如何使用OpticStudio中的动态CAD链接

自2021年12月31日起,SOLIDWORKS与Zemax产品的集成已被弃用,并且不会在OpticsBuilder或OpticStudio的未来软件版本中提供。了解更多

OpticStudio旗舰版的非序列模式可以直接打开原生SolidWorks 零件文件 (SLDPRT), Autodesk Inventor零件文件 (IPT), 和 PTC Creo Parametric 零件文件 (PRT) 。且能在优化过程中动态调整。这篇文章以SoildWorks零件为例。

作者 Akash Arora, Kristen Norton, Thomas Pickering, Flurin Herren

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简介

OpticStudio旗舰版非序列模式能动态打开SolidWorks, Autodesk Inventor, 和PTC Creo Parametric 的零件文件,用于难以实现建模,尤其是需要使用参数来控制物体形状的情况。使用相关物体类型能方便容易地将CAD零件放入非序列元件编辑器中。

物体任意维度的定义都可以在非顺序组件编辑器中显示和控制。这将使光学工程师能够使用其机械工程师使用的相同文件,而无需进行格式转换。本文将以SolidWorks文件为例介绍如何使用动态CAD功能。

安装CAD软件

若想使用OpticStudio中的动态CAD功能,第一要求就是安装好合适的CAD软件:

  • 需要安装SolidWorks® 2017或更新版本,以使用动态链接SolidWorks零件文件 ( *.SLDPRT ) 的“CAD Part: SolidWorks”物体。
  • 需要安装Autodesk Inventor® 2018或更显版本,以使用动态连接Autodesk Inventor零件文件 ( *.IPT ) 的“CAD Part: Autodesk Inventor”物体。
  • 需要安装PTC Creo Parametric® 4.0或更新版本,以使用动态连接Creo Parametric零件文件 ( *.PRT ) 的“CAD Part: Creo Parametric”物体。

*请注意,OpticStudio技术支持团队将不提供SolidWorks、Autodesk以及Creo的安装帮助及技术支持。

无论是使用CAD Part: Creo Parametric物体还是CAD Part: SolidWorks物体,相应的程序都应该在加载零件至OpticStudio之前打开,并在OpticStudio运行期间保持打开状态,此举可以确保OpticStudio与CAD软件之间通信保持时刻畅通。不同的是,使用CAD Part: Autodesk Inventor物体时,不需要在OpticStudio加载零件前打开Autodesk Inventor。此时OpticStudio将自动在后台打开Autodesk Inventor,程序不出现在用户的显示器范围内,但可以通过任务管理器查询到该进程。应保持该软件在OpticStudio运行时一直运行,以确保OpticStudio与Autodesk Inventor之间的通讯保持时刻畅通。上述所有的情况内,保持OpticStudio与CAD软件之间的稳定通讯是在OpticStudio中修改零件物体的先决条件。

SolidWorks示例

下述示例使用了SolidWorks零件文件,该零件文件来自于CAD发布网站GrabCAD。下一步我们要把下图中的台灯参数化建模至OpticStudio中:

lamp rendering

此*.SLDPRT文件可以在文章附件中找到,也可以通过GrabCAD网站进行下载:https://grabcad.com/library/schone-1

当文件下载好后,可在SolidWorks内进行探索。通过FeatureManager Design Tree我们可以了解到构建这个台灯模型的特征和尺寸:

lamp features in SolidWorks

点击FeatureManager Design Tree内的特征选项,可以在窗口内查看其相关尺寸。下图所展示的是构建Sketch 1所使用的尺寸:

lamp dimensions

台灯的尺寸在下方列出以作为参考:

  • D1 =100 mm
  • D2 = 10 mm
  • D3 = 70 degrees
  • D4 = 125 mm
  • D5 = 50 mm
  • D6 = 120 mm
  • D7 = 70 degrees

一旦该*.SLDPRT文件在OpticStudio中打开,Sketch 1内的尺寸即可在非序列元件编辑器内获取及修改。OpticStudio将默认使用Dx@Sketch1来标注这些尺寸,其中的x是代表Sketch 1中各类尺寸的整数。同样的,Revolve 2的尺寸(唯一尺寸为360度)将被标记为D1@Revolve2。

需要注意的是,这些特征和尺寸的名称都可以在SolidWorks内进行修改,使得我们可以在OpticStudio中更直观的查看与修改参数。可通过右键点击FeatureManager Design Tree中的特征名称,并在菜单中选择“Feature Properties”来实现此操作。

right click on Sketch1

Sketch1 feature properties

同样也可在Sketch 1上完成尺寸命名设定。在Design Tree内选择Sketch 1,如之前图示。右键点击布局图中的一个尺寸,在右键菜单中选择“Configure Dimension”选项,再右键点击单元格名字(如下方示例中的D4)来对尺寸进行重命名。

right click on D4

right click on d4 cell to rename

上述方法只作为演示,我们仍在此示例中使用默认的特征和尺寸名称。
下一步,保存并关闭*.SLDPRT文件,SolidWorks在后台保持打开和运行。

SolidWorks is open

OpticStudio动态CAD链接

为了在OpticStudio中打开此SolidWorks零件,*.SLDPRT文件必须存放在恰当的Zemax用户数据文件夹下。在用户数据文件夹{Zemax}\Objects下有三个分别的文件夹用于存放SolidWorks、Autodesk Inventor以及PTC Creo Parametric文件,如下图所示:

Zemax user folders

在OpticStudio中可以对这些文件夹位置进行用户化设置,位于Setup tab > Project Preferences > Folders

user data folders

一旦*.SLDPRT文件保存至“SolidWorks Files”文件夹,即可使用OpticStudio中的非序列元件编辑器打开此文件。实际操作为:建立新的非序列系统,在非序列元件编辑器中展开Object Properties菜单,并在Type下拉菜单内选择“CAD Part: SolidWorks®”作为物体类型:

Select Cad Part

选择使用的*.SLDPRT文件:

select Lamp.SLDPRT

点击OK按钮,再打开NSC Shaded Model来查看该零件。该元件与在SolidWorks内看到的一模一样。

NSC Shaded Model

在此示例中,SolidWorks零件文件的单位与OpticStudio中默认的镜头单位一样为毫米。当打开Autodesk Inventor、PTC Creo Parametric或SolidWorks文件的时候,OpticStudio将自动确定其单位是否与当前镜头单位设置匹配。若单位之间不匹配,将发出警告。为了避免潜在的困惑和错误,强烈建议用户将OpticStudio内的镜头单位与CAD软件内的系统单位设为一致。

在OpticStudio中,可为CAD物体设置光学属性,例如膜层、材料以及散射函数。与此同时,零件的尺寸可以选择在非序列元件编辑器的参数栏下被直接显示。打开Object PropertiesCAD设置,可以看到*.SLDPRT文件内的Smart Dimensions和结构 ( Configurations ) 定义列表。SolidWorks中的可结构化功能 ( Configuration Capability ) 与OpticStudio中的多重结构功能 ( Multiple Configuration Capability ) 十分相似。该功能允许用户给一个文件中的同一零件定义多种不同的形态。在SolidWorks与OpticStudio内的功能可以通过SWCN这一多重结构操作数链接起来,用于控制SolidWorks中的Configuration设置。

默认情况下,零件的尺寸不会在非序列元件编辑器中的参数栏内显示,但可以在Part Dimension Name组合框内点击Expose按钮,将尺寸显示。需要注意的是,对于Inventor和Creo零件而言也可以使用同样的方法将尺寸展示出来。

cad settings in NSC editor

在此示例内,点击Expose All按钮,使得所有的尺寸都可以在非序列元件编辑器内动态地修改。

exposed CAD dimensions in NSC editor

可尝试修改其中的几个参数,更新NSC Shaded Model以查看这些改变。 在下图中,我们将D2从10毫米更改为15 毫米,将D7从70度更改为80度。

changing sketch1 dimensions in opticstudio

Creo 7的动态CAD链接

如果客户端计算机安装了OpticsBuilder for Creo 7和OpticsBuilder for Creo Parametric 7。

执行以下文章中的步骤:

Zemax OpticStudio在创建或加载CAD Part: Creo Parametric对象时可能会遇到问题。因此,当使用带有 Creo Parametric 7的动态链接时,上面链接的文章中解释的步骤是必不可少的。

保存修改好的文件

在OpticStudio对CAD物体做出的任何改动都可用物体原有文件格式保存起来。在此示例中,我们可以将修改后的零件文件以*.SLDPRT的格式保存。对于Inventor与Creo物体则使用*.IPT或*.PRT文件保存。实际操作为:在非序列元件编辑器的工具栏内,找到CAD工具并展开,在展开菜单内选择“Save Modified Part”:

CAD tools in the NSC Editor toolbar

可将修改后的物体保存为新的文件,或使用同样的文件命名用以覆盖原有的CAD物体。需要注意的是,将物体作为新CAD文件保存时不会自动替换OpticStudio中当前使用的CAD文件。如果需要更换当前使用的CAD文件,返回Object Properties下的Type设置内,在Data File下拉菜单内选择新创建的CAD文件即可。

除此之外,修改后的零件尺寸或是OpticStudio中设置的光学属性(例如膜层或材料)也可在原生的CAD文件中被保存下来。参考之前的图18以及“Save CAD Assembly/Part Properties”选项。在SolidWorks之中,光学属性将被保存至File > Properties菜单内的Configuration Specific选项卡下。在Autodesk Inventor之中,光学属性将被保存至iProperties对话框的Custom选项卡下。在PTC Creo Parametric之中,光学属性将被保存为Annotations Notes,可在零件或装配体的Model Tree下找到(只要Model Tree Filters 菜单下的Display Annotation被勾选)。在Autodesk Inventor和SolidWorks中,光学属性的名称以“OpticStudio”开头。但在Creo Parametric中Annotations Note将以字母“Z”开头(此时完整的属性在Note的内容中展示,而不在Note的命名中展示)。

在CAD软件中这些存储信息对软件本身而言是没有意义的,仅可作为参考。然而,当这一文件后续被读取进其他OpticStudio设计中时,OpticStudio可以读取这些属性信息,并给新的OpticStudio设计物体分配光学属性。

下图展示了OpticStudio中的修改过后的SolidWorks零件。此SolidWorks零件含有MIRROR材料,且散射配置文件被分配至台灯的内表面。点光源被列阵至台灯内部,用来模拟放置白光LED,并用一个Detector Color来显示True Color的照度分布 ( Irradiance Distribution ) 。

modified SolidWorks part in OpticStudio

 

KA-01369

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