[發明專利]高精度參考球面檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201310183233.5
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103292730B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 徐建程;陳曌;王飛舟
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/25;G01B9/023
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種高精度參考球面檢測方法及裝置。所述裝置由干涉儀、參考球面鏡和隨機球組成，其中隨機球的球心與參考球面的球心重合，隨機球可以繞球心自由旋轉，隨機球表面是準球面分布。所述檢測方法是讓隨機球繞球心自由旋轉，利用干涉儀采集大量干涉圖，然后利用主元分析方法計算得到參考球面的面形信息。所述檢測方法測量過程操作簡單、測量精度高、計算速度快，所述裝置實用性強。

技術領域

本發明涉及光學檢測技術領域，具體涉及一種高精度參考球面檢測方法及裝置。

背景技術

干涉檢測屬于相對檢測，其檢測精度受限于參考面的精度。目前進口干涉儀的標準鏡(參考鏡)，其面形溯源來自于各干涉儀設備生產廠家的檢測證書，并無相應的通用國際標準。國外廠家的標準鏡經過拆卸、長途運輸、重新裝配等環節，以及使用環境、狀態的不同，在國內安裝后參考鏡面形會發生未知的不同程度的偏差，且參考鏡的受力狀態也會隨著時間的推移發生變化，因此，為了提高干涉檢測的置信度，必須對參考鏡進行定期的絕對檢測。參考鏡的面形溯源是光學測量領域中亟待解決的科學問題，而絕對檢測技術可實現參考面標定、解決面形溯源問題，因而具有重要的科學意義。

高精度球面光學元件在各種系統中占有重要的位置，目前三球面互檢方法是一種有效的參考球檢測方法。該方法是將三平面互檢引入到參考球面的檢測中，在該方法中有面型未知的三個球面A、B和C，通過三次測量，即AB組合、BC組合和AC組合，再通過計算得到三個球面的絕對面形。然而該方法需要三個球面和三次測量，測量過程中還要更換球面，然后調整光路，因此，測量過程操作繁瑣，工作量大，精度不夠高，實用性不強。

發明內容

為了解決三球面互檢方法所存在的問題，本發明提供一種高精度參考球面檢測方法及裝置。

發明內容如下：本發明提供一種高精度參考球面檢測方法及裝置，所述裝置由干涉儀、參考球面鏡和隨機球組成，其中隨機球的球心與參考球面的球心重合，隨機球可以繞球心自由旋轉，隨機球表面是準球面分布。所述檢測方法是讓隨機球繞球心自由旋轉，利用干涉儀采集大量干涉圖，然后利用主元分析方法計算得到參考球面的面形信息。檢測方法的步驟如下：步驟1：用氣浮裝置和運動控制裝置讓隨機球繞球心轉動，其球心與參考球面的球心近似重合。在隨機球運動過程中，用干涉儀的探測器采集N幀(N＞1000)隨機相移干涉圖。步驟2：計算N幀隨機相移干涉圖的平均值作為該組干涉條紋的背景分布，將N幀隨機相移干涉圖都減去干涉條紋的背景光強。步驟3：計算N幀去背景光強的干涉圖數據的協方差矩陣，利用奇異值分解(SVD)方法對協方差矩陣進行對角化求得矩陣的特征值和特征向量。步驟4：將N幀去背景光強的干涉圖數據分解到(投影到)特征向量上，求得N幀去背景光強的干涉圖數據中包含的N個主元分量，找出成分最多的兩個主元分量，它對應著參考球面面形信息的正弦值和余弦值。步驟5：計算兩個成分最多主元分量之比的反正切值，得到參考球面面形信息。

與現有技術相比，本發明提供的高精度參考球面檢測方法及裝置，測量過程中不需要更換球面，只需一個被測參考球面和一個隨機球，計算過程不需要迭代，因此，測量過程操作簡單，測量精度高，計算速度快，實用性強。

附圖說明

圖1為本發明的高精度參考球面檢測裝置的示意圖。

圖中1為干涉儀，2為參考球面鏡頭，3為隨機球。

具體實施方式