DOE的案例
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
如圖1所示，系統參數如下：光源是高斯光源 束腰直徑 8 mm，也就是束腰半徑 4 mm 波長 532 nm DOE器件尺寸 8 mm × 8 mm 目標平面位于DOE后方 200 mm 目標是看目標面上能不能得到 3×3 點陣分布
這次我們驗證的是一個很經典的DOE任務：把一束高斯光，整形成一個 3×3 的點陣。任務本身不復雜，但特別適合拿來講清楚驗證思路。
二、這個案例要解決什么問題？
但光學系統這東西，最不認感覺。尤其DOE這種器件，本身就對相位調制、采樣、量化、傳播條件都非常敏感。你只要有一個環節理解偏了、映射錯了，最后出來的結果就可能和預期差很遠。所以對DOE來說，仿真驗證不是有空可以做一下，而是最好在加工前必須做。它最大的價值，不只是讓你看一張結果圖，而是讓你在真正花錢、花時間流片之前，先判斷這條路到底值不值得走。
“設計的時候感覺沒問題啊。”
這些問題，如果不提前驗證，最后就很容易演變成一句熟悉的話：
相位灰度和真實相位的映射有沒有搞對？ 導入軟件之后，物理量是不是設置錯了？ 傳播距離是不是和設計工況一致？ 連續相位一旦變成多臺階，效果會不會掉得很厲害？ 目標點陣有沒有出來？ 出來了之后均勻性好不好？ 有沒有一堆雜散光和鬼像？
先說一個特別現實的問題。很多時候，我們做DOE設計的流程都是這樣的： 先設定目標光場，然后通過迭代算法、優化方法或者其他設計手段，最后得到一張相位圖。到這里，很多人會下意識覺得，工作完成得差不多了。但實際上，真正危險的地方，往往恰恰就在這之后。
展開 Moldex3D模流分析之Design of experiment, DOE
That is why DOE is important.
In addition to practical application, DOE can be used with CAE software. The optimization software provides different DOE approaches and can obtain the best solutions through CAE molding simulations. Communication between the two can be established to perform the job iteration. With Moldex3D Studio, molding simulation and optimization analysis can perform simultaneously on a single platform (Fig. 1), bringing us a scientific DOE mold tryout process. The following illustrates how to determine the optimal design in DOE and the assistance from the software.
Fig. 1 With Moldex3D Studio, molding simulation and optimization analysis can perform simultaneously on a single platform.
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
運行 DSEARCH_OPT.MAC 點擊按鈕，模擬退火 (50, 2, 50）
該程序發現表面 9 使用 DOE 效果最好。
我們嘗試增加第二個 DOE。將變量添加到 DOE 項的 PANT 文件中,
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,
在 Command Window 中輸入 ASY, 這次在表面 3 添加了 DOE
評價函數會有很大改進。我們修改了PANT文件，因此它會改變兩個DOE上的系數，并包括一些高階項。系數G32是12次冪系數，而ADA的默認值僅為8次冪。（我們注銷ADA 5 QUIET命令和VY 0 YP1，所以沒有得到第三個DOE！）
現在我們再次運行它，然后模擬退火(50, 2 ,50)
當使用 DOE 進行優化時，DSEARCH 返回的鏡頭的評價函數從 0.96 下降到了 0.04。（L19L1）思考我們需要多少球面元件來獲得這種質量，您可以自己嘗試練習
本課程展示了如何將鏡頭表面轉換為 DOE 可以顯著提高圖像質量 - 或者讓您以更少的元件獲得所需的質量。當然，這完全取決于鏡頭供應商是否可以制造 DOE。這些可能不太容易。
這是表面 3 處的 DMASK 配置文件：在命令窗口輸入 DMASK 3 PROFILE
這是表面 9 處的 DMASK 配置文件：在命令窗口輸入 DMASK 9 PROFILE
第二個可能對加工廠是一項挑戰。我們來看一下空間頻率。
展開 Moldex3D模流分析之Find the Optimal Solutions Combining DOE and Molding Simulation
That is why DOE is important.
In addition to practical application, DOE can be used with CAE software. The optimization software provides different DOE approaches and can obtain the best solutions through CAE molding simulations. Communication between the two can be established to perform the job iteration. With Moldex3D Studio, molding simulation and optimization analysis can perform simultaneously on a single platform (Fig. 1), bringing us a scientific DOE mold tryout process. The following illustrates how to determine the optimal design in DOE and the assistance from the software.
Fig. 1 With Moldex3D Studio, molding simulation and optimization analysis can perform simultaneously on a single platform.
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DOE的正確實施步驟，你做對了嗎？ 附isight淺談進行DOE的步驟下載
下載地址：isight淺談進行DOE的步驟
Ansys Zemax | 設計衍射光學元件（DOE）和超透鏡（metalens）
在制造之前，設計者可以使用 POP 和 FDTD 來檢查最終的 PSF
1.3 參數化 DOE 的 Sag -> 用 FFT /惠更斯 Huygens PSF 進行光線追跡
若不使用相位面來表征 DOE，也可以直接在序列模式下對詳細的閃耀光柵 Sag 進行建模，用傳統的光線追跡和 FFT 和 Huygens PSF 等分析方法來設計 DOE。這種方法只有在 DOE 光柵常數的數量級遠大于波長時才有效（因為接近波長時矢量衍射效應很強）。由于這個原因，這種方法不適合用于考慮 metalens。參考文獻[4]中討論了一個很好的例子，DOE 的 Sag 分布是由一個方程描述的，生成了類似于菲涅爾透鏡的閃耀結構。
除了光柵常數的限制外，這種方法的另一個缺點是，設計者可能仍然需要定制一些工具，以增強 OpticStudio 提供的功能。例如，目前沒有支持參考文獻[4]中所述的閃耀 Sag 的原生面型。用戶需要創建自己的序列面 DLL，以模擬特殊的表面 Sag 分布。此外，目前 OpticStudio 不支持顯示橫截面 PSF，例如，Y-Z 平面，需要一個宏來掃描不同Z位置的 PSF 并創建參考文獻[4]中所述的圖。
1.4 參數化 DOE 的 Sag 分布 -> POP
與上述方法類似，可以通過在 OpticStudio 中利用 Sag 進行建模來模擬菲涅爾波帶片。但對于這種類型的 DOE，僅使用幾何光線追跡來模擬是不行的。因為表面上沒有坡度，所以垂直入射到 DOE 上的光線不會改變其方向，然而，事實上，垂直入射的光束可以通過適當設計的菲涅爾波帶片進行聚焦。這種效應應該由 OpticStudio 的 POP 來處理。
展開 MeshWorks自動DOE優化流程
借助于以上功能，工程師可以高效的創建DOE優化矩陣，大幅提升優化工作的效率。
Ansys Zemax | 如何在OpticStudio中設計衍射光學元件（DOE）和超透鏡（metalens）
這種方法只有在DOE光柵常數的數量級遠大于波長時才有效（因為接近波長時矢量衍射效應很強）。由于這個原因，這種方法不適合用于考慮metalens。參考文獻[4]中討論了一個很好的例子，DOE的Sag分布是由一個方程描述的，生成了類似于菲涅爾透鏡的閃耀結構。
除了光柵常數的限制外，這種方法的另一個缺點是，設計者可能仍然需要定制一些工具，以增強OpticStudio提供的功能。例如，目前沒有支持參考文獻[4]中所述的閃耀Sag的原生面型。用戶需要創建自己的序列面DLL，以模擬特殊的表面Sag分布。此外，目前OpticStudio不支持顯示橫截面PSF，例如，Y-Z平面，需要一個宏來掃描不同Z位置的PSF并創建參考文獻[4]中所述的圖。
1.4 參數化DOE的Sag分布 -> POP
與上述方法類似，可以通過在OpticStudio中利用Sag進行建模來模擬菲涅爾波帶片。但對于這種類型的DOE，僅使用幾何光線追跡來模擬是不行的。因為表面上沒有坡度，所以垂直入射到DOE上的光線不會改變其方向，然而，事實上，垂直入射的光束可以通過適當設計的菲涅爾波帶片進行聚焦。這種效應應該由OpticStudio的POP來處理。
本文附有使用POP處理菲涅爾波帶片的實例文件 "Fresnel Zone Plate Phase Type.zar"，供用戶參考。如圖3所示，在這個系統中，準直光束入射到玻璃板上。在玻璃板的背面，使用菲涅爾波帶片表面類型創建了一個同心的二元結構。在布局窗口中，您可以看到光線不改變其傳播方向，光束保持準直傳播，從物體表面到圖像表面。
注意，對于這種結構，透鏡的最大允許直徑可能嚴格取決于入射光束的相干程度和透鏡的焦距。本文將不討論波帶片的設計基準原則。
展開 實例 | DEFORM軟件DOE/OPT技術在螺栓成形工藝中的應用
但是有限元模擬技術只能對預先設計的成形方案進行評估，它并不能直接給出成形工藝的最優方案，所以SFTC公司將DOE/OPT優化技術嵌入DEFORM軟件中，以便在模擬仿真環境下使輸出響應不斷地得到改進，從而可以實現成形工藝方案的自動優化。DOE/OPT技術就是從可能值中找到最佳工藝設計變量，使得輸出結果為最優解或滿意解的過程，使用戶可以更加容易地獲得設計規律和最佳工藝方案。
本文采用DEFORM軟件對螺栓成形工藝進行了分析，并運用DOE/OPT技術對成形工藝方案自動優化設計，最終獲得設計規律和最佳工藝方案。
1 有限元模擬
螺栓成形工藝較為復雜，一般為多工步成形，其成形工藝流程：預成形—頂鐓—終鍛。根據螺栓幾何及成形特點，模擬仿真過程中坯料和模具的幾何可以簡化為2D模型。DEFORM MO模塊多工步成形仿真前處理設置如下圖所示：
MO模塊前處理設置
2 DOE/OPT優化設計
運用DOE/OPT技術對螺栓成形工藝進行優化設計，獲得設計規律和最佳工藝方案。在MO集成環境中添加DOE分析，將預成形下模內傾角和內圓角，坯料直徑和高度（同時保持坯料體積不變及坯料外徑和下模具內徑相等）；頂鐓工步上模內傾角及深度（保持內腔體積不變），上、下模具間距等設置為設計變量；螺栓終鍛成形完成后，其關心區域的最大等效應變作為目標變量。期望最大等效應變最小，避免開裂，提高產品質量。設計變量設置如下圖所示：
預成形下模內傾角和內圓角 坯料直徑及高度
頂鐓上模內傾角及深度 頂鐓上、下模具間距
將終鍛坯料關心區域的最大等效應變設置為目標變量，如下圖所示。
目標變量設置
3 結果
采用全因素樣本法，自動生成135組成形工藝方案。
展開 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 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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選擇Dbook工作目錄
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 
ZEMAX軟件技術應用專題：如何在OpticStudio中設計DOE透鏡或超穎透鏡
此方法僅在DOE的特徵尺寸不太接近波長尺度（矢量繞射效果很強）時才有效。因此，該方法不適用於超穎透鏡。參考文獻[4]中討論了一個很好的例子，其中DOE矢高由產生像菲涅耳 (Fresnel)透鏡的閃耀結構的方程式描述。
除了功能大小的限制之外，此方法的另一個缺點是設計人員可能仍需要定制一些工具來增強OpticStudio提供的功能。例如，如參考文獻[4]中所述，目前尚無原生序列表面支撐起泡的下垂。用戶需要創建自己的序列表面DLL來建模唯一的表面下垂。此外，當前OpticStudio不支援在例如Y-Z平面上顯示橫截面PSF。如參考文獻[4]中所述，需要一個巨集來掃描不同Z位置的PSF並創建圖。
1.4 參數化 DOE 矢高-> POP
像上述方法一樣，可以透過在OpticStudio中對二進制矢高建模來模擬菲涅耳波帶片。但是，對於這種類型的DOE，光線追跡引擎將無法正常工作。垂直入射到DOE上的光線不會改變其方向，因為表面沒有傾斜。但是，垂直入射的光束可以用適當設計的菲涅耳波帶片聚焦。此效果應由OpticStudio中的POP處理。
如圖3所示，在該系統中，準直光束入射在玻璃板上。在玻璃板的背面，已使用菲涅耳波帶片表面類型創建了同心二元結構。在布局圖視窗中，您可以看到光線沒有改變其傳播方向，並且光束保持準直，從物件到成像表面傳播。
注意，採用這種結構，透鏡的最大允許直徑可能嚴格取決於入射光束的相干程度和透鏡焦距。本文將不討論設計帶區透鏡的原理。
Figure 3 菲涅耳波帶片系統佈局圖
但是，如果現在使用POP分析建模相同的情況，則將觀察到光束開始聚焦在成像表面上，如圖4所示。在這裡，我們從束腰尺寸為2.6 mm的高斯光束開始並將光束聚焦下降到束腰約0.4毫米的斑點。此範例說明只能使用POP模擬這種類型的結構。
展開 Deform DOE設置及啟動方法 ￥19.89
目前主流的CAE分析軟件，都把優化功能作為未來發展的一個主要功能點，DOE是Deform的優化設置設置模塊，其功能也在逐漸加強，在做某些研究型的分析過程中，可以利用DOE模塊，進行批量分析并自動優化出最佳參數；
由于默認安裝的Deform，某些服務沒有啟動或者一些設置原因，導致DOE算例提示沒有lic或者不能運行，所以筆者總結了DOE模塊需要設置的方法，以供各位參考；
利用Isight/DOE辨識Abaqus分析模型中的關鍵參數
Isight中的試驗設計方法DOE模塊用于辨識關鍵參數、構件經驗公式以獲得最佳設計。DOE運用包括三個步驟：試驗計劃、執行試驗和結果分析。
Isight/DOE與Abaqus結合，可以將Abaqus分析模型中的參數進行試驗設計，辨識出關鍵參數，從后處理Pareto圖等中分析出參數對輸出響應的影響大小。以沖擊力作用的鋼架結構為例進行說明，其中以兩種材料Al和STEEL的彈性模量和泊松比為設計參數，試驗測得鋼架結構在沖擊力作用下的位移響應曲線與仿真結果曲線之差為輸出響應。下圖為Abaqus分析模型。
在Isight中建立Abaqus工作流，如下圖所示。
Abaqus工作流
Isight中，有9種DOE方法，如參數試驗、全因子設計、部分因子設計、正交數組、中心組合設計、Box-Behnken設計、拉丁超立方設計、優化拉丁超立方設計及自定義數據文件，用戶也可以進行二次開發，自編DOE方法。用戶可以根據自己的需求選擇合適的試驗設計方法。
Isight提供后處理工具，幫助進行試驗設計的后處理工作，有試驗數據表格、散點圖、ANOVA分析表、Pareto圖、主效應圖、交互效應圖及相關性圖等。下圖為本鋼件結構的后處理。
利用IsightDOE辨識Abaqus分析模型中的關鍵參數.pdf
展開 基于hyperworks簡易車身DOE分析-01 ￥45
基于hyperworks簡易車身DOE分析將帶你學習如何在hyperstudy中建立多個變量，并基于這些變量因子分析其對響應的敏感度分析。在hyperstudy中創建變量因子、位移響應，分別進行DOE分析等。
分析模型
定義變量
DOE分析結果（各變量對節點位移響應的靈敏度）
DOE分析結果
本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
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