二維繪圖技術(shù)的案例
在 SYNOPSYS 中如何使用二維繪圖工具
二維繪圖能夠?qū)τ糜谏a(chǎn)的系統(tǒng)元件進(jìn)行詳細(xì)說明。本文對該工具進(jìn)行了概述，并將其用于三片式透鏡。
點(diǎn)擊文末【閱讀原文】獲取附件
簡介
為了對用于生產(chǎn)的元件進(jìn)行詳細(xì)說明，光學(xué)工程師需要向制造商提供一些信息，如元件半徑、厚度、材料、直徑等，以及所有相關(guān)的公差。二維圖形更加簡潔、清晰，SYNOPSYS 軟件不僅可以進(jìn)行 2D 鏡頭繪圖，還可以進(jìn)行 2D 鏡頭元件繪圖，除此之外，2D ISO 鏡頭繪圖可用于創(chuàng)建符合 ISO 10110 標(biāo)準(zhǔn)的單個(gè)表面、單個(gè)透鏡的圖紙。由于該標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于光學(xué)制造行業(yè)，因此該輸出圖紙非常適合在光學(xué)制造中使用。
二維繪圖的公差數(shù)據(jù)
首先，我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)公差預(yù)算。本文的附件中包含了所使用的文件，打開附件中的鏡頭 Three piece lens.RLE，在計(jì)算公差之前，必須先移除表面上的曲率求解，NCOP 的意思是刪除所有的曲率拾取和求解。宏文件如下圖所示：
這個(gè)輸入導(dǎo)致 BTOL 在當(dāng)前鏡頭目錄中創(chuàng)建一個(gè)名為 BTOL_ELD.DAT 的數(shù)據(jù)文件。除了利用指令來創(chuàng)建公差預(yù)算，還可以通過界面來進(jìn)行設(shè)置，如下所示：
2D 鏡頭元件繪圖
本文將二維繪圖工具用于三片式透鏡。該工具的輸出是元件的截面圖，以及物理特性和公差的相關(guān)信息。下圖是三片式透鏡二維繪圖的詳細(xì)步驟：
還可以在圖中加入公差的信息，結(jié)果如下：
除了基礎(chǔ)繪圖，還有 Spec 繪圖功能，如下圖所示：
2D 鏡頭元件繪圖
這個(gè)功能創(chuàng)建了一個(gè)單一的鏡頭元素繪圖，用戶可以利用多個(gè)窗口，以及一些程序從鏡頭規(guī)格中獲取的數(shù)據(jù)。
展開 ZEMAX軟件技術(shù)應(yīng)用教程專題繪圖分辨率結(jié)果對光線追跡的影響
大多數(shù)時(shí)候，非序列系統(tǒng)中原生本機(jī)物體的默認(rèn)繪圖分辨率足以提供光線和物體在光線追跡期間交點(diǎn)位置的 “初步預(yù)測”。然而在某些情況下，光線會(huì)錯(cuò)過它原本要擊中的物體。這個(gè)罕見的現(xiàn)象通常只出現(xiàn)在光線入射劇烈彎曲物體時(shí)，此時(shí)而增加繪圖分辨率能在這種情況下確保光線擊中物體。
作者 Alessandra Croce
下載
附件下載
簡介
在OpticStudio的非序列模式中，繪圖分辨率設(shè)置用于在每個(gè)物體周圍生成一個(gè) “邊界區(qū)域”。如果光線不穿過邊界，則程序假定光線不會(huì)擊中物體。在某些情況下，這意味著當(dāng)分辨率設(shè)置得太低時(shí)，光線可能會(huì)錯(cuò)過它應(yīng)該擊中的對象。
繪圖分辨率設(shè)置僅適用于布局圖。該設(shè)置會(huì)影響物體的渲染方式，并提供光線和物體交點(diǎn)位置的 “初步預(yù)測”。對于光線追跡，只要繪圖分辨率能夠提供充分的初步預(yù)測，其精度將不被繪圖分辨率設(shè)置所限制。
簡單示例
在附件文件中，您將看到繪圖分辨率對光線追跡影響的示例。
一個(gè)由高斯光源、環(huán)形面和矩形探測器組成的系統(tǒng)被復(fù)制了四次，在每個(gè)系統(tǒng)中，光源都位于靠近環(huán)形面一端的位置，以便讓光源產(chǎn)生的所有光線都進(jìn)入由環(huán)形面定義的管道。請注意，環(huán)形面的材質(zhì)是 “反射鏡 (MIRROR) ”，因此所有進(jìn)入管道的光線都會(huì)在管道表面反彈，并擊中位于管道末端的探測器。
作為比較，除了環(huán)形面的繪制分辨率外，所有4種系統(tǒng)的其他設(shè)置都是相同的。該屬性在每個(gè)環(huán)形面的繪圖屬性中定義，并在非序列元件編輯器的標(biāo)注欄中標(biāo)注：
3D視圖上一些光線正從管道中逸出，而環(huán)形面分辨率越高，逸出的光線就越少。
為了表明這不僅僅是繪圖渲染的結(jié)果，我們將啟動(dòng)光線追跡。
展開 STAAD/CHINA技術(shù)參考手冊、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與繪圖環(huán)境手冊、培訓(xùn)手冊
QQ截圖未命名.jpg
StaadChinaHelp.part1.rar
StaadChinaHelp.part2.rar
StaadChinaHelp.part3.rar
光刻技術(shù)第5期 | 二維矢量光刻成像
01/簡介
光刻技術(shù)，作為半導(dǎo)體芯片制造的“靈魂工序”，直接決定芯片的制程精度與性能上限，更是全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭的核心制高點(diǎn)。當(dāng)制程節(jié)點(diǎn)邁入5nm及以下的精微領(lǐng)域，芯片關(guān)鍵尺寸已逼近原子級別，傳統(tǒng)標(biāo)量成像理論因無法精準(zhǔn)捕捉光的偏振特性對成像精度的影響，已難以滿足關(guān)鍵尺寸均勻性（CDU）的嚴(yán)苛要求，制程升級陷入瓶頸。
在此背景下，二維矢量光刻成像模型應(yīng)勢而生，憑借對矢量光場與偏振像差的精準(zhǔn)把控，成功突破衍射極限，成為先進(jìn)邏輯芯片制造的核心技術(shù)支撐，為7nm、5nm乃至3nm制程的落地注入強(qiáng)勁動(dòng)力，推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
矢量光刻成像模型
二維矢量光刻成像流程簡潔高效且精準(zhǔn)可控，每一步都經(jīng)過嚴(yán)苛的技術(shù)打磨：光源經(jīng)定制化照明系統(tǒng)進(jìn)行勻光、偏振調(diào)控后，均勻照射在高精度掩模上，掩模上的二維圖形會(huì)對入射光進(jìn)行選擇性衍射；衍射出的光進(jìn)入高數(shù)值孔徑物鏡系統(tǒng)后，系統(tǒng)會(huì)在入瞳與出瞳處通過特殊光學(xué)結(jié)構(gòu)完成偏振態(tài)、相位及振幅的精準(zhǔn)調(diào)控，濾除無效雜光，保留有效成像光；最終，經(jīng)過調(diào)控的光在硅片像面精準(zhǔn)匯聚，實(shí)現(xiàn)高保真成像。
整個(gè)過程中，掩模圖形的最終成像光強(qiáng)，由不同照明出瞳點(diǎn)照射形成的像光強(qiáng)疊加而成，這種疊加機(jī)制確保了即使在大視場曝光場景下，圖形的邊緣精度與內(nèi)部均勻性也能得到雙重保障，有效避免了傳統(tǒng)光刻中“邊緣模糊、中心失真”的問題。
02/構(gòu)造模型
1.物方衍射遠(yuǎn)場：
采用傅里葉變換技術(shù)，將掩模表面復(fù)雜的光場分布轉(zhuǎn)化為物方衍射遠(yuǎn)場Efar，分離不同偏振方向的光場分量特征。而近場光場的形成直接與入射照明光的偏振態(tài)有關(guān)，通過提前調(diào)控照明光偏振方向，可針對性強(qiáng)化關(guān)鍵圖形的光場信號。
展開 
突破二維限制，麻省理工研發(fā)3D打印膠體晶體技術(shù)
麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種新技術(shù)，該技術(shù)將膠體粒子自組裝和墨水直寫3D打印相結(jié)合，能夠制造出厘米高的晶體材料，每個(gè)晶體由數(shù)十億個(gè)單體膠體制成。
麻省理工學(xué)院指出，目前科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出將膠體溶劑蒸發(fā)并組裝成薄膜的技術(shù)，比如說根據(jù)單個(gè)顆粒的大小和排列過濾光制造的顏色顯示器就是用這種技術(shù)制造的。但是這種膠體組件僅限于薄膜和其他平面結(jié)構(gòu)，麻省理工學(xué)院的新研究旨在利用粒子自組裝和3D打印技術(shù)構(gòu)建任何三維形狀的膠體材料。
相關(guān)研究論文“Direct‐Write Freeform Colloidal Assembly”, 發(fā)表在Advanced Materialis 期刊中。
可改變顏色的三維膠體結(jié)構(gòu)
膠體是一種混合物，其中一種微觀分散的不溶性顆粒物質(zhì)懸浮在另一種物質(zhì)中。膠體可以是大分子或小顆粒，通常在1納米到1微米之間，并懸浮在液體或氣體中。在日常膠體中，顆粒大小和它們通過溶液分散的方式完全是隨機(jī)的。
麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)的思路是，通過蒸發(fā)膠體液體溶劑，將均勻尺寸的膠體顆粒驅(qū)動(dòng)在一起，將它們組裝成有序晶體，從而產(chǎn)生整體上具有獨(dú)特光學(xué)，化學(xué)和機(jī)械性質(zhì)的結(jié)構(gòu)。這些晶體可以表現(xiàn)出與自然界天然結(jié)構(gòu)類似的性質(zhì)，例如蝴蝶翅膀中的虹彩細(xì)胞，以及海綿中的微觀纖維。
納米粒子從針頭分配到旋轉(zhuǎn)臺上，產(chǎn)生含有數(shù)十億納米粒子的螺旋晶體。圖片來源:MIT
我們可以形象的將單個(gè)顆粒想象為一個(gè)足球，研究人員用這一新技術(shù)制造三維晶體結(jié)構(gòu)的過程就好比是用無數(shù)足球搭建一幢摩天大樓一樣，只不過他們的研究工作是在微觀層面上展開的。
研究人員使用定制的3D打印設(shè)備創(chuàng)建了微小的三維膠體顆粒塔，3D打印設(shè)備由打印針頭、注射器和兩塊可加熱鋁板組成，針頭與注射器被安裝在鋁板上方，打印時(shí)由針頭將膠體材料沉積在鋁板上。
展開 ABAQUS二維混凝土細(xì)觀模型的數(shù)字化重建技術(shù)(一)幾何重構(gòu)
在基于ABAQUS開展混凝土細(xì)觀力學(xué)模擬時(shí)，數(shù)字化重建技術(shù)是構(gòu)建能夠真實(shí)反映混凝土內(nèi)部多相結(jié)構(gòu)（如骨料、砂漿、界面過渡區(qū)ITZ及孔隙等）的關(guān)鍵前置步驟?；炷良?xì)觀模型研究中主流的數(shù)字化重建方法主要分為以下兩類：一是幾何重構(gòu)法，從CT或照片圖像中提取真實(shí)骨料輪廓，通過AutoCAD等軟件重建混凝土骨料、ITZ幾何模型，再導(dǎo)入ABAQUS進(jìn)行網(wǎng)格劃分；二是圖像映射法，將混凝土高分辨率掃描圖像通過預(yù)處理將不同材料進(jìn)行顏色區(qū)分后，通過ABAQUS插件直接轉(zhuǎn)化為有限元網(wǎng)格單元，并依據(jù)圖像顏色差異劃分材料相。本案例介紹混凝土細(xì)觀模型的幾何重構(gòu)法，圖像映射法將在下篇文章中進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先對混凝土細(xì)觀的掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理，明確區(qū)分骨料（黑色）與水泥砂漿材料（白色），然后通過批量圖像邊界軟件提取界面過渡區(qū)（紅色）。在進(jìn)行邊界提取時(shí)，提取維度選擇二維，邊界附著選擇黑色（即附著在骨料上），邊界顏色可設(shè)置為白色，方便下一步的CAD導(dǎo)入，本案例通過二次加厚處理兩次，將過渡區(qū)厚度設(shè)置為三個(gè)像素寬度。
采用CAD圖像導(dǎo)入插件分別導(dǎo)入邊界提取前后的圖片，形成ITZ外邊界及骨料邊界的CAD線條圖。插件導(dǎo)入CAD后的模型尺寸與圖片分辨率一致，需在CAD內(nèi)進(jìn)行模型縮放以達(dá)到實(shí)際的模型尺寸，例如圖片分辨率是500×500 px，實(shí)際的模型尺寸為150×150 mm，則需要進(jìn)行的縮放比例為：150/500。
CAD模型處理完成后，將骨料、ITZ、砂漿圖分別另存為dxf格式文件，并以草圖的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)，然后在ABAQUS中使用導(dǎo)入的草圖建立相應(yīng)的部件。
展開 光刻技術(shù)第9期 | 二維與三維矢量成像模型對比-含相差物鏡的應(yīng)用
在上述仿真條件下，利用三維矢量成像模型計(jì)算空間像的相對強(qiáng)度分布，并與二維矢量成像模型計(jì)算的空間像相對強(qiáng)度分布對比。二維和三維矢量成像模型仿真結(jié)果的差異如圖所示。
二維和三維矢量成像模型仿真結(jié)果的差異
結(jié)論：在某些仿真條件下，兩模型仿真結(jié)果差異并不明顯。
03/先進(jìn)技術(shù)與未來發(fā)展方向
針對球差、彗差及偏振像差等，構(gòu)建“像差-矢量光場-深度衍射”耦合模型，采用瓊斯矩陣與澤尼克多項(xiàng)式聯(lián)合表征像差介導(dǎo)的偏振演化，結(jié)合嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）精準(zhǔn)計(jì)算厚掩模衍射，14nm節(jié)點(diǎn)三維圖形CD預(yù)測誤差可以≤3.5nm；開發(fā)像差權(quán)重動(dòng)態(tài)分配算法，聚焦高影響像差區(qū)域優(yōu)化，通過光源-掩模-像差協(xié)同調(diào)控，可以將像差導(dǎo)致的CD偏差從15nm降至4nm。
展開 ABAQUS二維混凝土細(xì)觀模型的數(shù)字化重建技術(shù)(二)圖像映射
ABAQUS二維混凝土細(xì)觀模型的數(shù)字化重建技術(shù)(一)幾何重構(gòu)
https://www.yqgqt.org.cn/post/1990726
本篇介紹二維混凝土細(xì)觀模型在ABAQUS中數(shù)字化重建技術(shù)的第二種方法——基于ABAQUS背景網(wǎng)格的圖像映射方法?；炷翀D像前處理部分與第一種方案一致，這里不多做贅述，將處理完成的混凝土圖像通過ABAQUS Image To Part 2D插件進(jìn)行導(dǎo)入，導(dǎo)入時(shí)縮放比例參數(shù)（Scaling）設(shè)置為0.3，可將分辨率為500×500 px的圖像建立尺寸為150×150 mm的試件模型（0.3 = 150/500）。模型建立后采用EasyCDP Mortar&ITZ插件設(shè)置混凝土損傷塑性材料參數(shù)，本案例不考慮骨料的損傷破壞。
設(shè)置分析步、載荷后建立作業(yè)，并在提交作業(yè)前采用ABAQUS CDED插件設(shè)置混凝土開裂。
提交作業(yè)完成模擬分析。
展開 光刻技術(shù)第7期 | 二維與三維矢量成像模型對比-零波像差雙遠(yuǎn)心成像
二維矢量成像模型雖能滿足平面圖形的偏振態(tài)表征需求，卻因忽略深度方向光場耦合與厚掩模衍射效應(yīng)，無法適配三維堆疊圖形的成像預(yù)測。
三維矢量成像模型通過全空間矢量光場建模，可精準(zhǔn)捕捉雙遠(yuǎn)心光路下三維偏振演化與深度衍射規(guī)律，成為破解該瓶頸的關(guān)鍵。本文以零波像差雙遠(yuǎn)心成像為視角，對比二維與三維矢量模型的適配性差異，重點(diǎn)聚焦三維模型的應(yīng)用機(jī)理，為先進(jìn)三維制程光刻精度提升提供理論支撐。
02/三維矢量成像模型在零波像差雙遠(yuǎn)心物鏡中的應(yīng)用
零波像差、雙遠(yuǎn)心成像時(shí)，物鏡三維偏振像差的偏振追跡矩陣與二維偏振像差的瓊斯矩陣可相互轉(zhuǎn)換。
從瓊斯矩陣轉(zhuǎn)換為三維偏振追跡矩陣，只需借助物方和像方的變換矩陣：將物方變換矩陣、瓊斯矩陣、像方變換矩陣依次結(jié)合，即可得到對應(yīng)的三維偏振追跡矩陣。
而物方、像方變換矩陣的元素，對應(yīng)的是“物方局部坐標(biāo)系在全局坐標(biāo)系中的坐標(biāo)”“像方局部坐標(biāo)系在全局坐標(biāo)系中的坐標(biāo)”——這些坐標(biāo)信息是實(shí)現(xiàn)矩陣轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)支撐。
這一轉(zhuǎn)換能力，讓零波像差雙遠(yuǎn)心物鏡中的偏振像差處理，能在三維與二維矩陣間靈活切換，適配不同的計(jì)算與優(yōu)化場景。
二維-三維坐標(biāo)系與矩陣轉(zhuǎn)換
光刻成像模型中x-y坐標(biāo)系（全局）和i-j坐標(biāo)系（局部）示意圖如圖所示。
光刻成像模型中x-y坐標(biāo)系和i-j坐標(biāo)系示意圖
在二維矢量成像模型中，光瞳面的瓊斯矩陣（二維形式）可以轉(zhuǎn)換為3×3的矩陣（適配三維分析）：只需借助入瞳側(cè)轉(zhuǎn)換矩陣T?與出瞳側(cè)轉(zhuǎn)換矩陣T?，將這兩個(gè)矩陣與瓊斯矩陣依次結(jié)合，即可得到對應(yīng)的三維矩陣。
而這兩個(gè)轉(zhuǎn)換矩陣的參數(shù)，由入瞳、出瞳處衍射光的方向余弦決定（比如入瞳的α?、β?、γ?，出瞳的α?、β?、γ?）——這些方向信息是實(shí)現(xiàn)二維到三維矩陣轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵支撐。
展開 基于XFEM技術(shù)模擬二維平板疲勞裂紋擴(kuò)展-Abaqus軟件（附視頻教程）
本人兩個(gè)月前開始接觸疲勞裂紋的模擬，先前是一直在做靜載荷條件下的裂紋擴(kuò)展，兩者都是利用XFEM技術(shù)，后者的教程在網(wǎng)上較多，但是前者的教程，就像前面提到的，少之又少。
同時(shí)，在Abaqus的幫助手冊里，同樣可以找到關(guān)于基于XFEM技術(shù)模擬低周循環(huán)載荷下，疲勞裂紋的擴(kuò)展的相關(guān)例子，提供了inp文件，附在本文的最后，有需要的朋友可以下載來看看，也可以自己到幫助手冊里找找出處。
好的，說了這么多，現(xiàn)在開始正式進(jìn)入本篇教程的干貨內(nèi)容，基于本人也是還在新人階段，此分析模擬是源自于幫助手冊中的例子，但是邊界條件與手冊中有所差別，所以教程中有疏漏或者出錯(cuò)的地方，還請各位朋友，注意鑒別，提出指正批評。
已經(jīng)抽時(shí)間錄制好了視頻教程：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11094
需要看視頻教程的朋友，可以點(diǎn)擊鏈接觀看。
【例子背景信息】一塊3X3m的二維平板的頂部與底部受到方向相反的循環(huán)變化載荷，頂部受到峰值為8X10-5m位移載荷，底部受到峰值為-8X10-5m位移載荷，二維平板存在一條長度為0.3m的預(yù)制裂紋，位置如下面模型圖所示。采用Direct cyclic分析步，實(shí)現(xiàn)受載過程的分析。
展開 光刻技術(shù)第8期 | 二維與三維矢量成像模型對比-零波像差非雙遠(yuǎn)心成像
先進(jìn)技術(shù)與未來發(fā)展方向
面向3nm及以下節(jié)點(diǎn)，開發(fā)EUV非雙遠(yuǎn)心適配模型，深化極紫外光與矢量光場耦合機(jī)制研究；結(jié)合Transformer架構(gòu)與FPGA加速，實(shí)現(xiàn)毫秒級動(dòng)態(tài)光場仿真，搭建數(shù)字孿生系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)；跨場景拓展：拓展至生物芯片、量子芯片光刻，構(gòu)建多材質(zhì)適配模型，支撐全鏈路工藝優(yōu)化。
射出模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與智能制造技術(shù)分析
因此，智能制造應(yīng)充分汲取傳統(tǒng)制造技術(shù)中的優(yōu)勢，并與高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)加以融合，使射出模具的設(shè)計(jì)與制造變得越來越智能。
射出模具數(shù)字化設(shè)計(jì)
手表零部件制造對模具的精度要求十分高，然而現(xiàn)階段中國的模具設(shè)計(jì)方式依然呈現(xiàn)傳統(tǒng)落后的情況，很多企業(yè)所使用的技術(shù)只是單純的二維繪圖技術(shù)以及3D/CAD等系統(tǒng)，然而這些系統(tǒng)技術(shù)其數(shù)字化的水平略低，并不能滿足人們的正常需求。所以，本文將結(jié)合射出模具中手表殼體模型進(jìn)行數(shù)字化的設(shè)計(jì)與智能制造為例，切實(shí)實(shí)現(xiàn)射出模具設(shè)計(jì)與制造呈現(xiàn)出數(shù)字化與智能化，為中國模具制造行業(yè)發(fā)展提供保障。
型腔布局設(shè)計(jì)
圖1為結(jié)合CAD技術(shù)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)出的手表殼體塑件模型，其尺寸為39mm×33.9mm×7.6mm。由于在進(jìn)行手表塑件模型設(shè)計(jì)過程中，其自身尺寸并不大，為保證生產(chǎn)效率的提升，往往所采用的使用一出四分中布局，防止因?yàn)榉€(wěn)產(chǎn)過大等問題導(dǎo)致模具出現(xiàn)變形、飛邊等情況。除此之外，在模型的兩側(cè)設(shè)置了兩個(gè)裝配表鏈的裝配旋孔，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分思考側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，以及思考模具的整體布局設(shè)計(jì)。
圖1：結(jié)合CAD技術(shù)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)出的手表殼體塑件模型
在模具整體情況分析過后，可以結(jié)合CAD技術(shù)將塑件放置在坐標(biāo)軸中，創(chuàng)建包容框來確定模具的整體大小，并在后續(xù)的操作過程中用其來切割分模面的輪廓，并依照線架來修改模具的排位。在模具排位修改過程中，不光要充分思考型腔的整體強(qiáng)度，還應(yīng)該考慮到封膠的問題。若是型腔之間的距離過于小，那么將會(huì)造成飛邊；若是太大，那么將會(huì)使得模具的整體結(jié)構(gòu)過大而浪費(fèi)鋼材。因此，當(dāng)型腔深度小于等于30mm時(shí)，那么型腔間的距離通常取15～20mm，在本文設(shè)計(jì)中，型腔的取值為17mm，如圖2。
展開 