，可以借助設(shè)計軟件調(diào)用光學(xué)玻璃統(tǒng)計表，同時隨機選取其中所需要的玻璃牌號，并在牌號明確之后調(diào)取相應(yīng)的參數(shù)同時進行計算處理，并將所有滿足設(shè)計需求的牌號統(tǒng)計起來，并為后續(xù)的結(jié)構(gòu)整體設(shè)計提供材料方面的支持。

2、系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)

在光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)智能化設(shè)計期間，系統(tǒng)的程序設(shè)計主要是以黑盒構(gòu)建技術(shù)為主，應(yīng)用即插即用的構(gòu)建概念作為核心思路，應(yīng)用VC++語言自主性的開發(fā)光學(xué)、機械設(shè)計軟件，同時通過AutoCAD、AutoIS系統(tǒng)實現(xiàn)接口函數(shù)的處理，并實現(xiàn)光學(xué)、機械相關(guān)軟件設(shè)計以及整個系統(tǒng)的集成和鏈路，借助數(shù)據(jù)庫的通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)連通。

在具體設(shè)計方面步驟如下：首先，零部件的圖形參數(shù)化的公式程序設(shè)計。按照幾何模型的基礎(chǔ)理論針對不同的零部件進行圖形參數(shù)設(shè)計，并應(yīng)用VC++的語言編制相應(yīng)的零部件，同時采用DXF文件的數(shù)據(jù)儲存到零部件圖像當中。原則上是以每一個鏡頭對應(yīng)一個數(shù)據(jù)庫，但是部分情況下因為結(jié)構(gòu)相似，也可以實體鏈路到其他的數(shù)據(jù)庫當中，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享以及計算效率的提升;其次，系統(tǒng)的管理程序可視化設(shè)計。主要涉及到兩個方面，一方面在于可視化的軟件設(shè)計，采用VC++與Windows的函數(shù)功能實現(xiàn)人機交互的程序設(shè)計，同時可以實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的幾何數(shù)據(jù)錄入，系統(tǒng)、光學(xué)以及數(shù)據(jù)庫當中的數(shù)據(jù)儲存效果突出，讀取邊界[4]。另一方面針對光學(xué)系統(tǒng)的形式可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的可視化處理，可以更好的應(yīng)用在所需要的光學(xué)系統(tǒng)形式中，程序可以按照設(shè)定的參數(shù)，從光學(xué)系統(tǒng)的鏈路圖盧當中連接到零部件參數(shù)，并提供函數(shù)處理獲得最終數(shù)據(jù);再次，系統(tǒng)中程序的嵌入結(jié)構(gòu)。機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件主要是應(yīng)用構(gòu)件技術(shù)實現(xiàn)，可以直接嵌入到AutoCAD或IS軟件系統(tǒng)當中，借助軟件的接口直接修改菜單的相關(guān)文件，同時將部分可以執(zhí)行的程序嵌入到操作系統(tǒng)當中，并借助軟件本身的繪圖、編輯功能實現(xiàn)對零部件、裝配圖的編輯以及輸出管理;最后，多種類型的數(shù)據(jù)庫和多模塊的集成技術(shù)。一方面采用VC++語言實現(xiàn)光學(xué)設(shè)計與邊角設(shè)計、圖像質(zhì)量、視圖控制等多方面的函數(shù)、功能模塊設(shè)計，這一些模塊借助系統(tǒng)進行統(tǒng)一性的管理，并借助具備有序性讀寫的數(shù)據(jù)庫進行通訊處理，最終實現(xiàn)光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)設(shè)計程序的主體。另一方面借助Windows系統(tǒng)的相關(guān)函數(shù)功能，將光學(xué)設(shè)計軟件、自主的開發(fā)系統(tǒng)、二維與三維CAD系統(tǒng)以黑盒技術(shù)連接在一起，并構(gòu)建一個光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)水框架以及嵌入型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

3、結(jié)語

綜上所述，光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)智能化設(shè)計系統(tǒng)主要涉及到了數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)等智能化的理念與方法，并借助光學(xué)和機械系統(tǒng)化的集成結(jié)構(gòu)方式實現(xiàn)鏡頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計，在提升設(shè)計效率、降低人力資源成本的同時，顯著提升了整體設(shè)計的實效性，促使結(jié)構(gòu)更加趨向于參數(shù)、數(shù)字、智能以及自動化。在具體工作中，可以借助多種數(shù)據(jù)庫的通信技術(shù)實現(xiàn)跨領(lǐng)域的智能化、集成化設(shè)計，這樣的設(shè)計方式不僅可以更好的提升鏡頭的設(shè)計范圍，同時還可以更好的強化使用途徑，提升設(shè)計實效性。

參考文獻：

[1]呂麗軍，吳學(xué)偉.魚眼鏡頭初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計[J].光學(xué)學(xué)報，2017，32（02）：105-114.

[2]陳智利，劉雨昭，費芒芒，etal.大視場雙遠心工業(yè)鏡頭光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J].西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，38（05）：20-26.

[3]郭佐寧，高赟，薛忠新，etal.張家峁選煤廠智能化建設(shè)架構(gòu)設(shè)計研究[J].煤炭工程，2018，14（15）：166-167.

[4]王延杰，王永泉，陳花玲，等.新型智能材料微小型光學(xué)鏡頭致動器的設(shè)計與性能研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，2012，46（5）：79-84

（作者單位：沂普光電（天津）有限公司）