本發(fā)明屬于光學(xué)檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種去除拼接檢測中支撐的方法及裝置。
背景技術(shù)：
：拼接干涉檢測方法通過將大口徑光學(xué)元件劃分為各個子孔徑，實現(xiàn)了用小口徑干涉儀檢測大口徑光學(xué)元件面形，從而大大降低了大口徑光學(xué)元件的檢測成本以及能夠檢測的光學(xué)元件的范圍。與一般的干涉檢測相同，拼接干涉檢測需要將光學(xué)元件固定在調(diào)整架上，但在重力和夾持力的作用下光學(xué)元件表面會發(fā)生變形，導(dǎo)致光學(xué)元件面形的測量結(jié)果里包含了這一固定支撐引入的面形變化，極大地限制了干涉測量的精度。因此，需要能夠分離出光學(xué)元件固定支撐造成的面形誤差的面形檢測方法。針對支撐造成的面形誤差，目前主要采用絕對檢測去除支撐的影響，如單次旋轉(zhuǎn)法(singlerotationmethod)、N步旋轉(zhuǎn)平均法(N－stepaveragingmethod)、多序列獨立測量法(multi-independentseriesofmeasurementmethod)和三平板絕對檢測法等，在保證檢測復(fù)現(xiàn)性的同時得到高精度的面形檢測結(jié)果。其中，Evans等建立了旋轉(zhuǎn)參考面或待測面的旋轉(zhuǎn)絕對檢測法，通過旋轉(zhuǎn)平均獲得光學(xué)表面的絕對面形，可以有去除測量系統(tǒng)的非對稱誤差和部分旋轉(zhuǎn)誤差。Griesmann等改進(jìn)了三平板絕對檢測法，將支撐變形誤差引入到三平板檢測中，將測量中由撐結(jié)構(gòu)造成的影響消除。旋轉(zhuǎn)法需要在待測鏡與支撐在兩個或多個不同的角度下測量，三平板需要兩個平板進(jìn)行多組測量。若在拼接檢測中用旋轉(zhuǎn)法和三平板法除去支撐，將多出不止一次面形干涉檢測，而是一組子孔徑的面形檢測，從而會降低檢測效率。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種去除拼接檢測中支撐的方法及裝置。本發(fā)明的另一方面是提供一種去除拼接檢測中支撐的方法，應(yīng)用于拼接干涉檢測光學(xué)元件面形的裝置，所述拼接干涉檢測光學(xué)元件面形的裝置包括干涉儀面形檢測系統(tǒng)、機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)，待檢測光學(xué)元件固定在所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)上，所述待測光學(xué)元件可劃分為多個子孔徑進(jìn)行測量，所述方法包括：所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)支撐所述待檢測光學(xué)元件，旋轉(zhuǎn)所述待檢測光學(xué)元件以檢測其各子孔徑面形；用最大似然估計法計算所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)支撐所述待檢測光學(xué)元件造成的面形誤差；利用所述各子孔徑面形的數(shù)據(jù)和所述面形誤差進(jìn)行拼接計算得到所述待檢測光學(xué)元件的全口徑面形的數(shù)據(jù)?？蛇x地，所述利用所述各子孔徑面形的數(shù)據(jù)和所述面形誤差進(jìn)行拼接計算得到所述待檢測光學(xué)元件的全口徑面形的數(shù)據(jù)，包括：利用所述各子孔徑面形的數(shù)據(jù)減去所述面形誤差，利用拼接算法拼接出所述待檢測光學(xué)元件的全口徑面形?？蛇x地，所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)支撐所述待檢測光學(xué)元件，旋轉(zhuǎn)所述待檢測光學(xué)元件以檢測其各子孔徑面形，包括：在檢測各個子孔徑時所述支撐裝置始終固定不變，通過旋轉(zhuǎn)待檢測光學(xué)元件成各子孔徑的面形檢測，各子孔徑的檢測數(shù)據(jù)中均包含相同的支撐變形，各子孔徑檢測數(shù)據(jù)可用下式表示：Wi=Wif+residuals=ΣP=1mTPZP(ρTθT)+ΣP=5mSPZP(ρR,θR)+residuals]]>其中，Wi表示各子孔徑面形的數(shù)據(jù)的測量值，Wif是各子孔徑面形的數(shù)據(jù)用Zernike多項式表示的部分，residuals為測量值減去Zernike多項式擬合部分的殘差，m為取到Zernike多項式第m項，ZP為Zernike多項式第P項，TP、SP分別為所述待檢測光學(xué)元件、支撐變形Zernike多項式系數(shù)，ρ、θ為極坐標(biāo)中的半徑和角度?？蛇x地，所述子孔徑面形的數(shù)據(jù)的隨機(jī)誤差服從相同的正態(tài)分布，所述子孔徑面形的數(shù)據(jù)的似然函數(shù)為：L(TP,SP|Wi)=(2πσ)-Nexp[-12σ2Σi=0N(Wi-Wif)2]]]>其中，σ為各子孔徑干涉檢測的標(biāo)準(zhǔn)差，似然函數(shù)最大的TP、SP值是TP、SP的最大似然估計值?？蛇x地，所述拼接算法具體為：設(shè)各子孔徑去除支撐誤差后引入補(bǔ)償量的子孔徑面形wi：Wi=wi+ΣK=1LFikfk(x,y),k=1,2...L]]>其中：fk(x，y)為子孔徑的補(bǔ)償因式，(x、y)為子孔徑檢測結(jié)果每一點在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，L為補(bǔ)償因式的個數(shù)，wi為步驟一得到的第i個子孔徑的面形，F(xiàn)ik為子孔徑補(bǔ)償因式的補(bǔ)償系數(shù)，采用最小二乘法求出各子孔徑的補(bǔ)償系數(shù)Fik，所述最小二乘法min具體為：min=Σi=1...N-1Σj=0...N-1j∩i(wi(x,y)+ΣkLFikfk(x,y)-(wi(x,y)+Σk=1LFjkfk(x,y)))2]]>其中，N為子孔徑的個數(shù)，子孔徑從零開始計數(shù)，即第0個子孔徑為中心子孔徑，表示僅對與第i個子孔徑有重疊區(qū)域的第j個子孔徑進(jìn)行計算；所述各子孔徑面形數(shù)據(jù)減去估算出的支撐面形誤差，利用拼接算法拼接出全口徑面形，包括：將各個子孔徑面形的數(shù)據(jù)Wi相加，重疊區(qū)域的面形進(jìn)行各子孔徑數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值拼接得到全口徑面形。本發(fā)明的另一方面是提供一種去除拼接檢測中支撐的裝置，所述裝置包括干涉儀面形檢測系統(tǒng)、機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)及數(shù)據(jù)處理模塊，所述干涉儀面形檢測系統(tǒng)包括面形檢測干涉儀及計算機(jī)全息圖，所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)包括夾持機(jī)構(gòu)和用于固定所述夾持機(jī)構(gòu)的多維調(diào)整臺，待測量光學(xué)元件通過夾持機(jī)構(gòu)固定在所述多維調(diào)整臺上，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述多維調(diào)整臺電連接連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述面形檢測干涉儀電連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊檢測待測量光學(xué)元件的各子孔徑時保持夾持機(jī)構(gòu)固定不變，通過所述多維調(diào)整臺調(diào)整所述待檢測光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)完成各子孔徑的測量并將測量出的一組子孔徑數(shù)據(jù)通過最大似然估計計算出支撐造成的面形誤差以得到所述待檢測光學(xué)元件全口徑面形?？蛇x地，所述待檢測光學(xué)元件為子孔徑拼接檢測口徑大小為150mm的非球面?？蛇x地，所述面形檢測干涉儀為泰曼-格林型干涉儀或菲索型干涉儀。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：本發(fā)明提供的一種去除拼接檢測中支撐的方法及裝置，采用最大似然估計除去拼接檢測中支撐誤差，避免了多次全口徑面形的檢測，減少檢測時間、機(jī)械誤差的累積，提高檢測的效率和精度，有效分離出了支撐面形。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例中一種去除拼接檢測中支撐的方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實施例中一種去除拼接檢測中支撐的裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實施例中一種去除拼接檢測中支撐的裝置的子孔徑規(guī)劃示意圖；圖4-a是本發(fā)明實施例中一種去除拼接檢測中支撐的裝置計算出支撐誤差的示意圖；圖4-b是采用現(xiàn)有技術(shù)旋轉(zhuǎn)平均法測量出支撐誤差的示意圖；圖5-a是本發(fā)明實施例中一種去除拼接檢測中支撐的裝置的拼接檢測的面形數(shù)據(jù)的示意圖；圖5-b是采用現(xiàn)有技術(shù)的全口徑測量的面形數(shù)據(jù)的示意圖。具體實施方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的內(nèi)容以外的順序?qū)嵤４送?，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。名詞解釋：計算機(jī)全息圖：CGH，Computer-GeneratedHolograms，計算機(jī)生成的全息圖，全息圖的獨特性質(zhì)在于它能同時記錄信息的強(qiáng)度和相位。最大似然法：(MaximumLikelihood，ML)也稱為最大概似估計，也叫極大似然估計，是一種具有理論性的點估計法，此方法的基本思想是：當(dāng)從模型總體隨機(jī)抽取n組樣本觀測值后，最合理的參數(shù)估計量應(yīng)該使得從模型中抽取該n組樣本觀測值的概率最大，而不是像最小二乘估計法旨在得到使得模型能最好地擬合樣本數(shù)據(jù)的參數(shù)估計量。結(jié)合圖1所示，本發(fā)明實施例中提供一種去除拼接檢測中支撐的方法，應(yīng)用于拼接干涉檢測光學(xué)元件面形的裝置，所述拼接干涉檢測光學(xué)元件面形的裝置包括干涉儀面形檢測系統(tǒng)、機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)，待檢測光學(xué)元件固定在所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)上，待測光學(xué)元件可劃分為多個子孔徑進(jìn)行測量，所述方法包括：S101、所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)支撐所述待檢測光學(xué)元件，旋轉(zhuǎn)所述待檢測光學(xué)元件以檢測其各子孔徑面形。具體地，步驟101中所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)支撐所述待檢測光學(xué)元件，旋轉(zhuǎn)所述待檢測光學(xué)元件以檢測其各子孔徑面形，包括：在檢測各個子孔徑時所述支撐裝置始終固定不變，通過旋轉(zhuǎn)待檢測光學(xué)元件成各子孔徑的面形檢測，各子孔徑的檢測數(shù)據(jù)中均包含相同的支撐變形，各子孔徑檢測數(shù)據(jù)可用下式表示：Wi=Wif+residuals=ΣP=1mTPZP(ρTθT)+ΣP=5mSPZP(ρR,θR)+residuals]]>其中，Wi表示各子孔徑面形的測量值，Wif是各子孔徑面形用Zernike多項式表示的部分，residuals為測量值減去Zernike多項式擬合部分的殘差，m為取到Zernike多項式第m項，ZP為Zernike多項式第P項，TP、SP分別為待測面、支撐變形Zernike多項式系數(shù)，ρ、θ為極坐標(biāo)中的半徑和角度。S102、用最大似然估計法計算所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)支撐所述待檢測光學(xué)元件造成的面形誤差。S103、利用所述各子孔徑面形的數(shù)據(jù)和所述面形誤差進(jìn)行拼接計算得到所述待檢測光學(xué)元件的全口徑面形的數(shù)據(jù)。具體地，步驟103中利用所述各子孔徑面形的數(shù)據(jù)和所述面形誤差進(jìn)行拼接計算得到所述待檢測光學(xué)元件的全口徑面形的數(shù)據(jù)，包括：利用所述各子孔徑面形的數(shù)據(jù)減去所述面形誤差，利用拼接算法拼接出所述待檢測光學(xué)元件的全口徑面形。可選地，所述子孔徑面形的數(shù)據(jù)的隨機(jī)誤差服從相同的正態(tài)分布，所述子孔徑面形的數(shù)據(jù)的似然函數(shù)為L(TP,SP|Wi)=(2πσ)-Nexp[-12σ2Σi=0N(Wi-Wif)2]]]>其中，σ為各子孔徑干涉檢測的標(biāo)準(zhǔn)差，似然函數(shù)最大的TP、SP值是TP、SP的最大似然估計值?？蛇x地，所述拼接算法具體為：設(shè)各子孔徑去除支撐誤差后引入補(bǔ)償量的子孔徑面形wi：Wi=wi+ΣK=1LFikfk(x,y),k=1,2...L;]]>其中：fk(x，y)為子孔徑的補(bǔ)償因式，(x、y)為子孔徑檢測結(jié)果每一點在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，L為補(bǔ)償因式的個數(shù)，wi為步驟一得到的第i個子孔徑的面形，F(xiàn)ik為子孔徑補(bǔ)償因式的補(bǔ)償系數(shù)，采用最小二乘法求出各子孔徑的補(bǔ)償系數(shù)Fik，所述最小二乘法min具體為：min=Σi=1...N-1Σj=0...N-1j∩i(wi(x,y)+ΣkLFikfk(x,y)-(wi(x,y)+Σk=1LFjkfk(x,y)))2]]>其中，N為子孔徑的個數(shù)，子孔徑從零開始計數(shù)，即第0個子孔徑為中心子孔徑，表示僅對與第i個子孔徑有重疊區(qū)域的第j個子孔徑進(jìn)行計算；所述各子孔徑面形數(shù)據(jù)減去估算出的支撐面形誤差，利用拼接算法拼接出全口徑面形，包括：將各個子孔徑面形的數(shù)據(jù)Wi相加，重疊區(qū)域的面形進(jìn)行各子孔徑數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值拼接得到全口徑面形。采用本發(fā)明提供的方法，利用拼接算法拼接出全口徑面形，采用最大似然估計除去拼接檢測中支撐的方法，有效分離出了支撐面形，從而提高拼接檢測精度。結(jié)合圖2所示，本發(fā)明實施例中提供一種去除拼接檢測中支撐的裝置，所述裝置包括干涉儀面形檢測系統(tǒng)、機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)及數(shù)據(jù)處理模塊，所述干涉儀面形檢測系統(tǒng)包括面形檢測干涉儀1及計算機(jī)全息圖2，所述機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)包括夾持機(jī)構(gòu)4和用于固定所述夾持機(jī)構(gòu)的多維調(diào)整臺5，待測量光學(xué)元件3通過夾持機(jī)構(gòu)4固定在所述多維調(diào)整臺5上，所述數(shù)據(jù)處理模塊6與所述多維調(diào)整臺電連接連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊6與所述面形檢測干涉儀電連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊6檢測待測量光學(xué)元件3的各子孔徑時保持夾持機(jī)構(gòu)4固定不變，通過所述多維調(diào)整臺5調(diào)整所述待檢測光學(xué)元件3旋轉(zhuǎn)完成各子孔徑的測量并將測量出的一組子孔徑數(shù)據(jù)通過最大似然估計計算出支撐造成的面形誤差以得到所述待檢測光學(xué)元件3全口徑面形。數(shù)據(jù)處理模塊6通?？梢圆捎糜嬎銠C(jī)，利用計算機(jī)實現(xiàn)整個過程的自動控制，這里不做限定。可選地，所述待檢測光學(xué)元件為子孔徑拼接檢測口徑大小為150mm的非球面?？蛇x地，所述面形檢測干涉儀為泰曼-格林型干涉儀或菲索型干涉儀，具體不做限定。下面通過利用本發(fā)明實施例中的一種去除拼接檢測中支撐的裝置的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。本實施例中，子孔徑拼接檢測口徑大小為150mm的非球面，用計算機(jī)全息圖補(bǔ)償非球面，將面形檢測干涉儀出射的球面波轉(zhuǎn)換為非球面波，并以大口徑干涉儀全口徑檢測的結(jié)果作為參考真值。面形檢測干涉儀檢測完一個子孔徑后，保持夾持機(jī)構(gòu)固定不動，旋轉(zhuǎn)待檢測光學(xué)元件的非球面到下一個子孔徑位置進(jìn)行干涉檢測，至到檢測完非球面全口徑面形。圖3中展示了實驗中規(guī)劃的子孔徑示意圖，利用規(guī)劃的子孔徑進(jìn)行試驗。結(jié)合圖4-a所示，計算出的各子孔徑支撐誤差，面形峰谷值(PV)、均方根值(RMS)分別為14.11nm、3.01nm。結(jié)合圖4-b所示，旋轉(zhuǎn)平均法計算出的支撐誤差，面形峰谷值(PV)、均方根值(RMS)分別為15.24nm、2.58nm，兩種方均方根值之間相差僅0.43nm，驗證本發(fā)明的有效性。結(jié)合圖5-a所示，各子孔徑數(shù)據(jù)除去本發(fā)明方法計算出的各子孔徑支撐誤差后，拼接出的全口徑面形與直接測量的面形點對點相減。結(jié)合圖5-b所示，面形峰谷值(PV)、均方根值(RMS)分別為42.16nm、1.46nm；未除去支撐誤差的拼接結(jié)果與全口徑相減的殘差圖，面形峰谷值(PV)、均方根值(RMS)分別為94.32nm、4.42nm，圖5-a中示出的峰谷值(PV)、均方根值(RMS)均低于圖5-b中示出，說明本發(fā)明可有效提高拼接檢測精度。采用本發(fā)明提供的裝置，利用拼接算法拼接出全口徑面形，采用最大似然估計除去拼接檢測中支撐的方法，有效分離出了支撐面形，從而提高拼接檢測精度。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)可以包括：只讀存儲器(ROM，ReadOnlyMemory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，RandomAccessMemory)、磁盤或光盤等。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。以上對本發(fā)明所提供的一種去除拼接檢測中支撐的方法及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。當(dāng)前第1頁1 2 3