Указатели см таблицу 3

Билет 1

Исходные принципы автоматизированного проектирования

Целью проектирования (расчёта ОС) является определение номинальных значений и допустимых отклонений всех конструкционных параметров, исходя из требований к качеству изображения, а также технологических и экономических требований.

ОС – совокупность оптических сред, разделенных оптическими поверхностями и содержащая диафрагму, предназначенную для формирования изображения посредством перераспределением в пространстве электромагнитного поля, исходящего из предмета.

Физическая ОС – совокупность оптических деталей (линз, призм и т.д.), расположенных в пространстве посредством закрепления их в оправах.

Конструктивные параметры – величины необходимые и достаточные для однозначного определения конструкции данного прибора.

Марки аберраций точки на оси

┌─────┬──────┬────────────────────────────────────────┐

│ имя │указа-│ аберрация │

│ │тели │ │

├─────┼──────┼────────────────────────────────────────┤

│ DYA │ LI │ поперечные аберрации осевого пучка │

│ DSA │ LI │ продольные аберрации осевого пучка │

│ ZA │ I │ мер.астигм.отрезки лучей осевого пучка │ Не нужно

│ DPA │ I │ неизопланатизм лучей осевого пучка │ Не нужно

└─────┴──────┴────────────────────────────────────────┘

Указатели см таблицу 3

Наиболее часто используемые варианты

DSA/’0 — хроматическая аберрация положения;

DSA/01 или DYA/01 — продольная или поперечная сферическая аберрация луча идущего через край входного зрачка для основной длины волны;

DSA/”0 — вторичный хроматизм в параксиальной области (вторичный спектр);

DSA/’I или DYA/’I — продольная или поперечная сферохроматическая аберрация лучей, идущих на зоне I входного зрачка (разность сферических аберраций лучей для крайних длин волн).

Если на месте указателя стоят две звезды, то аберрация, указанная в имени, вычисляется для всех заданных длин волн и для всех лучей, указанных в операторе RAYA = N; Например, если задано три длины волны и RAYA = 2;, то групповая марка DYA/** транслируется как: DYA/01, DYA/02, DYA/11, DYA/12, DYA/21 и DYA/22. Если задана марка DSA/**, то к перечисленным выше маркам выше реальных лучей добавляются аберрации в параксиальной области DSA/10 и DSA/20.

Если в ОС не используется оператор RAYA = N, то по умолчанию в осевом пучке будет вычислена только аберрация луча, идущего через край входного зрачка. То есть при наличии марок с указателем во второй позиции больше единицы, например DYA/02 или DSA/13, аберрации для этих лучей вычислены не будут и при распечатке их значения будут равны нулю.

Если в ОС величина поля задана равной нулю, то в осевом пучке будут вычислены аберрации только для лучей, идущих через край зрачка, даже при задании RAYA = N, где N > 1.

Билет 2

Детерминирование и эвристические аберрации

Детерминированные операции, выполняемые по определённой жесткой схеме (алгоритму). Например, расчёт лучей. Эвристические операции, на которые в данный момент не существует алгоритма.

Эвристические операции на кот. В данный момент не существует алгоритма.

Полностью детерминированной называется такая процедура или операция, которая сводится к выполнению определенного алгоритма, то есть совокупности правил, предписаний, программ. К числу подобных процедур относятся расчет хода лучей, вычисление аберраций оптических систем, построение проекции какого-либо тела на плоскость, поиск в архиве объекта с заданными характеристиками и так далее Детерминированные процедуры и операции характерны тем, что при аккуратном и точном следовании предписанному алгоритму, результат их выполнения будет всегда одинаковым, независимо от опыта, знаний, способности и квалификации исполнителя. Последние определяют только скорость выполнения процедуры. Идеальным исполнителем таких процедур является компьютер: он не делает ошибок и строго следует заложенной в него программе.

В противоположность детерминированным для полностью эвристических процедур или операций невозможно или чрезвычайно сложно составить сколько-нибудь однозначный алгоритм выполнения. Поэтому такие процедуры выполняются только человеком, ибо только он способен действовать в отсутствие четкого алгоритма и полной исходной информации. Результат выполнения эвристических процедур определяется знаниями, опытом, способностями и квалификацией исполнителя. Для эвристических процедур характерно повышение эффективности их выполнения по мере обучения исполнителя. Примерами эвристических процедур могут служить оценка результатов синтеза, оптимизации и принятие решений о дальнейшем ходе проектирования, составление задания на оптимизацию. Попытки алгоритмизировать эвристические процедуры и поручить их выполнение компьютеру из-за недостаточных знаний закономерностей работы мозга человека пока что к успеху не привели. Продвижение в этом направлении связано с применением компьютерных экспертных систем и средств искусственного интеллекта. В них аккумулируется эвристический опыт квалифицированных проектировщиков в конкретных областях.

Оптимизационная модель микроскопа

Допустим система такая

PAR(*)=C/3-8,D/2,D/8;

EQF(*)=VG0,LSS’/1-8/NN, SG’; // LSS’/1-8/NN – это расстояние предметной плоскости до плоскости изображения

MF(*)=DYA/0*, DYA/11, DYA/21 DYM/011*;

MFW(*)=…;

RAYA=2;

Билет 3

Объектно-независимые и объектно-ориентированные операции

Алгоритм и математический аппарат, используемый для любого объекта, называется объектно-независимым (объектно-инвариантным). Если алгоритм разработан для конкретной ОС, то он называется объектно-ориентированным.

Объектно-ориентированность какой-либо процедуры или операции определяется степенью зависимости применяемых методов, математического аппарата, алгоритмов от специфики проектируемого объекта. Например, аппарат расчета хода лучей, применяемый при проектировании оптических систем, совершенно не подходит для расчетов электронных или кинематических схем, конструирования оправ линз, но он одинаков для всех оптических систем. Говорят, что процедура анализа оптических систем путем расчета хода лучей отличается средней степенью объектной ориентированности. Примером процедуры, объектно-ориентированной в высшей степени, может служить синтез зеркально-линзового объектива оптического прибора. Аппарат этого синтеза не только является специфическим для оптических систем вообще, но пригоден только для оптических систем данного типа, а именно зеркально-линзовых объективов. С другой стороны, достаточно универсальными являются методы поиска прототипа в базе данных, математический аппарат оптимизации. Их содержание и алгоритмы не зависят от того, какой объект оптимизируется или ищется в архиве: оптическая система или электронный блок, зубчатое зацепление или кулачок. О таких универсальных процедурах говорят, что они полностью объектно-инвариантны.

Определение степени эвристичности и детерминированности, объектно-ориентированности и объектно-инвариантности, а также трудоемкости отдельных процедур и операций, позволяет в казалось бы непрерывном и неупорядочном процессе проектирования безошибочно отделить выполняемые действия друг от друга, наиболее рационально использовать компьютерные средства.В частности, необходимо четко отделить все эвристические процедуры и обеспечить их выполнение человеком-проектировщиком. На компьютер же необходимо возложить выполнение всех детерминированных процедур и, в первую очередь, наиболее трудоемких. Для выполнения эвристических процедур проектировщику должна быть предоставлена из компьютера вся необходимая информация, причем в наиболее наглядной и доступной форме, как правило, в графической. Что касается объектно-ориентированности, то в первую очередь необходимо вычленять максимально объектно-инвариантные процедуры и их части – операции. Как было отмечено выше, такие процедуры и операции используют универсальные алгоритмы и методы, хорошо развитые и тщательно отработанные в настоящее время множеством авторов для самых различных применений. Пакеты компьютерных программ, реализующие универсальные, объектно-инвариантные операции и процедуры проектирования, являются наиболее массовыми, широко известными и, в силу своей массовости, сравнительно недорогими.

Оптимизационная модель микрообъектива

PAR(*)=C,-С/1-2, D/2; EQF(*)=VG0,LSS’; MF(*)=DSA/’0, DYA/01, DYM/011*; //разнести

Билет 6

Алгоритм процесса автоматизированного проектирования

Билет 4

Марки аберраций косого сечения

┌─────┬───────┬───────────────────────────────────────┐

│ имя │указа- │ аберрация │

│ │тели │ │

├─────┼───────┼───────────────────────────────────────┤

│ DYT │ LJIS │ мер.составляющая аберрации кос.сечения│

│ DXT │ LJIS │ саг.составляющая аберрации кос.сечения│

└─────┴───────┴───────────────────────────────────────┘

Указатели см таблицу 3

По умолчанию лучи в косом сечении не вычисляются. Для того чтобы произвести их вычисление, необходимо задать идентификатор RAYT = N; где 1 ≤ N ≤ 4.

Наклон косого сечения относительно меридиональной плоскости задается выражением SECT = j, где 0° < j < 90°. По умолчанию j = 45°.

Для задания произвольного относительного разбиения входного зрачка используется идентификатор PCT(*) = 1,...,...;

В правой части выражений через запятую указывают необходимые относительные координаты лучей по зрачку, например:

RAYT = 4; PCT(*) = 1, 0.8, 0.5, 0.3;

Билет 4

Три иерархических уровня проектирования ОС

Математические модели (ММ) ОС должны быть адекватными (описывать свойства с необходимой точностью), универсальными (пригодными для большого кол-ва ОС), экономическими (требование к уменьшению операций и времени), простыми и наглядными для использования.

Ни одна ММ не может полностью выдержать перечисленных требований, поэтому при проектировании ОС используется блочно-иерархический подход.

На высшем уровне, ОС рассматривается как элемент в цепи разложения устройств, входящих в оптический прибор и функционирующих одновременно. На этом уровне используется внешняя функциональная модель, описывающая ОС без относительных физических принципов ее работы.

В процессе проектирования на этом уровне определяется значение внешних характеристик всех элементов, в том числе и оптических, обеспечивающих оптимальное функционирование оптического прибора в целом.

На среднем уровне используются 3 подуровня в зависимости от детализации ОС.

На верхнем подуровне, ОС рассматривается, как состоящая из отдельных блоков (окуляр, призма и т.д.)

На среднем подуровне рассматривается ОС, обладающая определённым набором остаточных аберраций.

На низшем подуровне рассматриваются отдельные поверхности.

На среднем подуровне рассматриваются две математические модели:

- Внутри-функциональная модель, отражающая физический принцип формирования оптического изображения. Основным понятием этой модели является зрачковая функция.

- Принципиально-конструктивная модель, включающая в себя конструктивные параметры, оптические среды, диафрагмы и т.д.

На низшем уровне проектирования ОС (технологическом) рассматривается конструкция данных оправ, обеспечивающих с данной точностью расположение оптических деталей. Здесь используется детальная конструкционная модель.

Технологический анализ заключается в назначении и моделировании технологических допусков, то есть допустимых отклонений параметров проектируемого объекта от номинальных значений. Технологическому анализу всегда предшествует полный анализ влияния параметров, дающий для него необходимую информацию. Технологический анализ состоит из двух этапов:

распределения допусков по отдельным параметрам и статистического

моделирования назначенных допусков с их возможной последующей коррекцией.

Алгоритм проектирования складывается из

последовательного решения задач синтеза, анализа и оптимизации. Характерным для алгоритма проектирования является чередование эвристических и детерминированных процедур. Первые выполняются человеком-проектировщиком на основе его опыта, знаний и квалификации,

вторые выполняются компьютером. Из такого чередования следуют естественная неизбежность интерактивного, диалогового режима работы проектировщика с компьютером и невозможность полной автоматизации проектирования. Даже при максимальном использовании компьютерной

техники проектирование всегда будет именно автоматизированным, а не автоматическим. Важнейшим при этом оказывается оптимальное разделение функций между человеком и компьютером.

Марки аберраций меридионального сечения. Примеры

В системе ОПАЛ предусмотрено вычисление только поперечных аберраций луча. Марка аберрации имеет вид DYM/LJIS

Дата добавления: 2015-10-23