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如何将透镜导出为CAD格式

Zemax OpticStudio

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在光机系统的创建过程中，光学工程师需要将最终完成的光学设计与机械工程师共享，这样才能构建满足装配需要的机械几何结构，并创建完整的光机设计虚拟原型样机。

在本文将展示如何将导出CAD文件 (Export CAD File) 工具用于单透镜示例，并解释一些导出设置和该工具的限制性。

作者 Alastair Humphrey, Alessandra Croce

文章附件

简介

导出CAD文件 (Export CAD Files) 工具可用于将序列或非序列元件输出为常见的CAD文件格式，如IGES、STEP、SAT等。这对于从OpticStudio中将光学设计迁移到机械设计软件（SOLIDWORKS或CREO等，可用于建模必要的机械部件并创建完整光机设计的虚拟原型样机）中是非常方便的。导出CAD文件工具也可以用来导出整个系统的光路，为机械工程师提供实用的指南以避免光束遮挡。

导出单透镜

本文附件中包含序列 (Sequential) 模式下搭建的单透镜。打开该文件之后，你可以通过点击：文件 (File )> CAD文件 (CAD Files) ，打开导出CAD文件工具，此操作将打开一个独立窗口，该窗口包含控制导出选项的若干不同设置。以下将简要描述最常用的设置，可以通过点击“文件 ( File )选项卡 >输出文件 ( Export ) 组>CAD文件 (CAD Files)”，在OpticStudio的帮助文件中查看更多细节信息。

假设您只想导出构成单透镜的两个表面，即前表面和后表面，可以通过以下选择完成：

  1. 通过输入起始面 (First Surface) 和终止面 (Last Surface) 确定要导出的表面范围；
  2. 通过选择文件类型 (File Type) 选择要导出表面的格式 (OpticStudio支持导出为：STEP、IGES、SAT和STL格式)；
  3. 点击“OK”。

export1

单击“OK”打开标准文件资源管理器窗口，在此窗口进行如下操作：

  1. 输入文件名称 (File name)；
  2. 选择文件位置；
  3. 选择“保存 (Save) ”运行导出CAD文件工具，导出所需的表面。

exportpath

如何导出光线

导出CAD文件工具也可用于将光线信息导出为IGES、STEP和SAT格式。注意，STL格式不支持直线实体，因此在导出为STL格式时，不能导出光线。

假设您希望使用与上述示例类似的设置导出完整系统，但是此设置下OpticStudio布局图 (Layout) 中只显示两个视场点的光线。

layout

为导出光线，打开文件 (File) >CAD文件 (CAD Files)，并进行如下操作：

  1. 选择起始面：1光阑自由移动，终止面：4，确定表面范围；
  2. 通过选择光线样式 (Ray Pattern)：XY扇形 (XY Fan)，光线数量 (Number Of Rays)：7，输出光线样式和密度；
  3. 波长 (Wavelength)：所有 (All)，视场 (Field) ：所有 (All) ，输出所有光线。

最后，完成上述设置后运行导出CAD文件工具。

export2

创建的STEP文件可以在CAD软件中打开，如下图所示：SolidWorks生成的光线分布与OpticStudio中显示的相同。

SW

注意，CAD软件在默认情况下不读取也不显示显示光线信息。想要了解如何在SolidWorks和Autodesk Inventor中显示导出的光线，请参阅知识库文章： "如何在SolidWorks和Autodesk Inventor中显示导出的光线。"

导出CAD文件工具也可以在非序列模式 (Non-Sequential Mode) 下使用。与序列模式的主要的区别是：非序列模式下的光线数量和光线样式选项是灰色的，这是因为要导出的光线数量和分布由要导出的光源物体 (Source Objects) 及非序列元件编辑器 (Non-Sequential Component Editor) 中的#陈列光线条数(# Layout Rays)控制。

导出数据的限制

OpticStudio支持多种类型的复杂表面和物体形状的建立，在OpticStudio中可以精确地建立这些形状的模型，并满足光学光线追迹分析所需的非常高的数值精度。然而，OpticStudio支持的大多数复杂光学形状在常用的CAD程序中没有类似的模型，在一般CAD文件格式（如IGES、STEP和SAT）中也没有精确的代表物体。

因此，OpticStudio必须使用最接近的CAD格式来模拟近似精确的表面形状。这种近似通常是很实用的，但是对于一些非常精确的非球面形状，这种近似对于其光线追迹来说仍不够精确。这不是OpticStudio产生的限制，而是CAD数据交换格式的限制，OpticStudio需要将数据导出到CAD程序。在一些罕见情况下，可能需要在CAD程序中直接重新创建复杂的几何物体，而不是使用OpticStudio的导出功能。有关CAD交换精度的详细信息，请参阅文章 " CAD的交换精度如何 ?"。

KA-01785

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