[发明专利]一种自由曲面检测方法及系统

摘要

本发明公开了一种自由曲面检测方法，包括：采用三坐标测量设备对包括待测反射球面、投影屏和CCD相机在内的逆向哈特曼检验光路的结构位置参数S进行测量标定；根据测量标定的结构位置参数S，确定待测反射球面的面形误差数据W₀；根据测量标定的结构位置参数S和面形误差数据W0，采用泽尼克拟合确定待测球面的面形偏差优化目标；根据确定的面形偏差优化目标，确定初始测量标定的结构位置参数S的各项偏差，并根据所述各项偏差确定待测反射面的实际面形误差ΔW。采用本发明，减小了自由曲面的面形测量误差。

主权项

1.一种自由曲面检测方法，其特征在于，包括：s1，采用三坐标测量设备对包括待测反射球面、投影屏和CCD相机在内的逆向哈特曼检验光路的结构位置参数S进行测量标定；s2，根据测量标定的结构位置参数S，确定待测反射球面的面形误差数据W₀；s3，根据测量标定的结构位置参数S和面形误差数据W₀，采用泽尼克拟合，并根据泽尼克拟合系数确定待测反射球面的面形偏差优化目标；s4，根据确定的面形偏差优化目标，确定初始测量标定的结构位置参数S的各项偏差，并根据所述各项偏差确定待测反射球面的实际面形误差ΔW；所述步骤s3包括：s31，以逆向哈特曼检测光路的结构位置参数S作为变量，不断调整各结构误差参数获取相应的检测结果，对所述检测结果进行泽尼克面形拟合：其中，W₀为初始测得值，C_i，geo和C_i，surf分别为预标定中的结构误差W_geo与被测物表面误差W_surf的第i项泽尼克系数，j表示结构位置参数S中的第j项结构误差因素，W_j为仅改变j因素以后测得的面形数据，N为泽尼克系数的项数，C_i为初始测得值的泽尼克拟合得到的第i项泽尼克系数，C_i，j为改变j因素以后泽尼克拟合得到的第i项泽尼克系数，Z_i为第i项泽尼克项；s32，根据待测反射球面的面形误差数据W₀和仅改变j因素以后测得的面形数据W_j确定泽尼克拟合系数比值；所述步骤s32包括：s321，通过差分计算确定：其中，W_Δ，j是j因素的变动造成的测量结果的变动量，ΔC_i，j为改变j因素以后测得的面形数据与初始值各自拟合系数的在第i项上的系数差值；s322，获取相关真实面形的泽尼克系数，高阶项(C_i，j‑C_i，surf)与离焦项数据C_3，j的比值，i＞3：r_i，j＝(C_i，j‑C_i，surf)/C_3，j＝ΔC_i，j/ΔC_3，j；所述步骤s4包括：s41，确定泽尼克系数的前m项组成的波面W_m为主要结构误差，将所述波面作为优化目标，确定偏差函数：{f_m}＝{W_m}根据偏差函数{f_m}，使收敛时对应的逆向哈特曼检验光路的结构位置参数S在一定误差范围内；s42采用迭代优化算法，改变结构位置参数S，通过结构误差参数与泽尼克系数的函数方程ψ_i，j(ε_j)，求得相应泽尼克系数；ε_j为位置参数较初始结构参数值的偏差；s43，考虑所有结构位置参数S，基于真值比值条件r_i，j获得初始值中结构位置参数S的各项偏差ε_j对于测量结果中高阶项的影响，i＞3：s44，以面形数据W_surf为优化目标，确定广义加权偏差函数：{f_k}＝{ρ_kW_surf}，其中，ρ_k为加权因子，{f_k}为偏差函数；s45，根据偏差函数{f_k}，确定收敛时对应的逆向哈特曼检验光路的结构位置参数S_min；s46，循环获取机构位置参数S_min，确定待测反射球面的实际面形误差为ΔW。