透镜的设计流程与误差分析

2311566930星晴
发布于 2016-08-05 #光学设计及软件直接看回复推送文章

本帖最后由 2311566930星晴于 2016-8-5 16:47 编辑

只会操作软件的设计师并不一定是一个好的设计师，设计指标很高，但是做出产品来透镜产品未必不合格；只懂得生产的企业，工艺很精湛但是不懂设计与透镜的模具制作也未必能做出来一款好的产品，凯创光电是集光学设计、模具制作与加工、产品测试为一体的透镜生产厂家。在这里我们就简单介绍一下我司透镜的设计流程步骤，这里我们拿路灯透镜的设计来举例子。
1、根据客户提出的设计要求，做初步的设计评估，评估设计费、设计周期和开模周期。 下图是客户提出来的设计规范与需满足的要求

（设计参数规范）

（需满足的要求）这只是客户对透镜光学部分的要求，其中还有对透镜外形尺寸的要求这里就不做过多说明，根据客户的要求，我司光学设计部初步定设计费***，模具费***，设计与开模周期15天，并与客户协商，最终达成一致。
2、根据客户的灯具结构设计符合要求的光学透镜，一般情况下是Tracepro与Lighttools与3D设计软件配合使用一起使用做设计。在国内使用Tracepro的人居多，网上的教程也比较多，但是为了提高设计的准确性，我司设计师是两个软件共同使用，Lighttools起到矫正设计的作用。这里顺便说一下，再设计的时候使用档案光源可以提高设计的准确性，对于国产光源没有档案光源的我们可以使用分布光度计先测试光源的IES文件，反导入TP与LT里面做成档案光源使用，反导的时候注意设置光源的发光面。下图是TP与LT的设计图

Tracepro中的IES文件

Lighttools中的IES文件
3、如果是路灯设计需要在DIAlux里面设置客户要求的照明参数，将设计出来的IES文件导入DIAlux里面进行模拟。 将设计出来的IES文件导入到设置好参数的DIAlux里面做道路模拟，需要注意的是IES文件导出时的设置，Tracepro里面就是平滑度，Verticai angles等，Lighttools里面就是L与V方向的角度间隔等。在DIAlux里面检验模拟标准，若不合格，修改光学设计模型直到合格为止。
4、 制作产品模具与加工产品。 市面上大多数的设备都是热压成型，精度上有待研究，这就需要模具设计师有一定的设计经验，比如模具的定位与限位，也需要在模具上做收缩补偿与预留尺寸等。对于加工产品，对于操作员的要求也是很高的，一个好的操作员可以大大提高产品的成品率，有了高的成品率，那么产品的成本也会得到很好的控制。对于半成品的冷加工部分，需要掌握好研磨的力度与时间，能够减少产品的碎边与崩边现象，也能够精准的控制透镜压边的厚度。我司对于产品的误差可以控制在±0.1mm。
5、用透镜样品结合客户的灯具做灯板，用分布光度计测试IES文件与透光率等参数。做灯板的时候应该严格按照设计时光源与透镜的位置打样，用分布光度计测试时应该注意以下几点内容：1、测试前对产品的预热2、安装的时候要注意安装的精准度，避免测试时配光曲线出现不对称现象3、测试产品裸光源的光通量要合理并准确4、在分布光度计里合理的设置角度间隔与其他参数等5、要取平均值法测试透镜的透光率
6、将测试出来的IES文件导入到开始设置的客户要求的DIAlux里面重新确认是否达到标准。 将分布光度计测试出来的IES文件在导入到前面设计好参数的DIAlux里面做模拟，验证加工出来的指标是否符合设计要求。

我司的远方GO-2000分布光度计测试报表

实测IES文件在DIAlux里模拟结果
7、实际验收，用亮度计测试亮度值与亮度均匀度，与用照度计测试照度与照度均匀度。 对于一些道路验收要求，需要测试照度值与亮度均匀性，对于照度值我们都知道如何去测试，测试亮度均匀性我们要注意以下几点：1、测试方法应严格按照使用说明书去测试。2、测试的时候要取一段比较直、而且车辆比较少的道路做测试。3、测试的时候应该取平均值法作为最终的测试结果

我司购买的设备是远方CX-2A亮度计

（亮度计测试结果）二、设计透镜的误差分析 大部分设计师困惑的事情是设计出来的透镜的指标与实际加工出来透镜的指标不同，我司经过长期以来对这这方便有深入的研究，现在可以达到设计出来的透镜的指标与实际加工出来透镜的指标基本相同，在这里我们来分析下设计透镜误差的来源，主要有三个方面：1、 设计中的误差（1）要使用档案光源做光源做光学设计（2）要严格按照灯具当中光源到透镜的位置做光学设计（3）要追击足够多的光线进行光学模拟，当然这也要求你的电脑配置要非常高，并且要合理的设置IES文件的参数。（4）正确并合理的使用光学设计软件，一般以Tracepeo与Lighttools为基准2、加工中的误差（1）要对模具做一定的定位与限位（2）对模具做适当的补偿，包括热膨胀与上模具的预留（3）适当的提高模具的加工精度，合理的使用精雕与精密电火花技术加工模具（4）打磨模具与修模具的时候一定要有一定的经验（5）压棒的时候要保证玻璃棒烧到白热化再进行热压成型（6）保证足够的退火时间（7）保证粗磨、精磨、抛光的把控，控制透镜压边的厚度在一定的范围内
3、测试中的误差（1）保证测试之前灯具足够的预热时间（2）合理的设计测试角度间隔（3）保证灯具安装时的精准性（4）尽可能的多测试几组数据，取平均值法获得最后的测试结果一款好的光学设计要经得起推敲，需要将光学设计、产品加工工艺、与产品测试融会贯通，凯创光电将是您正确的选择。
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