NURBS自由曲面在光机设计和分析中的应用

针对光学曲面要求面形描述能力和拟合精度高以及光线追迹速度快的要求,研究了NURBS作为自由曲面的拟合、坐标空间转换和光线追迹算法。首先使用多分辨率B样条拟合方法浅度非球面,深度非球面和Peaks自由曲面进行NURBS拟合,RMS误差均小于10 nm,表现出很好的适应性。其次研究了NURBS曲面的参数空间到坐标空间的转化算法,与传统曲面求导方法相比,速度提高了3倍以上。在提出合理迭代初值计算方法的基础上,将计算每个曲面点的时间缩短至0.3 ms。最后通过NURBS曲面在自由曲面头盔系统的光机分析中和CODEV用户自定义曲面中的成功运用,证明了NURBS曲面能很好地满足光机设计、分析和加工的要求。