光学计算机辅助设计报告
光学镜头基本结构计算机辅助设计
光学镜头基本结构计算机辅助设计任志文，方俊永，刘训生摘要：本文在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。
同时还提供了多种结构形式供设计者选择。
关键词：计算机辅助设计；光学镜头；结构中图分类号：TH703 文献标识码 AComputer aided deign of lenses structureREN Zhi-wen, FANG Jun-yong, LIU Xun-shen (Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)Abstract: In this paper, we introduce a software of designing lenses structure on the basis of AutoCAD system, in order to improve the drawing efficiency and accuracy, and realize automatic design. You can operate our software without any difficulty and design struture assembly diagram of lenses according to parameter of optical system by the software. It also can devide parts drawing from assembly diagram and can provide other structure form selected by designer.Key words: computer aided design; lenses; structure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。
光学计算机辅助设计
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。
计算机辅助设计实训总结
计算机辅助设计实训总结本次计算机辅助设计实训，是我在校期间进行的一门重要实践课程。
通过这门课程的学习，我不仅学到了许多理论知识，还提升了我的设计能力和计算机操作技巧。
在实训中，我首先学习了计算机辅助设计的基本概念和原理。
我了解了计算机辅助设计的定义、历史发展、应用领域等方面的知识。
同时，我还学习了计算机辅助设计的软件工具，如AutoCAD、Rhino等。
通过掌握这些工具的使用方法，我能够在计算机上进行各种图形绘制和建模。
此外，我还学习了计算机辅助设计的一些基本操作，如平移、旋转、缩放等。
在实训的过程中，我参与了多个项目的设计与实施。
其中，最具挑战性的是一个建筑设计项目。
在这个项目中，我需要根据设计师的要求，在计算机上绘制建筑的平面布局图、立面图和剖面图。
为了提高绘图的准确性和美观性，我使用辅助绘图工具来绘制线条、面域和填充颜色。
通过不断的实践和修改，我最终完成了一个令人满意的建筑设计方案。
在实训过程中，我遇到了许多困难和问题。
其中，最大的问题是对软件工具的掌握不够熟练。
由于之前没有使用过这些设计软件，我需要花费大量的时间来学习和掌握它们的使用方法。
为了解决这个问题，我积极参加了相关的培训课程，并主动请教老师和同学的意见。
通过这样的努力，我在实践中的技术水平得到了显著的提升。
另外，我还学到了团队合作的重要性。
在设计项目中，我需要与其他同学一起合作，共同完成任务。
通过与他们的合作，我学到了如何与人进行沟通和协商；学会了如何分工合作，以提高效率和质量。
这样的团队合作经验，不仅培养了我的合作精神，也让我深刻认识到了一个人的能力是有限的，只有通过与他人的合作，才能够取得更好的成果。
通过这次实训，我不仅学到了许多专业知识和技能，还提高了我的综合素质和能力。
我现在能够熟练使用计算机辅助设计工具，能够进行各种图形绘制和建模；我也变得更加注重细节和准确性，能够更好地进行设计和实施。
此外，这次实训还让我体验到了设计工作的乐趣和挑战，加深了我对设计行业的兴趣和热爱。
计算机辅助设计课程总结
计算机辅助设计课程总结计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）是指利用计算机技术和相关软件辅助进行设计的过程，它在现代设计领域中起着重要的作用。
计算机辅助设计课程旨在培养学生的设计能力和计算机应用能力，使他们能够灵活运用CAD软件进行设计工作。
在这门课程中，我学到了许多有关计算机辅助设计的知识和技能，并从中受益匪浅。
在计算机辅助设计课程中，我学习了CAD软件的基本操作和功能。
通过实践操作，我掌握了CAD软件的界面布局、绘图工具的使用、图层管理、尺寸标注等操作技巧。
我学会了如何利用CAD软件绘制2D图形和3D模型，并能够对其进行编辑和修改。
这为我后续的设计工作打下了坚实的基础。
在课程中我还了解到了CAD软件在不同领域的应用。
CAD软件广泛应用于建筑、机械、电子、航空航天等各个领域。
通过学习实例和案例分析，我了解到CAD软件在这些领域中的具体应用，如建筑设计中的平面布局、立面设计和施工图绘制，机械设计中的零件绘制和装配设计等。
这些实际应用案例使我更加深入地理解了CAD软件的作用和重要性。
在计算机辅助设计课程中，我还学习了CAD模型的参数化设计。
参数化设计是指通过设置参数和约束条件来实现模型的自动化设计。
通过参数化设计，可以快速生成不同规格和形态的模型，提高设计效率。
在课程的实践项目中，我尝试了参数化设计的方法，运用CAD软件中的参数化建模功能，通过调整参数和约束条件，实现了模型的快速设计和修改。
这种方法在实际工程中具有很大的应用价值。
除了CAD软件的基本操作和应用，计算机辅助设计课程还涉及了计算机图形学和三维建模原理等相关知识。
通过学习这些理论知识，我对计算机辅助设计的原理和方法有了更深入的了解。
我了解到计算机图形学是研究计算机生成和处理图像的学科，它涉及到点、线、面的表示和变换、三维模型的建立和渲染等内容。
而三维建模原理则是指通过数学方法和算法来描述和构造三维模型的过程。
电脑辅助设计实习报告
实习报告一、实习背景与目的随着科技的飞速发展，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）已经成为了现代设计领域的重要工具。
本次实习，我选择了电脑辅助设计作为实习方向，旨在通过实践操作，深入掌握CAD软件的使用技巧，提高自己的设计能力，为将来的工作打下坚实的基础。
二、实习内容与过程实习期间，我主要使用了AutoCAD这款经典的CAD软件。
在导师的指导下，我首先学习了CAD的基本操作，包括界面的熟悉、图形的绘制、编辑和标注等。
随后，我逐渐掌握了CAD在建筑设计、机械设计等方面的应用，通过实际操作，完成了多个设计项目。
在建筑设计方面，我学会了如何使用CAD进行平面图、立面图和剖面图的绘制，掌握了建筑图纸的标准规范。
同时，我还学习了如何利用CAD进行建筑模型的建立，以及通过模型进行渲染和动画制作，使建筑设计更加直观生动。
在机械设计方面，我学会了使用CAD进行零件图、装配图和工程图的绘制，掌握了机械图纸的标准规范。
同时，我还学习了如何利用CAD进行机械模型的建立，以及通过模型进行仿真和分析，使机械设计更加精确和高效。
除了建筑设计和企业设计，我还尝试使用CAD进行其他领域的设计，如电子电路设计、服装设计等。
通过这些实践，我进一步提高了自己的设计能力，拓宽了设计的视野。
三、实习收获与反思通过这次实习，我不仅掌握了CAD软件的基本操作，还学会了如何将CAD应用于实际设计中。
同时，我也认识到了CAD在设计领域的广泛应用和巨大优势。
然而，我也发现自己在实习过程中存在一些问题。
例如，我在操作CAD软件时，有时会因为不熟悉功能而浪费较多时间。
此外，我在设计过程中，有时也会因为缺乏创新思维而使设计效果不尽如人意。
四、实习总结总体来说，这次电脑辅助设计实习是一次非常宝贵的经历。
通过实习，我掌握了CAD软件的基本操作，提高了自己的设计能力，为将来的工作打下了坚实的基础。
同时，我也认识到了自己在实习过程中存在的问题，明确了今后的发展方向。
工程光学教学改革中计算机辅助设计方案的应用
工程光学教学改革中计算机辅助设计的应用物理与电子学院2011级测控王满1123105754摘要：当前工程光学教学存在与测控专业的应用相脱节的问题：概念抽象难记，数学公式推导繁杂，理论多而实验少。
本文针对工程光学的课程特点，将计算机辅助教学的手段运用到工程光学的教学中，引入MATLAB等计算机辅助设计软件，通过设计相关的程序，可使复杂的物理理论以形象直观的实验仿真表现出来。
本文以MATLAB 模拟光波在光纤中的传光路径为例，说明MATLAB 使学生更为容易掌握抽象光学理论。
关键词：工程光学教学改革MATLAB工程光学是测控专业一门重要的专业技术基础课。
本课程共分两部分：几何光学和物理光学。
前半部分的几何光学采用光的直线传播概念，研究光传播的基本规律和光通过光学系统成像的原理和应用。
后半部分的物理光学阐述光的电磁性质，光在各向同性介质界面上的传播规律和光波的叠加与分析，光波的干涉和典型的干涉装置与应用、光波的衍射的基本原理、光的偏振及其在晶体中的传播等经典光学和现代光学的基本知识。
通过本门课程的学习，培养学生运用理论分析和解决光学工程和测控工程中的“工程光学”问题的能力。
考虑到工程程光学课程的重要性，根据该课程理论性较强、概念较抽象的特点，在教学上引入MATLAB 使学生门更易掌握。
MATLAB 是一种演算纸式科学算法语言，由于它编写简单，编程效率高，易学易懂而被广泛应用。
一方面教师可利用MATLAB 仿真光学现象制作多媒体课件，另一方面课后可让学生利用该软件模拟学习中遇到的光学问题，以此巩固已学知识。
本文以利用MATLAB 模拟光波在光纤中的传光路径和计算夫琅和费衍射的远场光强分布为例来说明MATLAB 作为“工程光学”教学辅助手段是可行的。
一．光波在光纤中的传光路径I.光纤传光原理根据光纤中传输模式的数量可将光纤分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中只传输基模，多模光纤既可以传输基模也可以同时传输其他模式。
计算机辅助设计实验报告
计算机辅助设计实验报告
一、实验目的
本实验旨在让学生熟悉计算机辅助设计软件的使用方法，了解其基本功能，并通过实践掌握相关技能，提高学生的实际操作能力。
二、实验内容
1. 熟悉CAD软件的基本操作界面和工具栏；
2. 学习绘制基本图形、编辑、修剪、偏移、阵列等命令的操作方法；
3. 绘制简单模型并进行三维旋转、剖面等操作。
三、实验步骤
1. 打开CAD软件，并创建一个新的绘图文件；
2. 根据要求，绘制一个矩形、一个圆形、一个三角形和一个梯形，并通过编辑、修剪、偏移、阵列等命令将其进行优化；
3. 根据自己的设计，绘制一个简单三维模型，并进行三维旋转、剖面等操作；
4. 完成所绘制的图形和模型并保存。
四、实验结果
通过本次实验，我已经成功的掌握了CAD软件的基本操作方法，并且能够熟练绘制基本图形、进行编辑、修剪、偏移、阵列
等操作，同时也学会了三维旋转、剖面等功能的使用。
通过反复
实践，我对CAD软件的熟练应用也更加自信。
五、实验总结
本次实验让我深刻认识到了对于计算机辅助设计的掌握对于现
代工业领域的重要性。
我也懂得了，掌握计算机辅助设计技能是
将来从事相关行业必不可少的基础技术，而本次实验则为我今后
的学习和工作提供了极为珍贵的经验。
计算机辅助设计专业分析报告
计算机辅助设计专业分析报告一、专业设置(一)、专业设置的社会背景、行业背景和依据世界高科技竞争和突破正在创造着新的生产方式和经济秩序，高新技术渗透到各种传统行业，使传统的工作方式发生了革命性的变化。
特别是在机械设计和机械制造领域，计算机的应用得到了长足的发展。
利用计算机以及相关软件进行机械设计和机械制造已成为机械行业的发展方向。
利用计算机以及相关软件进行机械设计和机械制造可以大大提高设计效率和制造效率，可以大大提高设计水平和制造水平。
现代机械行业急需大量既懂传统机械知识又能熟练使用计算机进行辅助设计和辅助加工的一线专业技术人员。
计算机辅助设计专业正是这场新技术革命中产生的新兴领域。
(二)、专业的社会需求预测分析我们正处于科学技术日新月异的时代，信息技术飞速发展，新技术、新工艺、新设备不断产生。
技术进步对社会职业的种类和职业活动的内容产生了极大的影响，也导致产业结构和职业结构的不断更新、变化，新旧工种的更替周期加快，职业流动愈加频繁。
作为培养一线生产和管理岗位人才的职业技术学院，更应关注职业需求的变化趋势。
调研情况表明，传统的机械工业已增加了新的内涵，产品的加工制造手段也逐渐被新技术所取代。
通过调研我们发现目前机械行业最缺的人才:一是复合型管理人才，即既懂技术又懂管理，能按市场经济规律组织产品生产，把握企业方向的高级人才;二是具有创新意识的高级技术人才;三是既懂技术又懂营销，了解市场行情，又能提出改进意见的人才;四是智能型高级技工。
通过分析，我们认为对于高等职业技术学院，我们的培养目标是使毕业生走人工作岗位后，经过锻炼最终成为后两种人才。
调研情况还表明，传统的机械行业中的某些传统的工作方式正逐渐被新的工作方式所代替。
自动化程度越来越高。
现代化的机械行业对精通计算机辅助设计和计算机辅助制造的技术人才需求越来越大。
近年来，不少的高等院校的高等职校同样也开办类似的计算机辅助设计专业，但专业方向有所不同，实际上完全相同的专业人数并不过剩。
计算机辅助设计工程师实习报告
与其他部门协作，了解用户需求，优化和改 进现有系统。
编写和维护技术文档，包括用户手 册、系统架构图等。
工作流程与规范
接到设计任务后，进行需求 分析，明确设计目标和技术
要求。
根据需求分析结果，制定设 计方案，并与用户沟通确认
。
根据设计方案进行详细设计 ，包括功能模块划分、界面 设计等。
工作流程与规范
在实习期间，我深入学习和实践了AutoCAD和SolidWorks等常用的计算机辅助设计软件 ，掌握了使用这些软件进行产品设计、绘图和模拟等方面的技能。
掌握三维建模技术
通过学习和实践，我掌握了使用CAD软件进行三维建模的方法，包括实体建模、曲面建模 等，能够根据客户需求进行高效的三维模型设计。
具备创新设计和优化能力
遇到的主要问题和挑战。
03
强调在实习期间所学到的知识和技能，以及对于项目
成功的重要贡献。
实习岗位与职责
02
岗位描述
计算机辅助设计（CAD）工程师是负责设计 、开发和维护CAD系统的专业人员。
通常在机械、建筑、航空等领域中，需要使 用CAD软件进行产品设计、分析和优化。
工作职责
负责CAD系统的设计、开发和维护，确 保系统的功能完善、性能优良、易用性 强。
进行系统开发，编写代 码并测试，确保系统的 稳定性和性能。
01
02
编写和维护技术文档， 记录设计思路、实现方 法和问题解决方案。
03
04
完成设计后进行验收测 试，确认系统是否满足 用户需求。
对用户进行培训，指导 用户正确使用和维护 CAD系统。
专业知识与技能应
03
用
计算机辅助设计技能应用
熟练掌握AutoCAD、SolidWorks…
计算机设计辅助实训报告
一、实训背景随着计算机技术的不断发展，计算机辅助设计（CAD）技术在各个领域得到了广泛应用。
为了提高设计效率，降低设计成本，培养具有实际操作能力的计算机设计人才，我校开展了计算机设计辅助实训课程。
本报告将对本次实训过程进行总结和分析。
二、实训目标1. 掌握计算机辅助设计的基本原理和操作方法；2. 学会使用常用计算机辅助设计软件，如AutoCAD、SolidWorks等；3. 培养学生动手能力、创新意识和团队协作精神；4. 提高学生解决实际问题的能力。
三、实训内容1. 计算机辅助设计基本原理（1）计算机辅助设计概述计算机辅助设计是一种以计算机为工具，将设计过程数字化、自动化的设计方法。
它包括计算机图形学、计算机辅助设计软件、数据库技术等多个方面。
（2）计算机辅助设计软件常用的计算机辅助设计软件有AutoCAD、SolidWorks、Pro/E等。
本次实训主要使用AutoCAD和SolidWorks进行设计。
2. AutoCAD实训（1）AutoCAD基本操作①界面熟悉：熟悉AutoCAD的界面，了解各个功能模块；②绘图环境设置：设置绘图比例、单位等；③基本绘图命令：直线、矩形、圆、椭圆等；④编辑命令：删除、移动、旋转、缩放等；⑤图层管理：创建、修改、删除图层等。
（2）实例设计以设计一个简单的房屋平面图为例，讲解AutoCAD在建筑设计中的应用。
3. SolidWorks实训（1）SolidWorks基本操作①界面熟悉：熟悉SolidWorks的界面，了解各个功能模块；②草图绘制：绘制矩形、圆、椭圆等草图；③特征建模：拉伸、旋转、扫描、放样等特征建模；④装配：创建装配体，装配各个零件；⑤工程图：生成零件和装配体的工程图。
（2）实例设计以设计一个简单的机械零件为例，讲解SolidWorks在机械设计中的应用。
4. 团队协作与沟通在实训过程中，学生分为若干小组，每个小组负责完成一个设计项目。
小组成员之间需要相互协作，共同完成设计任务。
计算机辅助光学设计codeV
光学自动设计中的评价函数
评价函数的构成
光学自动设计中的最优化方法
应用最小二乘法的基本思想 每一种像差均为结构参数的复杂函数 将复杂函数用泰勒级数展开，取其线性部分 近似 对所有剩余像差求平方和建立评价函数 求评价函数的极小值即评价函数（多元函数） 的一阶偏导为0 建立评价函数一阶偏导为0的线性方程组 求解方程组的一组结构参数
三、光学系统的坐标系统
按习惯约定，方便描述与计算 光路的方向：习惯从左到右 坐标原点： 系统坐标：原点固定 局部坐标：原点逐面变化 曲率半径的正负：以光路方向有关 间距的正负：与原点有关 垂轴参数的正负：一般以光轴为界（0边）
四、光路计算
近轴光线计算 近轴光线计算，得出所给系统的 焦距、焦面 位置、主面位置、理想像面、 放大率、像高等系统参数。 实际光线计算 实际光线计算，得出系统的各种像 差、光线分布、能量分布、成像质量 等。
高斯像面
-K' t a' z' B' t c Y' b Y' z
a z b B
b'
Y' a
弧矢慧差
入瞳
K s ' Yc 'Yz ' Yd 'Yz '
Y' z B' z -K' s B' c B' d
d' z' d z c'
B' s
Y' z c
高斯 像面
Y' z
B
Y' z
图5.4
慧差的危害影响
一个完善系统对物点的完善成像表现为 发出的光束成像时会聚于一点，此时光 线束对应的波面为一球面波。 一个有像差的系统对物点的成像表现为 发出的光束成像时不能会聚于一点，光 线束对应的波面为一偏离球面的曲面波。 实际波面与球面波的差异称为波像差。
计算机辅助设计实习报告
计算机辅助设计实习报告在当今数字化和信息化的时代，计算机辅助设计（CAD）已经成为了众多行业不可或缺的工具。
通过这次实习，我深入了解了 CAD 的强大功能和广泛应用，也切实提升了自己的实践操作能力。
实习单位是一家在行业内具有较高声誉的设计公司，其业务涵盖了建筑设计、机械设计、室内设计等多个领域。
公司拥有先进的计算机设备和专业的设计软件，为员工提供了良好的工作环境和技术支持。
在实习初期，我主要进行了 CAD 软件的基础学习。
公司为我们安排了经验丰富的导师，他们耐心地向我们讲解了 CAD 软件的界面布局、基本操作命令和绘图规范。
我熟悉了如何绘制直线、圆弧、多边形等基本图形，掌握了图形的缩放、移动、旋转等操作，以及图层的设置和管理。
这一阶段的学习虽然较为基础，但却是后续复杂设计工作的基石。
随着对软件的逐渐熟悉，我开始参与一些简单的实际项目。
比如，在机械设计方面，我负责绘制一些零部件的二维图纸。
这需要我精确测量零件的尺寸，按照比例在 CAD 中进行绘制，并标注出详细的尺寸、公差和技术要求。
在这个过程中，我深刻体会到了精度和准确性的重要性，哪怕是一个微小的误差，都可能导致生产出来的零件无法正常装配。
在建筑设计项目中，我参与了房屋平面图和立面图的绘制。
这不仅要求我掌握建筑设计的规范和标准，还需要考虑到空间布局、采光通风等实际因素。
通过与团队成员的交流和合作，我不断优化自己的设计方案，学会了如何从整体上把握设计的合理性和美观性。
室内设计项目则让我对色彩搭配、材质选择和空间利用有了更深入的理解。
我运用 CAD 软件绘制室内布局图，通过不同的颜色和纹理来表现不同的材质，为客户提供直观的视觉效果，帮助他们更好地理解设计方案。
除了实际的绘图工作，我还参与了设计方案的讨论和修改。
在这个过程中，我学会了倾听他人的意见和建议，从不同的角度去审视自己的设计，不断完善和优化方案。
同时，我也了解到了团队协作在设计工作中的重要性，每个成员都有自己的专长和见解，只有充分发挥团队的优势，才能完成高质量的设计作品。
电子光学系统计算机辅助设计(CAD)总结报告
电子光学系统计算机辅助设计(CAD)总结报告班级XXX学号XXX姓名XXX指导老师XXX摘要本课程设计以C语言为编程工具，综合运用《光电成像原理与技术》课程中有关的原理与知识，比如电场三大定理、超张弛连续迭代算法、拉格朗日插值算法等，使用计算机辅助设计将光电成像器件——像增强器中电子光学系统中各点的电位分布等计算、模拟出来。
所编写的程序可以在给定像管参数和电极电位的情况下，计算圆柱形像管内任意一点的电位大小，并绘制出像管内的等势线；拉格朗日插值得到对称轴上任一点的电位值。
关键词：电子光学系统；连续超张弛迭代；拉格朗日插值；电位叠加定理AbstractThis course is designed with C language programming tools，integrated use the principles and knowledge of "optical imaging theory and technology" course. Such as electric three theorems, super relaxation continuous iterative algorithm, and Lagrange interpolation algorithm. Using computer-aided design, we calculate and simulate the potential distribution of optoelectronic imaging device, image intensifier, in electron optical system at various points. In case the image tube parameters and electrode potential are known, the program written can get the potential of every point in the image tube, and plot equipotential lines inside the image tube. It can also get the potential of every point on the axis of symmetry by Lagrange interpolation.Key words: electron optical system; SOR; Lagrange interpolation; electric potential superposition theory目录一、前言 (1)二、理论基础 (1)2.1 有限差分法、SOR法以及等位点扫描 (1)2.2 扫描等位线 (3)三、程序设计思想 (3)四、程序主要变量与数组名 (4)五、程序流程框图 (5)六、使用说明 (6)七、误差分析 (7)7.1减少截断误差的方法： (7)7.2 减小残差的方法 (7)八、数据处理 (7)九、结果讨论 (10)十、致谢 (10)十一、参考文献 (11)附录一程序代码 (12)附录二输入数据 (37)附录三输出数据 (38)一、前言通常，电子光学系统的计算机辅助设计方法可以用来解决以下问题：1．计算系统的电场和磁场分布，包括旋转对称聚焦场、偏转场等；2．计算电子在电磁场中运动的轨迹；3．计算成像器件电子光学系统的成像参量（成像系统的像面位置、放大率 等）和偏转系统的偏转灵敏度等；4．计算系统的像差，包括各级几何像差（球差、彗差、场曲、像散、畸变 等）和色差，阴极透镜的近轴像差，偏转系统的偏转像差等；5．计算电子光学系统的像质评定指标——电子光学鉴别力和传递函数等。
计算机辅助设计实训报告
计算机辅助设计实训报告
实践背景
随着计算机技术的快速发展，计算机辅助设计（CAD）已成为现代制造业的重要工具。
本次实践旨在通过学习CAD软件的基本操作，掌握绘制二维图形和三维模型的技能，以及了解CAD技术在工程设计中的应用。
实践目的
1.了解CAD软件的界面和工具栏。
2.学习CAD的绘图基础知识，掌握绘制二维图形的技能。
3.学习CAD的三维建模基础知识，掌握绘制三维模型的技能。
4.了解CAD技术在工程设计中的应用。
实践过程
1.熟悉CAD软件的界面和工具栏，包括绘图区、命令行界面、绘图工具栏、编辑工具栏等。
2.学习CAD的绘图基础知识，包括绘制线段、直线、圆弧、多边形等图形。
通过练习，掌握常用的绘图命令和绘图技巧。
3.学习CAD的三维建模基础知识，包括绘制立方体、球体、柱体等基本三维图形。
通过练习，掌握面域、立体体域、沿路径等三维建模技巧。
4.练习CAD技术在工程设计中的应用，比如利用CAD软件绘制平面图、机械零件图等。
通过这些练习，了解CAD技术在各个领域的应用。
实践成果
在本次实践中，我掌握了CAD软件的基本操作和绘图技巧，尤其是在二维图形和三维建模方面有了一定的经验。
通过练习，我了解了CAD技术在工程设计中的应用，对于将来从事相关领域的工作具有一定的帮助。
总结
计算机辅助设计（CAD）是现代制造业不可缺少的工具，掌握CAD 技术已成为职业发展必备的技能之一。
通过本次实践，我对CAD软件的使用有了更深入的了解，也对CAD技术在工程设计中的应用有了更全面的认识。
相信这些经验和知识能够在以后的工作中派上用场。
光学计算机辅助设计报告
光学设计辅助报告姓名：张雨辰学号：1011100139光学计算机辅助设计报告内容一：已知参数双胶合望远物镜的像质评价1）像质评价的意义：任何一个光学系统不管用于何处，其作用都是把目标发出的光按仪器工作原理的要求改变它们的传播方向和位置，送入仪器的接收器，从而获得目标的各种信息，包括目标的几何形状、能量强弱等。
因此，对光学系统成像性能的要求主要有两个方面：第一方面是光学特性，包括焦距、物距、像距、放大率、入瞳位置、入瞳距离等；第二方面是成像质量，光学系统所成的像应该足够清晰，并且物像相似，变形要小。
第一方面的内容即满足光学特性方面的要求属于应用光学的讨论范畴，第二方面的内容即满足成像质量方面的要求，则属于光学设计的研究内容。
从物理光学或波动光学的角度出发，光是波长在400~760nm的电磁波，光的传播是一个波动问题。
一个理想的光学系统应能使一个点物发出的球面波通过光学系统后仍然是一个球面波，从而理想地聚交于一点。
但是实际上任何一个实际光学系统都不可能理想成像。
所谓像差就是光学系统所成的实际像与理想像之间的差异。
由于一个光学系统不可能理想成像，因此就存在一个光学系统成像质量优劣的评价问题，从不同的角度出发会得出不同的像质评价指标。
从物理光学出发，推导出几何像差等像质评价指标。
有了像质评价的方法和指标，设计人员在设计阶段，即在制造出实际的光学系统之前就能预先确定其成像质量的优劣，光学设计的任务就是根据对光学系统的光学特性和成像质量两方面的要求来确定系统的结构参数。
2）像质评价的方法与Zemax实现：对于像质评价有两个阶段：1 设计完成后，加工前，对成像情况进行模拟仿真；2 加工装配后，批量生产前，要严格检测实际成像效果。
当前我们所作的工作就是对第一阶段进行实际讨论。
对于像质评价的方法有两种：1 不考虑衍射：光路追迹法（点列图，像差曲线）；2 考虑衍射：绘制成像波面，光学传递函数等；有：瑞利判断：几何像差曲线进行图形积分得到波像差；中心点亮度（斯托列尔准则）：成像衍射斑的中心亮度和不存在像差时衍射斑的中心亮度之比S.D来表示成像质量；分辨率：反映光学系统分辨物体细节的能力，可以评价成像质量；点列图：由一点发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，称为点列图；传递函数：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。
光学镜头基本结构计算机辅助设计
光学技术OPTICAL TECHNOLOGY1999年 第2期 No.2 1999光学镜头基本结构计算机辅助设计任志文，方俊永，刘训生 摘要：本文在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。
同时还提供了多种结构形式供设计者选择。
关键词：计算机辅助设计；光学镜头；结构 中图分类号：TH703 文献标识码 AComputer aided deign of lenses structureREN Zhi-wen, FANG Jun-yong, LIU Xun-shen(Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China) Abstract: In this paper, we introduce a software of designing lenses structure on the basis of AutoCAD system, in order to improve the drawing efficiency and accuracy, and realize automatic design. You can operate our software without any difficulty and design struture assembly diagram of lenses according to parameter of optical system by the software. It also can devide parts drawing from assembly diagram and can provide other structure form selected by designer. Key words: computer aided design; lenses; structure 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。
计算机辅助设计技术基础学习报告
计算机辅助设计技术基础学习报告计算机辅助设计技术（Computer-Aided Design，简称CAD）是利用计算机技术进行设计的一种方法。
它将传统手工设计和绘图方法与计算机技术相结合，使设计者能够更快地完成设计工作、提高设计质量和精度。
近年来，随着科技的发展和计算机技术的普及，CAD在各个领域得到了广泛的应用。
在计算机辅助设计技术的学习过程中，首先需要掌握的是基础知识。
这包括CAD软件的基本操作、绘制图形、编辑图形和图层管理等内容。
在进行CAD操作时，要熟悉软件的菜单、工具栏、命令行等常用界面，了解绘图所需的工具和选项，并掌握基础操作技巧。
这些技能的掌握对于后续深入学习和应用非常重要。
同时，学习者需要了解图形成像原理和CAD图形格式等相关知识，这对于进行高质量设计和文件传输非常重要。
其次，CAD技术学习还需掌握2D和3D绘图的方法和技巧。
在2D绘图中，设计者需要了解直线、圆弧、多线段、椭圆、文字和尺寸等基本图形的绘制方法，掌握坐标系和图形尺寸的设置，以及图层管理和文本注释等技能。
在3D绘图中，设计者需要了解模型的基本要素，包括点、线、面、体等，能够使用立方体、球体、圆柱体等常见三维图形的构建，以及掌握视角设置和灯光调整等技能。
最后，学习者还应该了解CAD技术的应用领域。
CAD技术广泛应用于建筑、机械设计、电路设计和产品设计等领域。
其中，机械工程和建筑设计是CAD技术的主要应用领域。
在机械工程设计中，CAD技术可以用于设计产品的模型、构件、结构和装配，进行动态仿真和静态分析等。
在建筑设计中，CAD技术可以用于绘制建筑平面图、立体图、剖面图、竣工图等，提高设计效率和设计质量，还可以用于建筑工程的施工管理和成本控制等方面。
总之，计算机辅助设计技术是一个综合性的学科，需要学习者掌握基本知识和技能，熟悉CAD软件的操作和应用领域，才能在实践中发挥出它的全部作用。
随着科技的不断进步，CAD技术也在不断发展，尤其在大数据、云计算和人工智能等领域崭露头角。
光学计算机辅助设计讲义-1
1．光学设计基础1.1现代光学仪器对光学系统的要求光学系统是现代光学仪器中的一个关键系统，光学系统的设计关乎整体系统的设计方案，因此设计好光学系统必须明确光学系统的基本要求。
1．1．1 光学系统基本要求如下性能•提供理想像质，足够分辨视场内最小尺寸的特定物体•像弥散元尺寸与探测器像素尺寸匹配•有效孔径和透过率必须足够满足设计要求构形选择•设计形式必须能满足所需的性能•特殊的技术要求，如扫描系统，红外系统中的光阑等，要符合要求可制造性考虑•最小尺寸/成本/重量/环境影响1．1．2 光学系统技术要求：1 f/number or NA （F 数或数值孔径）：F 数俗称光圈。
在光学系统技术指标中，F 数是一个非常关键的指标，在设计之前就必须确定的值。
焦距一定，F 数越小，通光孔径越大，设计的难度也相对较高。
/f f num ber D'=focal length 焦距＝clear aperture diameter 通光孔径D(又称入瞳直径)：孔径光阑在物孔径的共轭像孔径光阑：限制进入光学系统的成像光束口径的光阑，如人眼的瞳孔1/D f num berf ='相对孔径＝数值孔径sin N A n U =数值孔径与F 数2 Full field of view （全视场，2 ）Aspect ratio投影比一般可以指定某一视场，如水平视场。
如CCD相机镜头以3×4×5的投影比覆盖传感器，水平视场为0.8视场。
若指定的视场小于全视场，必须说明是某视场。
例如，将视场指定为±10°，则全对角视场为20°，或半视场10°。
3 Vignetting（渐晕）:像平面边缘部分比中心暗这种现象称为“渐晕”.D, Dw’: 光束宽度线渐晕系数: K=Dw/D4 Spectral range（光谱范围）:是光学系统所能覆盖的波带。
例如，可见光系统一般覆盖约450～650范围内的光谱。
计算机辅助设计综合实习报告
计算机辅助设计综合实习报告学院：信息科学与工程学院班级：电子信息科学与技术08-2学号：姓名：邝辉宁指导老师：陈小琴日期：2010.9.18计算机辅助设计综合实习报告一．实习的性质与目的1、课程性质：计算机辅助设计是电子信息类各专业本科生的必修课。
计算机辅助设计技术范畴包含电子系统设计和开发的全过程，可分为系统级、电路级和物理级。
2、实习目的：借助现代EDA技术进行系统电路设计，侧重于综合应用所学知识，设计较为复杂的功能电路或小型电子系统，培养学生的现代电路设计与综合应用的能力，提高电路设计水平，培养现代电子系统设计能力和创新研究能力。
二．实习教学的基本要求给出实习课题任务要求，学生通过阅读资料、选择方案、设计电路、编程仿真、性能指标测试、撰写报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力和创新研究能力。
需要熟练掌握常用电子系统设计工具Protel DXP。
三．实习主题：LED数字式温度计的设计。
要求：1.用2个8段数码管显示所测温度计；2.测量范围为30~99℃四．实习内容及过程：1.方案选择和电路设计根据题目要求，选用单片机设计电路系统能较轻松和准确地实现，这里采用的单片机是常用的AT89C52。
2.利用keilc51编写单片机程序已经有了电路图,接下来就要编写程序并进行仿真，从而确定各元件的参数。
Keilc51是常用的单片机编程软件，现用于编写一个应用于AT89C52的温控程序。
程序如下：编译结果如图1所示：图13.利用proteus进行电路图仿真Proteus是适合于单片机电路仿真的软件，现用于对LED数字式温度计电路仿真。
通过仿真可以确定各元件的参数，并对程序进行修正。
经过多次测试，终于确定了元件的参数。
电路图及仿真过程如图2所示：图24.利用Protel DXP画出PCB图(1).电路原理图设计新建工程，然后新建原理图文件，打开原理图就可以设计原理图了。
画原理图之前，先添加所需要的元件库。
计算机辅助设计实训报告
计算机辅助设计实训报告计算机辅助设计实训报告摘要：本文主要阐述了计算机辅助设计实训的相关内容，包括开展实训的目的、实训内容、实训环节、实训效果等方面，并分析了其中的问题和改进方案。
1.实训的目的计算机辅助设计实训是一种提高学生实际操作能力以及为今后从事工程图有关工作而培训的实践教学方法。
本次实训的目的是，让学生通过计算机辅助设计的学习，了解设计机械图的基本技巧、方法和规律，掌握设计单个部件的方法、构造组合原理、以及常见的标准零件的使用方法，培养学生的独立思考能力、协作能力和解决问题的能力，提高学生的实际操作水平。
2.实训内容本次实训的内容包括机械制图、三维绘图、装配设计及其它辅助软件等部分，课程设计本着由易到难的原则，分别以零件的图形设计、零部件的三维绘制及组合装配、图象装订及文件管理等方面内容为主要授课内容。
3.实训环节（1）实习前准备实习前，学生需要提前阅读相关教材，了解计算机辅助设计的基本知识，并安装好计算机辅助设计软件，为实习做好准备。
（2）实习过程实习过程分为理论教学和实践操作两部分。
在讲解和演示各种设计操作流程后，学生可以自己尝试模仿设计，同时可以向老师请教疑难点。
（3）实习后总结为了提高学生的学习效果，实习后需要开展必要的总结和讨论，回顾实践操作过程中出现的问题，并通过讨论解决这些问题。
同时，指导学生整理、汇总所学知识，写出学习心得和体会。
4.实训效果通过本次实训，学生在计算机辅助设计方面得到了一定的提升，特别是对于零件的绘制、三维建模的掌握、以及零部件的装配的起到了更好的锻炼。
5.问题与改进在实践过程中，我们也发现了一些问题。
首先，老师授课时应该更具体，讲解更全面些，可以在教学上多讲解一些有趣的例子和技巧，让学生更有兴趣。
其次，实践过程中，需要不断强调实习安全注意事项，保证实习过程中学生的人身安全。
针对以上问题，我们可以采取以下改进方案：第一，增加讲解内容，让学生获得更多的知识和技巧。
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光学设计辅助报告姓名：张雨辰学号：1011100139光学计算机辅助设计报告内容一：已知参数双胶合望远物镜的像质评价1）像质评价的意义：任何一个光学系统不管用于何处，其作用都是把目标发出的光按仪器工作原理的要求改变它们的传播方向和位置，送入仪器的接收器，从而获得目标的各种信息，包括目标的几何形状、能量强弱等。
因此，对光学系统成像性能的要求主要有两个方面：第一方面是光学特性，包括焦距、物距、像距、放大率、入瞳位置、入瞳距离等；第二方面是成像质量，光学系统所成的像应该足够清晰，并且物像相似，变形要小。
第一方面的内容即满足光学特性方面的要求属于应用光学的讨论范畴，第二方面的内容即满足成像质量方面的要求，则属于光学设计的研究内容。
从物理光学或波动光学的角度出发，光是波长在400~760nm的电磁波，光的传播是一个波动问题。
一个理想的光学系统应能使一个点物发出的球面波通过光学系统后仍然是一个球面波，从而理想地聚交于一点。
但是实际上任何一个实际光学系统都不可能理想成像。
所谓像差就是光学系统所成的实际像与理想像之间的差异。
由于一个光学系统不可能理想成像，因此就存在一个光学系统成像质量优劣的评价问题，从不同的角度出发会得出不同的像质评价指标。
从物理光学出发，推导出几何像差等像质评价指标。
有了像质评价的方法和指标，设计人员在设计阶段，即在制造出实际的光学系统之前就能预先确定其成像质量的优劣，光学设计的任务就是根据对光学系统的光学特性和成像质量两方面的要求来确定系统的结构参数。
2）像质评价的方法与Zemax实现：对于像质评价有两个阶段：1 设计完成后，加工前，对成像情况进行模拟仿真；2 加工装配后，批量生产前，要严格检测实际成像效果。
当前我们所作的工作就是对第一阶段进行实际讨论。
对于像质评价的方法有两种：1 不考虑衍射：光路追迹法（点列图，像差曲线）；2 考虑衍射：绘制成像波面，光学传递函数等；有：瑞利判断：几何像差曲线进行图形积分得到波像差；中心点亮度（斯托列尔准则）：成像衍射斑的中心亮度和不存在像差时衍射斑的中心亮度之比S.D来表示成像质量；分辨率：反映光学系统分辨物体细节的能力，可以评价成像质量；点列图：由一点发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，称为点列图；传递函数：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。
能反映不同空间频率、不同对比度的传递能力。
一般而言，高频传递函数反映了物体细节传递能力，低频传递函数反映物体轮廓传递能力，中频传递函数反映对物体层次的传递能力。
其它方法等。
对于ZEMAX是一个使用光线追迹的方法来模拟折射、反射、衍射、偏振的各种序列和非序列光学系统的光学设计和仿真软件。
ZEMAX的光学设计功能体现在使用序列模式设计传统的光学成像系统，平衡优化成像系统的像差，分析评价成像质量，给光学系统分配合适的公差等方面。
ZEMAX具有非常强大的像质评价功能。
主窗口中的Analysis下拉菜单包含像差扇形图（fans）、点列图（spot diagram）、光学传递函数（MTF）、点扩散函数（PSF）、波面图（wavefront）等像质评价以及照度计算（Illumination）、成像分析（Image Analysis）等功能。
一些常用的分析功能也可以通过工具栏中的图标按钮来快速选择，如Lay（二维系统结构图）、Spt（点列图）、Enc（包围圆能量）等。
选择某一项功能后，相应的分析结果以直观的图形或文本窗口形式显示出来。
3）典型案例的像质评价结果；设计一个校正球差的消色差双胶合镜，作为望远镜物镜。
R=10 cm，c1=0.002957 cm-1，c2=-0.020184 cm-1，c3=-0.00771 cm-1。
厚度t1=1.9 cm，t2=1.3 cm。
玻璃选择：第一透镜选BaK1 （1.5725、57.55），第一透镜选BaSF2 （1.66446、35.83）。
如图所示。
设计结果如图所示：成像质量分析：1、像场弯曲/畸变的计算：左边的是场曲，右边的是畸变。
场曲图的纵坐标是视场角，横坐标是像点偏离近轴像面的距离，T表示子午场曲，S表示弧矢场曲。
畸变图的纵坐标是视场角，横坐标是畸变百分比。
如图所示该设计没有像散，在畸变图中表示理想像高。
2、纵向球差的计算：球差曲线纵坐标是孔径，横坐标是球差（色球差），单根曲线还可以，但是曲线间距离很大，说明系统的位置色差很严重。
3：垂轴像差的计算:从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率不为零，表明像面不在近轴像面，存在离焦。
经过一个拐点向上的一段曲线说明还有欠校正。
+-5,000um说明离焦平衡了球差。
4 点列图：使用点列图，一要注意下方表格中的数值（RMS RADIUS：均方根半径值；GEO RADIUS：几何半径（最大半径）），值越小成像质量越好。
二根据分布图形的形状也可了解系统的几何像差的影响，在此设计中有略微像散特征。
5 几何调制传递函数：图中，曲线的斜率比较小，而且曲线比较高，表明成像质量比较好。
内容二：双胶合望远物镜设计：内容要求：1．设计要求：焦距： f ’＝250 mm通光孔径：D ＝35 mm视场角： 2ω＝6°，工作中心波长为1.06μm ， 入瞳与物镜重合，物镜后棱镜系统的总厚度为 150 mm ，要求：δL’m ＝0.1 5mm ， SC’m 、＝－0.003，ΔL’FC ＝0.05 mm2．给出设计结果，并对设计结果进行分析和评价。
初始结构的选择：双胶合物镜能同时校正：m L 'δ(轴上像点全孔径的球差)，m SC '（慧差），FC L '∆（色差）。
1.求h ，hz ，J ：917.01.13*07.0*1'''1.13)3tan(*250tan ''07.0''u 0h 5.172z ====--=-======y u n J w f y f hDh 。
；因为光阑与物镜重合2，计算平行玻璃板像差和数IC II I S S S ,, 玻璃板我选择K9，通过查表得到参数。
已知参数：;1.64;5163.1;150;749.0;0524.0)3tan(;07.0===-=-=-==v n d uu u u zz 球差：;001342.01432-=--=du n n S I 慧差：;001.0)(==uu S S zI II 轴向色差:;00257.0122-=--=u vn n d S IC 3，计算双胶合物镜的___________,,C W P ∞∞ 先求系统的像差和数：IC II I S S S ,,;00147.015.0*07.0*2'''222-=-=-=L u n S I δ;000245.005.0*07.0''';005502.0)''(''2'''222-=-=∆-==∙-=-=FC IC S II L u n S y SC u n K u n S002325.0S 004502.0000128.0IC ==-=∴+=II I S S S S S S ：有物棱物系统（1）列初级像差方程求P,W,C ：00000759.0002325.000491.0004502.000000731.0000128.02=⇒==-=⇒=-==⇒-==C C h S W JW P h S P hP S IC z II I（2）由P,W,C 求___________,,C W P ∞∞：;0018975.0';00.1)(;0213.0)(;07.0'____2____3___=∙=======f C C h W W h P P h f hϕϕϕ 根据____0,C P 选玻璃：59.0)15.01(85.00213.0)15.0(85.022________0-=--=--=∞∞W P P通过图表选择玻璃：BaK1 , F2 29.50-=Q;5.60;5302.1:11==v n BaK D ;9.36;6128.1:22==v n F D4，求半径：(1)799.567.115.0129.567.115.0384.11384.2)11/()1(___012212___1-=---=--=-=-==--=W Q Q v v v C ϕϕϕ(2) 1565.10128.0384.1415.3111081.1111415.3799.5384.212223211112-=+-=--==+-=-=-=+=n r r r n r Q r ϕϕϕ(3) ;17.216;2.73;27.231321-=-==r r r5，确定透镜厚度：透镜厚度除了和球面半径和透镜直径有关外，同时要考虑到透镜的固定方法，质量和加工难易等因素。
我们取4,621==d d 。
至此，物镜系统的全部结构参数如下：R d glass231.27 6 BaK1-73.2 4 F2-216.17 500 150 K9在进行系统优化设计，对于双胶合透镜，选择前三个半径作为自变量。
建立评价函数，EFFL 在Target 项中输入250，在Weight 项中输入1。
LAY 2D图：系统光学特性参数：通过数据我们可以看出，系统的焦距是250.0074，这与要求的250非常接近，系统的像差也不大，系统的图形非常正常。
这说明利用初级像差方程式来求解双胶合透镜是非常有效的，所求解的结构参数与理想的状态相差不大，利用这个初始结构来进行优化会很容易的达到最优的状态。
光线扇面图：未优化前优化后：从光线扇面图看到优化后坐标原点附近的曲线斜率为0，表明像面正好是近轴像面，没有离焦。
图中显示横向像差也比较小，纵坐标范围从±500um下降到±200um说明了球差已经达到了一个小的范围。
光程差图：图中几个曲线图分别是不同视场子午和弧矢方向上的光程差，不同颜色表示不同色光。
下方表格的数据为纵坐标（光程差）的最大值，单位一般用波长。
很好地平衡了像差，光程差为±10WA VES。
轴外细光束像差曲线：场曲图的纵坐标是视场角，横坐标是像点偏离近轴像面的距离，T表示子午场曲，S表示弧矢场曲。
畸变图的纵坐标是视场角，横坐标是畸变百分比。
同色的T和S间的距离表示像散的大小，左图中几种不同色曲线间距是放大色差值。
点列图：优化前：优化后：RMS点尺寸是径向尺寸的均方根。
先把每条光线和参考点之间的距离的平方，求出所有光线的平均值，然后去平方根。
点列图RMS尺寸取决于每一根光线，因而它给出光线扩散的粗略概念。