[發明專利]一種平行平板多表面檢測方法及夾具

有效

• 申請號: 202010423200.3
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111664800B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 常林;鄭維偉;徐瞿磊;王陳;于瀛潔;閆恪濤;孫濤
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明涉及一種本發明提出一種基于目標信息最優迭代的平行平板多表面檢測方法和夾具，用于求解包括二次反射信號的多表面透明被測件面形。使用Fizeau式波長移相干涉儀采集干涉圖，以目標件上已知信息分布量化求解誤差和引導優化方向，使用BFGS擬牛頓法和最速下降法求解最小二乘方程得到各表面目標信號的形貌分布。本發明夾具：夾具上部包括一個上夾具架體、兩個螺紋孔、兩副螺桿與配套螺母、三個壓緊桿單元與三個上壓緊匹配桿，壓緊匹配桿中間開孔作為壓緊孔，內置彈簧。夾具下部包括：下夾具架體、兩個螺紋孔、兩個下壓緊匹配桿、兩個轉動壓緊單元、一個伸出桿、兩個扭簧、兩個螺母、一個下壓緊頭、一個橡膠套、兩個壓緊螺桿。

技術領域

本發明多表面干涉檢測系統，尤其是一種通過對已知目標信息進行最優迭代從而得到被測件多表面信息的系統。

背景技術

基于光學原理進行精密的測量是現代精密測量領域的主要方法，尤其是計算技術和各種算法的快速發展，大大提高了光學測量的精度。計算光學檢測技術以其非接觸、高靈敏、響應快速、測量精度高等特點，在制造業、農業、醫學、生命科學、航空航天和科學研究等眾多領域得到廣泛應用，成為現代先進的測試測量技術之一。透明平行平板在光學領域應用廣泛，其表面光滑，具有較高的表面質量，表面的微觀形貌呈納米級變化，因此該種被測件的精密測量是具有實際意義和應用價值的。現代光學干涉技術是在傳統經典雙縫干涉的基礎上發展起來的，它綜合應用了光學原理和數字圖像處理技術。傳統干涉測量技術一般采用目視觀察或照相記錄的方法對干涉條紋圖進行粗略估讀，然后利用干涉條紋的形狀變化測量待測表面的誤差檢測。在目前應用最廣泛的移相干涉測量技術中，通常使用硬件干涉儀進行測量，并且測量時在被測的平行平板前后表面依次涂抹消光材料，以保證目標信號不受干擾。但是該種技術只能實現各表面的單次測量，并且在依次涂抹和清洗消光材料的過程中極易對材料表面造成破壞。不僅如此，傳統使用的硬件干涉儀在移相過程中存在應力誤差和機械誤差，而這些誤差都會對測量結果產生影響。

使用波長移相干涉儀和相應的數據處理方法進行透明平行平板的測量，是近年來發展出的一種技術。為了得到被測件前表面、后表面以及厚度變化等目標信號的具體信息，現在應用的主要技術方向有：時域傅里葉窗加權提取技術、頻域窗函數采樣技術等。但是無論何種窗函數的設計方法，都具有自身的缺陷。在時域傅里葉窗加權提取技術進行應用時，因該種算法基于各信號頻率的分布從而進行目標信號的提取，因此該種技術只能應對有限測量情形，即只能處理一種或者有限并且離散的幾種腔長和被測件厚度比值的情形，無法任意地擺放被測件，大大限制了波長移相技術的應用。而頻域窗函數采樣技術基于傅里葉變換原理，因此不可避免的存在頻譜泄漏問題，因此也會對目標信號造成影響。而在算法的設計過程中，因為在干涉條紋圖的采集過程中會納入多種誤差，為了滿足精密測量的需求，算法的參數需要被精確的設計和求解。與此同時，透明被測件的二次反射信號應當被精確求解，傳統算法中通常忽略該信號的計算，使得該信號混疊在其他的求解結果中，求解的結果不夠精確，在高精度測量中應當充分考慮該種信號的求解結果，完成各目標信號的分離。因此算法參數的精確設計是該領域技術發展的重要問題。

發明內容

為克服現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種基于目標信息最優迭代的平行平板多表面檢測方法及夾具，實現在測量算法的關鍵參數與二次反射信號的設計和求解，以應對多表面被測件的非接觸式的同時測量問題。本發明所針對的被測件為透明平行平板，該種被測件具有較高的表面質量，表面形貌的變化為納米級。并且在利用干涉技術進行測量時，在被測件的前表面、后表面以及被測件內部均會發生干涉，因此采集到的干涉圖是各種干涉信號和背景光強等相混疊的，通過傳統的測量方式難以實現高精度測量。

為達上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于目標信息最優迭代的平行平板多表面檢測方法，用于求解包括二次反射信號的多表面透明被測件面形，實現多表面透明被測件的精確測量，包括如下步驟：