如何使用 PartLink 物件


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摘要:此篇文章描述如何利用 OpticStudio 的 PartLink 匯入 SolidWorks®、Autodesk Inventor® 以及 Creo Parametric® 零件檔。

原文作者:Akash Arora, Kristen Norton
原文日期:2016/07/18
範本檔案:附件下載
原文連結:How to Use the PartLink Object

介紹
照明設計拓展了大部分光線追跡軟體的範疇,因其需要模擬複雜的形狀物件,而這不是由數學方程式就可以簡單描述。大部分的軟體允許使用者輕鬆地模擬原始形狀(像是球體、立方體等等)及常見設計形式(非球面體,CPCs(compound parabolic concentrators)等等)。但假如物件過於複雜以致無法使用這些形狀物件的組合來模擬,該怎麼辦?此外,假如需要參數來控制這些物件的形狀,又該如何呢?即便是CAD轉換成IGS、STP、SAT或是其他格式也無法提供這樣的靈活性。
使用旗艦版OpticStudio可開啟SolidWorks 零件檔 (*.SLDPRT)、Autodesk Inventor 零件檔(*.IPT)、及 Creo Parametric 零件檔(*.PRT),並可結合這些檔案到非序列系統來模擬。只要在編輯器中選擇相關的物件即可,如下圖:


任何在物件上有明確定義的尺寸都可以在NSC編輯器中顯示、也可被參數化控制。此外,如同OpticStudio中的其他物件:它們可設定膜層 (coating) 和散射特性,模擬成一個黑體發射器,複製成一個矩陣等等。現在,光學工程師可以和他們的機械工程師使用相同檔案來作業,不需要格式轉檔。讓我們來閱讀以下文章,使用SolidWorks作為範本,說明PartLink™功能如何操作。

安裝CAD軟體
使用此功能需要的第一步驟是安裝SolidWorks® (SW)、Autodesk Inventor® (AI)、和/或 Creo Parametric® (CP):
● 需安裝SolidWorks 2009 或更新版本,才能使用 “CAD Part: SolidWorks” 物件,以動態連結到SolidWorks 零件檔 (*.SLDPRT)。
● 需安裝Autodesk Inventor 2013 或更新版本,才能使用 “CAD Part: Autodesk Inventor” 物件,以動態連結到 Autodesk Inventor的零件檔 (*.IPT)
● 需安裝 Creo Parametric 2.0 或更新版本,才能使用 “CAD Part: Creo Parametric” 物件,以動態連結到 Creo Parametric 的零件檔 (*.PRT)。
*注意:Zemax技術支援範圍不包含SW 、 AI 或CP 的安裝。在使用PartLink之前,其一的程式需被正確地安裝,且須手動開啟程式。你只需要開啟SW, AI 或 CP程式;但不需要開啟將使用的零件檔。

當使用CAD Part: SolidWorks 或 CAD Part: Creo Parametric開啟一個零件檔時,相對應的程式必須事先打開執行,並且必須一直開著,直到OpticStudio運行結束,以保證OpticStudio與相對應CAD軟體之間的通訊不中斷。但如果是使用CAD Part: Autodesk Inventor來開啟IPT零件檔,Autodesk Inventor 則不需要事先開啟,此時OpticStudio會自動以背景模式開啟Autodesk Inventor,這代表你不會看到Autodesk Inventor出現在你螢幕中的任何地方,但可以在工作管理員中確認其正在運行。只要OpticStudio還在運行,這個程序就必須持續運作,不能關閉,以保證OpticStudio與Autodesk Inventor之間的通訊無礙。所有這些情況,都需要確保OpticStudio與相關程式通訊順暢,以順利讓OpticStudio修改已經載入的零件檔。

SolidWorks 範例
以下是一個使用SolidWorks零件檔的範例,這個零件檔是從CAD發布站GrabCAD中取得的。讓我們假設現在我們要在OpticStudio中以參數可調的方式模擬這個物件:
http://forum.zemax.com/Uploads/Images/a486acb0-6824-4e8a-95ae-501.jpeg
上圖取自:https://grabcad.com/library/schone-1

*這個*.SLDPRT檔可以在本文的附件中下載,或是可以從GrabCAD網站中下載 (https://grabcad.com/library/schone-1)。

讓我們開始研究這個SolidWorks零件檔吧。使用FeatureManager Design Tree,我們可以看到建立這個燈具所需要的各種特性以及尺寸。


點擊Feature Manager Design Tree上的一個特性 (feature),可以看到相關的尺寸標註在視窗中。在下面的螢幕截圖中,你可以看到建立Sketch1所需要的各種尺寸:


以下列出這些尺寸以供參考:
● D1 = 100 mm
● D2 = 10 mm
● D3 = 70 degrees
● D4 = 125 mm
● D5 = 50 mm
● D6 = 120 mm
● D7 = 70 degrees

在OpticStudio開啟這個*.SLDPRT檔之後,我們就可以在非序列元件編輯器中看到並且編輯Sketch1的各種尺寸。OpticStudio預設將會以Dx@Sketch1的名稱顯示這些尺寸,其中x是整數,代表Sketch1中的各種尺寸。類似的,Revolve2的尺寸 (它只有一個尺寸 = 360 度) 也會被標註為D1@Revolve2。

請注意這些特性與尺寸的名稱都可以在SolidWorks中修改,這會讓我們在OpticStudio中更加直觀的察看並修改這些參數。要達到這個目的,讓我們在FeatureManager Design Tree中用右鍵點一下特性名稱,並從右鍵選單中選擇 “Feature Properties”。

http://forum.zemax.com/Uploads/Images/6087b502-543c-4042-90e6-a74.jpeg

或是你也可以在Sketch1上面設定這個部分。只要在Design Tree中選擇Sketch1,然後在畫面中右鍵點一下其中一個尺寸欄位,選擇 “Configure Dimension” ,最後右鍵點一下相關的名稱 (例如下圖中的 D4),就可以重新命名這些尺寸名稱。
http://forum.zemax.com/Uploads/Images/453d2d5c-8572-47c3-8c78-1aa.jpeg


不過在這個範例中,我們將不會修改名稱,而是沿用預設的特性與尺寸名稱。
下一步,我們把修改過的*.SLDPRT儲存並關閉,但記得要讓SolidWorks持續開啟並在背景運行。


OpticStudio動態CAD連結
為了在OpticStudio中開啟這個SolidWorks的零件檔,.SLDPRT必須被儲存在相關的Zemax使用者資料夾中。你可以在 ”\Documents\Zemax\Objects\” 中看到有3個不同的資料夾,分別可以存放SolidWorks、Autodesk Inventor以及PTC Creo Parametric的資料,如下圖:


請注意這些資料夾的位置定義是可以改變的,你可以在OpticStudio中的 Setup Ribbon > Project Preference > Folder中找到相關設定:


當.SLDPRT被儲存在 “SolidWorks Files” 資料夾中後,我們就可以在OpticStudio的非序列元件編輯器中開啟。讓我們一步一步操作,首先打開OpticStudio並開啟非序列元件編輯器,展開Object Properties並在Type欄位的下拉式選單中選擇 “CAD Part: SolidWorks”:


選擇我們要使用的*.SLDPRT
http://forum.zemax.com/Uploads/Images/08b1e969-f13e-40e8-a9cc-d84.jpeg

點擊OK並且開啟一個新的NSC Shaded Model以瀏覽這個零件檔。這個元件看起來跟我們在SolidWorks中看到的依樣。


在這個範例中,SolidWorks零件檔的單位是mm,這同時也是OpticStudio預設的系統鏡頭單位。當開啟Autodesk Inventor、PTC Creo Parametric或是SolidWorks零件檔時,OpticStudio會自動決定其單位是否符合目前的鏡頭單位設定。如果單位不同,將會跳出警告視窗。欲避免可能混淆以及錯誤,我們強烈建議使用者把OpticStudio中的鏡頭單位以及對應CAD軟體的單位設為相同。

在OpticStudio中開啟CAD檔案後,我們就可以開始給這個CAD檔加上鍍膜、材料以及散射函數等特性。此外,我們還可以看到零件的尺寸被直接的顯示在非序列元件編輯器中的參數欄位。打開Object Properties編輯視窗,然後選擇CAD區塊設定。在這裡你可以看到這個.SLDPRT檔案中的Smart Dimensions以及結構 (configuration) 定義等資訊。SolidWorks中的可結構化功能 (configurable capability) 與OpticStudio中的多重組態功能非常類似。它允許你可以給同樣一個零件設定各種不同的變化形態。SolidWorks與OpticStudio的功能可以透過使用SWCN這個多重組態操作數來連結,透過SWCN可以控制SolidWorks的結構設定。

這些零件的尺寸預設不會顯示在非序列元件編輯器中的參數欄位,不過我們可以設定讓他們顯示在編輯器中。方法是在Part Dimension Name的視窗中選擇想要顯示的尺寸名稱,並且點一下 “Expose” 按鈕。請注意對於Inventor或是Creo的零件檔案也有同樣的設定流程。


在這個範例中,我們點一下 “Expose All” 以顯示全部的參數。所有的尺寸現在都可以在非序列元件編輯器中動態的直接修改。


請試著改變一些參數,並看看結果的改變。你可以參考我們前面圖片中標註的尺寸圖。



儲存修改好的檔案
所有對CAD物件的改變都可以再次以原始的格式儲存起來。在這個範例中,我們將會把修改好的物件以*.SLDPRT零件檔的方式儲存。對於Inventor或是Creo等軟體則會以*.IPT或*.PRT來顯示。要達到這個目的,請到非序列元件編輯器的工具列中,選擇CAD圖示,並在下拉式選單中選擇Save Modified Part。


修改後的物件可被儲存為新的檔案或是使用相同的檔名並覆蓋原始的版本,請注意把物件儲存為一個新的CAD檔案時,目前OpticStudio使用中的物件並不會自動切換成新的檔案。如果要改為使用新的CAD檔,則需要回到Object Properties的Type區塊,並在Data Fil欄位的下拉式選單中選擇新建立的CAD檔。

除了把修改好的零件尺寸儲存下來,任何在OpticStudio中設定的光學屬性,例如鍍膜、材料,也都可以被儲存在原生的CAD檔中。請看前一張圖片中的 “Save CAD Assembly/Part Properties”。在SolidWorks中,光學屬性可以儲存在結構規格中 (Configuration Specific),你可以在SolidWorks選單的 File > Properties中找到。在Autodesk Inventor中,光學屬性可以儲存在Annotation Notes中,你可以在零件檔或是組件檔的Model Tree中找到。 (注意Model Tree Filter下的Display Annotation必須被勾選) 在Autodesk Inventor以及SolidWorks中,光學屬性的敘述會是OpticStudio開頭。而在Creo Parametric,Annotation Notes中的光學屬性相關部分會是Z開頭,此時完整的屬性資料不會放在筆記 (note) 名稱,而是放在筆記內容的文字中。

儲存在相關CAD軟體中的資訊對於該CAD軟體是沒有意義的,但可以做為設計者的參考。然而,如果這個檔案接下來又被另一個OpticStudio讀取,這些屬性資訊將會被OpticStudio讀取,並依照設定正確分配。

以下的螢幕截圖顯示了一個在OpticStudio中調整好的SolidWorks零件。SolidWorks零件有一個MIRROR的材質設定,並且在燈具的內側設有一個散射分布。在燈具內側有一個陣列的點光源,用來簡單模擬LED,並且系統中設有一個Detector Color,設定為顯示了真彩 (True Color) 照度分布。我們把這個範例儲存為ZAR檔,並存放在本文附件的壓縮檔中。



總結
動態CAD連結功能允許使用者在OpticStudio的非序列模式中直接開啟SolidWorks的 *.SLDPRT檔、Autodesk Inventor的*.IPT檔以及PTC (Creo Parametric)的*.PRT檔。這些軟體與OpticStudio之間動態連結讓零件的尺寸可以被參數化的修改,這是一般CAD檔交換格式所達不到的。這個功能也讓光學工程師可以直接利用機構工程師的檔案,而不需要透過中介的其他CAD格式,進而加強合作的效率。

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