[發(fā)明專利]一種曲面基底衍射光學元件測量方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010084517.9 | 申請日： | 2020-02-10 |
| 公開（公告）號： | CN111256588A | 公開（公告）日： | 2020-06-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張效棟;朱琳琳;董禹初 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津大學 |
| 主分類號： | G01B11/00 | 分類號： | G01B11/00;G01B11/24 |
| 代理公司： | 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201 | 代理人： | 程毓英 |
| 地址： | 300072*** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 曲面 基底 衍射 光學 元件 測量方法 | ||
本發(fā)明涉及一種曲面基底衍射光學元件測量方法，包括以下步驟：測量系統(tǒng)搭建；色譜測距傳感器找正；測量數(shù)據(jù)獲取：色譜測距傳感器沿被測的DOE的基底輪廓中心線以恒定的速度與采樣頻率采集測量數(shù)據(jù)，所獲得的測量數(shù)據(jù)是沿著被測DOE工件設(shè)計基底“展開”的含高度信息的數(shù)據(jù)點云，即將被測DOE工件的DOE曲面基底延展成平面；測量數(shù)據(jù)前處理：對測量數(shù)據(jù)進行中值濾波前處理以減小測量數(shù)據(jù)中包含的誤差；獲得設(shè)計模型沿基底展開的數(shù)據(jù)：將DOE的設(shè)計模型沿基底中心線展開，獲得一條分布有DOE設(shè)計面形中心輪廓信息的直線；經(jīng)過中值濾波測量數(shù)據(jù)與設(shè)計模型數(shù)據(jù)的優(yōu)化匹配；得到包含實際尺寸信息的測量數(shù)據(jù)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種曲面基底衍射光學元件測量方法。
背景技術(shù)
衍射光學元件(DOE)是基于光的衍射原理發(fā)展起來的一種回轉(zhuǎn)對稱的新型光學元件，通常由在基底上分布的一系列同心環(huán)臺階組成。因其在基底上特定相位突變點通過添加臺階結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了光學系統(tǒng)衍射效率的增加，并且能夠有效縮小光學元件的體積和質(zhì)量，提高光學系統(tǒng)指標。所以DOE是實現(xiàn)光學系統(tǒng)小型化的重要手段，在光學成像系統(tǒng)、光學表面檢測、光譜分析和仿生學等領(lǐng)域具有重要的應用價值。DOE性能的發(fā)揮極大地依賴于其光學面形的加工質(zhì)量，但由于DOE表面為非連續(xù)表面且部分DOE表面曲率大等原因，其檢測具有相當高的難度。目前國內(nèi)外的研究表明，對DOE的檢測仍停留在以特征測量的基礎(chǔ)研究階段。常用的測量手段有接觸式表面輪廓儀測量，白光干涉法測量，激光干涉法測量，光學共焦法測量等，但這些手段都存在著各自的缺陷，特別是均無法準確獲得DOE臺階部分幾何特征信息。單一的從測量硬件入手難以解決DOE檢測問題，但硬件結(jié)合特殊的數(shù)據(jù)處理手段為解決這一難題提供了可能。
發(fā)明內(nèi)容
針對采集到的數(shù)據(jù)，本專利提出了一種專門的測量數(shù)據(jù)處理方法，通過匹配及坐標變換可實現(xiàn)DOE完整三維面型重構(gòu)，分析獲取被測DOE表面輪廓幾何量信息二維輪廓信息提取。有效避免了掃描點必須高精度一一定位準確的弊端，無需實時獲取系統(tǒng)坐標，降低測量過程中對定位坐標點的依賴，保證高精度測量的同時，提高了測量效率。技術(shù)方案如下：
一種曲面基底衍射光學元件測量方法，包括以下步驟：
(1)測量系統(tǒng)搭建：將色譜測距傳感器和被測DOE工件均固定在多軸位移裝置上，多軸位移裝置帶動色譜測距傳感器相對被測DOE工件運動；
(2)色譜測距傳感器找正；
(3)測量數(shù)據(jù)獲取：色譜測距傳感器沿被測的DOE的基底輪廓中心線以恒定的速度與采樣頻率采集測量數(shù)據(jù)，所獲得的測量數(shù)據(jù)是沿著被測DOE工件設(shè)計基底“展開”的含高度信息的數(shù)據(jù)點云，即將被測DOE工件的DOE曲面基底延展成平面；
(4)測量數(shù)據(jù)前處理：對步驟(3)所獲得的測量數(shù)據(jù)進行中值濾波前處理以減小測量數(shù)據(jù)中包含的誤差；
(5)獲得設(shè)計模型沿基底展開的數(shù)據(jù)：將DOE的設(shè)計模型沿基底中心線展開，獲得一條分布有DOE設(shè)計面形中心輪廓信息的直線；
(6)經(jīng)過步驟(4)的中值濾波測量數(shù)據(jù)與設(shè)計模型數(shù)據(jù)的優(yōu)化匹配：將經(jīng)過步驟(4)的中值濾波測量數(shù)據(jù)與展開后的模型數(shù)據(jù)進行多次匹配的方式來獲得測量數(shù)據(jù)與原始設(shè)計模型間的映射關(guān)系；
(7)根據(jù)映射關(guān)系，將測量數(shù)據(jù)還原到DOE的設(shè)計模型的基底之上，得到包含實際尺寸信息的測量數(shù)據(jù)。
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