幾何誤差分析的案例
SYNOPSYS 光學設計軟件---元件時鐘楔角誤差的公差分析 案例和像質誤差的 AI 分析
概述
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ASY查看傾斜數據
MC PLOT預估公差Monte-Carlo分析
設置工作目錄
選擇Dbook工作目錄
初始透鏡
點擊， 打開C28M1，點擊
此 MACro 將鏡頭輸出并將副本存儲在透鏡庫位置 5，然后創建一個 BTOL 公差分析
準備Monte-Carlo分析
在Command Window中輸入LM MCFILE
MCFILE是調整MACro，是Monte-Carlo分析的一部分
點擊點擊 運行MCFIlE
點擊 打開C28M2.MAC，點擊
所有透鏡都有楔角
在Command Window中輸入GET 5
在C28M2中注釋掉TEST，更改SAMPLES 1為SAMPLES 100
點擊 運行C28M2
元件現在都有楔角誤差，因此 PAD 顯示不能像以前那樣為透鏡著色。
圖像質量直方圖
本例探索 SYNOPSYS 的一個強大功能：它可以進行參數研究，顯示兩個變量對第三個變量的影響。 本例研究了第2個面和第3個面曲率變化對評價函數的影響。
MC PLOT
ASY查看傾斜數據
在C28M2中取消注釋TEST，并在TEST前加入命令WEDGES CLOCK，點擊 運行C28M2
在Command Window中輸入ASY
增加伽馬傾斜變量
更改MCFILE.MAC為
PANTVY 14 TH
Custom form:
--------------------------------------------------------------
PANTVY 14 TH
VY 5 GPG !
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十四：帶楔塊誤差的校驗和圖像誤差的 AI 分析的公差實例
課程二十四：帶楔塊誤差的校驗和圖像誤差的 AI 分析的公差實例
本課程將介紹前面討論的一些功能，并添加一些功能強大的新選項。在這里，我們將使用 BTOL 來計算八片式透鏡的公差，然后查看通過校驗單元格中的元件來補償楔形誤差的情況下的像質統計。最后，我們將在重新對焦鏡頭和校驗元件之后，檢查一組 100 個鏡頭的橫向色差的統計數據，這些鏡頭受公差限制。
這是一個 MACro，它將創建公差預算：
FETCH X33 ! 拿出開始的鏡頭
BTOL 90 ! 要求達到90%的置信度
TPR ALL ! 所有的表面都與試驗板相匹配。.
EXACT ALL INDEX ! 假設收到所有熔體數據。
EXACT ALL VNO ! 所以指數和色散的公差為零.
TOL WAF .18 .32 .18 ! 要求在三個視場點上的這個波前方差.
FOCUS REAL ! 聚焦軸上圖像點
ADJUST 14 TH 100 ! 厚度為14（最后一個空域）的情況下.
PREP MC ! 準備好蒙特卡洛評估的輸入數據.
GO ! 開始BTOL.
在 SYNOPSYS? 中打開名為 X33.RLE 的文件，我們使用 FETCH 命令將其取出。
運行此 MACro 時，BTO L公差已準備好并列在探測器上。現在我們需要使用 MC。
展開 ANSYS 分析結果評估與誤差分析
ANSYS 分析結果評估與誤差分析
分析結果評價與誤差分析.part1.rar
分析結果評價與誤差分析.part2.rar
VirtualLab Fusion應用：用于分析鏡頭系統成像誤差的工具
因此，對成像中常用的透鏡系統進行性能分析是許多光學工程師的一項基本任務。為了幫助光學工程師完成這項工作，VirtualLab Fusion提供了許多強大的工具。
在這份簡報中，我們想特別強調用于分析場曲和畸變的工具。這兩個像差源于這樣一個事實，即大多數探測器是作為平面操作的，而透鏡則是將光線聚焦到一個曲線上。這些像差可以通過VirtualLab Fusion提供的易于使用的集成工具進行研究，如以下例子所示。
場曲分析器
場曲描述了物鏡（鏡頭）的設計焦平面和實際焦距曲線之間的差異。在這個用例中，我們介紹了一個分析這種效應的工具。
畸變分析器
本用例介紹了VirtualLab Fusion中的Distortion Analyzer，以球面透鏡為例進行說明。
展開 
ZEMAX OpticStudio 如何對中頻誤差進行評估和公差分析
如何對中頻誤差進行評估和公差分析
概述
本文我們介紹了如何使用周期性空間頻率表面來建模旋轉對稱曲面的不規則度(例如由于金剛石車削而產生的不規則度)。
具體方法為使用專用的自定義序列模式表面DLL（常規偶次非球面結合Zernike項與矢高周期變化得到）建模該中空間頻率表面。我們將使用中頻面周期性不規則度對非球面單透鏡和一個天塞物鏡 (Tessar Objective) 進行表面不規則度的評估和公差分析
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提取碼：7sx5
介紹
對于表面不規則度的公差分析是鏡頭設計過程中保證生產加工得到的實際光學元件能夠達到預期性能的重要環節。可能引起光學性能變化的因素包括但不限于光學表面的加工誤差、所用模具的加工誤差、注塑造成的不規則度、光學元件與傳感器間的校準誤差、光學表面的粗糙度誤差以及厚度誤差。
將這些不規則度參數化將有利于公差分析，公差操作數 TEZI 就是一個很好的例子。TEZI 操作數使用 Zernike 多項式來表示不規則度，一些低頻表面誤差可以用該參數化公式來評價公差。并且非常高頻的表面誤差將引起光束產生大角度散射，光學系統中可以將這部分作為能量損耗忽略不計。然而，介于這兩者之間的中頻表面誤差，參數化建模就存在一些難度，不僅在于難以使用多項式進行表示，而且在于不能作為系統損耗而忽略。
本文我們以以金剛石車削為例，解釋為什么需要一個中頻誤差的分析模型。我們定義了一個表達式來建模這種不規則度，并在示例中使用點列圖和公差分析進行展示。最后，說明使用這種模型時應注意的限制條件。
展開 ZEMAX OpticStudio 如何對中頻誤差進行評估和公差分析
如何對中頻誤差進行評估和公差分析
概述
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本文我們介紹了如何使用周期性空間頻率表面來建模旋轉對稱曲面的不規則度(例如由于金剛石車削而產生的不規則度)。
具體方法為使用專用的自定義序列模式表面DLL（常規偶次非球面結合Zernike項與矢高周期變化得到）建模該中空間頻率表面。我們將使用中頻面周期性不規則度對非球面單透鏡和一個天塞物鏡 (Tessar Objective) 進行表面不規則度的評估和公差分析。
鏈接: https://pan.baidu.com/s/1_bpQ_1UpMRVbrmg-GAhIDw
提取碼: 7sx5
介紹
對于表面不規則度的公差分析是鏡頭設計過程中保證生產加工得到的實際光學元件能夠達到預期性能的重要環節。可能引起光學性能變化的因素包括但不限于光學表面的加工誤差、所用模具的加工誤差、注塑造成的不規則度、光學元件與傳感器間的校準誤差、光學表面的粗糙度誤差以及厚度誤差。
將這些不規則度參數化將有利于公差分析，公差操作數 TEZI 就是一個很好的例子。TEZI 操作數使用 Zernike 多項式來表示不規則度，一些低頻表面誤差可以用該參數化公式來評價公差。并且非常高頻的表面誤差將引起光束產生大角度散射，光學系統中可以將這部分作為能量損耗忽略不計。然而，介于這兩者之間的中頻表面誤差，參數化建模就存在一些難度，不僅在于難以使用多項式進行表示，而且在于不能作為系統損耗而忽略。
本文我們以以金剛石車削為例，解釋為什么需要一個中頻誤差的分析模型。我們定義了一個表達式來建模這種不規則度，并在示例中使用點列圖和公差分析進行展示。
展開 有限元分析的誤差產生與降低方法
筆者今天就來說說，有限元的誤差來源和注意事項。
01 幾何模型處理（模型簡化）
實際結構的幾何模型難免會存在小孔，小倒角，小槽等幾何細節。在實際模型中，這些細節是存在的，但為了便于有限元分析的網格劃分，需要對這些細節酌情處理，這便是一個誤差來源。一般來說，對于不關心的幾何細節，是要盡量去除的，但又不能影響結構傳力。
02 材料本構模型
正確的分析必然基于正確的材料本構定義。對于常用材料，分析者一般會查詢已有材料參數輸入到分析軟件中。最客觀的情況，如果我們有該材料同批試件的力學實驗數據，通過擬合這些實驗數據可獲得材料參數。
03 分析類型
非線性問題當線性問題處理會引起很大的誤差。比如大撓度、大轉角問題沒考慮幾何非線性等。
04 網格與單元
網格疏密要適宜，不關心的區域網格可以疏一點，關心的區域，應力梯度大的區域，要適當加密網格。網格質量也要檢查。選擇單元不同也會影響分析（高階單元與低階單元，縮減積分與完全積分，體積自鎖與剪切自鎖，非協調單元與雜交單元等）
05 邊界條件
現實中的邊界條件和理論總是有差別的。比如軟件中的固定邊界條件是理想的固定，但現實中并不存在真正意義上的固定約束。
06 求解計算
不同的算法有不同的特點和適用范圍。
07 結果解讀
在有限元分析中，節點的應力應變是由單元積分點的應力應變外推得出。由相鄰單元外推同一個節點可能得到不同的應力結果，這就需要選擇應力平均方式。
展開 沉降監測中的誤差分析及控制方法
儀器誤差
01 儀器校正后的殘余誤差
儀器校正后，還存在I角校正殘余誤差；儀器長期使用或受震動影響，使望遠鏡視準軸與水準管軸不平行，這種誤差屬于系統誤差，誤差大小同儀器與水準尺的距離成正比。
這種誤差的控制方法是：將儀器盡量安置在前、后視距離相等的地方，這樣就可以消除或減弱此項誤差的影響。
02 水準尺誤差
由于水準尺刻劃不準確，尺長變化、彎曲等影響，水準尺必須經過檢驗才能使用。
尺的接頭誤差的影響
控制方法可以通過在水準測段內用同一根尺子，并把測段站數目布設成偶數站。
尺的零點誤差的影響
控制方法可以通過在一個水準測段內，兩根水準尺交替輪換使用，即在本測站用作后視尺，下測站則用為前視尺，并把測段站數目布設成偶數，則在高差中相互抵消。標尺的零點差可在一水準段中使測站為偶數的方法予以消除。
2.觀測誤差
01 人員本身
觀測人員必須熟悉測量學的基本理論知識，熟練掌握水準儀器的操作規程，并且針對不同的工程特點、具體情況能采用不同的觀測方法和觀測程序，對觀測過程中出現的問題能及時分析出原因，能正確的運用誤差理論進行水準網平差計算。
由于每個人使用儀器和讀數的習慣不一樣，如果變換觀測人員，就容易引起儀器操作誤差和讀數誤差。控制方法：在每次觀測時，保證人員固定不動，減小觀測誤差(偶然誤差)，這對提高沉降觀測精度也有一定的作用。
展開 一次二階矩法誤差分析
從誤差方面分析，中心點法存在著由于非正態分布基本變量按正態分布對待引入的誤差，泰勒展開點取在遠離極限狀態曲面的均值點處引入的誤差，以及非線性函數線性化引入的誤差。驗算點法存在著由于非線性函數線性化引入的誤差，以及非正態變量等效正態化引入的誤差。
汽車用橡膠密封條性能要求，及拉伸強度測試誤差案例分析
從車體的三維數據出發，根據車身的車門、窗的設計相互位置和間隙通過三維CAD系統（常用CATIA和UG軟件）進行密封條的斷面、幾何形狀和結構設計。
3.快速樣件（prototype）驗證。按設計斷面和密封條的結構三維模型，通過激光快速成型和快速模型的方法制造彈性體的快速樣件。這種快速樣件具有類似橡膠的彈性，無須開制金屬模具即可快速制造，并可在車體上進行裝車匹配試驗。根據裝車匹配的效果，可對密封條的三維模型進行修正。
4.有限元分析（CAE）。通過CAE分析軟件，分析設計密封條的結構和受力變形行為，通過計算機模擬密封條在裝車過程中所受的應力和應變分析，驗證或優化改進密封條的結構及材料設計。
近年來CAE分析的應用范圍進一步擴大，利用相關軟件進行擠出口模的流道設計和密封條的隔噪聲性能的分析工作已經開始得到應用。
5.原始（原型）樣件：根據設計的數模，制造手工樣件并進行裝車測試，根據實際需要調整工裝或修改設計。
6.工裝樣件（OTS）：使用批產工裝制造樣件，供測試和整車廠認可。
7.測試：除道路試驗外，各種測試必須在向整車廠遞交工裝樣件之前完成。
汽車密封條性能指標
密封條性能主要由與壽命相關的一些材料性能和與使用相關的功能性能組成。通常材料性能用教練性能表示，使用性能用成品性能表示。
膠料性能
由于密封條使用條件較苛刻，而材料性能決定了產品的使用壽命。特別是對氣候的要求極為苛刻，為保證密封條在這些條件下正常工作，所以通常教練的規格性能有如下項目：
硬度，拉伸強度，拉斷伸長率
這些材料的基本性能要求，通常對其有供貨狀態和熱空氣二組性能要求。根據使用狀態，汽車的使用溫度范圍-40℃-70℃。熱空氣老化溫度一般選擇70℃。
展開 指針式萬用電表電平測量原理和誤差分析
電平的電阻修正系數
當指示值為Kp1 =13 dB時，電平實際值
5 結束語
因為使用交流電壓檔測量電平，由表頭的基本誤差與電路電阻、整流器等綜合起來，構成了交流電壓檔的基本誤差。由式（8）可知交流電壓檔的基本誤差對電平測量誤差有直接影響。電平的誤差曲線是隨著電平的減小而迅速增大，為了盡量減小測量誤差，故要規定指針指示的下限值。用戶應特別注意。另外，由圖1 可知，電平誤差曲線是呈下降情形，這與電阻誤差曲線[1] 及電感、電容誤差曲線[2] 呈兩端上翹的情形是不相同的。
最后應特別指出的是：在萬用電表生產廠家的技術說明書中，給出的誤差是指滿量程時的相對誤差，這當然是很小的，如5%。而實際上，應該按測量時的最大誤差考慮，本文為27.9%。這還僅僅是在測量方法正確的前提下才能實現的。
參考文獻：
[1] 呂炳仁, 指針式萬用電表電阻測量電路的誤差分析[J].電子產品世界,2014(10): 67-69.
[2] 呂炳仁.指針式萬用電表電感、電容測量原理和誤差分析[J].電子產品世界(增刊:2014年精選實用電子設計100例).
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Ansys Zemax光學設計軟件技術教程：如何對中頻誤差進行評估和公差分析
我們將使用中頻面周期性不規則度對非球面單透鏡和一個天塞物鏡 (Tessar Objective) 進行表面不規則度的評估和公差分析。
作者 Katsumoto Ikeda
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(*附件中包含的示例文件適用于 OpticStudio 20.1 及以上版本的專業版或旗艦版軟件中）
簡介
對于表面不規則度的公差分析是鏡頭設計過程中保證生產加工得到的實際光學元件能夠達到預期性能的重要環節。可能引起光學性能變化的因素包括但不限于光學表面的加工誤差、所用模具的加工誤差、注塑造成的不規則度、光學元件與傳感器間的校準誤差、光學表面的粗糙度誤差以及厚度誤差。
將這些不規則度參數化將有利于公差分析，公差操作數 TEZI 就是一個很好的例子。TEZI 操作數使用 Zernike 多項式來表示不規則度，一些低頻表面誤差可以用該參數化公式來評價公差。并且非常高頻的表面誤差將引起光束產生大角度散射，光學系統中可以將這部分作為能量損耗忽略不計。然而，介于這兩者之間的中頻表面誤差，參數化建模就存在一些難度，不僅在于難以使用多項式進行表示，而且在于不能作為系統損耗而忽略。
本文我們以以金剛石車削為例，解釋為什么需要一個中頻誤差的分析模型。我們定義了一個表達式來建模這種不規則度，并在示例中使用點列圖和公差分析進行展示。最后，說明使用這種模型時應注意的限制條件。
光學制造
在光學表面制造時，通常用表面不規則度或RMS誤差的形式來衡量一個表面與一個完美標準表面之間的差異。例如，在632.8 nm的He-Ne激光測試下，一個成品透鏡或反射鏡的表面不規則度大概為0.1λRMS。再以定制透鏡為例，如零位檢驗中使用的透鏡，表面不規則度大概為0.01 λRMS。
展開 ZEMAX光學設計軟件技術教程專題：如何對中頻誤差進行評估和公差分析
我們將使用中頻面周期性不規則度對非球面單透鏡和一個天塞物鏡 (Tessar Objective) 進行表面不規則度的評估和公差分析。
作者 Katsumoto Ikeda
附件下載
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(*附件中包含的示例文件適用于 OpticStudio 20.1 及以上版本的專業版或旗艦版軟件中）
簡介
對于表面不規則度的公差分析是鏡頭設計過程中保證生產加工得到的實際光學元件能夠達到預期性能的重要環節。可能引起光學性能變化的因素包括但不限于光學表面的加工誤差、所用模具的加工誤差、注塑造成的不規則度、光學元件與傳感器間的校準誤差、光學表面的粗糙度誤差以及厚度誤差。
將這些不規則度參數化將有利于公差分析，公差操作數 TEZI 就是一個很好的例子。TEZI 操作數使用 Zernike 多項式來表示不規則度，一些低頻表面誤差可以用該參數化公式來評價公差。并且非常高頻的表面誤差將引起光束產生大角度散射，光學系統中可以將這部分作為能量損耗忽略不計。然而，介于這兩者之間的中頻表面誤差，參數化建模就存在一些難度，不僅在于難以使用多項式進行表示，而且在于不能作為系統損耗而忽略。
本文我們以以金剛石車削為例，解釋為什么需要一個中頻誤差的分析模型。我們定義了一個表達式來建模這種不規則度，并在示例中使用點列圖和公差分析進行展示。最后，說明使用這種模型時應注意的限制條件。
光學制造
在光學表面制造時，通常用表面不規則度或RMS誤差的形式來衡量一個表面與一個完美標準表面之間的差異。例如，在632.8 nm的He-Ne激光測試下，一個成品透鏡或反射鏡的表面不規則度大概為0.1λRMS。再以定制透鏡為例，如零位檢驗中使用的透鏡，表面不規則度大概為0.01 λRMS。
展開 三角孔徑衍射誤差難分析？OAS 軟件深度仿真解難題
將仿真數據與基爾霍夫衍射公式理論計算結果對比，光強誤差小于 3%，光斑尺寸誤差小于 2%，驗證了 OAS 仿真的準確性與可靠性。此外，軟件支持衍射圖樣灰度分析、局部區域放大等功能，可進一步提取光斑均勻性、能量集中度等關鍵參數。
三角孔徑衍射的三維追跡圖
三角孔徑衍射的探測器結果圖
總結
本案例通過 OAS 軟件高效實現了三角孔徑衍射的仿真，相比傳統物理實驗，成本降低 60% 以上，研發周期縮短 50%。該方案可直接應用于三角孔光闌設計、激光加工衍射效應預判、光學檢測系統誤差分析等場景，為科研人員與工程師提供可靠的仿真工具。綜上，OAS 軟件憑借靈活的自定義建模能力、精準的衍射計算算法及便捷的操作流程，在非規則孔徑光學特性研究中展現出顯著優勢。
展開 有限元仿真分析誤差來源之邊界條件設置-動載荷
我們分析這個問題，其實通過達朗貝爾法已經將動載荷轉化為靜載荷了，這個時候載荷是不隨時間變化。而沖擊載荷實際上是隨時間變化的外載荷。那隨時間變化載荷，計算的應力是變大還是變小呢？
二、動力學分析
載荷隨時間變化，那么就要搬出大家最熟悉的公式了。
省略拉氏變換和反拉氏變換的推導過程，直接得到結論如下。
圖 4仿真結果
可以看出當載荷頻率很高，遠離受試產品的固有頻率時，引起的響應很小。上圖是針對單自由度系統，現實中都是多自由度系統，即受試產品具有無窮多階固有頻率。那么高頻載荷作用下，就會和高頻的固有頻率發生共振，對于電子受試產品來說，高頻對應的振型一般表現在電路板的局部模態，因此，高頻沖擊試驗一般是對電路板的可靠性評價試驗。
三、我的總結
1、 workbench中加速度載荷，實際上是利用達朗貝爾動靜法，將動載荷轉化為靜載荷。這種動載荷可以看作是跟時間無關的靜載荷。但這種載荷一般用來分析勻加速運動情況下的結構受力。
2、沖擊載荷對受試產品的影響，和以下幾個方面的因素有關，即沖擊載荷的頻率以及受試產品的固有頻率，還有沖擊載荷的方向和受試產品模態振型的方向。當沖擊載荷的頻率和受試產品的固有頻率接近，且沖擊載荷方向和受試產品模態振型方向一致時，沖擊載荷對受試產品的影響較大。
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