[發明專利]非零干涉非球面測量回程誤差去除方法及裝置

有效

• 申請號: 202010105329.X
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111209689B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 郝群;胡搖;汪文莉;袁詩翥
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/08;G06N3/02
• 代理公司: 北京市中聞律師事務所 11388
• 代理人: 馮夢洪

非零干涉非球面測量回程誤差去除方法及裝置，其具有良好的普適性，能夠消除回程誤差，與光學軟件的光線追跡功能相結合，實現非球面面形誤差的快速且高精度的測量。方法包括：(1)利用光學軟件模擬，建立待測非球面干涉系統的光學模型；(2)獲取消除回程誤差的訓練集，訓練集包括若干組的待測面面形誤差數據和對應的光學系統干涉波前數據，均利用計算機模擬生成；(3)構建消除回程誤差的神經網絡；(4)訓練消除回程誤差的神經網絡；(5)利用訓練好的神經網絡求解非球面面形誤差。

技術領域

本發明涉及光學測量的技術領域，尤其涉及一種非零干涉非球面測量回程誤差去除方法，以及非零干涉非球面測量回程誤差去除裝置，主要用于非球面面形誤差的快速高精度測量。

背景技術

非球面光學元件是指表面曲率為非固定值的一類光學元件。其在光學設計中可以簡化結構，以單片非球面鏡實現多片非球面鏡的功能，同時具有校正多種像差，增加光學設計的自由度等優勢，被廣泛應用于天文望遠鏡和航天相機等精密光學系統中。由此，對非球面面形誤差的精密測量提出嚴格要求。

在各種測量技術中，干涉法具有高精度、非接觸、測量時間短等優勢。其中零位補償法是指補償器能夠完全補償理想非球面產生的像差的一類干涉測量方法，其測量精度高，但零補償器的設計和裝調復雜，且不具有通用性。

非零位補償法是指補償器不能完全補償理想非球面產生的像差，產生剩余波前像差，導致測量光無法原路返回，這樣，補償器與被測鏡無需一一對應，能夠降低對補償器的設計和裝調要求。非零位補償法是目前擴大動態范圍實現高精度測量的主要方法，但剩余誤差的設計給光學系統引入了回程誤差，這對非球面面形誤差較大時的精密測量是極為不利的。

為消除回程誤差的影響，人們在非零位補償干涉法非球面測量中分別提出了基于光線追跡的二分之一法、逆向優化法來消除回程誤差。

在非球面面形誤差較大時，二分之一法本身存在較大的系統誤差。

而逆向優化法求解非球面面形誤差的精度主要依賴于對系統的建模精度，包括光學元件參數的不準確性和元件位置與實際系統的不一致性，溫度、濕度、氣流速度的隨機性，以及逆向優化算法中探測器分辨率和Zernike多項式項數的選取等都會影響最終測量結果的精度。此外，逆向優化法需要對優化變量進行多次迭代優化，大大降低了求解面形誤差的效率，不適用于工業生產的快速測量。

因此，加工在線的高精度非球面面形誤差測量需求對消除回程誤差的技術依然提出迫切要求。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供了一種非零干涉非球面測量回程誤差去除方法，其具有良好的普適性，能夠消除回程誤差，與光學軟件的光線追跡功能相結合，實現非球面面形誤差的快速且高精度的測量。

本發明的技術方案是：這種非零干涉非球面測量回程誤差去除方法，其包括以下步驟：

(1)利用光學軟件模擬，建立待測非球面干涉系統的光學模型；

(2)獲取消除回程誤差的訓練集，訓練集包括若干組的待測面面形誤差數據和對應的光學系統干涉波前數據，均利用計算機模擬生成；

(3)構建消除回程誤差的神經網絡；

(4)訓練消除回程誤差的神經網絡；

(5)利用訓練好的神經網絡求解非球面面形誤差。