一种光机系统设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光机系统设计方法及系统，光机系统设计方法包括：根据光机系统的设计指标，构建光机系统数字模型；将光机系统数字模型导入有限元分析模型，并在有限元分析模型中对光机系统数字模型进行边界条件设置，运行有限元分析模型，以获得反映光机系统中待分析反射镜面变化情况的结果文件；将结果文件输入光学分析软件，并设置入射波长，运行光学分析软件，以获得反映待分析反射镜面光轴变化情况的RMS值和PV云图；根据RMS值和PV云图，调整设计指标，以根据调整后的设计指标，设计光机系统。本发明专利技术可以缩短光机系统设计周期和设计成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种光机系统设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及光机系统
，尤其涉及一种光机系统设计方法及系统。

技术介绍

[0002]光机系统是将多种学科技术紧密结合在一起，利用几何光学对目标物体进行成像以便观察目标的系统。光机系统应用广泛，涉及航空航天，陆地、海域边防，民用设备等领域。传统光机系统设计必要流程为接收技术要求、系统设计、实验验证。实验验证结果与设计目标不符时，首先需要排查机械结构对系统的影响，调整机械结构设计，重复上述流程，直至实验验证结果与设计目标相符。这种调整方式在时间成本和经济成本都将增加。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供一种光机系统设计方法及系统，用以解决现有技术中光机系统设计费时费力的问题。
[0004]根据本专利技术实施例的光机系统设计方法，包括：
[0005]根据光机系统的设计指标，构建光机系统数字模型；
[0006]将所述光机系统数字模型导入有限元分析模型，并在所述有限元分析模型中对所述光机系统数字模型进行边界条件设置，运行所述有限元分析模型，以获得反映光机系统中待分析反射镜面变化情况的结果文件；
[0007]将所述结果文件输入光学分析软件，并设置入射波长，运行所述光学分析软件，以获得反映待分析反射镜面光轴变化情况的RMS值和PV云图；
[0008]根据所述RMS值和PV云图，调整所述设计指标，以根据调整后的设计指标，设计光机系统。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述方法还包括：
[0010]在将所述光机系统数字模型导入有限元分析模型之前，根据光机系统的应用环境，选择有限元分析模型。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述根据光机系统的应用环境，选择有限元分析模型，包括：
[0012]当光机系统受的力是静力时，选择Static Structural有限元分析模型；
[0013]当光机系统受的力是动力时，选择Transient Structural有限元分析模型。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述对所述光机系统数字模型进行边界条件设置，包括：
[0015]设置所述光机系统数字模型中结构模型的固定形式、材料性能、连接方式；
[0016]对所述光机系统数字模型施加作用力。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述材料性能包括密度、弹性模量、泊松比。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述对所述光机系统数字模型进行边界条件设置，还包括：
[0019]对所述光机系统数字模型中待分析反射镜模型施加面压力，所述面压力的取值为1*e
‑6Mpa。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述待分析反射镜面变化情况包括：平移、变形以及翻转。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述入射波长为6.378e
‑4。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述根据调整后的设计指标，设计光机系统，包括：
[0023]根据调整后的设计指标，调整所述光机系统数字模型；
[0024]基于调整后的光机系统数字模型，联合所述有限元分析模型和所述光学分析软件，判断待分析反射镜面光轴变化是否满足要求，若是，则基于该调整后的设计指标设计光机系统，否则重复调整设计指标，直至待分析反射镜面光轴变化满足要求。
[0025]根据本专利技术实施例的光机系统设计系统，包括：
[0026]构建单元，根据光机系统的设计指标，构建光机系统数字模型；
[0027]分析单元，用于将所述光机系统数字模型导入有限元分析模型，并在所述有限元分析模型中对所述光机系统数字模型进行边界条件设置，运行所述有限元分析模型，以获得反映光机系统中待分析反射镜面变化情况的结果文件；还用于将所述结果文件输入光学分析软件，并设置入射波长，运行所述光学分析软件，以获得反映待分析反射镜面光轴变化情况的RMS值和PV云图；
[0028]调整单元，用于根据所述RMS值和PV云图，调整所述设计指标。
[0029]采用本专利技术实施例，通过有限元分析模型和光学分析软件联合仿真的方式对光机系统光轴和反射镜面形分析，根据分析结果调整设计指标，再根据调整后的指标设计光机系统，可以缩短设计周期和设计成本。
[0030]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0031]通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：
[0032]图1是本专利技术实施例中光机系统设计方法流程图；
[0033]图2是本专利技术实施例中力学环境下的反射式光机系统仿真方法流程图；
[0034]图3是本专利技术实施例中卡塞格林式反射镜光学系统架构图；
[0035]图4是本专利技术实施例中有限元分析流程图；
[0036]图5是本专利技术实施例中主次镜反射面命名示意图；
[0037]图6是本专利技术实施例中主次镜坐标系建立示意图；
[0038]图7是本专利技术实施例中反射镜变形后光学pv值示意图；
[0039]图8是本专利技术实施例中作用力下光学系统光轴偏移示意图；
[0040]图9是本专利技术实施例中模型改进前后对比图；
[0041]图10是本专利技术实施例中光机系统光学参数前后对比图。
具体实施方式
[0042]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。另外，在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0043]光机系统中存在大量机械结构和光学结构，光学结构和机械结构互相耦合，且光轴的精度容易受到光学结构和机械结构变形的影响。力学环境对于光学结构和机械结构变形是最为突出的影响因素，通常出现的情况是由于机械结构强度不够、光学结构和机械结构的结合形式不当导致在力学环境的作用下，光学结构变形严重，导致光轴变形超出设计标准。本专利技术所要解决的技术问题为力学环境下机械结构与光学结构变形导致的反射式光学系统光轴变化分析。
[0044]基于此，本专利技术实施例提出一种光机系统设计方法，参照图1所示，所述方法包括如下步骤：
[0045]S1，根据光机系统的设计指标，构建光机系统数字模型；光机系统包括多个反射镜以及用于支撑反射镜的机械结构。例如光机系统包含主反射镜，次反射镜，离轴反射镜，平面反射镜，机械结构等。
[0046]S2，将所述光机系统数字模型导入有限元分析模型，并在所述有限元分析模型中对所述光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光机系统设计方法，其特征在于，包括：根据光机系统的设计指标，构建光机系统数字模型；将所述光机系统数字模型导入有限元分析模型，并在所述有限元分析模型中对所述光机系统数字模型进行边界条件设置，运行所述有限元分析模型，以获得反映光机系统中待分析反射镜面变化情况的结果文件；将所述结果文件输入光学分析软件，并设置入射波长，运行所述光学分析软件，以获得反映待分析反射镜面光轴变化情况的RMS值和PV云图；根据所述RMS值和PV云图，调整所述设计指标，以根据调整后的设计指标，设计光机系统。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在将所述光机系统数字模型导入有限元分析模型之前，根据光机系统的应用环境，选择有限元分析模型。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据光机系统的应用环境，选择有限元分析模型，包括：当光机系统受的力是静力时，选择Static Structural有限元分析模型；当光机系统受的力是动力时，选择Transient Structural有限元分析模型。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述光机系统数字模型进行边界条件设置，包括：设置所述光机系统数字模型中结构模型的固定形式、材料性能、连接方式；对所述光机系统数字模型施加作用力。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述材料性能包括密度、弹性模量、泊松比。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冬明，冯位欣，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：