光学计算机辅助设计
计算机辅助设计名词解释
计算机辅助设计名词解释
计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）是一种利用计算机技术辅助进行产品、工程等的设计和制造的新兴技术。
以下是一些与CAD相关的名词解释：
1. 三维建模（3D Modeling）：使用CAD软件进行物体的三维几何建模，包括曲面建模和实体建模两种方式。
2. CAD/CAM集成系统：将CAD软件和CAM软件相结合，实现从设计到加工制造的全过程自动化。
3. 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）: 用于存储和管理CAD数据的软件系统，可以对图形、文本、属性等数据进行有效的存储和管理。
4. 参数化设计（Parametric Design）：利用CAD软件的参数化功能，通过设定物体各部分的尺寸、形状、位置等参数来完成设计。
5. 自由曲面（Freeform Surface）：指没有明确规律的曲线或曲面，在CAD软件中可以通过绘制控制点等方式进行设计。
6. 数字化模型（Digital Model）：CAD软件中用于表示物体的三维数字模型，包括线框模型、表面模型和实体模型等。
7. 图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI）：CAD 软件中的操作界面，提供了可视化的操作界面和图形化的操作方式，使得用户可以方便地进行设计和编辑。
8. 特征建模（Feature Modeling）：通过CAD软件中的特征命令对物体进行分解和建模，以实现更加精细的设计和制造。
总之，以上这些名词是计算机辅助设计中常用的术语，了解这些术语有助于深入理解和掌握CAD技术。
《计算机辅助设计》教学大纲
《计算机辅助设计》教学大纲课程名称：计算机辅助设计课程代码：CAD001学分数：3学分课程性质：专业必修课先修课程："工程制图"、"机械制图"等相关课程授课对象：工程专业本科生课程简介：本课程主要通过教授计算机辅助设计的基本原理、技巧和应用，培养学生使用计算机辅助设计技术进行工程设计和制图的能力。
通过课程学习，学生将了解计算机辅助设计软件的常见功能、操作流程和设计标准，掌握2D和3D设计基本技巧，具备进行工程设计和制图的初步能力。
教学目标：1.了解计算机辅助设计的基本原理和技术；2.熟悉计算机辅助设计软件的操作流程和功能特点；3.掌握2D和3D设计技巧，能够进行工程设计和制图；4.了解工程设计和绘图标准，具备规范化设计和制图的能力；5.培养学生的团队协作能力和创新思维。
教学内容和安排：1.计算机辅助设计概述-计算机辅助设计的发展历史与现状-计算机辅助设计软件的分类和特点-计算机辅助设计在工程设计中的应用2.计算机辅助设计软件的基本操作-软件界面和功能介绍-绘图工具和命令的使用-常用操作技巧和快捷键3.基础2D设计-绘制基本几何图形-基本图形组合和布局-应用文本和尺寸标注4.高级2D设计-图层管理和对象属性控制-使用块和外部引用-应用视图和视口5.基础3D设计-空间坐标系统和视角设置-三维实体的组合和布局-高级三维面体的绘制6.高级3D设计-曲面和实体建模-三维实体的剖析和分析7.工程设计和制图标准-常见标准图形和符号的应用-工程设计规范和制图标准-工程设计和制图案例分析8.项目实践和案例分析-分组进行工程设计和制图项目-根据真实案例进行设计和制图-辅导学生进行项目展示和总结教学方法：1.经典教学：通过讲授理论知识，介绍基本原理和技术。
2.案例分析：通过实例分析，让学生了解计算机辅助设计在实际项目中的应用。
3.实践操作：安排实践环节，让学生动手操作软件，熟悉实际应用场景。
计算机辅助设计ppt课件
素复杂，具有装配设计功能的系统需要采用的技术和手段也较 多，如前面提及的特征设计、参数化设计、相关性设计等。对 于具有装配设计功能的系统还应能够提供有关装配方面的管理 能力，如装配零件逻辑关系、装配件干涉检查、生成装配材料 明细表、零件装配关系展开图等。
⑦ CAD系统的集成化 CAD系统的集成化是将CAD和CAM集成为一个CAD/CAM
一个典型的智能CAD系统的组成如图1-6所示。
领域专家
知识获取
专家系统部分
人机界面
知识库 模式性知识 数值分析法 规则性知识
自学习机
推理机
设计资料 数据库
逻辑推理 模式联想
分析计算
CAD部分
用户
图形交互 输入输出
绘图及文 件编写
动者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
⑤ NURBS几何构型技术 NURBS（Non-Unifrom Rational B-Spilnes,即非均匀有理B
样条曲线)在CAD中用来定义复杂的几何曲面。运用NURBS技 术可以使系统在描述自由曲线、曲面以及精确的二次曲线、曲 面时，能够采用统一的算法和表示方法。用NURBS技术构造 的曲面易于生成、修改和存储，为系统提高对曲面的构造能力 和编辑修改能力打下了基础。
计算机辅助设计的功能与分析
计算机辅助设计的功能与分析计算机辅助设计的功能与分析随着规划设计学科的发展，计算机辅助软件已经成为各个学科的必不可分的辅助工具，下面和店铺一起来看计算机辅助设计的功能与分析，希望有所帮助！一、计算机辅助设计的功能计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)，是指利用电子计算机系统具备的图形功能来帮助设计人员进行设计，它可以提高设计工作的自动化程度，缩短设计时间。
CAD系统主要具有以下功能：(一)交互式图形输入、编辑与生成。
它帮助设计人员交互式输入与绘制二维与三维图形，并可以对图形进行编辑修改。
目前，规划编制和管理业务已普遍采用计算机输入设计图形和文字，以人机交互方式编辑修改设计图，建立室外场地、背景物和建筑物的三维设计模型，产生透视图、渲染图。
(二)CAD数据存储与管理。
设计图和描述设计产品的其他数据可以在CAD数据库中储存、管理，计算机能够快速检索设计图和描述设计产品数据。
(三)图形计算与分析。
CAD可以对产品的不同样式、尺寸、结构等设计参数进行计算，对设计产品进行评估分析，从各种可能方案中选择最佳方案。
(四)可视化表现与景观仿真。
可以利用CAD软件，产生二维与三维设计图。
进一步利用计算机图形、图像处理技术，将多种图形、图像、文字资料综合到一起，进行编辑，使设计成果的表现效果更加丰富、吸引人。
还可按某种预定的视角、方位、运动路径产生连续的渲染图，给观察者以动画的'感觉。
景观仿真比动画更进一步，观察者可以自己选择视角、方位、运动路径，即刻产生三维景观，戴上立体眼镜，配上操纵杆，使景观的模拟更有亲临其境的感觉。
二、计算机辅助设计的分析计算机辅助规划设计已经从当初的简单图纸绘制发展到利用计算机图形、数据处理、数据分析、局部区域仿真、三维仿真等重要技术功能，这些已经广泛应用到城市规划的各个角落当中。
计算机辅助设计和图形设计、图像处理技术已经对城市规划和发展造成了主要影响放映在以下几个方面：(一)提升绘图质量，加快设计效果。
计算机辅助设计(CAD)
1.2 CAD在土木工程中的 应用
PMCAD可绘制各种类型结构的结构平面图和楼板配筋图， PMCAD还可以作砖混结构和底层框架上层砖房结构的抗震分析 验算。同时，PMCAD还能够用来统计结构工程量，并以表格形 式输出。
1.2 CAD在土木工程中的 应用
2）PK模块 PK模块则是钢筋混凝土框架、框排架、连续梁结构计算与
施工图绘制软件，PK模块具有二维结构计算和钢筋混凝土梁柱 施工图绘制两大功能。
PK模块本身提供一个平面杆系的结构计算软件，适用于工 业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、 排架结构、剪力墙简化成的壁式框架结构及连续梁结构、拱形 结构等。
1.2 CAD在土木工程中的 应用
在整个PKPM系统中，PK承担了钢筋混凝土梁、柱施工图辅 助设计的工作，可为用户提供四种方式绘制的梁、柱施工图。
1.2 CAD在土木工程中的 应用
整座建筑的设计应包括建筑、结构、给水排水、暖气通风、 通信、供电、电梯等设备以及装修等各协作专业的设计集成，称 为建筑集成化设计体系。
现在国际上先进的建筑集成化计算机辅助设计系统（CAAD） 具有资料检索（信息库的建立与管理）、科学计算、绘图与图形 显示、仿真模拟、综合分析、评价优化以及咨询决策等方面的基 本功能。它的工作范围包括可行性研究、总体规划、初步设计、 技术设计、施工图绘制、设计文件以及工程造价预测与分析的全 过程。
图12-2 PKPM建模
1.2 CAD在土木工程中的 应用
1）PMCAD模块 结构平面计算机辅助设计软件（PMCAD）是整个PKPM软
件的核心，它采用人机交互方式，引导用户逐层对要设计的结 构进行设置，建立起一套描述建筑物整体结构的数据，如图123所示。
图12-3 PM软件界面
光学设计软件介绍
光学设计软件介绍1. Zemax：Zemax是当今最为流行和广泛应用的光学设计软件之一、它提供了强大的功能和易于使用的界面，可以用于设计和优化各种类型的光学系统，如透镜、反射器、光栅等。
Zemax还提供了先进的仿真和分析工具，能够帮助用户评估光路损耗、光场分布、成像质量等关键指标。
2. Code V：Code V是由Synopsys公司开发的一款全面的光学设计和分析软件。
它拥有丰富的设计功能和优化算法，可用于设计复杂的光学系统，如显微镜、望远镜、光纤耦合器等。
Code V支持各种非球面和广角光学元件，具有高度的灵活性和可扩展性。
3. TracePro：TracePro是一款用于进行光学和照明系统设计的综合仿真软件。
它提供了全面的光线追迹和散射分析功能，能够准确模拟和预测光学系统的性能。
TracePro还具备友好的用户界面和强大的可视化工具，可帮助用户直观地分析和优化光学系统。
4. LightTools：LightTools是一款由Synopsys公司开发的全面的光学设计和分析软件。
它支持多种光学元件和材料，可用于设计和优化光纤、LED照明、激光器等光学系统。
LightTools还提供了先进的光学建模、优化和分析工具，可帮助设计师快速获得最佳的光学系统设计。
5. OpticStudio：OpticStudio是一款由Zemax公司开发的全面的光学设计软件。
它提供了丰富的光学元件库和设计工具，可用于设计和优化各种类型的光学系统。
OpticStudio还具备强大的仿真和分析功能，能够帮助用户评估光学系统的成像质量、光路损耗等性能参数。
6.FRED：FRED是一款用于计算光学传输和成像效果的先进光学仿真软件。
它提供了全面的光学建模和优化工具，可用于设计和分析复杂的光学系统。
FRED还具备强大的散射、波面传播和光学杂散等分析功能，可帮助用户评估光学组件和系统的性能。
以上是一些常见的光学设计软件的介绍。
每款软件都有其特点和适用领域，用户可以根据具体需求选择适合自己的软件。
计算机辅助设计与制造的基本原理
计算机辅助设计与制造的基本原理计算机辅助设计与制造是现代工程领域中的重要技术手段之一。
它通过计算机软件和硬件的支持，辅助工程师进行设计、开发和制造，提高了工作效率和产品质量。
本文将从以下几个方面详细介绍计算机辅助设计与制造的基本原理和步骤。
一、计算机辅助设计的原理和步骤1. 原理：计算机辅助设计是基于计算机软件的辅助技术，在设计过程中运用计算机软件进行图形建模、数据分析和优化等操作，实现设计任务的自动化和智能化。
2. 步骤：（1）需求分析：明确项目的设计目标、功能要求和技术指标，并进行需求分析，确定设计方案。
（2）建模与绘图：利用计算机辅助设计软件进行建模和绘图，将设计要素转化为图形和图像，方便后续的分析和模拟操作。
（3）数据分析与优化：使用计算机辅助设计软件对数据进行分析，如强度分析、流体力学分析等，通过模拟和优化，改进和完善设计。
（4）模拟与测试：基于建模结果和数据分析，进行实物模拟和测试，验证设计方案的可行性和可靠性。
（5）参数化设计：运用计算机辅助设计软件的参数化设计功能，探索和优化多种设计方案，提高设计效率。
（6）文档输出：通过计算机辅助设计软件的输出功能，生成设计文档和图纸，并进行相关的版本控制和管理。
二、计算机辅助制造的原理和步骤1. 原理：计算机辅助制造是一种借助计算机技术对制造过程进行优化和控制的方法。
通过计算机软件和硬件的配合，实现生产过程的自动化、信息化和智能化。
2. 步骤：（1）CAD/CAM集成：将计算机辅助设计和计算机辅助制造集成在一起，形成一个统一的系统，实现设计和制造的无缝衔接。
（2）工艺规划：通过计算机辅助制造软件，对制造过程进行规划和优化，包括选择合适的工艺和设备，确定制造路径和刀具路径等。
（3）数控编程：利用计算机辅助制造软件生成数控程序，通过编程控制机床的运动，实现零件的自动加工。
（4）工艺仿真：使用计算机辅助制造软件对制造过程进行仿真，预测和分析潜在的问题和风险，并进行改进和优化。
计算机应用的计算机计算机辅助设计
计算机应用的计算机计算机辅助设计随着计算机技术的飞速发展，计算机在各个领域中的应用已成为不可或缺的一部分，能够辅助人们完成许多工作。
对于设计师来说，计算机辅助设计已经成为当代设计工作的重要手段。
在世界各大行业的设计中，计算机辅助设计技术的应用已经是一个常见的事实。
从某种意义上说，计算机辅助设计是计算机应用领域的一个子领域。
通过计算机辅助设计技术，设计师可以增加他们的效率和设计品质。
由于计算机具有强大的计算和处理能力，计算机辅助设计技术被广泛用于各个行业中，如工业、建筑、航空航天等。
计算机辅助设计技术主要包括以下几个要素：1.计算机图形学计算机图形学是大多数计算机辅助设计软件中必不可少的要素。
计算机图形学的平面图形和三维模型可以帮助设计师更好地构建设计思路。
通过计算机图形学，设计师可以更加自由地构思自己的作品。
2.计算机辅助制图计算机辅助制图技术可以帮助设计师更快捷地完成复杂的制图工作。
制图软件可以帮助设计师创建、编辑、存储、传递和输出图形信息。
并且在计算机辅助制图中，不仅可以处理二维图形，还可以处理三维图形和动画。
3.计算机辅助工程计算机辅助工程是一种在工程中快速有效地完成设计和制造任务的技术方法。
计算机辅助工程技术可以帮助设计师更好地预测设计成果，并且可以快速修改和优化设计方案。
此外，计算机辅助工程技术还可以使设计师在设计方案实现前进行更为准确的分析和测试。
4.虚拟现实技术虚拟现实技术是一种可以帮助设计师更加深入了解他们正在开发的产品或项目的技术。
虚拟现实技术可以帮助设计师建立模拟环境，以帮助他们更好地测试设计方案。
通过虚拟现实技术，设计师可以探索设计的各个方面，以便于设计师更好地确定设计需求和开发方案。
需要注意的是，计算机辅助设计技术并不是自动化设计的代表。
虽然计算机辅助设计技术可以极大地提高设计师的效率和品质，但是在很多方面，计算机辅助设计技术仍然需要人类的参与。
设计师们必须对他们的作品进行深入的分析和测试，以保证这些作品在实际使用中能够真正达到预期的效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录
一、建立初始结构 (2)
二、插入多重组态 (2)
三、优化操作数 (3)
四、进行优化 (5)
五、镜头替换 (7)
六、公差分析 (8)
七、零件图 (9)
八、设计感想 (11)
一、建立初始结构
打开ZEMAX,新建一个文件，输入初始数据，设置数值孔径为0.24，波长为1.55nm后的2D图形与斑点图如下：
图1
二、插入多重组态
（一）插入Config1-3三个组态：打开Editor--Multi Configuration Editor--Insert(加两行)--Insert Config（加两列）；
（二）设置厚度：将 7、9、11三个面的厚度分别设为50m、100m、150m；
（三）此时，3D图如下：
图2
三、优化操作数
1.设置约束条件
（一）输入操作数；
（二）用到的操作数：
TTHI:设置厚度
OPLT:厚度、间隙小于多少
REAX:实际光线数据的约束
OPGT:厚度、间隙大于多少
EFLX:两器件组合焦距
EFFL:两器件系统焦距
DIFF:两个操作数相减
ABSO:取绝对值
（三）设置相应的Target与Weight值，双击刷新Value与Contrib（贡献值）如下图：
图3
图4 （四）设置完成后初始图：
图5
四、进行优化
（1）根据上述问题进行修改，优化
MXCA的贡献值过大，我将MXCA –surf1、surf2的值由1-11改为1-10，优化（opt）后贡献值接近0，修改数据优化后：
图6
（2）出现的错误图形
错误原因：6.7面相隔距离太近
图7
（3）由于初始结构图形较差，修改参数（将后3个镜面曲面半径设置成无穷）查看贡献值，修改数据优化后
图8
（4）HAM优化后
图9
五、镜头替换
（1）进行镜头替换前
图10
（2）替换6、7面透镜半径，厚度等数据优化（Ham）后得到的2D图与艾里斑图
图11
六、公差分析
（一）首先，删除提示项。
然后，更改Monte Carlo值为5，得到如图所示Worst offenders值及Standard Deviation值。
图12
（二）最后，修改Tolerance Data Editor 中Max,Min项后的得到的Worst offenders值及Standard Deviation值
图13
七、零件图
（一）6、7面镜头零件图
图14
（二）8、9面镜头零件图
图15 （三）10、11面镜头零件图
图16
（四）总图
图17
八、设计感想
本次设计过程中，需要给出每一步优化的初始模型参数，优化过程，优化后的模型参数及性能指标，画出最后的光学加工图纸。
通过此次试验一方面提高了综合运用所学知识进行设计的动手实践能力。
一方面掌握优化模型参数的原理，熟悉实用光学加工图纸的一般过程。
10。