摘要
研究课题
本文提出了将光学器件生产的各个阶段，从光学元件的设计，到机械和技术生产阶段，再到制造成本的计算，以一个单一的逻辑顺序结合起来的思想。这个想法更有吸引力，因为它可以控制整个过程，节省时间和预算，在设计阶段就决定最合适的生产方案。这些信息必须是客观的，与生产的具体类型和数量有关，并且易于在初始设计阶段进行验证和控制。
方法：该方法包括在“交钥匙”的基础上结合光学设备创建的所有阶段，包括设备光学方案的分析和可视化选项，考虑到机械和技术方面，以及根据产量计算“项目-产品”成本，并提出优化建议。众所周知，在设计光学元件时，特别是对于接近分辨率衍射极限的图像质量保证，有几种可供选择的电路解决方案：仅包含球面或方案中具有不同数量的光学元件的透镜的选择，或具有非球面的透镜。在设计阶段，选择是困难的。在这种情况下，决定是考虑到镜头的生产工艺过程。
主要的结果：进行了最佳透镜光学方案的选择。当光学器件方案的设计变体、光学元件的制造公差和生产量已知时，就可以在最早阶段对光学器件的制造可能性进行评估。确定了给定器件的各种光学方案的光学元件的制造成本。进行了备选电路解决方案的研究，例如，仅包含球面或方案中具有不同数量光学元件的透镜变体，或使用非球面。在设计阶段，正确的选择是困难的。在本文的案例中，考虑到透镜生产的工艺流程，开发了解决方案。为此，一种名为PanDao的新软件工具被应用于光学系统的早期设计阶段，为可生产性、所需的制造技术和预期的生产成本提供了预览。为了说明PanDao软件的使用，我们开发了两种针孔透镜方案，并与与透镜孔径一致的前向输入瞳孔进行了比较；第一透镜由三个球面光学元件组成，第二透镜由四个非球面光学元件组成。
实际的相关性：说明了在光学设计阶段对透镜系统进行可制造性分析的可能性，并在给定产量的条件下确定了光学器件制造的最佳工艺顺序。对各种光学元件的制造过程进行建模，可以选择最优生产链，并评估制造、装配和设备测试的需求和成本。另一个优点是在早期设计阶段计算设备成本，这有助于在某些情况下优化其光学方案，有时甚至可以避免原型设计阶段。这种方法首先在PanDao软件中实现，现在可供广泛的研究人员使用。
关键词
光学设计、光学制造、人工智能、光学技术、透镜、像差、公差、制造成本、制造成本分析
介绍
计算机技术在科学、生产和生活的各个领域占有越来越大的空间，渗透到以前难以想象的领域。其中一个最近的例子是一个多学科项目，涉及光学系统设计、光学元件的制造过程及其生产成本。
光学设计包括起点选择，在起点选择光学元件的数量和位置。然后设计师控制技术规格和图像质量。
光学器件的设计典型地展示了几种技术解决方案[1]的存在；它们之间的区别并不明显。例如，通过确定其最优生产链和比较替代变体的生产成本，可以选择最佳产品。
利用最近开发的PanDao软件工具成功地解决了这些问题。简而言之，PanDao是一个由光学设计人员编写的分析光学布局和公差的软件。然后，对所选技术的制造链进行了推荐，并对所选技术的生产成本进行了计算。
到目前为止，现有的软件工具一直在分别解决光学和机械设计问题，并创建其生产的技术链。因此，SYNOPSYS, OSD, CODEV， OPTICS STUDIO等软件程序为用户提供了实现光线追踪，分析光学元件和编制光学元件公差的选择，这些都是其生产技术从未结合过的。在光学设计师之后，另一位专家使用不同的软件，如MOLDEX 3D，展示了镜片技术链和塑料光学的生产过程，仅采用注射成型。通常，这些工程师之间没有联系，而且经常相互矛盾。这一事实减缓了光学器件的生产过程，并增加了其成本。
在光学系统的生成过程中，随后涉及三个不同的实体：
1) 最初，光学系统设计人员将性能参数转换为光学系统参数，如使用的玻璃类型，透镜几何形状，表面形状精度，粗糙度和中频误差以及应用的涂层类型；
2) 随后，光学制造设计人员将光学系统参数转化为精心设计的生产链，使用具有优化的制造参数集的机械，例如使用的磨料[2]，加工运动学，共振频率或应用的溅射率；
3) 最后，生产管理人员利用已部署的光学制造生产链，通过应用优化批量规模及高水平自动化条件下训练有素的操作人员来完成光学系统的制造。
一般来说，是光学设计师与客户就“光学系统”产品进行谈判，包括规格，价格以及有关产品制造，涂层，安装和交付的问题。
虽然光学系统设计人员有很好的软件工具支持来设计最优的光学元件，但目前还没有这样的工具来设计生产所需的最佳制造链。就光学制造而言，光学设计师的决定仅限于他们早期与公司或供应商光学车间谈判的个人经验。原因是光学制造技术并不是光学设计师培训的一部分，如材料学、机床计量学、机械工程、磨料加工、制造过程参数控制、化学工程等。
背景和问题说明
任何光学器件的生产过程都是相当复杂的，包括几个必要的步骤，并不是