[發(fā)明專利]基于條紋追蹤的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110205746.6
• 申請(qǐng)日: 2021-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112985300B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安其昌;劉欣悅;李洪文;王越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 巴翠昆

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于條紋追蹤的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，包括：利用邁克爾遜干涉系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面進(jìn)行測(cè)試，獲取干涉條紋圖；根據(jù)干涉條紋圖得到光程差，從光程差中提取相位信息，并根據(jù)相位信息，獲取標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面的矢高信息；以干涉條紋圖為輸入，以標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面的矢高信息為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；同理對(duì)待測(cè)光學(xué)元件表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，獲取待測(cè)干涉條紋圖；將待測(cè)干涉條紋圖輸入至第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息；根據(jù)邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息，獲取待測(cè)光學(xué)元件的三維輪廓。這樣的檢測(cè)方法檢測(cè)范圍廣且測(cè)量精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及面形檢測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于條紋追蹤的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

針對(duì)合成孔徑望遠(yuǎn)鏡中高精度、大尺度的光學(xué)元件的這個(gè)自由曲面面形測(cè)量，它的精度大概在1微米之下，50納米之上。然而在米級(jí)尺度上，針對(duì)微米級(jí)的這種變化，進(jìn)行亞微米級(jí)的精度的檢測(cè)，目前仍沒(méi)有很好的方法。

現(xiàn)有技術(shù)中，主要針對(duì)自由曲面的面型測(cè)量一般是采用計(jì)算機(jī)生成的全息圖(Computer-GeneratedHolograms，CGH)、擺臂輪廓儀、激光跟蹤儀或子孔徑拼接方式進(jìn)行檢測(cè)。這些方式都有各自的缺點(diǎn)，如精度不夠，檢測(cè)范圍不能達(dá)到很大的范圍，在測(cè)量時(shí)動(dòng)態(tài)范圍不夠。

因此，如何實(shí)現(xiàn)大范圍大尺度精確測(cè)量光學(xué)元件的面形，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于條紋追蹤的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，可以高精度地獲取光學(xué)元件的三維輪廓。其具體方案如下：

一種基于條紋追蹤的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法，包括：

利用邁克爾遜干涉系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面進(jìn)行測(cè)試，獲取對(duì)應(yīng)的干涉條紋圖；

根據(jù)所述干涉條紋圖得到光程差，從所述光程差中提取相位信息，并根據(jù)所述相位信息，獲取所述標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面的矢高信息；

以所述干涉條紋圖為輸入，以所述標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面的矢高信息為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

利用所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)對(duì)待測(cè)光學(xué)元件表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，獲取不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的待測(cè)干涉條紋圖；

將所述待測(cè)干涉條紋圖輸入至訓(xùn)練好的所述第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息；

根據(jù)所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息，獲取所述待測(cè)光學(xué)元件的三維輪廓。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法中，根據(jù)所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息，獲取所述待測(cè)光學(xué)元件的三維輪廓，具體包括：

根據(jù)所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息，通過(guò)極大似然估計(jì)法得到所述待測(cè)光學(xué)元件三維表面的重建。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法中，根據(jù)所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息，獲取所述待測(cè)光學(xué)元件的三維輪廓，具體包括：

以所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在測(cè)試時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面的矢高信息組成的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)為輸入，以澤尼克多項(xiàng)式系數(shù)為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

將所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息組成的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練好的所述第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取所述待測(cè)光學(xué)元件的三維輪廓。