Zemax Star模塊對(duì)稱工具加速鏡頭光機(jī)熱耦合分析

前言

Zemax Star模塊自2021年推出以來，受到廣大客戶的好評(píng)，得到越來越多的應(yīng)用。光機(jī)熱耦合分析涉及到大量的精細(xì)網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，因此無論是在Mechanical中的FEA分析還是在Zemax中的光線追跡，運(yùn)行速度都是大家關(guān)心的問題。Ansys Zemax團(tuán)隊(duì)也在提升分析效率的問題上做了非常多的努力。在Zemax Opticstudio 2023 R1版本中，加載了FEA 形變數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)的情況下，實(shí)測(cè)光線追跡速度較之前版本提升大約1倍。另外在近期發(fā)布的版本中，又增加了Star模塊對(duì)稱工具，對(duì)于分析具有對(duì)稱特征的形變或溫度分布，F(xiàn)EA分析速度可以提升數(shù)倍，從而加速了整個(gè)STOP（結(jié)構(gòu)、熱、光學(xué)表現(xiàn)）分析過程。

對(duì)稱結(jié)構(gòu)的FEA分析

劃分了精細(xì)網(wǎng)格的完整結(jié)構(gòu)的FEA分析通常需要大量的時(shí)間來運(yùn)行，為了壓縮這個(gè)時(shí)間，F(xiàn)EA工程師想到的有效的方式是利用對(duì)稱性，只分析一半、四分之一或八分之一的結(jié)構(gòu)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，分析時(shí)間大概會(huì)壓縮n2倍，比如采用四分之一結(jié)構(gòu)，分析速度可以提升16倍。

為了加載這種局部數(shù)據(jù)到Zemax Opticstudio中，需要用到Opticstudio Star模塊的對(duì)稱工具，通過采用鏡像或者旋轉(zhuǎn)的方式將鏡片形變/溫度數(shù)據(jù)補(bǔ)全。

這種方式適用于具有對(duì)稱特征的形變或溫度分布情況，用于前期快速分析判斷光學(xué)系統(tǒng)大致的變化趨勢(shì)。

FEA數(shù)據(jù)查看器

在拿到FEA數(shù)據(jù)后，我們首先用Star模塊的FEA查看器進(jìn)行粗略的查看形變或溫度的分布形態(tài)。在這個(gè)界面中，可以看到網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)量，網(wǎng)格點(diǎn)分別在X、Y、Z方向的坐標(biāo)最大、最小、中間值，以及形變量分別在X、Y、Z方向的最大、最小、中間值，并在圖形中以顏色表示形變大小。