[发明专利]一种自由曲面公差的分析方法

说明书

本发明涉及一种自由曲面公差的分析方法，该分析方法用于指导自由曲面加工，其特征在于：针对由特定公式描述的自由曲面，将公式的公式系数的公差，通过统计方法转换为PV值公差。相比于传统自由曲面公差的分析方法，本发明的自由曲面公差的分析方法具有如下优点：(1)明确了设计过程公差要求向加工过程公差要求的转化方法；(2)更加适用于指导自由曲面加工。

技术领域

本发明涉及一种自由曲面公差的分析方法。

背景技术

自由曲面面型是近年来目视光学系统设计的创新面型，相比于传统的球面、非球面、轮胎面等面型，自由曲面具有面型约束少，可优化变量多的特点。一个自由曲面往往可以替代多个传统面型，实现了光学系统的简化和紧凑化。

截至目前，包含自由曲面的光学系统加工和装配中还存在一些工程问题：光学系统在设计过程中，自由曲面面型及其面型公差均以描述公式的系数为表达形式。这种表达方式对设计人员较为友好和直观，但是对于自由曲面加工人员而言，面型的加工精度通常采用PV值来表示，与面型设计过程的公式形式没有关系。如果不将自由曲面的公差描述方式转化为PV值，自由曲面的加工精度和测试验证会出现无法验证的情况。

发明内容

发明目的：

本发明的目的是提供一种自由曲面公差的分析方法，该分析方法将自由曲面各项系数的公差转换为PV值公差。

技术方案：

为了实现上述发明目的，本发明提供一种自由曲面公差的分析方法，该分析方法用于指导自由曲面加工，该分析方法针对由特定公式描述的自由曲面，将所述公式的公式系数的公差，通过统计方法转换为PV值公差。

在本发明的分析方法中，可以根据光学设计软件的分析结果确定所述公式系数的公差。

在本发明的分析方法中，可以基于所述公式系数的公差按照概率密度分布函数对所述公式系数进行随机扰动。

在本发明的分析方法中，可以基于所述公式系数的公差作为3倍标准差按照正态分布函数对所述公式系数进行随机扰动。

在本发明的分析方法中，可以对所述公式系数引入随机扰动并进行批量分析计算，在统计分析后将所述公式系数的公差转换成PV值公差。

在本发明的分析方法中，所述统计分析的样本数可以为1万以上。

根据本发明的分析方法，自由曲面在设计软件中以面型公式的系数形式描述，分析得出的公差要求同样以面型公式的系数形式描述，公差要求以指定的概率密度分布函数形式随机分布，通过大量随机面型样本的统计，最终形成PV值公差要求。

所述的面型公式可以是Zernike多项式、Fringe Zernike多项式、XY多项式或者样条曲面公式。

概率密度分布函数可以是正态分布函数、均匀分布函数、几何分布函数等。

大量随机面型样本统计指的是满足统计要求的一定次数(例如，1万次以上)的随机样本的统计。PV值可以是样本中的极限值，也可以是样本的标准差的倍数值。

本发明的自由曲面公差的分析方法具有如下优点：

(1)明确了设计过程公差要求向加工过程公差要求的转化方法；

(2)更加适用于指导自由曲面加工。

附图说明

图1为本发明的自由曲面公差的分析方法的流程图。

具体实施方式

文中所述的分析方法涉及了三类数据，包括：自由曲面的公式系数，自由曲面面型公差的公式系数，自由曲面面型公差的PV值。