[發明專利]一種基于ZEMAX仿真的激光追蹤測量光學系統能量分析方法

有效

• 申請號: 201810138009.7
• 申請日: 2018-02-10
• 公開（公告）號: CN108286939B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 陳洪芳;湯亮;石照耀;孫衍強;宋輝旭
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G06F30/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種基于ZEMAX仿真的激光追蹤測量光學系統能量分析方法，用于分析光學系統中各個光學元件對激光追蹤測量系統所得能量的影響，在ZEMAX中分別對整個系統中所需要的每個光學元件進行仿真模型的建立，根據激光追蹤測量的光學系統原理，進行順序調整，多重結構參數的設置，以及各個光學元件之間的結構設計，建立激光追蹤測量光學系統的仿真模型，得到能量結果。根據光學元件不同的應用條件和環境，分別進行相應的參數的設定，得到光學元件參數對光學系統能量的影響。利用仿真結果對光學系統進行系統優化和可靠性評估。

技術領域

本發明涉及一種光學系統能量仿真的方法，具體涉及激光追蹤測量光學系統的能量仿真，主要應用于精密測量領域。

背景技術

激光跟蹤測量系統具有測量范圍大、精度高、現場實時性好等特點。激光光束可以投射到空間任意一點，實時動態跟蹤空間目標點，從而實現三維實時動態跟蹤測量。激光跟蹤測量系統高效便捷，廣泛用于對數控機床以及坐標測量機的校準，以及船舶制造、汽車制造、飛行器制造等領域。傳統上對于激光跟蹤測量的光學系統所得到的能量，一直是難以攻克的難題，因此激光跟蹤測量系統的精度通常較低。目前，國內的這種專用校準設備完全依賴進口，特別是高精度、高檢測速度、高經濟性的在線檢測設備已經成為制約我國一系列重大裝備研制的瓶頸問題。

ZEMAX Optical Design Program是一種專用光學設計的軟件，其廣泛應用于光刻物鏡、投影物鏡等成像設計，光路仿真，以及各種車燈照明設計領域。由于可靠性高，具有強大的光學設計和仿真分析功能。ZEMAX光學設計軟件得到光學界的廣泛認可和青睞，為光學器件的設計、研究、攻關、仿真做出了重要貢獻。

為此有必要設計一種基于ZEMAX仿真的激光追蹤測量光學系統能量分析方法，利用ZEMAX軟件強大的光學設計和仿真分析功能對激光追蹤測量的光學系統能量進行分析，對激光追蹤測量系統的精度提升、可靠性評估、光路設計和光學元件的選擇具有指導意義。

發明內容

本發明的目的首先設計了激光追蹤測量的光學系統，然后應用該系統實現激光追蹤測量；然后基于該系統建立激光追蹤測量光學系統仿真模型，利用此仿真模型分析光學系統中各個光學元件對激光干涉信號能量的影響，對激光追蹤測量光學系統的光學元件選擇、光路的搭建、系統的調試具有非常重要地理論指導意義。

本發明要解決的技術問題如下：

(1)在ZEMAX中搭建激光追蹤測量的光學系統的仿真模型。

(2)根據搭建的光學系統的仿真模型，設定各光學元件的參數，實現光學系統仿真模型的優化。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為一種基于ZEMAX仿真的激光追蹤測量光學系統的方法，該方法的實現過程如下：