一种多点胶接平面透镜应力场量化表征方法技术

本发明专利技术提供了一种多点胶接平面透镜应力场量化表征方法，可对数据量较大的应力场点云数据的分布特征进行简洁量化表征。所述方法包括以下步骤，第一步，在透镜中构建极坐标系；第二步，构建透镜应力点云的应力矩阵；第三步，构建Zernike基矩阵；第四步，采用Zernike基矩阵拟合应力矩阵，得到应力场定量表征参数；第五步，根据装配参数取值范围，计算应力场及其量化表征参数；第六步，筛选应力场的关键量化表征参数。本发明专利技术实现了多点胶接平面透镜应力场的量化表征，方法简易，可适用于不同尺寸、不同胶接装配状态透镜应力场点云数据分布特征的简洁量化表征。本发明专利技术为精密光学仪表胶接装配参数定量优化、装配质量定量控制提供了量化的基础。基础。基础。

【技术实现步骤摘要】
一种多点胶接平面透镜应力场量化表征方法


[0001]本专利技术属于装配
，特别是涉及一种多点胶接平面透镜应力场量化表征方法。

技术介绍

[0002]胶接是精密光学系统中关键光学元件高精度透镜的主要装配方式。胶接装配后，胶接应力在透镜中引起非均匀应力分布，对光学成像质量产生不利影响。透镜应力场目前主要通过大量点云数据进行直观表征，点云数据可以清晰反映各个位置的具体应力大小，但却难以整体表征整个透镜区域的应力场分布特征，严重制约了胶接透镜的装配参数优化过程。为定量优化胶接参数并控制透镜装配质量，亟需提出一种多点胶接装配后透镜应力场分的简洁量化表征方法。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种多点胶接平面透镜应力场量化表征方法。
[0004]本专利技术解决多点胶接平面透镜应力场量化表征问题所采用的技术方案是：
[0005]一种多点胶接平面透镜应力场量化表征方法，该方法包括以下步骤：
[0006]第一步，以镜片圆心作为原点，构建极坐标系(ρ，θ)。
[0007]第二步，对镜片圆形区域划分均匀方形网格，采用插值计算，获得每个网格中心点应力值，每个网格中心点应力值按照位置排布，构建应力矩阵S，方形网格行列数和矩阵行列数为M
×
M，应力矩阵S记作：
[0008][0009]其中，矩阵内切圆部分为镜片区域，其元素数值为插值得到的应力值，外切圆以为外定义为0。
[0010]第三步，根据Zernike多项式，构建前K项Zernike基矩阵Z1、Z2、
…
、Z
K
，组成Zernike基矩阵族Z，Z＝[Z1,Z2,
…
,Z
K
]，其中，任意第k项Zernike基矩阵Z
k
计算公式如下：
[0011][0012]式中，为第k项Zernike多项式，(ρ
ij
，θ
ij
)为矩阵第i行第j列元素的极坐标。
[0013]第四步，采用所述Zernike基矩阵族Z，拟合所述应力矩阵S，得到应力场定量表征参数QCP，QCP计算公式如下：
[0014]QCP＝Z
‑1S
[0015]第五步，计算取值范围内不同胶接参数取值时的平面透镜应力场，计算各胶接装
配应力场的所述应力场表征参数QCP。
[0016]第六步，分析不同胶接参数取值时所述应力场表征参数QCP的分布规律和分布趋势，选取数个随胶接参数的变动有显著变化的QCP元素，作为所述胶接参数取值时多点胶接平面透镜应力场的关键应力场表征参数。
[0017]优选地，所述应力矩阵的行列数M可以是200。
[0018]优选地，所述Zernike基矩阵项数K可以是500。
[0019]优选地，所述关键应力场表征参数可以是QCP的第1，4，6，10，11，12，14和18项元素。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术实现了多点胶接平面透镜应力场量化表征，表征方法简单，并可适用于不同尺寸、不同胶接装配状态时平面透镜应力场的定量表征，可广泛适用于精密光学仪表胶接装配参数定量优化、装配质量定量控制研究。
附图说明
[0021]图1为所述多点胶接平面透镜应力场量化表征方法步骤图；
[0022]图2为平面透镜应力云图及平面透镜区域网格划分示意图；
[0023]图3为不同胶接参数取值时多点胶接平面透镜应力场量化表征参数QCP的前20项数值分布。
具体实施方式
[0024]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述：
[0025]本实施例提供了一种多点胶接平面透镜应力场量化表征方法，如附图1所示，该方法步骤如下：
[0026]第一步，以镜片圆心作为原点，构建极坐标系(ρ，θ)，如附图2所示。
[0027]第二步，对某镜片圆形区域划分均匀200
×
200方形网格，如附图2所示，采用插值计算，获得每个网格中心点应力值，每个网格中心点应力值按照位置排布，组成应力矩阵S。
[0028]第三步，根据Zernike多项式，构建前500项Zernike基矩阵Z1、Z2、
…
、Z
K
，组成Zernike基矩阵族Z，Z＝[Z1,Z2,
…
,Z
K
]，其中，任意第k项Zernike基矩阵Z
k
计算公式如下：
[0029][0030]式中，为第k项Zernike多项式，(ρ
ij
，θ
ij
)为矩阵第i行第j列元素的极坐标。
[0031]第四步，采用所述Zernike基矩阵族Z，拟合所述应力矩阵S，得到应力场定量表征参数QCP，QCP计算公式如下：
[0032]QCP＝Z
‑1S
[0033]第五步，计算胶接参数取值为胶点数量范围为2～24、胶点长度所对圆心角为0.1～30
°
、胶接应力为0.1～10MPa时的透镜应力场，计算各应力场的表征阐述QCP，如附图3所示。
[0034]第六步，分析不同胶接参数取值时所述应力场表征参数QCP的分布规律和分布趋势，选取附图3中前8个随胶接参数的变动有显著变化的峰值点位置的QCP元素，即QCP的第
1，4，6，10，11，12，14和18项元素，作为该胶接参数取值时多点胶接平面透镜应力场的关键应力场量化表征参数。
[0035]以上仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多点胶接平面透镜应力场量化表征方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一步，以镜片圆心作为原点，构建极坐标系(ρ，θ)；第二步，对镜片圆形区域划分均匀方形网格，采用插值计算，获得每个网格中心点应力值，每个网格中心点应力值按照位置排布，组成应力矩阵S，方形网格行列数和矩阵行列数为M
×
M，应力矩阵S记作：其中，矩阵内切圆部分为镜片区域，其元素数值为插值得到的应力值，外切圆以为外定义为0；第三步，根据Zernike多项式，构建前K项Zernike基矩阵Z1、Z2、
…
、Z
K
，组成Zernike基矩阵族Z，Z＝[Z1,Z2,
…
,Z
K
]，其中，任意第k项Zernike基矩阵Z
k
计算公式如下：式中，为第k项Zernike多项式，(ρ
ij
，θ
ij
...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊健，张之敬，陈骁，张敏，萨仁其木格，苏泰玉，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：