[发明专利]一种平行平板多表面检测方法及夹具

说明书

本发明涉及一种本发明提出一种基于目标信息最优迭代的平行平板多表面检测方法和夹具，用于求解包括二次反射信号的多表面透明被测件面形。使用Fizeau式波长移相干涉仪采集干涉图，以目标件上已知信息分布量化求解误差和引导优化方向，使用BFGS拟牛顿法和最速下降法求解最小二乘方程得到各表面目标信号的形貌分布。本发明夹具：夹具上部包括一个上夹具架体、两个螺纹孔、两副螺杆与配套螺母、三个压紧杆单元与三个上压紧匹配杆，压紧匹配杆中间开孔作为压紧孔，内置弹簧。夹具下部包括：下夹具架体、两个螺纹孔、两个下压紧匹配杆、两个转动压紧单元、一个伸出杆、两个扭簧、两个螺母、一个下压紧头、一个橡胶套、两个压紧螺杆。

技术领域

本发明多表面干涉检测系统，尤其是一种通过对已知目标信息进行最优迭代从而得到被测件多表面信息的系统。

背景技术

基于光学原理进行精密的测量是现代精密测量领域的主要方法，尤其是计算技术和各种算法的快速发展，大大提高了光学测量的精度。计算光学检测技术以其非接触、高灵敏、响应快速、测量精度高等特点，在制造业、农业、医学、生命科学、航空航天和科学研究等众多领域得到广泛应用，成为现代先进的测试测量技术之一。透明平行平板在光学领域应用广泛，其表面光滑，具有较高的表面质量，表面的微观形貌呈纳米级变化，因此该种被测件的精密测量是具有实际意义和应用价值的。现代光学干涉技术是在传统经典双缝干涉的基础上发展起来的，它综合应用了光学原理和数字图像处理技术。传统干涉测量技术一般采用目视观察或照相记录的方法对干涉条纹图进行粗略估读，然后利用干涉条纹的形状变化测量待测表面的误差检测。在目前应用最广泛的移相干涉测量技术中，通常使用硬件干涉仪进行测量，并且测量时在被测的平行平板前后表面依次涂抹消光材料，以保证目标信号不受干扰。但是该种技术只能实现各表面的单次测量，并且在依次涂抹和清洗消光材料的过程中极易对材料表面造成破坏。不仅如此，传统使用的硬件干涉仪在移相过程中存在应力误差和机械误差，而这些误差都会对测量结果产生影响。

使用波长移相干涉仪和相应的数据处理方法进行透明平行平板的测量，是近年来发展出的一种技术。为了得到被测件前表面、后表面以及厚度变化等目标信号的具体信息，现在应用的主要技术方向有：时域傅里叶窗加权提取技术、频域窗函数采样技术等。但是无论何种窗函数的设计方法，都具有自身的缺陷。在时域傅里叶窗加权提取技术进行应用时，因该种算法基于各信号频率的分布从而进行目标信号的提取，因此该种技术只能应对有限测量情形，即只能处理一种或者有限并且离散的几种腔长和被测件厚度比值的情形，无法任意地摆放被测件，大大限制了波长移相技术的应用。而频域窗函数采样技术基于傅里叶变换原理，因此不可避免的存在频谱泄漏问题，因此也会对目标信号造成影响。而在算法的设计过程中，因为在干涉条纹图的采集过程中会纳入多种误差，为了满足精密测量的需求，算法的参数需要被精确的设计和求解。与此同时，透明被测件的二次反射信号应当被精确求解，传统算法中通常忽略该信号的计算，使得该信号混叠在其他的求解结果中，求解的结果不够精确，在高精度测量中应当充分考虑该种信号的求解结果，完成各目标信号的分离。因此算法参数的精确设计是该领域技术发展的重要问题。

发明内容

为克服现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于目标信息最优迭代的平行平板多表面检测方法及夹具，实现在测量算法的关键参数与二次反射信号的设计和求解，以应对多表面被测件的非接触式的同时测量问题。本发明所针对的被测件为透明平行平板，该种被测件具有较高的表面质量，表面形貌的变化为纳米级。并且在利用干涉技术进行测量时，在被测件的前表面、后表面以及被测件内部均会发生干涉，因此采集到的干涉图是各种干涉信号和背景光强等相混叠的，通过传统的测量方式难以实现高精度测量。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于目标信息最优迭代的平行平板多表面检测方法，用于求解包括二次反射信号的多表面透明被测件面形，实现多表面透明被测件的精确测量，包括如下步骤：