[发明专利]基于离散误差消除技术的光学球面面形参数处理方法

摘要

本发明提供一种基于离散误差消除技术的光学球面面形参数处理方法。球面面形是光学系统设计时的常用面形，在热、力等外部载荷作用下，球面面形将发生变化，面形的变化将对光学系统性能产生影响，因此高精度的面形参数处理方法是需要关注的问题。基于有限元离散误差消除技术的面形参数处理方法与传统的面形参数求解方法相比将显著提高光学面形参数求解精度。该方法基于离散误差消除技术的面形参数处理方法可以有效消除光学面形有限元离散误差，使面形参数的工程计算更精确、可靠。

主权项

1.一种基于离散误差消除技术的光学球面面形参数处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对光学球面进行有限元离散，提取面形节点集P，保存到数据文件；步骤2：通过数据读入接口将面形节点数据读入计算变量中；步骤3：定义球面方程：(x‑a)2+(y‑b)2+(z‑c)2＝R2，圆心坐标p0(a,b,c)，拟合球面半径R；基于球面面形离散数据P，使用最小二乘法进行球面拟合，得到拟合球面方程参数(a，b，c,R)；步骤4：确定面形离散后节点pi(x_i,y_i,z_i)与球心p0的连线与拟合球面交点pi′(x_i′,y_i′,z_i′)；其中，pi与p0组成向量为：则交点公式为：得到交点点集P′＝{pi′(xi′,yi′,zi′)|i＝1,2,...,n}，n为光学面形有限元离散后的节点数目；步骤5：所有交点pi′(xi′,yi′,zi′)叠加交点pi′(xi′,yi′,zi′)在外载作用下产生位移△pi(δxi,δyi,δzi)，得到外部载荷作用后的面形点集Pf＝{pfi(xi′+δxi,yi′+δyi,zi′+δzi)|i＝1,2,…,n}；步骤6：同步骤3中使用最小二乘法对步骤5产生的点集Pf进行球面拟合，得到拟合球面参数(a，b，c,R)，由δdi＝|pfip0‑R|，得到拟合点pfi与交点pf′的距离集合△d＝{δdi|i＝1,2,…,n}；步骤7：根据集合△d数据，得到离散误差消除后的光学球面面形参数RMS与PV值；PV＝Max(△d)‑Min(△d)；其中：Max(△d)为集合△d中元素最大值，Min(△d)为集合△d中元素最小值。