光機設(shè)計過程中總是少不了與CAD程序打交道。CAD軟件和OpticStudio各有側(cè)重，所以在他們中間傳輸數(shù)據(jù)的時候，需要仔細檢查、注意細節(jié)，小編今天就為大家?guī)磉@里面的一些小貼士，幫助您更好地設(shè)計。

成功導(dǎo)入 CAD 的提示和技巧

概述

本文給出多個提示和技巧，以確保機械 CAD 程序與 OpticStudio 之間能順利地進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

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簡介

OpticStudio 可從 CAD 程序中導(dǎo)入 IGES、STEP、SAT 和 STL 格式的數(shù)據(jù)，并以相同的格式導(dǎo)出數(shù)據(jù)。這樣可實現(xiàn) OpticStudio 與機械設(shè)計程序之間簡單快速的設(shè)計數(shù)據(jù)交換。

然而，從 CAD 程序中導(dǎo)出文件的質(zhì)量很不穩(wěn)定，將物體導(dǎo)入到 OpticStudio 時可能會出現(xiàn)問題。一般來說，精密光學(xué)系統(tǒng)中光線追跡所需的公差比典型機械系統(tǒng)中的公差要嚴格 100 到 1000 倍。在導(dǎo)出階段稍加小心即可避免導(dǎo)入時的許多常見問題。

選擇最佳數(shù)據(jù)格式

相比 IGES 而言，STEP 和 SAT 格式為更加嚴格的標準。從您的機械程序中導(dǎo)出文件時，如果情況允許，請選擇 STEP 或 SAT 格式，而非 IGES 格式。

STL 格式經(jīng)常被忽視。STL 文件使用三角形網(wǎng)格圖表示，可用于快速成型。因此，STL 物體為有鱗甲面的不平滑的 (NURBS) 實體。因為 STL 物體始終有鱗甲面，所以其光線追跡速度很快。如果您使用的物體包含許多平面，請考慮使用 STL。此外，如果您主要關(guān)注光機械雜散光，則 STL 可以快速且有效的實現(xiàn)。如果我們用某種散射函數(shù)將光線出射方向的余弦值隨機化，而在此之前計算光線物體的交點和表面法線時要求過高的精度是毫無意義的！

在 OpticStudio 中，STL 文件通過 CAD 零件：STL 物體來讀入，而 NURBS（IGES、STEP、SAT）文件通過 CAD 零件：STEP/IGES/SAT 物體來讀取。

制作有效實體

這可能看起來很明顯，但卻是導(dǎo)致相互操作性問題的唯一最大原因。

請在 OpticStudio 或您的機械 CAD 程序中打開“bad_lightpipe.stp”文件（見本文附件中的壓縮文件）。初看上去，物體表現(xiàn)正常：

但是，將透明度設(shè)置為 50% 左右，或者使用線框視圖時，問題就很明顯了：

此文件中包含沒有任何物理意義的內(nèi)部面。具有這樣內(nèi)部面的導(dǎo)光管在現(xiàn)實中是不可能制造出來的。CAD 物體應(yīng)表示無內(nèi)部面的“收縮包覆”的簡單閉合體，但此文件實際上代表的是設(shè)計師如何制作該物體，而非物體本身！

在導(dǎo)出文件之前，設(shè)計師應(yīng)該對六根導(dǎo)光管的整體進行布爾運算，從而形成單個體塊。打開“good_lightpipe.stp”文件以查看差異：

這是一個有效實體物體。為了將這一點解釋清楚，以下 GIF 圖分別顯示了構(gòu)造不佳的物體和構(gòu)造良好的物體：

在 CAD 程序中，使用多個表面物體定義一個體物體時會出現(xiàn)類似的問題。想像一下，通過取一個圓柱體導(dǎo)管的側(cè)面和兩個圓面（每端各一個）來設(shè)計的圓柱體：

其有限的數(shù)值精度意味著圓柱管與圓形端面之間會形成間隙。在導(dǎo)出文件之前，必須將表面“縫合”在一起，形成連續(xù)接合：

當然，不同 CAD 程序之間將面連接在一起的命令各不相同。然而，導(dǎo)出的物體必須是無縫的有效實體物體。如果光線在實體中碰到表面之間的小間隙，則會產(chǎn)生幾何錯誤。無論使用 CAD 程序提供的何種命令，請確保導(dǎo)出的物體是有效無縫的實體，且不含任何的內(nèi)部面。

請注意，導(dǎo)出的文件可包含多個物體。每個物體都應(yīng)是無縫的有效實體。如果兩個或多個物體有重疊部分，則在導(dǎo)出文件之前必須對其整體進行布爾運算，形成單個物體。在導(dǎo)入到 OpticStudio 時，單個 CAD 文件內(nèi)的所有物體都會獲得相同的材料屬性（但是薄膜膜層和散射函數(shù)等表面屬性可能不同）。如果您需要不同的物體是由不同的材料組成，請將其導(dǎo)出為獨立的文件。

使用第三方驗證程序

如果您有權(quán)訪問生成 CAD 的程序，則上述建議應(yīng)該有很大幫助。但是對許多人而言，尤其是設(shè)計顧問，這是不可能的事情。他們經(jīng)常只能獲得一個 CAD 文件，并被期望通過它來“僅僅”實現(xiàn)光線追跡，或者使用它來執(zhí)行完整的光機雜散光分析。

OpticStudio 在加載 CAD 物體 時會嘗試修復(fù)許多常見問題。然而，整個行業(yè)的發(fā)展過程中都伴隨著構(gòu)造不佳的 CAD 物體，以及一個程序中創(chuàng)建的 CAD 物體加載到另一個程序時出現(xiàn)的相互操作性的問題。我們使用 https://transmagic.com/ 中的 TransMagic 來分析和修復(fù)有問題的文件。如果您的工作內(nèi)容需要從多個來源接收 CAD 文件，并且您幾乎無法控制這些文件的生成方式，請考慮獲取該軟件許可證，以便您能輕松修復(fù)有問題的文件。

CAD 物體可保存為許多不同的文件類型。然而，即使文件本身看上去相似，其渲染質(zhì)量也可能大不相同。將 CAD 物體導(dǎo)入到 OpticStudio 時，確保您了解所選的文件類型的質(zhì)量是非常重要的。從而確保您所需的部件具有物理真實感。通常情況下，CAD 程序會允許用戶使用現(xiàn)實中不可能實現(xiàn)的幾何結(jié)構(gòu)來渲染部件。在本文中，我們介紹了以上內(nèi)容，并為將 CAD 文件成功導(dǎo)入到 OpticStudio 中提供了更多建議。