ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сведения о технической базе и программном обеспечении автоматизации проектирования в оптике из "Автоматизация проектирования оптических систем " Специфика проектирования оптических систем предъявляет определенные требования к используемой технической базе, состоящей из достаточно мощной универсальной ЭВМ и соответствующего периферийного оборудования. [c.12] Возможность применения той или иной ЭВМ для автоматизации проектирования оптических систем определяется скоростью выполнения операций, относительной погрешностью вычислений, объемом оперативной памяти и возможностью подключения внешних устройств [14]. [c.12] Для выполнения операций на высших уровнях анализа и оптимизации существенным также является объем оперативной памяти, так как эти операции сопряжены с необходимостью вычислять и хранить матрицы большой размерности. Например, для анализа структуры изображения методом быстрого преобразования Фурье, рассмотренным в гл. 4, требуется хранить в памяти и преобразовывать матрицы, состоящие как минимум из 64 X X 64 === 4096 действительных или комплексных чисел. В задачах оптимизации используются матрицы размерностью т X п (где т — количество оптимизируемых характеристик, п — количество параметров оптимизации) и поэтому при вполне реальных значениях т =- 200 и п = 50 получаем 10 ООО чисел. Кроме того, в памяти должны храниться и сами программы. Естественно, что для выполнения указанных операций, необходимых при проектировании, минимальный объем оперативной памяти составляет 32 тыс. чисел, а при обслуживании нескольких конструкторов — не менее 250 тыс. чисел. [c.13] При проектировании оптических систем необходима высокая точность вычислений в процессе расчета хода лучей и определении аберраций (особенно в длинных системах). Приемлемой является относительная погрешность S (10 —10 ). [c.13] Для автоматизации проектирования оптических систем широко применяется относяш,аяся также к третьему поколению ЭВМ БЭСМ-6, имеюн ая скорость вычислений порядка 500 тыс. операций в секунду, объем оперативной памяти 32—128 тыс. чисел и длину слова 48 бит, из которых на мантиссу отводится 40 двоичных разрядов, поэтому относительная погрешность этой ЭВМ (б = 2 10 ) вполне удовлетворяет потребностям оптики. [c.14] Следует отметить, что наряду с большими ЭВМ оказалось весьма эффективным использование для проектирования оптических систем настольных клавишных ЭВМ с программным управле нием. Основным их преимуществом наряду с малыми габаритами, низкой стоимостью и простотой обслуживания является возможность работы на них самому конструктору в режиме непосредственного доступа, позволяющего просто и оперативно вносить изменения в исходные данные в ходе проектирования. Эти ЭКВМ выполняют действия над десятичными числами с плавающей запятой, с длиной мантиссы 12 десятичных разрядов (б 10 ). Оперативная память таких ЭВМ составляет до 32 Кбайт (32 тыс. команд или 4000 чисел), имеется внешняя память на магнитной ленте или картах и развитая система команд. Естественно, что операции высших уровней анализа или оптимизации на ЭКВМ выполнять невозможно из-за низкого быстродействия и малого объема памяти, но операции низших уровней анализа, простейшие операции синтеза выполняются на них часто не менее эффективно, чем на больших ЭВМ. [c.14] Наиболее эффективным является диалоговый режим, в котором несколько конструкторов одновременно могут вводить в ЭВМ задания и оперативно получать результаты расчетов в наглядной форме. Для обращения конструкторов с ЭВМ в диалоговом режиме используются алфавитно-цифровые и графические дисплеи, имеющие клавиатуру для ввода информации и экран на базе электронно-лучевой трубки для ее отображения [23]. В диалоговом режиме время ожидания конструктором ответа ЭВМ не превышает нескольких секунд. Дисплеи используются для отображения оперативной информации, необходимой конструктору для принятия решений о дальнейшем ходе процесса проектирования окончательная проектно-конструкторская документация, как и в пакетном режиме, выводится на АЦПУ и чертежный автомат. [c.15] Таким образом, основными периферийными устройствами, обеспечивающими автоматизацию проектирования оптических систем, являются алфавитно-цифровые и графические дисплеи, а также чертежный автомат. [c.15] Примерная схема программного обеспечения САПР оптических систем показана на рис. 1.2. [c.16] Математический аппарат. При изложении практически любых вопросов, связанных с автоматизацией проектирования оптических систем, оказывается очень плодотворным и удобным применение математического аппарата матричной и линейной алгебры. Применение символики и понятий этих разделов математики позволяет значительно упростить запись формул и преобразования, а также сопоставить многим понятиям наглядную геометрическую аналогию, облегчающую понимание их сущности. Предполагая, что читатель знаком с основными положениями линейной алгебры, например, по книгам [11, 12, 13, 32], укажем здесь лишь некоторые обозначения, не являющиеся общепринятыми. [c.16] При помощи будем обозначать матрицу первых производных векторной функции [ (х) векторного аргумента (матрицу Якоби). Решение системы линейных алгебраических уравнений Ах = Ь будем формально записывать в виде х -= А Ь, где А — матрица, обратная А, хотя фактически для нахождения х операция обращения матрицы не производится, а система Ах = Ь решается стандартным методом гауссовского исключения с выбором ведущего элемента и с использованием стандартных программ линейной алгебры, например, приведенных в сборнике [28]. [c.17] Вернуться к основной статье