CN116880063A - 一种坎合镜片的坎合角度设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及坎合镜片技术领域，具体涉及到一种坎合镜片的坎合角度设计方法。坎合角度设计方法包括以下步骤：构建基于坎合角度和组装定位误差之间关系的坎合镜片位置偏移模型；依据光学蒙特卡洛分析结果设定性能约束条件；利用遗传算法求解并获取组装高度误差最稳健的坎合角度组合。本发明建立基于坎合角度和组装定位误差之间关系的镜片位置偏移模型，获得组装高度误差的量化描述；本发明利用遗传算法求解镜片位置偏移模型，揭示坎合角度设计和组装定位误差与组装高度误差之间的相互关系，为设计更稳健的坎合角度提供了数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及坎合镜片技术领域，具体涉及到一种坎合镜片的坎合角度设计方法。
背景技术
随着成像产品快速发展，开发更高品质成像产品成为众多终端厂商不懈追求的目标，增加镜片数可有效提升成像质量，但镜片数量的增加对组装技术提出更高的要求，在此一背景下，镜片坎合组装技术应运而生并逐渐成为行业内主流技术之一，该技术虽有效解决了镜片组装偏心问题，但也引起了组装高度增加、不到位等一系列问题。
针对坎合镜片组装存在的问题，有必要提出一种坎合镜片的设计方法。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种坎合镜片的坎合角度设计方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种坎合镜片的坎合角度设计方法，所述坎合镜片包括通过坎合结构组装的第一镜片和第二镜片，所述设计方法包括以下步骤：
步骤1、构建基于坎合角度和组装定位误差之间关系的坎合镜片位置偏移模型；
步骤2、依据光学蒙特卡洛分析结果设定性能约束条件；
步骤3、利用遗传算法求解并获取组装高度误差最稳健的坎合角度组合；
在步骤1中，所述坎合镜片位置偏移模型为：
式中，h为组装高度误差，是关于坎合角度θ的函数，θ包括θ1和θ2；所述θ1和θ2分别为第一镜片和第二镜片的坎合角度；D1和D2分别为第一镜片和第二镜片的坎位内径； H1和H2分别为第一镜片和第二镜片的坎合凸起高度；β为第一镜片和第二镜片的坎合凸起高度之差；为组装定位误差； Hx1和Hx2分别为第一镜片和第二镜片的起锥点高度。
进一步的，当θ1>θ2时，具体计算如下：
。
进一步的，当θ1<θ2时，具体计算如下：
。
进一步的，所述Hx1和Hx2的计算如下：
式中，R为坎合处的圆角半径，R设定为0.05mm。
进一步的，所述β计算如下：
。
进一步的，所述服从均值为/>、标准差为/>的正态分布，均值/>设定为镜筒和镜片间隙配合公差带二分之一，标准差/>设定为镜筒和镜片间隙配合公差带六分之一。
进一步的，在步骤2中，所述性能约束条件为：
其中，为性能要求，设定为0.002mm。
进一步的，在步骤3中，所述遗传算法具体包括：
步骤3.1 设定第一镜片和第二镜片的坎合角度分布类型，θ1和θ2分别服从均值为和/>，标准差为/>和/>的正态分布，/>和/>在决策空间中随机生成，标准差/>和为公差带六分之一；
步骤3.2 以步骤3.1生成的和/>为对象，分别在其公差带内生成10000个坎合角度，形成10000组坎合角度组合，逐一计算各坎合角度组合的组装高度误差，并统计组装高度误差的标准差，以组装高度误差的标准差作为/>和/>坎合角度组合优劣的评价依据；
步骤3.3 经过若干次迭代后，输出标准差最小，即最稳健的坎合角度组合。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果之一：
1、本发明建立基于坎合角度和组装定位误差之间关系的镜片位置偏移模型，获得组装高度误差的量化描述；
2、本发明利用遗传算法求解镜片位置偏移模型，揭示坎合角度设计和组装定位误差与组装高度误差之间的相互关系，为设计更稳健的坎合角度提供了数据支撑。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种坎合镜片的坎合角度设计方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的坎合镜片的分解示意图；
图3是本发明实施例中θ1>θ2的坎合镜片的组装示意图；
图4是本发明实施例中θ1>θ2的坎合镜片的组装细节放大图；
图5是本发明实施例中θ1<θ2的坎合镜片的组装示意图；
图6是本发明实施例中θ1<θ2的坎合镜片的组装细节放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1所示，本发明的优选实施例，一种坎合镜片的坎合角度设计方法，所述坎合镜片包括通过坎合结构组装的第一镜片和第二镜片，所述设计方法包括以下步骤：
步骤1、构建基于坎合角度和组装定位误差之间关系的坎合镜片位置偏移模型；
步骤2、依据光学蒙特卡洛分析结果设定性能约束条件；
步骤3、利用遗传算法求解并获取组装高度误差最稳健的坎合角度组合。
本发明建立基于坎合角度和组装定位误差之间关系的镜片位置偏移模型，获得组装高度误差的量化描述；本发明利用遗传算法求解镜片位置偏移模型，揭示坎合角度设计和组装定位误差与组装高度误差之间的相互关系，为设计更稳健的坎合角度提供了数据支撑。
作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
在本实施例中，在步骤1中，所述坎合镜片位置偏移模型为：
式中，h为组装高度误差，是关于坎合角度θ的函数，θ包括θ1和θ2；所述θ1和θ2分别为第一镜片和第二镜片的坎合角度；D1和D2分别为第一镜片和第二镜片的坎位内径； H1和H2分别为第一镜片和第二镜片的坎合凸起高度；β为第一镜片和第二镜片的坎合凸起高度之差；为组装定位误差； Hx1和Hx2分别为第一镜片和第二镜片的起锥点高度。图2为坎合镜片的分解示意图，P1表示第一镜片，P2表示第二镜片，上式中的相关参数也进行了标注。
当θ1>θ2时，如图3所示，由于P1和P2坎合角度和组装定位误差影响，存在两种组装情况，一种是P1和P2坎合凸起部未接触，P1和P2组装则简化为普通堆叠结构，对组装高度并无影响，另一种是P1与P2坎合凸起部接触，由θ1>θ2可知接触点为P2起锥点，接触点限制P2组装至合适位置，坎合位置细节放大图如图4所示，具体计算如下：
当θ1<θ2时，如图5所示，由于P1和P2坎合角度和组装定位误差影响，存在两种组装情况，一种是P1和P2坎合凸起部未接触，P1和P2组装则简化为普通堆叠结构，对组装高度并无影响，另一种是P1与P2坎合凸起部接触，由θ1<θ2可知接触点为P1起锥点，接触点限制P2组装至合适位置，坎合处细节放大图如图6所示，具体计算如下：
在本实施例中，所述Hx1和Hx2的计算如下：
式中，R为坎合处的圆角半径，R设定为0.05mm。
在本实施例中，所述β计算如下：
。
在本实施例中，所述服从均值为/>、标准差为/>的正态分布，均值/>设定为镜筒和镜片间隙配合公差带二分之一，标准差/>设定为镜筒和镜片间隙配合公差带六分之一。
在本实施例中，在步骤2中，所述性能约束条件为：
其中，为性能要求，设定为0.002mm。光学设计完成成像产品设计后，输出光学方面蒙特卡洛分析结果以及相关加工组装要求，提取镜片组装间隙要求作为镜片位置偏移模型性能约束条件。
在本实施例中，在步骤3中，所述遗传算法具体包括：
步骤3.1 设定第一镜片和第二镜片的坎合角度分布类型，θ1和θ2分别服从均值为和/>，标准差为/>和/>的正态分布，/>和/>在决策空间中随机生成，标准差/>和为公差带六分之一；
步骤3.2 以步骤3.1生成的和/>为对象，分别在其公差带内生成10000个坎合角度，形成10000组坎合角度组合，逐一计算各坎合角度组合的组装高度误差，并统计组装高度误差的标准差，以组装高度误差的标准差作为/>和/>坎合角度组合优劣的评价依据；
步骤3.3 经过若干次迭代后，输出标准差最小，即最稳健的坎合角度组合。
采用本发明的设计方法优化的前后对比，采用本发明优化后在组装高度误差稳健性和违反约束比例上都显著优于优化前，稳健性体现在标准差上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种坎合镜片的坎合角度设计方法，所述坎合镜片包括通过坎合结构组装的第一镜片和第二镜片，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
步骤1、构建基于坎合角度和组装定位误差之间关系的坎合镜片位置偏移模型；
步骤2、依据光学蒙特卡洛分析结果设定性能约束条件；
步骤3、利用遗传算法求解并获取组装高度误差最稳健的坎合角度组合；
在步骤1中，所述坎合镜片位置偏移模型为：
式中，h为组装高度误差，是关于坎合角度θ的函数，θ包括θ1和θ2；所述θ1和θ2分别为第一镜片和第二镜片的坎合角度；D1和D2分别为第一镜片和第二镜片的坎位内径； H1和H2分别为第一镜片和第二镜片的坎合凸起高度；β为第一镜片和第二镜片的坎合凸起高度之差；为组装定位误差； Hx1和Hx2分别为第一镜片和第二镜片的起锥点高度。
2.根据权利要求1所述的一种坎合镜片的坎合角度设计方法，其特征在于，当θ1>θ2时，具体计算如下：
。
3.根据权利要求1所述的一种坎合镜片的坎合角度设计方法，其特征在于，当θ1<θ2时，具体计算如下：
。
4.根据权利要求1所述的一种坎合镜片的坎合角度设计方法，其特征在于，所述Hx1和Hx2的计算如下：
式中，R为坎合处的圆角半径，R设定为0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种坎合镜片的坎合角度设计方法，其特征在于，所述β计算如下：
。
6.根据权利要求1所述的一种坎合镜片的坎合角度设计方法，其特征在于，所述服从均值为/>、标准差为/>的正态分布，均值/>设定为镜筒和镜片间隙配合公差带二分之一，标准差/>设定为镜筒和镜片间隙配合公差带六分之一。
7.根据权利要求1所述的一种坎合镜片的坎合角度设计方法，其特征在于，在步骤2中，所述性能约束条件为：
其中，为性能要求，设定为0.002mm。
8.根据权利要求1所述的一种坎合镜片的坎合角度设计方法，其特征在于，在步骤3中，所述遗传算法具体包括：
步骤3.1 设定第一镜片和第二镜片的坎合角度分布类型，θ1和θ2分别服从均值为和，标准差为/>和/>的正态分布，/>和/>在决策空间中随机生成，标准差/>和/>为公差带六分之一；
步骤3.2 以步骤3.1生成的和/>为对象，分别在其公差带内随机生成10000个坎合角度，形成10000组坎合角度组合，逐一计算各坎合角度组合的组装高度误差，并统计组装高度误差的标准差，以组装高度误差的标准差作为/>和/>坎合角度组合优劣的评价依据；
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