SigFit—光-機(jī)-熱耦合分析工具

美國Sigmadyne公司的SigFit軟件是光機(jī)熱耦合分析工具，可以將有限元分析得到的光學(xué)表面變形等結(jié)果文件通過多項式擬合或插值轉(zhuǎn)化為光學(xué)分析軟件的輸入文件，還可實現(xiàn)動態(tài)響應(yīng)分析、光程差分析、設(shè)計優(yōu)化、主動控制/自適應(yīng)控制光學(xué)系統(tǒng)的促動器布局及優(yōu)化等。SigFit幫助用戶解決了不同學(xué)科間的數(shù)據(jù)傳遞難題，可大大縮短研發(fā)周期，節(jié)省研發(fā)成本，有效提升光學(xué)設(shè)計仿真精度，提高光機(jī)產(chǎn)品的成像質(zhì)量與環(huán)境適應(yīng)性。目前，SigFit已廣泛應(yīng)用于成像光學(xué)鏡頭、光學(xué)傳感器、激光通信、顯微光刻等高精密光學(xué)產(chǎn)品的研發(fā)。

產(chǎn)品介紹

?基本功能

? 面形擬合：

將熱與機(jī)械分析得到的溫度、應(yīng)力及面形變化等分析結(jié)果導(dǎo)入SigFit，通過多項式擬合或插值，轉(zhuǎn)換為光學(xué)分析軟件可以讀取的格式，直接在光學(xué)分析軟件中考慮系統(tǒng)受到外界熱、機(jī)械作用后的光學(xué)性能變化。

▼多項式擬合：將多種輸入格式的數(shù)據(jù)擬合為多項式，擬合類型包括標(biāo)準(zhǔn)和邊緣Zernike多項式、非球面多項式、XY多項式等九種格式；

▼表面變形插值：將光學(xué)測試的試驗數(shù)據(jù)或有限元仿真的網(wǎng)格數(shù)據(jù)插值為一個數(shù)組或者另一種網(wǎng)格結(jié)果，以用于仿真預(yù)測結(jié)果與光學(xué)測試結(jié)果的對比，或用于擬合Zernike多項式無法準(zhǔn)確描述的光學(xué)表面變形。

該模塊可以很好地解決光學(xué)成像鏡頭組在不同學(xué)科間數(shù)據(jù)傳遞的難題。

?高級功能

? 主動控制：

分析光學(xué)面形RMS值隨激勵源數(shù)目的變化關(guān)系，分析如何布置激勵源使光學(xué)表面RMS值盡可能小，為施加激勵源的位置和大小提供參考；根據(jù)一定約束自動優(yōu)化、計算施加激勵源的位置。

? 動態(tài)響應(yīng)：

基于有限元固有頻率分析結(jié)果、通過用戶在SigFit中指定的激勵載荷和阻尼等計算面形由于諧波振動/隨機(jī)振動/瞬態(tài)載荷引起的剛體位移、曲率變化、RMS誤差、傳遞函數(shù)變化、LOS晃動及各階模態(tài)對RMS的影響等。

該模塊可幫助用戶將機(jī)械振動與光學(xué)性能分析指標(biāo)聯(lián)系起來，對于光學(xué)透鏡組有重要的意義，可預(yù)測不同工況下對光學(xué)成像鏡頭組成像影響較大的模態(tài)，為設(shè)計提供參考，有效提升光機(jī)系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性。

? 設(shè)計優(yōu)化：

將光學(xué)表面的Zernike系數(shù)、面形RMS值、PV值等參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛邢拊浖袷降姆匠?，利用有限元軟件的?yōu)化求解器對光學(xué)表面的面形、支撐結(jié)構(gòu)、材料參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化，獲得理想的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計方案。

該模塊使得用戶可以在考慮光學(xué)性能的前提下調(diào)用Nastran求解器進(jìn)行優(yōu)化，對于光學(xué)成像鏡頭組，可實現(xiàn)系統(tǒng)的多學(xué)科綜合優(yōu)化，能有效提升產(chǎn)品綜合性能。

? 光程差分析：

包括熱光分析、應(yīng)力光學(xué)分析及氣動光學(xué)分析三大類。利用有限元分析/流體分析得到的應(yīng)力、溫度分析結(jié)果/流體的密度分析結(jié)果，根據(jù)溫度、應(yīng)力、密度與折射率之間的關(guān)系，計算得到對應(yīng)的光程差及雙折射等光學(xué)特性。

該模塊提供了熱光分析、應(yīng)力光學(xué)分析、氣動光學(xué)分析的實現(xiàn)途徑，在設(shè)計階段對熱、應(yīng)力、氣體密度通過影響光學(xué)系統(tǒng)的折射率對光學(xué)性能帶來的影響進(jìn)行分析，對于光學(xué)成像鏡頭組有重要的意義。

應(yīng)用&案例

? 分析對象：攝像鏡頭組

? 分析目的：在熱載荷作用下，通過優(yōu)化，得到滿足成像條件的設(shè)計參數(shù)