Automated design of zoom riflescope with extended parameters

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorSokurenko, V. M.
dc.contributor.authorSokurenko, O. M.
dc.date.accessioned2023-10-16T08:39:30Z
dc.date.available2023-10-16T08:39:30Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractBackground. Designing an arbitrary afocal zoom optical system is a complex and multidimensional problem. It cannot be solved analytically and requires the essential experience and efforts of the designer. Objective. The purpose of the paper is to present and verify by simulation the method and means to perform an automated design of complex multi-lens afocal zoom optical systems having variable parameters and characteristics. Methods. Using the developed specialized software with implemented modification of the adaptive Cauchy differential evolution algorithm for the parametric synthesis of multi-component optical systems of zoom riflescopes with extended functional parameters. Results. The developed optical system of the riflescope provides the 5× magnification ratio and the angular field of view in the object space from 3.26° to 0.83°. It has a reticle located in the first focal plane, the entrance pupil diameter of 60 mm, the eye relief within the range of 106...111 mm, and the maximum system length of 390 mm. The riflescope contains 13 lenses in 10 components. The performed simulations showed that the time interval required for the direct automated design of the riflescope’s optical system is about 30–40 hours for the total number of unknown parameters (variables) equal to 91. The root-mean-square values of the angular aberrations of axial beams in all (five) configurations of the synthesized zoom system do not exceed 1.25 arc minute in the whole spectral range. The algorithm helps to determine the prescription data of optical systems, considering the technical requirements and restrictions specified by the designer. Conclusions. Computer simulations of the development of the zoom riflescope with the magnification of 5-25×, the entrance pupil diameter of 60 mm, and the reticle located in the first focal plane have confirmed the effectiveness of the proposed algorithm to design automatically complex multi-lens optical systems with variable parameters. The obtained results proved the high image quality of the generated 13-lens riflescope with the long eye relief. The implemented modification of the adaptive Cauchy differential evolution method can be considered a powerful tool that helps to automate the parametric synthesis of multicomponent optical systems of zoom riflescopes, taking into account the requirements set by the designer. Future research should test the feasibility of the automated design of other riflescopes containing more lenses and providing extreme performances.uk
dc.description.abstractotherПроблематика. Проектування довільної афокальної панкратичної оптичної системи є складною і багатовимірною задачею, яка не може бути розв’язана аналітичним способом та вимагає значного досвіду та зусиль конструктора. Мета дослідження. Подати та перевірити за допомогою моделювання метод автоматизованого проектування багатолінзових афокальних оптичних систем зі змінними параметрами та характеристиками. Методика реалізації. Використання розробленого спеціалізованого програмного забезпечення з реалізованою модифікацією адаптивного диференціального еволюційного алгоритму Коші для параметричного синтезу багатокомпонентних панкратичних прицілів з розширеними функціональними параметрами. Результати дослідження. Розроблена оптична система забезпечує 5-кратний перепад збільшень та кутове поле зору в параметрах простору від 3,26° до 0,83°. Вона має прицільну сітку, розміщену в першій фокальній площині, діаметр вхідної зіниці 60 мм, видалення вихідної зіниці в діапазоні від 106 до 111 мм та максимальну довжину системи – 390 мм. Приціл містить 13 лінз у 10 компонентах. Проведене моделювання показало, що інтервал часу, необхідний для проведення безпосереднього автоматизованого розрахунку оптичної системи прицілу, становить близько 30–40 годин при загальних пошукових параметрах (змінних) 91. Середньоквадратичні значення кутових аберацій осьових пучків у всіх (п’ятих) станах синтезованої панкратичної системи не перевищують 1,25 кутової хвилини у всьому спектральному діапазоні. Алгоритм дозволяє визначити конструктивні параметри оптичних систем з урахуванням технічних вимог і обмежень, заданих конструктором. Висновки. Комп’ютерне моделювання, проведене на прикладі розробки панкратичного прицілу з видимим збільшенням 5-25×, діаметром вхідної зіниці 60 мм та сіткою в передній фокальній площині, підтвердило ефективність запропонованого способу до автоматизованого розрахунку складних оптичних систем зі змінними параметрами. Отримані результати підтверджують високу якість зображення згенерованого 13-лінзового прицілу з віддаленою вихідною зіницею. Реалізовану модифікацію адаптивного методу диференційної еволюції Коші можна вважатися потужним інструментом, який дозволяє здійснювати автоматизований параметричний синтез багатокомпонентних оптичних систем панкратичних прицілів з урахуванням вимог, заданих конструктором. Наступні дослідження доцільно направити на перевірку здійсненності автоматизованого розрахунку інших прицілів, які мають більшу кількість лінз та забезпечують екстремальні характеристики.uk
dc.format.pagerangePp. 102-109uk
dc.identifier.citationSokurenko, G. S. Automated design of zoom riflescope with extended parameters / Sokurenko V. M., Sokurenko O. M. // Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал. – 2022. – № 1-2(135). – С. 102–109. – Бібліогр.: 44 назви.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/kpisn.2022.1-2.252085
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/61385
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofНаукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 1-2(135)uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectautomated optical designuk
dc.subjectzoom riflescopeuk
dc.subjectoptical systemuk
dc.subjectparametric synthesisuk
dc.subjectglobal optimizationuk
dc.subjectaberrationuk
dc.subjectавтоматизований розрахунокuk
dc.subjectпанкратичний прицілuk
dc.subjectоптична системаuk
dc.subjectпараметричний синтезuk
dc.subjectглобальна оптимізаціяuk
dc.subjectабераціяuk
dc.subject.udc681.78uk
dc.titleAutomated design of zoom riflescope with extended parametersuk
dc.title.alternativeАвтоматизований розрахунок панкратичного прицілу з розширеними параметрамиuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
252085-666825-2-10-20231012.pdf
Розмір:
509.91 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Наукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 1-2(135)