DOE（試驗設計）的案例
響應曲面法和DOE試驗設計
響應曲面法
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DOE試驗設計（上海交大的PPT）
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第六章_§8_二次響應曲面分析.zip
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響應曲面回歸分析法_一種新的回歸分析法在材料研究中的應用.pdf
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別讓DOE的加工變“開盲盒”！用 Data-Defined Transimission(CF-TRAN01) 驗證 DOE 設計，真的太香了
因為相位圖設計完成和最終光場重建正確之間，并不能直接畫等號。中間還隔著很多坑，比如：
一、為什么DOE設計一定要先驗證？
如果你正在做DOE設計，或者你手上已經有相位圖了，但還不知道該怎么驗證，這篇基本可以直接拿去照著做。
這次我們不講特別復雜的大系統，就拿一個非常典型、也非常有代表性的案例來講：驗證一個 3×3 分束DOE 的整形效果。
所以今天這篇，我想分享一個特別實用、也特別適合工程場景的方法：怎么用 VirtualLab Fusion 里的 Data-Defined Transimission(CF-TRAN01)，把一張設計好的相位圖，真正變成可驗證的DOE模型，并且在加工之前，先把結果看明白。
說白了，DOE設計里最怕的，從來都不是沒有相位圖，而是你手里明明已經有了相位圖，卻不知道它到底靠不靠譜。
它到底能不能把光整形成我想要的樣子？ 它在目標面上到底會不會形成設計中的光斑？ 它是“理論上可行”，還是“實際上翻車”？ 如果直接拿去加工，最后會不會花了錢、等了周期，結果出來一看：不對勁？
算法跑完了，相位圖也出來了，文件夾里安安靜靜躺著一張“看起來很像那么回事”的全息相位圖。這個時候，最讓人上頭的問題就來了——這張圖，真的能打嗎？
做DOE設計的人，大概率都經歷過這樣一個瞬間：
整個流程其實不復雜，總共可以分成五步，如圖2所示。真正做一遍之后你會發現，它比很多人想象中要直觀得多。
四、這個案例具體怎么做？
這一點非常關鍵。
展開 Doe實驗設計正交實驗設計法簡介
在實際工作中，常常需要同時考察3個或3個以上的試驗因素，若進行全面試驗，則試驗的規模將很大，往往因試驗條件的限制而難于實施。
正交設計是安排多因素試驗、尋求最優水平組合的一種高效率試驗設計方法。
正交設計是利用正交表來安排多因素試驗、分析試驗結果的一種設計方法。它從多因素試驗的全部水平組合中挑選部分有代表性的水平組合進行試驗，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情況，找出最優水平組合。
例如，研究氮、磷、鉀肥施用量對某小麥品種產量的影響：
A因素是氮肥施用量，設A1、A2、A33個水平；
B因素是磷肥施用量，設B1、B2、B33個水平；
C因素是鉀肥施用量，設C1、C2、C33個水平。
這是一個3因素每個因素3水平的試驗，各因素的水平之間全部可能的組合有27種。
如果進行全面試驗，可以分析各因素的效應，交互作用，也可選出最優水平組合。
但全面試驗包含的水平組合數較多，工作量大，由于受試驗場地、經費等限制而難于實施。
如果試驗的主要目的是尋求最優水平組合，則可利用正交設計來安排試驗。
正交設計的基本特點是：用部分試驗來代替全面試驗，通過對部分試驗結果的分析，了解全面試驗的情況。
正交試驗是用部分試驗來代替全面試驗，它不可能像全面試驗那樣對各因素效應、交互作用一一分析；當交互作用存在時，有可能出現交互作用的混雜。
如對于上述3因素每個因素3水平試驗，若不考慮交互作用，可利用正交表L9(34)安排，試驗方案僅包含9個水平組合，就能反映試驗方案包含27個水平組合的全面試驗的情況，找出最佳的生產條件。
表133試驗的全面試驗方案
3因素每個因素3水平試驗點的均衡分布圖
正交設計就是從全面試驗點（水平組合）中挑選出有代表性的部分試驗點（水平組合）來進行試驗。
展開 
SYNOPSSY光學設計軟件--- 在現代鏡頭設計中使用 DOE
概述
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? MDS填DSEARCH菜單 ? ADA添加DOE、ASY打印DOE表面數據
? MMA設置透射率映射到孔徑的菜單、DMASK分布 ? MMA設置空間頻率圖的菜單。
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填DSEARCH菜單MDS按圖中填好數據并存入待命名的宏中，例子已經存入C23M1中，并修改了點擊 按鈕打開C23M1點擊 按鈕
優化并模擬退火運行DSEARCH_OPT.MAC點擊 按鈕，模擬退火(50, 2, 50)
用ADA添加DOE在DSEARCH_OPT的PANT文件前添加命令ADA 5 QUIET點擊 按鈕ADA的意思是Automatic DOE Assignment，自動衍射光學元件分配
A添加第二個DOE
在PANT文件中添加，VY 9 G 16、VY 9 G 26、VY 9 G 27、VY 9 G 28、VY 9 G 29
再次運行DSEARCH_OPT。
怎么知道哪些 G 變量有變化，在Help文件中輸入USS，選擇Type，16您會看到這些系數將從 2 到 8 階改變基本曲率和OPD 項。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程十九：DOE 在現代鏡頭設計中的應用
課程十九：DOE在現代鏡頭設計中的應用
在本課中，我們將重新設計一個5片鏡片的鏡頭，然后在某處添加衍射光學元件（DOE），查看是否可以改善其性能。
通過 MDS 對話框中的定義選項將創建一個 MACro，它將運行 DSEARCH 命令，并填充所有數據。
該設計將輸入 F / 3.5，半視場角為25度，孔徑為12毫米。我們選擇使用 SPECIAL AANT 代碼來控制后焦，這樣可以使后焦長度大于 22 毫米。我們還要求主光線角度不能過大。
當我們單擊 OK 按鈕時，程序會加載我們的 MACRO。我們在頂部添加了 CORE 16指令，以加快我們的8核超線程 PC 的速度，并指定一個長延遲（因此它不會要求中止其他內核，這可能需要更長時間）和一個數量為 6 的網格（因為非球面和 DOE 會導致高階孔徑像差）。
我們要設計 DOE 曲面，需要選擇五個視場進行校正。
我們還為每種情況的曲率半徑指定了四個不同的起始值，依次進行研究。請記住，即使對初始條件進行少量更改也可能將 DSEARCH 發送到鏡頭設計樹的不同分支，這將使搜索的案例數量增加四倍。
我們運行這個 MACro 并且看到從 DSEARCH 返回的最好鏡頭，點擊按鈕，模擬退火(50, 2, 50),并不能滿足我們的要求。
我們可以通過增加更多的鏡片數來獲得更好的結果--但是我們希望，通過將其中一個鏡頭，更改為 DOE 來改進我們的鏡頭。該程序為我們創建了一個優化 MACro，使得繼續優化和模擬退火非常容易。讓我們來試試 DOE。在頂部添加另一條 MACro。（“ADA”表示自動 DOE 分配。）
展開 回到DOE設計的未來（1）
非傍軸衍射分束器的設計與嚴格分析
例如，我們想介紹一種非傍軸分束器的設計，該分束器通過應用嚴格的技術進一步優化。該案例深入研究了我們的衍射光學元件和微結構組件。
在這一領域，VirtualLab Fusion的快速、準確和靈活的模擬和設計算法發揮了它們的優勢：不同的求解器的優勢，如薄元件近似（TEA）、嚴格耦合波分析（RCWA）和自由空間傳播的傅立葉技術相結合，使光學工程師不僅可以設計元件，還可以分析它們在復雜系統中的行為。
在我們關于衍射光學元件（DOES）系列的第一部分中，我們想把注意力轉向衍射光束分束器，與光束整形器和勻光片等其他DOE不同，衍射光束分束器希望產生統一的離散模式。由于這些部件的工作原理是基于這些圖案表面對入射光的衍射，因此DOE光束整形器和光束分束器的設計可以比其折射對應物更薄、更輕，但所需的小結構尺寸使它們更難模擬，而且資源密集。
第一部分：衍射分束器的設計與嚴格優化
展開 [VirtualLab] 回到DOE設計的未來（1）
第一部分：衍射分束器的設計與嚴格優化
在我們關于衍射光學元件（DOES）系列的第一部分中，我們想把注意力轉向衍射光束分束器，與光束整形器和勻光片等其他DOE不同，衍射光束分束器希望產生統一的離散模式。由于這些部件的工作原理是基于這些圖案表面對入射光的衍射，因此DOE光束整形器和光束分束器的設計可以比其折射對應物更薄、更輕，但所需的小結構尺寸使它們更難模擬，而且資源密集。
在這一領域，VirtualLab Fusion的快速、準確和靈活的模擬和設計算法發揮了它們的優勢：不同的求解器的優勢，如薄元件近似（TEA）、嚴格耦合波分析（RCWA）和自由空間傳播的傅立葉技術相結合，使光學工程師不僅可以設計元件，還可以分析它們在復雜系統中的行為。
例如，我們想介紹一種非傍軸分束器的設計，該分束器通過應用嚴格的技術進一步優化。該案例深入研究了我們的衍射光學元件和微結構組件。
非傍軸衍射分束器的設計與嚴格分析
傅里葉模態法（FMM）應用于非傍軸衍射分束器的嚴格評估，該分束器最初是使用迭代傅里葉變換算法（IFTA）和薄元件近似（TEA）設計的。
展開 Ansys Zemax | 設計衍射光學元件（DOE）和超透鏡（metalens）
在這篇文章中，我們簡要介紹了使用 OpticStudio 設計衍射光學元件（DOE）和超透鏡（metalens）的過程。我們討論了相位面和局部光柵的概念。附件中還提供了一些有用的DLLs，以支持特殊的 DOE 或 metalens 設計方法。（聯系我們獲取文章附件）
本文討論了衍射光學元件（DOE）和超透鏡（metalens）的設計過程。主要目的是為剛接觸這個課題的設計者提供一個起點，看看 OpticStudio 有哪些方法可使用。
對包括 DOE/metalens 在內的系統進行模擬和設計總是很棘手，沒有通用的方法來處理所有情況。設計師需要根據具體情況決定其設計策略。許多情況下設計過程中需要兩種不同的光學理論/算法來分別處理光束在自由空間和微觀結構中的傳播[1-3]，而也有一些設計單純只使用光線追跡來實現。[4]
在這篇文章中，我們首先簡要介紹了一些可能的設計思路。有關自由空間和 DOE/metalens 中的相位面和傳播方法概念的更多細節將在后面討論。在最后一節，介紹了為特殊相位面設計定制的一些有用的 DLLs。
1. 設計思路
在這一節中，我們簡要地討論了一些經典的設計思路。
1.1 相位 -> 微結構 -> 實驗驗證
在這一過程中，用戶首先將 DOE/metalens 等效為其對應的相位面來在 OpticStudio 中用光線追跡的方法進行設計。然后根據得到的相位分布來設計微結構。圖1顯示了該過程的流程圖。該圖不包括設計的細節，例如，微結構可以是傳統閃耀光柵或現代超透鏡。根據微結構的類型，所需的設計和制造方法可能非常不同。
參考文獻[5]顯示了一個從給定的相位分布生成閃耀光柵的例子。它還討論了采用單點金剛石車削機的制造方式。
展開 線上研討會 | SYNOPSYS 多焦點 DOE 鏡頭設計（免費）
會議主題：
SYNOPSYS 多焦點 DOE 鏡頭設計
SYNOPSYS? 光學設計軟件是目前世界上功能強大的光學設計軟件之一。60多年的發展更新和 Windows 界面使得新手很容易上手使用；能輕松面對更高的專業需求。近期 SYNOPSYS 進行版本更新，考慮到大家對于具體更新內容不了解的情況，武漢墨光將在02月15號開展
SYNOPSYS 多焦點 DOE 鏡頭設計線上研討會。給大家分享 SYNOPSYS V2.022新功能的具體介紹，以及在新功能下如何進行多焦點 DOE 鏡頭設計的案例演示。從而幫助大家更加便捷的使用 SYNOPSYS 進行光學設計分析的操作。
展開 纏繞復合材料壓力容器設計仿真一體化工具-WoundSIM
WoundSIM提供后處理中的用戶子程序列表
04：高級功能
WoundSIM提供先進的工程和集成算法，為COPV設計人員和仿真工程師提供多種工具與輔助功能：
- 整體COPV結構減重可達 30%
- 包括DOE試驗設計方法
- 有限元模型的批處理功能
- COPV幾何結構的穩健性分析
- 可以提供與其它纏繞成型軟件或厚度成型公式相關聯
- 模型與實驗結果的相關聯
圖. WoundSIM提供后處理中的用戶子程序列表
DOE 試驗設計
- DOE特性允許對多個幾何參數進行分析
- 可分析輸入參數對COPV幾何的影響
- 可分析輸入參數對結構響應的影響
- 可分析COPV結構可靠性
- 方便進一步優化出更好的設計參數
參數化模型與實驗數據校核
- WoundSIM可將幾何模型與參數化自動算法、制造工藝約束等相關聯
- 智能圖像比對功能
圖. 圖像比對
05:技術支持
上海江達科技發展有限公司作為WoundSIM軟件在中國的代理，提供售前和售后技術支持、服務并提供如下培訓。
展開 
Ansys Zemax | 如何在OpticStudio中設計衍射光學元件（DOE）和超透鏡（metalens）
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聯系工作人員獲取附件
本文討論了衍射光學元件（DOE）和超透鏡（metalens）的設計過程。主要目的是為剛接觸這個課題的設計者提供一個起點，看看OpticStudio有哪些方法可使用。
對包括DOE/metalens在內的系統進行模擬和設計總是很棘手，沒有通用的方法來處理所有情況。設計師需要根據具體情況決定其設計策略。許多情況下設計過程中需要兩種不同的光學理論/算法來分別處理光束在自由空間和微觀結構中的傳播，而也有一些設計單純只使用光線追跡來實現。
在這篇文章中，我們首先簡要介紹了一些可能的設計思路。有關自由空間和DOE/metalens中的相位面和傳播方法概念的更多細節將在后面討論。在最后一節，介紹了為特殊相位面設計定制的一些有用的DLLs。
1. 設計思路
在這一節中，我們簡要地討論了一些經典的設計思路。
1.1 相位 -> 微結構 -> 實驗驗證
在這一過程中，用戶首先將DOE/metalens等效為其對應的相位面來在OpticStudio中用光線追跡的方法進行設計。然后根據得到的相位分布來設計微結構。圖1顯示了該過程的流程圖。該圖不包括設計的細節，例如，微結構可以是傳統閃耀光柵或現代超透鏡。根據微結構的類型，所需的設計和制造方法可能非常不同。
參考文獻[5]顯示了一個從給定的相位分布生成閃耀光柵的例子。它還討論了采用單點金剛石車削機的制造方式。圖1所示的例子可以在附件 " phase profile example.zar "中找到。另外，參考文獻[3]顯示了如何使用Lumerical FDTD軟件為給定的相位分布設計metalens。
這種方法的缺點是，設計者可能無法檢查整個系統的性能。例如，沒有辦法檢查考慮所有衍射階數的真實點擴散函數（PSF）。
展開 基于ANSA-Solver-META某副車架聯合尺寸及Morphing形狀DOE優化設計 ￥20
本案例利用ANSA優化工具作為前處理使用Eplisis或其他求解器作為Solver來求解，利用META作為響應提取工具進行MISES應力的提取，整個過程均在ANSA軟件操作即可
此案例特色：
ansa網格變形操作
ansa變形參數設置
尺寸參數化設置
貢獻變形后網格自動劃分腳本
連接外部求解器接口
META提取響應
DOE自動優化設計
Moldex3D模流分析之結合模流分析和實驗設計(DOE) 快速找到產品最優解
實驗設計(Design of Experiment, DOE)
射出成型產品的最終質量，與產品設計、模具設計、材料性質、以及成型條件等多重因素有關；每一個因素的改變，都可能會對質量造成影響。若運用傳統的試誤法一一找出各項變因的影響，相當耗費成本且效率低落；要有效且快速的找到關鍵因素、以解決成型問題及優化產品質量，就需要仰賴有系統的實驗設計(Design of Experiment, DOE)方法。藉由研究各因素如何影響質量，以及其之間的關系，來決定最佳的設計。
以生活中的問題為例：咖啡的美味度可能受烘焙程度(淺度、深度) 、脫水程度(低、高) 、浸泡時間(短、長)、浸泡溫度(低、高)等影響，如果一次改變一個變因去試驗，需要耗費大量時間成本；若改變二個以上的變因，則無法準確剖析該次試驗是受哪個變因影響較劇烈。以射出成型問題為例，已知塑料流速、熔化溫度、型腔塑料壓力、塑料冷卻速度等因素都會影響翹曲結果。在這么多因素影響下，若沒有豐富的經驗指路，而以試誤法去解決問題，想必不是個好辦法，這也是DOE為何重要的原因。
DOE除了可在實務上應用外，也能搭配CAE軟件使用。優化軟件提供不同的實驗設計方法，并從CAE模流分析結果得出最佳解，兩者可互相溝通甚至進行迭代。Moldex3D Studio可在單一平臺同時完成模流和優化分析(圖一)，使DOE試模過程科學化。以下將說明如何在實驗設計中決定最佳設計，以及軟件能在實務上提供哪些協助。
圖一 Moldex3D Studio在單一平臺就可同時完成模流和優化分析
如何決定最佳設計
DOE中最重要的就是控制因子(Control Factor)和質量因子(Quality Factor) ，質量因子通常為要解決或改善的問題，而控制因子則為實驗的變量。
展開 基于AMESim的純電動汽車熱管理系統的優化設計 附AMESim優化過程基礎操作及DOE&遺傳算法G
從上圖可以看出，在高溫環境下，車輛在爬坡道路時，散熱器的最大溫差約為5℃左右．散熱器進口溫度低于65℃，能滿足熱管理的要求．電池包內部的平均溫度變化如圖14所示．由圖14可知，在外界環境為40℃時，車輛運行NEDC工況并有爬坡道路時，電池包內部的平均溫度約升高10℃，最高溫度接近50℃．此時對電池的性能有較大的影響，長時間運行在高溫狀態下，會對鋰離子電池的壽命產生嚴重影響，并存在安全隱患．這說明高溫爬坡工況下，風冷系統已不太適合電池包的熱管理，不能很好地冷卻電池包，應該采用水冷方式或者其他冷卻方式來設計電池包的熱管理系統。
5總結
本文基于AMESim軟件，建立了完整的純電動汽車的熱管理系統模型，并通過整車實驗采集溫度數據對仿真結果進行驗證，結果證實實驗結果與仿真結果基本一致，表明該仿真模型對于整車的仿真和冷卻系統的熱量管理具有較高的精度．其次，在此模型的基礎上，分別對水冷系統、高溫環境下熱管理系統及爬坡工況下熱管理系統進行了優化設計．與此同時，本文對熱管理系統的控制策略也進行了優化，使得熱管理系統能適應不同的運行工況和環境溫度．本文基于AMSim軟件對純電動汽車的熱管理系統進行優化設計的方法為研究和開發純電動汽車的熱管理系統提供了思路和參考。
下載地址：AMESim優化過程基礎操作及DOE&遺傳算法GA應用
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