Zemaxソフトウェアを活用した、超小型人工衛星CubeSatの光学系の仮想試作ワークフローをご紹介します。こちらのコミュニティフォーラムにて、事前の質問および開催後の質問を受け付けております。お気軽にコメントを投稿ください。
日時：2022 年 4 月 13 日（水）14:00-15:00
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アブストラクト
AnsysとZemaxのソフトウェアの高度な連携により、超小型衛星の規格CubeSat (キューブサット)の設計ワークフローを合理化する事例を紹介します。OpticStudioが光学設計、OpticsBuilderがオプトメカ設計、有限要素解析ソルバーのAnsys Mechanical が構造熱解析、STARモジュールがOpticStudioでのSTOP分析を行います。この設計・解析プロセスを短時間で回すことで反復検証の試行数が増加し、信頼性の高い製品を実現する仮想試作が実現できます。
プレゼンタ：Zemax Japan 株式会社 シニアアプリケーションエンジニア 石川 孝史 (
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メカ保持具や構造を追加した後、光学系の最終的なアパチャーをどうなるか？
メカ部品が光学的なアパチャーを制限しなければ、アパチャーの大きさはOpticStudioのシーケンシャルモードと同じです。
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OpticsBuilderについて、CADファイルをインポートしてレンズ設計と統合できるか？
OpticStudioとOpticsBuilderを使ったワークフローは以下のとおりです。OpticStudioで光学設計と解析、最適化を行います。ZBDファイルを作成し、OpticsBuilder経由で設計をCAD環境に取り込みます。光学部品を取り込んだら、メカ部品をアセンブリに追加してオプトメカアセンブリを作成します。これはあらゆるCADファイル形式でよく、ネイティブのCADツールを使用して光学部品に組み付けられます。
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多くのツールを使用する中で、どのようにシミュレーションの精度を検証するか？
シーケンシャルモードの設計をノンシーケンシャルモードに変換するときは、クリティカル光線を生成して、変換前後の性能変化を評価します。OpticStudioでの設計が終わったら、ZBDファイル経由でOpticsBuilderに設計データを提供します。最初に光線追跡を実行することでOpticStudioとの差分を確認できます。
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オプトメカ設計でSpeosやAnsysのツールではなくCreoを使用した理由は？
OpticsBuilderがCreo Parametricのアドインツールであり、今回は、OpticsBuilderを含めたワークフローをご紹介したかったためです。OpticStudioからSTEPファイルを出力すれば、Speosや他のツールでもオプトメカ設計は可能ですが、OpticsBuilderが使用するZBDファイルのように光学設計データを含めることはできません。
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CubeSatの片側から太陽が照射した場合のような、温度勾配はどのようにモデル化するか？
温度分布が既知の場合、構造FEAのメッシュにそれをマッピングするのが簡単なステップです。次のステップでは、熱膨張による変形が解析され、STARモジュールで読み込めるようにエクスポートできます。分布が不明の場合、まずは熱解析が必要です。その結果を用いた構造解析を行います。
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ノードの数とミラー品質の関係はどうなっているか？
フィッティングの品質には様々な要因が関連します。STARのフィッティングには2つの調整パラメータがあります。MAXレベルとグリッドパラメータです。内部的な検証では、デフォルトの設定においてはおよそ10000点のノードが好ましいことがわかっています。フィッティングの評価結果を見ながら、パラメータを調整することができます。
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打ち上げ時の衝撃を加えて、光学マウントが変形しないか検証できるか？
はい。FEAツールで打ち上げ時の衝撃を加えることができます。その時は外側のパネルを解析に加える必要があります。
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