CN114861246A - 一种具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法，该方法根据3D‑Voronoi算法对随机泡沫建模，再利用Delaunay三角化算法与Voronoi算法的对偶性，根据Delaunay三角算法对排粉孔进行设计，实现反射镜内部整体的连通性约束；优化后的闭孔泡沫结构具有相对好的轻量化率和优异的力热性能，尤其在高能激光系统中，作为激光反射镜，其抗变形能力较强；相比于传统反射镜，其加工周期短，成本低，具有相对优势。

Description

一种具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法

技术领域

本发明属于反射镜制造技术领域，涉及一种具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法。

背景技术

随着近年来金属增材制造技术的快速发展，已经被应用到航空航天、生物医疗等多种领域。其自下而上，逐层打印的制造方式彻底改变了传统的制造方式，使制造复杂结构成为可能。因此增材制造技术也是对设计的一次革新，将其引入进来能够使反射镜结构设计的自由度得以大大提升。空间热环境和高能激光器的巨大热载荷是光学系统面临的两个最具挑战性的环境，因此反射镜热设计以及系统热控是必要的。在反射镜研制过程中要综合考虑其在不同阶段所处的环境，以保证反射镜具有良好的稳定性，或采用有效措施降低环境对其产生的影响。

高能激光系统中，激光使反射镜温度变化，引起热变形，从而使光束质量下降是相关领域的研究热点。反射镜温度分布变化主要有三种形式，轴向温差、径向温差和周边温差。一般情况下高能激光反射镜依靠材料热特性以有效地从镜面散热，或依靠被动冷却机制和高反射膜来承受激光损伤。同时光学系统依靠精密机械结构在一系列具有挑战性的动态、热力环境中将反射镜等光学元件固定在规定的位置。其中高能激光反射镜具有较严格的公差，受到高能激光束周期性热负载的影响，这使得它们成为设计和制造中最具挑战性的光学元件之一。并且随着高能激光系统不断发展，激光反射镜等光学元件的特性也必须不断发展以满足更高的激光能量密度要求。

高能激光使反射镜热变形，引起光束质量下降是目前的研究热点。受传统制造的局限性，高能激光反射镜一般情况下均为单片结构。因此传统的激光反射镜结构单一，抗变形能力差。其主要依赖于被动冷却机制和高反射率膜层来承受激光损伤。并且结合高比刚度和高热传导率的材料本身特性，对整个反射镜进行散热，效率略低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法，优化后的反射镜既有优异的力学特性，又有着独特的传热机制，能够在某些极端环境中具有良好的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明的具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法如下：

步骤1、利用三维建模软件创建反射镜主体初始模型；反射镜主体初始模型具有内部腔体；

步骤2、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型腔体横截面尺寸相应的立方体；输入设定的种子数量N，通过3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型，借助Delaunay三角化算法生成Delaunay三角结构；将初始闭孔泡沫结构面模型中每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1；将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，得到闭孔泡沫结构终模型；

步骤3、在三维建模软件中将闭孔泡沫结构终模型修剪并嵌入反射镜主体初始模型的内部腔体中；将闭孔泡沫结构终模型与Delaunay三角结构作布尔运算，得到具有气流通道的反射镜主体模型；

重复步骤2～步骤3并反复调整种子数量N、设定厚度t1，选取反射镜主体镜面变形量最小时对应的具有气流通道反射镜主体模型作为反射镜主体最终模型。

所述的步骤2中，可以采用下述方法得到闭孔泡沫结构终模型：

步骤2.1、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型内部腔体横截面尺寸相应的立方体；

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并通过其中的3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型；

步骤2.3、将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型；

步骤2.4、借助Delaunay三角算法在立方体上生成Delaunay三角结构，得到初始闭孔泡沫结构中间模型；

步骤2.5、将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，最后得到闭孔泡沫结构终模型。

所述的步骤2中，还可以采用下述方法得到闭孔泡沫结构终模型：

步骤2.1、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型腔体横截面尺寸相应的立方体；

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并通过其中的3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型；

步骤2.3、借助Delaunay三角化算法在立方体上生成Delaunay三角结构；

步骤2.4、将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型；

步骤2.5、将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，最后得到闭孔泡沫结构终模型。

所述的步骤2中，还可以采用下述方法得到闭孔泡沫结构终模型：

步骤2.1、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型腔体横截面尺寸相应的立方体；

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并借助Delaunay三角化算法在立方体上生成Delaunay三角结构；

步骤2.3、通过3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型；

步骤2.4、将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型；

步骤2.5、将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，最后得到闭孔泡沫结构终模型。

所述的步骤2中，还可以采用下述方法得到闭孔泡沫结构终模型：

步骤2.1、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型内部腔体横截面尺寸相应的立方体；

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并通过其中的3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型；

步骤2.3、将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，得到闭孔泡沫结构体模型；

步骤2.4、将闭孔泡沫结构体模型导入三维建模软件中，对其进行修剪并调整位置使其嵌入反射镜主体初始模型的内部腔体中，得到反射镜主体中间模型；

步骤2.5、在Grasshopper插件的闭孔泡沫结构体模型中隐去各多棱形晶格边界；借助Delaunay三角化算法生成Delaunay三角结构，将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，得到具有Delaunay三角结构的立方体；

步骤2.6、将具有Delaunay三角结构的立方体导入三维建模软件中并使其与反射镜主体中间模型中的闭孔泡沫结构体模型合成在一起得到闭孔泡沫结构终模型。

本发明根据3D-Voronoi算法对随机泡沫建模方法，再利用Delaunay三角化算法与Voronoi算法的对偶性，根据Delaunay三角算法对排粉孔进行设计，实现反射镜内部整体的连通性约束；优化后的闭孔泡沫结构具有相对好的轻量化率和优异的力热性能，尤其在高能激光系统中，作为激光反射镜，其抗变形能力较强。并且相比于传统反射镜，其加工周期短，成本低，具有相对优势。

反射镜镜面可为球面、非球面、自由曲面等。本发明可根据不同应用场景及性能指标进行内部闭孔泡沫数量以及晶格边界进行调节，提高反射镜性能，满足个性化需求，解决了传统光学反射镜结构设计自由度低、热性能差等问题。

本发明由于三维闭孔泡沫结构优异的力学特性和独特的热特性，能够在某些极端环境中具有良好的稳定性。与原有技术相比，本发明致力于通过结构设计来提升反射镜的热特性。相比于传统的单片式激光反射镜，传热效率更高，抗热变形能力更强。通过对内部随机泡沫的进一步优化，使反射镜在一定工况下的温度场分布较均匀，热变形明显减小。并且结合增材制造技术，大大降低了复杂结构的制造难度，缩短了加工周期，提升了材料利用率。

附图说明

图1是本发明的具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法流程图。

图2是本发明的反射镜主体制造方法流程图。

图3是多棱形晶格边界加厚示意图。

图4是Delaunay三角边加粗示意图。

图5是反射镜去掉1/3镜面后的轴测图。

图中1为反射镜主体，11为闭孔泡沫结构，12为气流通道，2为柔性支撑结构。

图6是反射镜去掉镜面后的俯视图。

图7是反射镜去掉镜面后的轴测图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义的理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况具体理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或者仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例1

如图1所示，本发明的具有闭孔泡沫结构的反射镜优化方法具体如下：

步骤1、根据反射镜设计基本参数的边界条件(包括反射镜口径大小、厚度等)和使用要求(包括重量限制、面形精度、强制位移等)，利用UG等三维建模软件创建反射镜主体初始模型；反射镜主体初始模型具有内部腔体。

步骤2.1、以反射镜主体初始模型为参考，在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型内部腔体横截面尺寸相应的立方体；以圆形反射镜为例，创建的立方体棱长与反射镜主体初始模型内部腔体直径相等。

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并通过其中的3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到初始闭孔泡沫结构面模型；初始闭孔泡沫结构面模型由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成。

步骤2.3、以种子为中心，将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型。

步骤2.4、借助Delaunay三角化算法在立方体上生成Delaunay三角结构，得到初始闭孔泡沫结构中间模型；由于Delaunay三角化算法与Voronoi算法的对偶性，Delaunay三角的每个边都会穿过多棱形晶格面的中心。

步骤2.5、将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，最后得到闭孔泡沫结构终模型。

步骤3、将闭孔泡沫结构终模型导入三维建模软件中，对其形状进行修剪并调整位置使其嵌入反射镜主体初始模型的内部腔体中，得到反射镜主体中间模型；在三维建模软件中将闭孔泡沫结构终模型与Delaunay三角结构作布尔运算，得到具有气流通道的反射镜主体模型；此时闭孔泡沫结构终模型中的Delaunay三角结构被消除，且气流通道位于各多棱形晶格面的中心；各气流通道用于反射镜主体3D打印过程中粉末的清除。

在Hypermesh和Workbench仿真软件中对具有气流通道的反射镜主体模型进行高能激光工况下的镜面变形量进行仿真分析；重复步骤2～步骤3，并反复调整种子数量N、晶格边界设定厚度t1、Delaunay三角边加粗形成的细圆柱体半径r1，选取镜面变形量最小时对应的具有气流通道反射镜主体模型作为反射镜主体最终模型。

实施例2

如图1所示，本发明的具有闭孔泡沫结构的反射镜优化方法具体如下：

步骤1、根据反射镜设计基本参数的边界条件(包括反射镜口径大小、厚度等)和使用要求(包括重量限制、面形精度、强制位移等)，利用UG等三维建模软件创建反射镜主体初始模型；反射镜主体初始模型具有内部腔体。

步骤2.1、以反射镜主体初始模型为参考，在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型腔体横截面尺寸相应的立方体；以圆形反射镜为例，创建的立方体棱长与反射镜主体初始模型内部腔体直径相等。

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并通过其中的3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到初始闭孔泡沫结构面模型；初始闭孔泡沫结构面模型由以各种子为中心的n个多棱形晶格构成。

步骤2.3、借助Delaunay三角化算法在立方体上生成Delaunay三角结构；由于Delaunay三角化算法与Voronoi算法的对偶性，Delaunay三角的每个边都会穿过多棱形晶格面的中心。

步骤2.4、以种子为中心，将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型。

步骤2.5、将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，最后得到闭孔泡沫结构终模型。

步骤3、将闭孔泡沫结构终模型导入三维建模软件中，对其形状进行修剪并调整位置使其嵌入反射镜主体初始模型的内部腔体中，得到反射镜主体中间模型；在三维建模软件中将闭孔泡沫结构终模型与Delaunay三角结构作布尔运算，得到具有气流通道的反射镜主体模型；此时闭孔泡沫结构终模型中的Delaunay三角结构被消除，且气流通道位于各多棱形晶格的中心；各气流通道用于反射镜主体3D打印过程中粉末的清除。

在Hypermesh和Workbench仿真软件中对具有气流通道的反射镜主体模型进行高能激光工况下的镜面变形量进行仿真分析；重复步骤2～步骤3，并反复调整种子数量N、晶格边界设定厚度t1、Delaunay三角边加粗形成的细圆柱体半径r1，选取镜面变形量最小时对应的具有气流通道反射镜主体模型作为反射镜主体最终模型。

实施例3

本发明的具有闭孔泡沫结构的反射镜优化方法具体如下：

步骤1、根据反射镜设计基本参数的边界条件(包括反射镜口径大小、厚度等)和使用要求(包括重量限制、面形精度、强制位移等)，利用UG等三维建模软件创建反射镜主体初始模型；反射镜主体初始模型具有内部腔体。

步骤2.1、以反射镜主体初始模型为参考，在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型腔体横截面尺寸相应的立方体；以圆形反射镜为例，创建的立方体棱长与反射镜主体初始模型内部腔体直径相等。

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并借助Delaunay三角化算法在立方体上生成Delaunay三角结构；

步骤2.3、通过3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到初始闭孔泡沫结构面模型；初始闭孔泡沫结构面模型由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成。

步骤2.4、以种子为中心，将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型。由于Delaunay三角化算法与Voronoi算法的对偶性，Delaunay三角的每个边都会穿过多棱形晶格面的中心。

步骤2.5、将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，最后得到闭孔泡沫结构终模型。

步骤3、将闭孔泡沫结构终模型导入三维建模软件中，对其形状进行修剪并调整位置使其嵌入反射镜主体初始模型的内部腔体中，得到反射镜主体中间模型；在三维建模软件中将闭孔泡沫结构终模型与Delaunay三角结构作布尔运算，得到具有气流通道的反射镜主体模型；此时闭孔泡沫结构终模型中的Delaunay三角结构被消除，且气流通道位于各多棱形晶格的中心；各气流通道用于反射镜主体3D打印过程中粉末的清除。

在Hypermesh和Workbench仿真软件中对具有气流通道的反射镜主体模型进行高能激光工况下的镜面变形量进行仿真分析；重复步骤2～3步骤十，并反复调整种子数量N、晶格边界设定厚度t1、Delaunay三角边加粗形成的细圆柱体半径r1，选取镜面变形量最小时对应的具有气流通道反射镜主体模型作为反射镜主体最终模型。

实施例4

本发明的具有闭孔泡沫结构的反射镜优化方法具体如下：

步骤1、根据反射镜设计基本参数的边界条件(包括反射镜口径大小、厚度等)和使用要求(包括重量限制、面形精度、强制位移等)，利用UG等三维建模软件创建反射镜主体初始模型；反射镜主体初始模型具有内部腔体。

步骤2.1、以反射镜主体初始模型为参考，在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型内部腔体横截面尺寸相应的立方体；以圆形反射镜为例，创建的立方体棱长与反射镜主体初始模型内部腔体直径相等。

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并通过其中的3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到初始闭孔泡沫结构面模型；初始闭孔泡沫结构面模型由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成。

步骤2.3、以种子为中心，将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型。

步骤2.4、将闭孔泡沫结构体模型导入三维建模软件中；对其进行修剪并调整位置使其嵌入反射镜主体初始模型的内部腔体中，得到反射镜主体中间模型。

步骤2.5、在Grasshopper插件的闭孔泡沫结构体模型中隐去各多棱形晶格边界；借助Delaunay三角化算法生成Delaunay三角结构，将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，得到具有Delaunay三角结构的立方体。

步骤2.6、将具有Delaunay三角结构的立方体导入三维建模软件中，调整位置使其与反射镜主体中间模型中的闭孔泡沫结构体模型合成在一起得到闭孔泡沫结构终模型；由于Delaunay三角化算法与Voronoi算法的对偶性，Delaunay三角的每个边都会穿过多棱形晶格面的中心。

步骤3、将闭孔泡沫结构终模型导入三维建模软件中，调整位置使其嵌入反射镜主体初始模型的内部腔体中，得到反射镜主体中间模型；在三维建模软件中将闭孔泡沫结构终模型与Delaunay三角结构作布尔运算，得到具有气流通道反射镜主体模型；此时闭孔泡沫结构终模型中的Delaunay三角结构被消除，且气流通道位于各多棱形晶格的中心；各气流通道用于反射镜主体3D打印过程中粉末的清除。

在Hypermesh和Workbench仿真软件中对具有气流通道反射镜主体模型进行高能激光工况下的镜面变形量进行仿真分析；重复步骤2～步骤3，并反复调整种子数量N、晶格边界设定厚度t1、Delaunay三角边加粗半径r1，选取镜面变形量最小时对应的具有气流通道反射镜主体模型作为反射镜主体最终模型。

在反射镜主体(反射镜口径为110mm，镜面与背板厚度均为2mm，内部支撑结构高度为8mm，反射镜主体侧壁厚度为2mm，支撑方式为周边等120°均匀分布的柔性支撑方式，镜面介质膜反射率为99.99％)，高能激光工况(环境温度为293K，激光光源为波长1000nm，20kW功率的连续激光，作用时间20s)条件下对反射镜镜面变形量进行仿真分析，内部支撑结构采用背部开放式蜂窝结构、背部封闭式蜂窝结构、闭孔随机泡沫结构，以及在t1、r1选择不同数值时得到的镜面变形量测试结果见表1。

表1

仿真结果表明本发明实用有效，优化后的闭孔随机泡沫结构作为内部支撑结构的金属反射镜在高能激光工况下，镜面变形量最小。

本发明的具有闭孔泡沫结构的反射镜主体制造方法如下：

首先将设计完成的反射镜模型导出为STL格式文件，将其导入3D打印软件中完成切片与支撑设计，再将文件传输到3D打印机中进行制造。反射镜通过金属增材制造技术中的选择性激光熔化技术完成镜坯预制；

镜坯制备完成后，对其进行超声波清洗，去除残余粉末及其他残留杂质；

通过时效热处理和热等静压致密化处理，提升反射镜的稳定性，可加工性及致密度；

对反射镜坯进行数控粗加工；

粗加工之后通过金刚石单点车削技术，分别对反射镜面进行粗细车，实现相应的面形精度；

由于金属增材制造成形零件的限制，所以需要对反射镜表面进行表面改性，在反射镜面进行化学镀镍；

对反射镜进行抛光，可实现反射镜可见光级的应用；

对反射镜面镀高反射介质膜与保护膜，得到最终想要的面形精度与粗糙度的金属反射镜。

Claims (5)

1.一种具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法，其特征在于该方法如下：

步骤1、利用三维建模软件创建反射镜主体初始模型；反射镜主体初始模型具有内部腔体；

步骤2、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型腔体横截面尺寸相应的立方体；输入设定的种子数量N，通过3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型，借助Delaunay三角化算法生成Delaunay三角结构；将初始闭孔泡沫结构面模型中每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1；将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，得到闭孔泡沫结构终模型；

步骤3、在三维建模软件中将闭孔泡沫结构终模型修剪并嵌入反射镜主体初始模型的内部腔体中；将闭孔泡沫结构终模型与Delaunay三角结构作布尔运算，得到具有气流通道的反射镜主体模型；

重复步骤2～步骤3并反复调整种子数量N、设定厚度t1，选取反射镜主体镜面变形量最小时对应的具有气流通道反射镜主体模型作为反射镜主体最终模型。

2.根据权利要求1所述的具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法，其特征在于所述的步骤2中，采用下述方法得到闭孔泡沫结构终模型：

步骤2.1、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型内部腔体横截尺寸相应的立方体；

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并通过其中的3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型；

步骤2.3、将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型；

步骤2.4、借助Delaunay三角算法在立方体上生成Delaunay三角结构，得到初始闭孔泡沫结构中间模型；

步骤2.5、将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，最后得到闭孔泡沫结构终模型。

3.根据权利要求1所述的具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法，其特征在于所述的步骤2中，采用下述方法得到闭孔泡沫结构终模型：

步骤2.1、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型腔体横截面尺寸相应的立方体；

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并通过其中的3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型；

步骤2.3、借助Delaunay三角化算法在立方体上生成Delaunay三角结构；

步骤2.4、将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型；

步骤2.5、将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，最后得到闭孔泡沫结构终模型。

4.根据权利要求1所述的具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法，其特征在于所述的步骤2中，采用下述方法得到闭孔泡沫结构终模型：

步骤2.1、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型腔体横截面尺寸相应的立方体；

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并借助Delaunay三角化算法在立方体上生成Delaunay三角结构；

步骤2.3、通过3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型；

步骤2.4、将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，形成初始闭孔泡沫结构体模型；

步骤2.5、将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，最后得到闭孔泡沫结构终模型。

5.根据权利要求1所述的具有闭孔泡沫结构的反射镜主体设计与优化方法，其特征在于所述的步骤2中，采用下述方法得到闭孔泡沫结构终模型：

步骤2.1、在Rhino中的Grasshopper插件坐标系中创建与反射镜主体初始模型内部腔体横截面尺寸相应的立方体；

步骤2.2、在Grasshopper插件中输入设定的种子数量N，并通过其中的3D-Voronoi算法对立方体进行剖分，得到由以各种子为中心的N个多棱形晶格构成的初始闭孔泡沫结构面模型；

步骤2.3、将每个多棱形晶格的各侧面向内缩进对晶格边界加设定厚度t1，得到闭孔泡沫结构体模型；

步骤2.4、将闭孔泡沫结构体模型导入三维建模软件中，对其进行修剪并调整位置使其嵌入反射镜主体初始模型的内部腔体中，得到反射镜主体中间模型；

步骤2.5、在Grasshopper插件的闭孔泡沫结构体模型中隐去各多棱形晶格边界；借助Delaunay三角化算法生成Delaunay三角结构，将各Delaunay三角的每个边加粗形成半径为r1的细圆柱体，得到具有Delaunay三角结构的立方体；

步骤2.6、将具有Delaunay三角结构的立方体导入三维建模软件中并使其与反射镜主体中间模型中的闭孔泡沫结构体模型合成在一起得到闭孔泡沫结构终模型。

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