[發明專利]前處理接口程序的光機集成分析方法及鏡面面形優化方法

有效

• 申請號: 201610826939.2
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN106649922B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 吳小霞;蘭斌;楊洪波;劉祥意
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種前處理接口程序的光機集成分析方法及鏡面面形優化方法，其特征在于，包括：

建立鏡面有限元模型；

對所述鏡面有限元模型中所有有限元網格節點進行編號，根據節點編號提取所述有限元網格節點的坐標信息；

計算所述有限元網格節點的鏡面節點面積加權因子，依據所述鏡面節點面積加權因子以及所述坐標信息，以Zernike澤尼克多項式作為擬合基底函數進行擬合，得到鏡面剛體位移量以及所述Zernike澤尼克多項式與鏡面有限元網格節點的位移量的線性關系式；

所述計算有限元網格節點的節點面積加權因子，具體為：

沿光軸方向于鏡面處施加均勻壓強場，同時約束所述鏡面上有限元網格節點的平移自由度；

將所述均勻壓強場和所述平移自由度作為邊界條件進行有限元分析，得到所述有限元網格節點沿所述光軸方向的支反力，將所述支反力作為所述節點面積加權因子w_i，i為有限元網格節點編號；

將所述線性關系式進行光機接口前處理，生成有限元分析前處理文件，并將所述有限元分析前處理文件導入所述有限元模型中進行光機系統動力學集成分析和鏡面面形優化處理。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據所述鏡面節點面積加權因子以及所述坐標信息，以Zernike澤尼克多項式作為擬合基底函數進行擬合，得到鏡面剛體位移量以及所述Zernike澤尼克多項式與鏡面有限元網格節點的位移量的線性關系式，具體包括：

計算所述節點編號為i的有限元網格節點的殘余誤差值：

E_i＝u_i-z_i

其中，u_i為節點編號為i的有限元網格節點的變形值，Z_i為節點編號為i的有限元網格節點的剛體位移或環域Zernike多項式擬合量，c_j為擬合系數，代表節點標號為i的有限元網格節點剛體位移量或環域Zernike多項式；

參數m為擬合時所采用多項式的項數，包括鏡面剛體位移量以及所述的Zernike澤尼克多項式；參數j為第j項多項式；

依據所述節點面積加權因子w_i以及所述編號為i的有限元網格節點的殘余誤差值E_i計算所述所有鏡面有限元網格節點的總殘余誤差值：

采用最小二乘法求得所述剛體位移量或所述環域Zernike多項式的擬合系數c_k的最小總殘余誤差E，其中，k＝1～m，

將所述最小總殘余誤差E擬合得到所述鏡面剛體位移量和環域Zernike多項式系數c_k與所述元網格節點的位移量的線性關系式：

其中，A為系數矩陣，為鏡面節點的位移量向量，為剛體位移和環域Zernike變形的擬合系數向量。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述有限元分析前處理文件導入所述有限元模型中進行鏡面面形優化處理，具體包括：

將鏡面面形的目標函數作為所述有限元分析前處理文件，計算鏡面面形的目標函數鏡面面形均方根值RMS與峰谷值PV：

建立所述RMS值和所述PV值與鏡面所有節點殘余像差位移值的非線性關系式，從而建立所述均方根值RMS與所述峰谷值PV與鏡面所有節點的位置量的非線性關系式。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，將所述有限元分析前處理文件通過多點約束方式導入所述有限元模型中進行光機集成分析。