[发明专利]一种基于Fringe Zernike多项式的光机热集成分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光机热集成分析方法，特别涉及一种基于Fringe Zernike多项式的光机热集成分析方法。

技术背景

光机系统的光学元件在外载荷的作用下，除了发生的刚体位移外，光学表面也会发生相应的变化，所有这些变化都能引起光学系统的波前畸变，从而影响光学系统的性能。随着光机系统的不断发展，将有限元分析的变形结果与光学设计对结构变形提出的要求进行比较的传统方法已经不能满足日益严格的设计要求，找到一种可以直接将相关影响因素转化为光学系统参数的分析方法就显得尤为重要。

为了保证光机系统的精度，对其进行集成分析是非常有必要的，但是现在的有限元分析软件得到的数据并不能直接运用到光学分析软件中，而是将离散的有限元分析结果通过复杂计算转化为评价光学系统精度的参数，进而评估光学系统在外载荷下的性能。现有的光机热集成分析方法一般采用36项Zernike多项式作为光机热集成分析数据处理接口，并且没有采用可视化的数据处理界面，方法复杂。随着光学系统精度的提高，高阶波差、面形误差对系统的影响已不可忽略，用多项式的前36项来拟合满足不了精度要求，而基于定义的求解FringeZernike多项式基函数的方法随着项数的增加变得异常复杂，并且在查到的一些相关文献中，只给出了部分项的表达式。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提出一种可以任意设置Fringe Zernike多项式项数并能计算其表达式的光机热集成分析方法，实现数据处理接口的可视化，并利用dat文件将Zernike拟合系数传输到光学分析软件中，实现对光学系统进行光机热集成分析。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于Fringe Zernike多项式的光机热集成分析方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将光学系统的有限元结果进行坐标变换和数据处理，转化为适合光学分析软件的数据格式；

(2)设置Fringe Zernike多项式项数并求解多项式，进行面型拟合，将拟合结果写入dat文件；

(3)利用dat文件作为Zernike拟合与光学分析软件的接口，实现对光学系统进行光机热集成分析。

所述步骤(1)中的数据处理采用可视化界面，选择光轴方向。

所述步骤(1)中数据处理是基于矢高的数据处理方法。

所述步骤(2)中设置Fringe Zernike多项式的项数并求解多项式可以根据需要求解任意项Fringe Zernike多项式。

所述步骤(2)中Fringe Zernike多项式的求解通过以下四个步骤实现：

(a)、归一化经数据处理后在极坐标下的有限元结果半径ρ，初始化变量；

(b)、在一重循环中，变量n从0递增到级数number，其中每一个n值对应偶数个含角度项和一个不含角度项；