Введение к работе
Актуальность работы. Задача автоматизированного расчета допускав на конструктивные" параметры оптических приборов актуа: ьна при проектировании оптический систем \ в оптико-механической промышленности.
Существующие способы компьютерного расчета допусков -базируются з основном на автоматизации традиционных методов анализа матриц влияния параметров оптической системы на отдельные поперечные и продольные аберрации, и требуют от пользователя назначения допусков либо на каждую Из анализируемых аберраций, что является неоднозначной задачей с учетом их совмастного зпияния на качество изобоажония, либо на сумму квадратов аберраций, что такие вызывает трудности в связи с опосредованным влиянием этой величины на качество изображения. Не учитывается или учитывается только в первом приближении эффект от регулировачне-гастировочных операций, что приводит к излишне жестким значениям допусков и в конечном итоге- удорожания прибора. Как правило, бедны сродства статистического анализа допусков.
Благодаря развитию теории глобальной полихроматической аппроксимации волновых аберраций слабо дзцентрированных систем возникла возможность компактного и адекватного описания аберрационного состояния реальных оптических приборов. В работе описывается математический аппарат и некоторые алгоритмические аспекты расчета технологических допусков на параметры элементов конструкции, оказывающие детерминированное влияние на глобальные волновыв коэффициенты. Реализация предлагаемого подхода к расчету допусков значительно повышает оперативность работы над проектированием оптического прибора в цепам и, главное, адекватность получаемых результатов.
Цэ л ь и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка математического и ' алгоритмического обеспечения автоматизированного расчета оптимальных < в смысле минимизации цены производства и сохранения заданного качества изображения ) допусков на.параметры конструктивных элементов оптических СИСТЕМ. Указанная цель достигается решением следующих частных задач:
-построение линейной модели влияния технологических
погрешностей на глобальные волновые коэффициенты < включал классификацию погрешностей, анализ связи погрешностей реальной конструкторской размерной цепи с отклонениями осевых расстояний, анализ погрешностей базирования ' элементов конструкции ),
-адекватное математическое описание влияния юстировочна-регулировочных операций ( с учетом ии классификации ) на значения допусков первичный и вторичных < погрешности реализации юстирсеоч'ных подвижек, измерений и т.п. > технологических погрешностей,
-разработка единой системы допусков на деформации высшего порядка сферических и асферических поверхностей,
-определение вида и параметров закона распределения квадратическаго критерия качества оптической системы выполненной по .заданному набору конструкторских допусков и вывод Формулы распределений допусков по заданной вероятности невыхода критерия качества за границы заданного доверительного интервала с условием минимизации "стоимости" допусков,
-разработка быстрых и гибких методов анализа статистических параметров характеристик качества оптического прибора изготавливаемого по некоторому набору конструкторских допусков,
-уточнение параметров законов распределения конструктивных параметров в пределах поля допуска и методов их статистического моделирования,
-определение оптимальных с точки зрения стоимости истировочно-регулировочных параметров и необходимых диапазонов их изменения,
-разработка методики редактирования допускав,
-разработка методов оптимизации допусков в случае множественных критериев качества.
Методы исследования. В работе проводились исследования свойств математических моделей и их сравнение с известными свойствами технологических объектов. Проверка результатов исследований проводились методом компьг^"ерного моделирования и тестирования, в частности методом Понте-Карло с последующим комплексом статистической обработки, в ряде случаев применялись корреляционной и ковариационный анализ.
Научная новизна работы. В работе впервые применены
эзоэшончыо по палкі, зрачку и спектральному интервалу
глобальные гзолносые коэффициенты в качества базовых
характеристик качества линейной модели дпл расчета допусков на
технег згичоские ОШИЙКИ оптических приборов, что позволило в
рамка.-, единой математической модели описать синтез
(распределение), анализ и оптимизацию допусков. Предложен
гибкий математический аппарат учета зфдекта от
кстироьоч^а-регулиророчных операций. Об .озана ноізая Формула распределений дспускаь. Учтены особенности Фазирования конструктивные алиментов ( включая зпразы ). Предложены методы быстрого статистического анализа доп.ускоо.
Выносимые нд зацпту результаты.
LuCociJCL-awnc глобальні:;', волновых коэффициентов как базовых » линейной модели применяемой при расчете допусков на конструктивные параметры оптически:; приборов.
2. Разработка и использование иерархической модели
базирования конструктивны;; элементов оптического прибора для независимого от процедуры расчета матрицы влилния параметров оптической с;;емы учета особенностей конструктивной реализации оптического лриберл.
3.Математические Е-ыракечнр д-р проекторов ел:-кого типа к-стирозочии-аегулирзаечны:; операций, позволившие прон звести перес-ет линейной модели влияния технологических перзичных погрешностей и учесть злиянип зтеричч^х.
4 .Выражения для аналитической оценки дсьєритєльр:: инторьала квадратичоского критерій ^ачестза по мзтемзтичеокс!-... сми Дсччи.-j и дисперсии, что поівслиге решить поотакл^ннук в
СЗьем ВИДЄ ( МННИМП-.аЦИР "СТОИМОСТИ" пр.- ЗЗД-ЧНСч. ВСРС'ЛТ'-ОСТИ
пояэленил брака ) задачу лгедвсР^тоііа.чога распределения ДСП.УС коз.
5.Выражения длл ечзлитич-с.-.ой оценки дезс.^ и тельных
интервалов характеристик канезгга линейно . с?.?зэн ч:;х с
базовыми, диапазонов рсулнрсвсчных парамэтрез и "метод
быстрого статистического мод :лиг.сззниї характеристик
нелинейны;', па qthcl.cv*!';. к базовым.
6.Методика выбора елтимйпь-ск «.".-резочных л-Р:-егрзз на
основе дискретной оптимизации "стоимости" оптического
прибора.
7.Метод решения задачи распределения допусков при введении ограничений на несколько кеадратических критериев .чарактеризуюии;; качество прибора, как задачи решения системы нелинейны;', уравнений ( истод;?.? оптимизации ) .
Практические результате!.
Разработано программное» обеспечение реализугацео предложенный математичесикй аппарат в виде диалогового пакета прикладные програму по расчету допусков на технологические параметры конструкции оптического приьора, детерминированно Елияюьие на его характеристики качества. Пакет программ оформлен в виде работы "Допуски" п/п "ОПАЛ" и использует его матрицу влияния параметров оптической схемы на глобальные волновые коэффициенты ( с заданием Функций веса по полю, зрачку и спектральному диапазону ).
Реализация результатов рзьоты.
Результаты диссертационной pabo.ji - работа "Допуски" п/п "ОПАЛ" - внедрена в ЦКБ "Арсен_л" г.Киев, КБТМ г.Минск, ВЧ 68-240 г.Москва, где апробирована и получила высокую оценку. С помощью работы "Допуски"-"ОПАЛ" были расчитаны допуски на ряд оптический систем, прешедши:; проварку производством.
Апробация результатов работы.
Материалы диссертационной 'работы докладывались на Всесоюзном семинаре "Автоматизация проектирования оптических систем" ( Москва, октябрь 19S8 г).
Публикации.
По материалам диссертации имеется 5 публикаций.
Структура и объем работы.
диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиогорафического списка 5Б наименований и пяти приложений, содержит 136 страниц основного текста, 19 рисунков и 11 таблиц.
