I. Επιθεώρηση επιπέδου & σφαιρικής επιφάνειας: Ο ακρογωνιαίος λίθος της οπτικής ακριβείας
Η επιθεώρηση επιπέδου και σφαιρικής επιφάνειας είναι η «σταθεροποιητική δύναμη» των οπτικών συστημάτων, με βασικές απαιτήσεις να είναι η απόλυτη απόλυτη ακρίβεια και αντοχή σε διαταραχές.
1. Άμεση επιθεώρηση μετώπου κύματος (συμβολομετρία)
● Συμβολόμετρο Fizeau:
○ Αρχή: Η παρεμβολή κοινής διαδρομής, ο τυπικός καθρέφτης και ο υπό δοκιμή καθρέφτης μοιράζονται την ίδια οπτική διαδρομή.
○ Πλεονεκτήματα: Εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια. Λόγω της υψηλής επικάλυψης μεταξύ των διαδρομών φωτός αναφοράς και μέτρησης, οι υπολειπόμενες εκτροπές στο σύστημα μπορούν φυσικά να ακυρωθούν.
○ Περιορισμοί: Η παραδοσιακή συμβολομετρία μετατόπισης φάσης είναι εξαιρετικά ευαίσθητη στους κραδασμούς, απαιτώντας αυστηρή απομόνωση κραδασμών και έλεγχο θερμοκρασίας.
Διάγραμμα οπτικής διαδρομής συμβολόμετρου Fizeau
●Δυναμικό συμβολόμετρο (τύπος αντισεισμικής αντοχής):
○Αρχή: Η χωρική μετατόπιση φάσης επιτυγχάνεται μέσα σε ένα μόνο πλαίσιο χρησιμοποιώντας μια συστοιχία πολωτή, λαμβάνοντας ταυτόχρονα εικόνες πολλαπλών διαφορών φάσης για την πραγματοποίηση στιγμιαίας μέτρησης σεισμικής αντίστασης.
○Πλεονεκτήματα: Στιγμιαία σεισμική αντίσταση, σωτήριο για online παρακολούθηση σε θαλάμους κενού, περιβάλλοντα υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας και θορυβώδη κτίρια εργοστασίων.
○Μειονεκτήματα: Μη συνηθισμένο σφάλμα οπτικής διαδρομής. Οι διαδρομές του φωτός αναφοράς και του φωτός μέτρησης διαχωρίζονται και η μετατόπιση του συστήματος δεν μπορεί να ακυρωθεί. Επιπλέον, λόγω της απεικόνισης με βάση το πλαίσιο, η πλευρική του ανάλυση είναι μόνο το 1/4 αυτής των παραδοσιακών συμβολομέτρων, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη λήψη ενδιάμεσων σφαλμάτων υψηλής συχνότητας.
Αρχή λειτουργίας του δυναμικού συμβολόμετρου
2. Ανίχνευση κλίσης (διαφορική μέθοδος)
● Shack-Hartmann:
○ Αρχή: Το μέτωπο κύματος τμηματοποιείται και απεικονίζεται χρησιμοποιώντας μια διάταξη μικροφακών. Η κλίση του μετώπου κύματος υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τη μετατόπιση του φωτεινού σημείου σε σχέση με μια θέση αναφοράς, ανακατασκευάζοντας έτσι το σχήμα της επιφάνειας.
○ Πλεονεκτήματα: Εξαιρετικά μεγάλο δυναμικό εύρος, χωρίς ανάγκη για συνεκτική πηγή φωτός, συμπαγής δομή.
○ Περιορισμοί: Η χωρική ανάλυση περιορίζεται από την πυκνότητα του διαφράγματος του μικροφακού και η απόλυτη ακρίβεια είναι σχετικά χαμηλή (περίπου 1/50 λάμδα).
Αρχή εργασίας Hartmann
● Πλάγια διατμητική παρεμβολή (LSI):
○ Αρχή: Παρεμβολή κακής ευθυγράμμισης μετώπου κύματος για λήψη διαφορικών πληροφοριών (κλίσης) του μετώπου κύματος.
○ Πλεονεκτήματα: Δεν απαιτείται φως αναφοράς, διαθέτει ιδιότητες κοινής διαδρομής και εξαιρετική αντοχή στους κραδασμούς. Χρησιμοποιείται συνήθως για επιτόπια βαθμονόμηση μετώπου κύματος εξαιρετικά μικρού μήκους κύματος (όπως EUV) ή πολύ ολοκληρωμένων συστημάτων.
○ Περιορισμοί: Ως διαφορική μέτρηση, η ανακατασκευή μετώπου κύματος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον αλγόριθμο ολοκλήρωσης και η ακρίβεια περιορίζεται από το μέγεθος της ποσότητας διάτμησης. Συνήθως χρησιμοποιείται ως λύση βαθμονόμησης σε επίπεδο συστήματος.
Αρχή λειτουργίας του συμβολόμετρου εγκάρσιας διάτμησης
II. Δοκιμή ασφαιρικής επιφάνειας: Από τη γεωμετρική αντιστάθμιση στις τεχνικές περίθλασης
Η ουσία της δοκιμής ασφαιρικής επιφάνειας είναι η «απλούστευση», μετατρέποντας σύνθετα ασφαιρικά μέτωπα κύματος σε εύκολα μετρήσιμες σφαίρες ή επίπεδα μέσω μεθόδων αντιστάθμισης.
1. Δοκιμή απευθείας μετώπου κύματος (Παρεμβολές αντιστάθμισης μηδενικού σημείου)
● Δοκιμή μηδενικού σημείου:
○ Πλεονεκτήματα: Γεωμετρική οπτική αυτοδιόρθωση, απλή οπτική διαδρομή, χαμηλό κόστος.
○ Περιορισμοί: Κακή γενίκευση. Περιορίζεται σε τετραγωνικές επιφάνειες. δεν μπορεί να χειριστεί ασφαιρικές ή ελεύθερης μορφής επιφάνειες υψηλότερης τάξης.
Αρχή λειτουργίας ανίχνευσης χωρίς εικόνα
● Αντισταθμιστές διάθλασης (όπως αντισταθμιστές Offner):
○ Πλεονεκτήματα: Ώριμη τεχνολογία, κατάλληλη για συμβατικές ασφαιρικές επιφάνειες μεγάλης διαμέτρου.
○ Περιορισμοί: Εξαιρετικά περίπλοκη διαδικασία κατασκευής και ευαίσθητη συναρμολόγηση/ρύθμιση. Η απόκλιση εκτός άξονα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά. Ακόμη και ελάχιστα σφάλματα συναρμολόγησης μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές ομοαξονικές εκτροπές, παρεμποδίζοντας τον προσδιορισμό του σχήματος της επιφάνειας.
Αρχή λειτουργίας του αντισταθμιστή διάθλασης
● Υπολογιστική Ολογραφία(CGH):
○ Πλεονεκτήματα: Καθολική αποζημίωση. Μπορεί να ενσωματώσει χαρακτηριστικά ευθυγράμμισης, μετατρέποντας την επί τόπου κουραστική φυσική ευθυγράμμιση σε γεωμετρική ευθυγράμμιση υποβοηθούμενη από λογισμικό, αποφεύγοντας αποτελεσματικά τις «παγίδες συναρμολόγησης και προσαρμογής» των παραδοσιακών αντισταθμιστών.
○ Περιορισμοί: Έλλειψη ευελιξίας. Έχει ένα "αφιερωμένο" χαρακτηριστικό. Κάθε ασφαιρική επιφάνεια απαιτεί ανεξάρτητο κόστος σχεδιασμού και προσαρμογής.
CGHΑρχή Εργασίας
2. Άλλα σχήματα ανίχνευσης
● Ραφή υποδιαφραγμάτων (SSI):
○ Αρχή: Τα συμβολόμετρα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση τοπικών περιοχών με μικρές αλλαγές κλίσης και στη συνέχεια εκτελείται μαθηματική ραφή.
○ Πλεονεκτήματα: Χρησιμοποιώντας ένα συμβολόμετρο μικρού διαφράγματος και αλγοριθμική σύνθεση, αυτό ξεπερνά τους περιορισμούς μεγέθους αισθητήρα, επιτυγχάνοντας ανίχνευση υψηλής ανάλυσης εξαιρετικά μεγάλου διαφράγματος, εξαρτημάτων μεγάλης ασφαιρικότητας, ακρίβεια μέτρησης εξισορρόπησης και ευελιξία του συστήματος.
○ Περιορισμοί: Ο έλεγχος του σωρευτικού σφάλματος είναι δύσκολος. εξαιρετικά υψηλή εξάρτηση από ένα στάδιο μετατόπισης ακριβείας.
Αρχή λειτουργίας ματίσματος υπο-ανοιγμάτων
III. Ολοκληρωμένη σύγκριση: Λογικός πίνακας επιλογής
IV. Συμπέρασμα: The Balance in Engineering Logic
Η επιλογή μεθόδων οπτικής επιθεώρησης ακριβείας είναι ουσιαστικά μια πράξη εξισορρόπησης μεταξύ ακρίβειας, αποτελεσματικότητας και κόστους.
●Η ακρίβεια είναι η ουσία: Υπό τις υπάρχουσες περιβαλλοντικές συνθήκες, βεβαιωθείτε ότι το σφάλμα επιθεώρησης είναι επαρκές για να υποστηρίξει τη σύγκλιση επεξεργασίας, αποτρέποντας την αποτυχία του συστήματος λόγω "ανεπαρκούς ποιότητας".
●Efficiency is life: Μέσα στις υπάρχουσες δυνατότητες επεξεργασίας, επιλέξτε τη μέθοδο με την ταχύτερη ανάδραση και την απλούστερη συναρμολόγηση και προσαρμογή, αποτρέποντας τη στασιμότητα της Ε&Α λόγω "πλεονασμού διαδικασίας".
●Το κόστος είναι το όριο: Μέσα σε μια περιορισμένη περίοδο προϋπολογισμού, επιλέξτε τη διαδρομή με την υψηλότερη συνολική απόδοση επένδυσης, αποτρέποντας τη σπατάλη πόρων λόγω «υπερβολικής ποιότητας».
Μόνο το "σημείο αναφοράς επιθεώρησης" που καθιερώθηκε σε αυτές τις τρεις κόκκινες γραμμές μπορεί να οδηγήσει στην αποτελεσματική επανάληψη του κλειστού βρόχου επεξεργασίας. Η επιστροφή στη μηχανική κοινή λογική και η εκκίνηση από τις ανάγκες είναι το κλειδί για την επίτευξη διπλάσιου αποτελέσματος με τη μισή προσπάθεια.
ΓιαZhixingΟπτική
Ningbo Zhixing Optics Technology Co., Ltd.επικεντρώνεται στην υπολογιστική ολογραφία υψηλής ακρίβειας (CGH) λύσεις επιθεώρησης, αφιερωμένες στην επίλυση των βασικών σημείων πόνου στη μέτρηση ασφαιρικών και ελεύθερων επιφανειών.
