[發明專利]一種基于干涉測量及靈敏度矩陣的計算機輔助裝調方法

有效

• 申請號: 201710497254.2
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107271150B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 馬駿;石磊;高志山;朱日宏;李建欣;謝建康;苗新宇;魏聰;張天宇
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G06F17/16;G06F17/50
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

本發明公開了一種基于干涉測量及靈敏度矩陣的計算機輔助裝調方法，首先在待測件沿光軸方向掃描過程中的每一個預設位置，利用高精度位移裝置，使得待測件的四個失調量產生已知的變化量，然后將這些變化量與干涉儀測得的相位的Zernike系數聯系起來，建立該位置的靈敏度矩陣，接著根據測得相位計算元件的失調量，最后根據失調量進行干涉儀的裝調。本發明方法降低了理想模型不符合實際對計算失調量的影響，有效減少了工作量。

技術領域

本發明屬于計算機輔助裝調領域，具體涉及一種基于干涉測量及靈敏度矩陣的計算機輔助裝調方法。

背景技術

現代光學研究中，非球面元件具有矯正像差、改善像質、擴大視場和簡化光路等作用，應用極為廣泛。相比于輪廓法等測量手段，用干涉的方法檢測非球面精度更高，但對干涉儀裝調的要求也很高。

傳統的裝調主要依靠人工，精度偏差較大而且不夠穩定。計算機輔助裝調技術是近年來興起的自動裝調技術，在光學領域的背景下，它與干涉儀、波前傳感器等光學儀器相結合，產生了更多變化。目前絕大多數光學領域的計算機輔助裝調方法，都是先在光學軟件中建立出整個系統的模型，模擬需要裝調元件的失調量與對應干涉相位的關系。當失調量非常小時，從模擬的結果中可以看出相位的改變量與元件失調量存在線性的關系，因此一部分研究者利用靈敏度矩陣進行矩陣運算，得到當前相位下的位置失調量輔助裝調。還有小部分研究者通過人工神經網絡等方法，讓電腦自主學習，進行復雜的計算來輔助裝調。這些方法的優點是在裝調前就計算好靈敏度矩陣，但缺點是需要大量的計算，而且計算好的靈敏度矩陣與實際情況下的靈敏度矩陣差別較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于干涉測量及靈敏度矩陣的計算機輔助裝調方法，減小了理想模型與現實系統不符對裝調精度的影響，獲得了更加精準的裝調效果。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于干涉測量及靈敏度矩陣的計算機輔助裝調方法，用于裝調掃描干涉儀的待測元件，步驟如下：

步驟一、粗裝調：

把整個干涉系統調整到初始測量位置，將待測非球面固定在四維調整架上，調整四維調整架至干涉儀圖像采集窗口出現同心圓環形干涉條紋，此時認為粗裝調完成；

步驟二、移動促動器并記錄相位：

進行四步移相得到初始相位信息w0；

對控制X軸方向平移的促動器進行四次同方向同位移的移動，每次位移為d，在促動器每次移動后經過四步移相得到對應的相位信息W_j，其中j＝1,2,3,4；

四次移動控制繞X軸旋轉的促動器，每次位移為d，在促動器每次移動后經過四步移相得到對應的相位信息W_k，其中k＝5,6,7,8；

步驟三、擬合得到Zernike系數：

得到9組相位信息后，分別對每組相位進行Zernike多項式擬合，得到前37項系數至選擇第2、3、7和8總共四項系數其中i＝0,1,2…8；

步驟四、求解靈敏度矩陣的逆矩陣：

得到9組后，即得到9個一維矩陣Z_i,如下所示：

其中i＝0,1,2…8,表示Z_i的轉置矩陣；

取Z₁到Z₄分別與Z₀相減，即：

Z_j-Z₀＝Z_j-0

其中j＝1,2,3,4，得到矩陣Z_d如下：