Zemax—Matlab API 交互教程(7)_打开文件并进行优化

伊人在水一方

Zemax—Matlab API 交互教程(7)_打开文件并进行优化

附件：

注意：
1.此帖子需要先运行《Zemax—Matlab API 交互教程(5)》，以获取必要的.zmx文件
2.此帖子的核心内容和教程（3）中的一样：《Zemax—Matlab API 交互教程(3) _插入操作数并进行优化》，主要用于按照官方示例的顺序来和逻辑进行教程的整理，对文件路径进行创建并保存在示例文件夹下，以及进行相关的操作


相关教程：

Zemax—Matlab API 交互教程(1) _初始化：http://www.optzmx.com/thread-42088-1-1.html
Zemax—Matlab API 交互教程(2) _插入评价函数操作数：http://www.optzmx.com/thread-42091-1-1.html
Zemax—Matlab API 交互教程(3) _插入操作数并进行优化：http://www.optzmx.com/thread-42095-1-1.html
Zemax—Matlab API 交互教程(4) _批量添加操作数_从高斯光到平顶光:http://www.optzmx.com/thread-42099-1-1.html
Zemax—Matlab API 交互教程(5)_新文件和快速聚焦：http://www.optzmx.com/thread-42325-1-1.html
Zemax—Matlab API 交互教程(6)_NSC光线追迹：http://www.optzmx.com/thread-42382-1-1.html

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% 代码功能：
% 打开API文件(…\Samples\API\Matlab\e01_new_file_and_quickfocus.zos)
% 将一些表面半径设为变量,通过插入操作数和调整参数值，手动生成约束空气和材料厚度、目标像散和彗差的评价函数。
% 运行局部优化直至完成，然后运行锤形优化器10秒。

% 注意，运行此代码之前需要先运行《Zemax—Matlab API 交互教程(5)_新文件和快速聚焦》：http://www.optzmx.com/thread-42325-1-1.html
% 以生成一个zemax文件，后文需要用到：
% 或者先运行官方示例代码:  Documents\Zemax\ZOS-API SampleCode\MATLAB\MATLABStandalone_01_new_file_and_quickfocus.m


% 本代码参考官方示例： Documents\Zemax\ZOS-API SampleCode\MATLAB\MATLABStandalone_03_open_file_and_optimise.m

% 代码已测试成功
% 相关附件已上传

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clc; clear; close all;
%% =============== 1. 初始化 Zemax 连接 ===============
% 添加路径，此路径为你的:文档\Zemax\ZOS-APIProjects\MATLABZOSConnection1  
addpath("C:\Users\Documents\Zemax\ZOS-APIProjects\MATLABZOSConnection1");

TheApplication = MATLABZOSConnection1;
TheSystem = TheApplication.PrimarySystem;


%% =============== 2. 创建文件存放文件夹 ===============

sampleDir = TheApplication.SamplesDir;  % 获取官方示例文件目录路径，SamplesDir表示的路径是: Documents\Zemax\SAMPLES

apiPath = System.String.Concat(TheApplication.SamplesDir, '\API\Matlab');% 构建文件夹：/Samples/API/Matlab

% 如果文件夹不存在，则创建
if (exist(char(apiPath)) == 0)
   mkdir(char(apiPath));
end

%% =============== 3. 打开文件并另存为 ===============

% 原始示例文件路径
testFile = System.String.Concat(sampleDir, '\API\Matlab\e01_new_file_and_quickfocus.zos');

% 检查依赖文件是否存在，需要先运行Documents\Zemax\ZOS-API SampleCode\MATLAB\MATLABStandalone_01_new_file_and_quickfocus.m

if (exist(char(testFile)) == 0)
    fprintf('错误：需要先运行示例01才能执行本程序\n');
    r = [];
    return;
end

TheSystem.LoadFile(testFile, false);% 加载示例文件(参数false表示不保存当前系统)
% 新建文件保存路径,也可以自定义文件名、该后缀为.zmx文件
testFile2 = System.String.Concat(sampleDir, '\API\Matlab\e03_open_file_and_optimise.zos');
% 将系统另存为新文件
TheSystem.SaveAs(testFile2);

%% =============== 4. 镜头数据，设置变量参数 ===============

% 获取镜头数据编辑器(LDE)
TheLDE = TheSystem.LDE;
% 获取前三个表面对象
Surface_1 = TheLDE.GetSurfaceAt(1);  % 第1面(物面是第0面)
Surface_2 = TheLDE.GetSurfaceAt(2);  % 第2面，第一个透镜前表面
Surface_3 = TheLDE.GetSurfaceAt(3);  % 第3面，第一个透镜后表面

% 设置变量参数
% 表面1的厚度Thickness设为变量
Surface_1.ThicknessCell.MakeSolveVariable();
% 表面2的厚度和曲率Radius设为变量
Surface_2.ThicknessCell.MakeSolveVariable();
Surface_2.RadiusCell.MakeSolveVariable();
% 表面3的厚度设为变量
Surface_3.ThicknessCell.MakeSolveVariable();

%% =============== 5. 设置操作数 ==============

% 获取优化函数编辑器(MFE)接口
TheMFE = TheSystem.MFE;

fprintf(">>>正在写入操作数\n");
% 操作数1设置为ASTI（像散优化）
Operand_1 = TheMFE.GetOperandAt(1);
Operand_1.ChangeType(ZOSAPI.Editors.MFE.MeritOperandType.ASTI);
Operand_1.Target = 0.0; % 目标值设为0
Operand_1.Weight = 10.0; % 权重设为10

% 操作数2插入COMA（彗差优化）
Operand_2 = TheMFE.InsertNewOperandAt(2);
Operand_2.ChangeType(ZOSAPI.Editors.MFE.MeritOperandType.COMA);
Operand_2.Target = 0.0;
Operand_2.Weight = 1.0;

%% 空气间隙
% 空气最小中心厚度 (MNCA: Minimum Center Air)
Operand_3 = TheMFE.AddOperand();
Operand_3.ChangeType(ZOSAPI.Editors.MFE.MeritOperandType.MNCA);
Operand_3.Target = 0.5;   % 设置目标值，最小空气厚度0.5mm
Operand_3.Weight = 1.0;   % 设置权重

% 设置参数位置（表面1到3）
Operand_3.GetCellAt(2).IntegerValue = 1;  % 起始表面
Operand_3.GetCellAt(3).IntegerValue = 3;  % 结束表面

% 空气最大中心厚度 (MXCA: Maximum Center Air)
Operand_4 = TheMFE.AddOperand();
Operand_4.ChangeType(ZOSAPI.Editors.MFE.MeritOperandType.MXCA);
Operand_4.Target = 1000; % 最大空气厚度1000mm
Operand_4.Weight = 1.0;
Operand_4.GetCellAt(2).IntegerValue = 1;
Operand_4.GetCellAt(3).IntegerValue = 3;

% 空气最小边缘厚度 (MNEA: Minimum Edge Air)
Operand_5 = TheMFE.AddOperand();
Operand_5.ChangeType(ZOSAPI.Editors.MFE.MeritOperandType.MNEA);
Operand_5.Target = 0.5;
Operand_5.Weight = 1.0;
Operand_5.GetCellAt(2).IntegerValue = 1;
Operand_5.GetCellAt(3).IntegerValue = 3;

%% 玻璃
% 玻璃最小中心厚度 (MNCG: Minimum Center Glass)
Operand_6 = TheMFE.AddOperand();
Operand_6.ChangeType(ZOSAPI.Editors.MFE.MeritOperandType.MNCG);
Operand_6.Target = 3.0;   
Operand_6.Weight = 1.0;
Operand_6.GetCellAt(2).IntegerValue = 1;
Operand_6.GetCellAt(3).IntegerValue = 3;

% 玻璃最大中心 (MXCG: Maximum Center Glass)
Operand_7 = TheMFE.AddOperand();
Operand_7.ChangeType(ZOSAPI.Editors.MFE.MeritOperandType.MXCG);
Operand_7.Target = 15.0;
Operand_7.Weight = 1.0;
Operand_7.GetCellAt(2).IntegerValue = 1;
Operand_7.GetCellAt(3).IntegerValue = 3;

% 玻璃最小边缘 (MNEG: Minimum Edge Glass)
Operand_8 = TheMFE.AddOperand();
Operand_8.ChangeType(ZOSAPI.Editors.MFE.MeritOperandType.MNEG);
Operand_8.Target = 3.0;
Operand_8.Weight = 1.0;
Operand_8.GetCellAt(2).IntegerValue = 1;
Operand_8.GetCellAt(3).IntegerValue = 3;

%% =============== 6. 执行优化，先进行局部优化，再进行锤形优化 ==============

tic; % 开始计时

% 1.局部优化设置（阻尼最小二乘法）
fprintf(">>>正在进行局部优化\n");
LocalOpt = TheSystem.Tools.OpenLocalOptimization();
LocalOpt.Algorithm =ZOSAPI.Tools.Optimization.OptimizationAlgorithm.DampedLeastSquares;
LocalOpt.Cycles =ZOSAPI.Tools.Optimization.OptimizationCycles.Automatic; % 自动模式
LocalOpt.NumberOfCores = 8; % 使用8个CPU核心
% 运行优化直到完成
LocalOpt.RunAndWaitForCompletion();
LocalOpt.Close();
fprintf(">>>局部优化完成\n");

% 2.锤形优化全局优化设置
fprintf(">>>正在进行锤形优化\n");
HammerOpt = TheSystem.Tools.OpenHammerOptimization();
% 运行优化10秒（超时设置）
HammerOpt.RunAndWaitWithTimeout(10);   
% 终止并等待优化完全停止
HammerOpt.Cancel();
HammerOpt.WaitForCompletion();
HammerOpt.Close();
fprintf(">>>锤形优化完成\n");
fprintf(">>>优化时长：\n");
toc; % 输出耗时

%% =============== 7. 保存文件 ==============
% 保存结果到上面设好的文件路径（testFile2）
TheSystem.Save();



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