[发明专利]基于int文件的光机集成分析方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于int文件的光机集成分析方法，具体地说，是指先将光学系统的有限元分析结果数据进行坐标变换和插补，再利用int文件作为光学和机械分析的数据接口，进行光机集成分析的方法。

背景技术：

空间光学遥感仪器的工作环境非常恶劣，在重力释放、动力学载荷和热载荷的作用下，光学元件受组件变形的影响将有整体相对位移，同时光学面形会产生畸变，从而使光学系统产生波前畸变，影响系统的光学性能。因此必须对光学遥感仪器进行光机集成分析，以便有针对性地改进遥感仪器的设计，提高光学遥感仪器的光学性能。

光机集成分析通过数据转换接口将光学系统的结构有限元分析和光学分析集成一体，从而实现对光学系统在外载荷作用下光学性能的评估。各领域分析软件之间数据的有效传递和处理是整个光机集成分析技术的关键。

一般采用Zemike多项式作为机械和光学分析之间的数据转换接口，而Zemike多项式拟合算法复杂，拟合结果不稳定，并且只适用于圆形镜面的数据拟合，对于目前空间光学遥感仪器中常用的体育场形镜面进行拟合时就会产生较大的误差。

而利用int文件作为数据转换接口进行光机集成分析，可以克服采用Zemike多项式作为光机分析的数据接口带来的限制。int文件对光学系统有限元分析结果的镜面变形矢高进行一定的变换直接可以导入光学设计、分析软件，不存在数据拟合过程，因此不会引入拟合误差；而且，利用int文件作为光机集成分析的数据接口可以对任意形状的镜面进行数据变换，通用性比Zemike多项式要好。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于int文件对任意形状的光学镜面有限元分析结果进行处理的数据转换接口和光机集成分析。

本发明的设计方案如下：

一种基于int文件的空间光学遥感仪器光机集成分析方法，特点是：包括对任意形状的光学镜面有限元分析结果数据进行坐标变换处理；以及基于int文件的光机数据接口，该数据接口将经过坐标变换处理的光学镜面有限元分析结果数据导入到光学设计以及分析软件；用以实现空间光学遥感仪器的光机集成分析。

该对光学镜面有限元分析结果数据进行坐标变换处理的方法包括：

进一步，有限元分析结果数据中节点Z向位移到平行于镜面光轴方向位移的变换方法；将任意形状的光学镜面有限元分析结果数据XY平面的分布变换到以光学设计软件中镜面母镜中心为坐标原点的坐标系中；将变换后的镜面面形数据量化成面形数据分布矩阵；

具体地，该将有限元分析结果数据中节点Z向位移到平行于镜面光轴方向位移的变换方法基于坐标系分解和微小位移的近似计算方法；将任意形状的光学镜面有限元分析结果数据XY平面的分布变换到以光学设计软件中镜面母镜中心为坐标原点的坐标系中的方法根据坐标系特点进行坐标线性变换并插补到整个母镜镜面范围，利用在无效数据点处做特殊标记的方法来实现；将变换后的镜面面形数据量化成面形数据分布矩阵采用区间匹配的方法；

可取地，该光机集成分析技术中有限元分析采用PATRAN有限元分析软件进行空间遥感仪器的力学、热学分析；光学设计、分析软件采用CodeV光学软件。

该基于int文件的光机数据接口包括：int文件头，其中包含文件名称、镜面面形分布的坐标范围、转换波长、量化比例以及无效数据标记值；特定格式的镜面面形分布数据；

具体地，该int文件中特定格式的镜面面形分布数据以十个数据点为一行，最后一行小于或等于十个数据点。

本发明的优点是：对光学镜面有限元分析结果数据进行坐标变换处理可以对任意形状的镜面面形数据进行转换处理，弥补了Zemike多项式作为数据转换接口只能在圆域上进行的不足；利用int文件作为光机集成分析数据接口的无数据拟合过程，因而，避免了数据拟合过程引入的面形分布误差，同时，也简化了计算的复杂度。

附图说明：

图1为本发明的基于int文件的光机集成分析方法流程示意图。图中：结构分析采PATRAN有限元分析软件进行，光学分析部分采用Code V光学设计、分析软件进行；

图2为将有限元分析结果数据中节点Z向位移变换到平行于镜面光轴方向位移的算法原理示意图；

图3为结构有限元分析结果数据坐标系变换方法示意图；

图4为利用区间匹配法进行结构有限元分析结果数据矩阵化的过程示意图。

具体实施方式：