如何進(jìn)行序列模式公差分析

公差分析是面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計中非常重要的一個環(huán)節(jié)。本文簡單地介紹了公差分析的基本流程，目的是為了讓初學(xué)者對公差分析有一定的了解。

本文案例

設(shè)計一款批量生產(chǎn)的激光擴(kuò)束器。

光源為：1離子激光，1/e2時光束寬度為：2.5mm。目標(biāo)：光束出射時1/e2的光束寬度擴(kuò)大為原來的3倍，波前差必須小于兩倍的光束全寬不超過1/20 RMS（即：整個光束直接控制在5mm以內(nèi)）。

注意原始設(shè)計（nominal）的公差評價標(biāo)準(zhǔn)為0.0022即1/400。我們要求在批量生產(chǎn)時有1/20或者0.05波長，而系統(tǒng)中一部分公差本身就超過了這一標(biāo)準(zhǔn)，例如增加了補(bǔ)償之后，單單第二片透鏡的折射率公差就使得波前差降到了0.058 波長。在所有公差單獨(dú)計算后，Zemax OpticStudio 會計算各種不同的統(tǒng)計資料。其中最1重要的就是 "Estimated Change" 以及 “Estimated Performance” （本文中為Estimated RMS Wavefront）。Zemax OpticStudio使用RSS（Root Sum Square）的計算方法計算Estimated Change。對于每一個公差操作數(shù)，相對于原始設(shè)計的評價標(biāo)準(zhǔn)變量的計算方法是最1大與最1小公差的評價標(biāo)準(zhǔn)的改變各自平方后再取平均值。最1大與最1小取平均是因?yàn)樗鼈儾粫瑫r發(fā)生，如果相加會導(dǎo)致過分悲觀的預(yù)測。至此，我們計算出了一個最終成品值的預(yù)測。

反靈敏度分析

在靈敏度分析模式（Sensitivity mode）中，Zemax OpticStudio讀取公差操作數(shù)，并計算系統(tǒng)性能降低程度。在反靈敏度分析模式 （Inverse Sensitivity mode）中，Zemax OpticStudio則是被給予一個允許的性能降低范圍，并且系統(tǒng)必須找到一個可以達(dá)到這個性能目標(biāo)的公差的最1大最1小值。分析步驟如下：

在Set-Up中設(shè)定Inverse Sensitivity

在Criterion中，注意看“Limit”欄可以輸入?yún)?shù)了，點(diǎn)擊check，獲得原始設(shè)計（nominal system）的公差評價標(biāo)準(zhǔn)。

然后輸入我們的目標(biāo)值，我們假設(shè)為0.0075，因此每一個單獨(dú)的公差操作數(shù)都不能讓評價函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)低于1/130。

其他維持原本設(shè)定，并重新執(zhí)行公差分析。