[發(fā)明專利]基于int文件的光機(jī)集成分析方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710043521.5
• 申請(qǐng)日: 2007-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101114309A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅勇;王敬;孫勝利;陳桂林;孫麗葳;張朋軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G02B27/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種基于int文件的光機(jī)集成分析方法，具體地說(shuō)，是指先將光學(xué)系統(tǒng)的有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換和插補(bǔ)，再利用int文件作為光學(xué)和機(jī)械分析的數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行光機(jī)集成分析的方法。

背景技術(shù)：

空間光學(xué)遙感儀器的工作環(huán)境非常惡劣，在重力釋放、動(dòng)力學(xué)載荷和熱載荷的作用下，光學(xué)元件受組件變形的影響將有整體相對(duì)位移，同時(shí)光學(xué)面形會(huì)產(chǎn)生畸變，從而使光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生波前畸變，影響系統(tǒng)的光學(xué)性能。因此必須對(duì)光學(xué)遙感儀器進(jìn)行光機(jī)集成分析，以便有針對(duì)性地改進(jìn)遙感儀器的設(shè)計(jì)，提高光學(xué)遙感儀器的光學(xué)性能。

光機(jī)集成分析通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口將光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有限元分析和光學(xué)分析集成一體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)在外載荷作用下光學(xué)性能的評(píng)估。各領(lǐng)域分析軟件之間數(shù)據(jù)的有效傳遞和處理是整個(gè)光機(jī)集成分析技術(shù)的關(guān)鍵。

一般采用Zemike多項(xiàng)式作為機(jī)械和光學(xué)分析之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，而Zemike多項(xiàng)式擬合算法復(fù)雜，擬合結(jié)果不穩(wěn)定，并且只適用于圓形鏡面的數(shù)據(jù)擬合，對(duì)于目前空間光學(xué)遙感儀器中常用的體育場(chǎng)形鏡面進(jìn)行擬合時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。

而利用int文件作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行光機(jī)集成分析，可以克服采用Zemike多項(xiàng)式作為光機(jī)分析的數(shù)據(jù)接口帶來(lái)的限制。int文件對(duì)光學(xué)系統(tǒng)有限元分析結(jié)果的鏡面變形矢高進(jìn)行一定的變換直接可以導(dǎo)入光學(xué)設(shè)計(jì)、分析軟件，不存在數(shù)據(jù)擬合過(guò)程，因此不會(huì)引入擬合誤差；而且，利用int文件作為光機(jī)集成分析的數(shù)據(jù)接口可以對(duì)任意形狀的鏡面進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，通用性比Zemike多項(xiàng)式要好。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于int文件對(duì)任意形狀的光學(xué)鏡面有限元分析結(jié)果進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口和光機(jī)集成分析。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案如下：

一種基于int文件的空間光學(xué)遙感儀器光機(jī)集成分析方法，特點(diǎn)是：包括對(duì)任意形狀的光學(xué)鏡面有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換處理；以及基于int文件的光機(jī)數(shù)據(jù)接口，該數(shù)據(jù)接口將經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換處理的光學(xué)鏡面有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)入到光學(xué)設(shè)計(jì)以及分析軟件；用以實(shí)現(xiàn)空間光學(xué)遙感儀器的光機(jī)集成分析。

該對(duì)光學(xué)鏡面有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換處理的方法包括：

進(jìn)一步，有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)中節(jié)點(diǎn)Z向位移到平行于鏡面光軸方向位移的變換方法；將任意形狀的光學(xué)鏡面有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)XY平面的分布變換到以光學(xué)設(shè)計(jì)軟件中鏡面母鏡中心為坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)系中；將變換后的鏡面面形數(shù)據(jù)量化成面形數(shù)據(jù)分布矩陣；

具體地，該將有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)中節(jié)點(diǎn)Z向位移到平行于鏡面光軸方向位移的變換方法基于坐標(biāo)系分解和微小位移的近似計(jì)算方法；將任意形狀的光學(xué)鏡面有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)XY平面的分布變換到以光學(xué)設(shè)計(jì)軟件中鏡面母鏡中心為坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的方法根據(jù)坐標(biāo)系特點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)線性變換并插補(bǔ)到整個(gè)母鏡鏡面范圍，利用在無(wú)效數(shù)據(jù)點(diǎn)處做特殊標(biāo)記的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；將變換后的鏡面面形數(shù)據(jù)量化成面形數(shù)據(jù)分布矩陣采用區(qū)間匹配的方法；

可取地，該光機(jī)集成分析技術(shù)中有限元分析采用PATRAN有限元分析軟件進(jìn)行空間遙感儀器的力學(xué)、熱學(xué)分析；光學(xué)設(shè)計(jì)、分析軟件采用CodeV光學(xué)軟件。

該基于int文件的光機(jī)數(shù)據(jù)接口包括：int文件頭，其中包含文件名稱、鏡面面形分布的坐標(biāo)范圍、轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)、量化比例以及無(wú)效數(shù)據(jù)標(biāo)記值；特定格式的鏡面面形分布數(shù)據(jù)；

具體地，該int文件中特定格式的鏡面面形分布數(shù)據(jù)以十個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)為一行，最后一行小于或等于十個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)光學(xué)鏡面有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換處理可以對(duì)任意形狀的鏡面面形數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，彌補(bǔ)了Zemike多項(xiàng)式作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口只能在圓域上進(jìn)行的不足；利用int文件作為光機(jī)集成分析數(shù)據(jù)接口的無(wú)數(shù)據(jù)擬合過(guò)程，因而，避免了數(shù)據(jù)擬合過(guò)程引入的面形分布誤差，同時(shí)，也簡(jiǎn)化了計(jì)算的復(fù)雜度。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的基于int文件的光機(jī)集成分析方法流程示意圖。圖中：結(jié)構(gòu)分析采PATRAN有限元分析軟件進(jìn)行，光學(xué)分析部分采用Code?V光學(xué)設(shè)計(jì)、分析軟件進(jìn)行；

圖2為將有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)中節(jié)點(diǎn)Z向位移變換到平行于鏡面光軸方向位移的算法原理示意圖；

圖3為結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)坐標(biāo)系變換方法示意圖；

圖4為利用區(qū)間匹配法進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果數(shù)據(jù)矩陣化的過(guò)程示意圖。

具體實(shí)施方式：