Inexakt positionering: en fallgrop där du lätt kan lida i tysthet. Låt oss överväga ett verkligt scenario. Du inspekterar en konkav asfärisk spegel. CGH är designad, den optiska vägen är inställd och interferensfransar har dykt upp. Baserat på erfarenhet justerar du spegeln något; fransarna ser bra ut, PV-värdet är fint och du andas lättad. Men tre månader senare är spegeln installerad i systemet, och bildkvaliteten är undermålig. Efter undersökning finner man att krökningsradien skiljer sig från designvärdet med mer än tio mikrometer. Var låg problemet? Under inspektionen var spegeln inte i sin teoretiska ställning. Du trodde att du hade anpassat den till de "optimala fransarna", men i verkligheten använde du poseavvikelse för att kompensera för tillverkningsfelet i krökningsradien - två fel tar ut varandra, vilket skapar en självständig men avvikande-från-sann illusion. Ännu mer lömskt är att om själva spegelns krökningsradie är problematisk, och du inte exakt har kontrollerat poseringen till det teoretiska värdet, blir den uppmätta ytdatan en röra: det är omöjligt att avgöra hur mycket som är ett problem med ytformen och hur mycket som är ett poseringsproblem. Hur undviker du denna fallgrop? Ett titthål. Hur garanterar ett titthål sin teoretiska ställning? I ett CGH (Concave Aspherical Mirror) inspektionssystem är kärnuppgiften för kattens ögonstruktur tydlig: att säkerställa att spegeln under test (DUT) och CGH bibehåller den teoretiska ställningen. Vad är den teoretiska ställningen? Det är det rumsliga förhållandet som noggrant beräknas under designfasen - det axiella avståndet, lutningen och excentriciteten är alla klart definierade designvärden. Hela uppgiften för kattögat är att se till att den faktiska sammansatta posen matchar dessa designvärden. Hur fungerar det i praktiken? Låt oss dela upp det med ett vanligt inspektionsscenario. Scenario: CGH inspekteras och har ett holografiskt inriktningsområde. Ljuset som projiceras från detta område, efter att ha reflekterats av DUT, bildar en kattöga-bild - vanligtvis en tydlig, fokuserad ljuspunkt.
Figur 1. Optisk väg för kattögondetektering
Arbetsproceduren är som följer: 1. Grovjustering: Montera testspegeln och CGH på plats och justera det axiella avståndet, lutningen och excentriciteten så att de ligger nära de teoretiska värdena. 2. Finjustering av kattögat: Titta på kattögonbilden som projiceras på den holografiska displayen. När testspegelns position och ställning gradvis närmar sig det teoretiska värdet, kommer kattögonbilden att tendera mot en förinställd optimal form.
Bild 2. Kattögonbild när poseringen är korrekt.
Figur 3. Kattögonbild med felaktig pose (axiellt avståndsfel och lutning).
3. Positionslåsning: När kattögonbilden når den förinställda standarden indikerar det att spegeln som testas är i sitt teoretiska läge. Vid denna tidpunkt är alla justeringsmekanismer låsta och detektering av ytform börjar. Kattens öga här fungerar i huvudsak som en mycket känslig "positionsindikator". Den talar om för dig när spegelns position är "på plats". Ytformsdata som mäts efter att den är på plats är spegelns verkliga prestanda i dess teoretiska position. Ett verkligt fall: Var kommer sfärisk aberration ifrån? Simulering ger svaret. Nu när principen är klar, låt oss titta på ett verkligt ingenjörsscenario. Många fältingenjörer kan resonera med felsökningsprocessen i det här fallet. Det finns en asfärisk lins och dess ytform detekteras först med en DUI-kontaktfri profilometer. Profilometern skannar spegelns kontur genom en optisk sond och tar direkt in yttopografidata. De uppmätta resultaten är bra; ytformen ser ganska ren ut.
Figur 4 DUI-testresultat
Samma lins testades igen på CGH-testsystemet. Kattens öga var korrekt inriktat och posen låstes till det teoretiska värdet. Resultatet kom ut - en stor sfärisk aberration var tydligt synlig i ansiktet.
Figur 5 CGH-testresultat
Två rapporter låg på bordet. DUI sa att ytformen var bra, medan CGH sa att det fanns en stor sfärisk aberration. Vilket ska man tro? För att hitta källan till denna sfäriska aberration mättes linsens krökningsradie med DUI. En beröringsfri profilometer kan direkt skanna generatrisen för att passa krökningsradien, utan att förlita sig på en extern referensvågfront. Mätresultaten kom tillbaka – den uppmätta krökningsradien skilde sig från det teoretiska värdet med 112 μm. Därefter ersattes denna krökningsradie avvikelse i den optiska simuleringsmodellen av CGH-detektionssystemet. Efter att simuleringsresultaten erhölls jämfördes de med de uppmätta ytformsdata från CGH - de två matchade anmärkningsvärt väl. Denna stora sfäriska aberration var just det beteende som krökningsradien skulle uppvisa under den teoretiska posen.
Figur 6 Simuleringsresultat
Kedjan är nu stängd: Krökningsradieavvikelse → Sfärisk aberration ska visas under den teoretiska posen → CGH uppmätt sfärisk aberration matchar simuleringen → CGH-mätningen är den verkliga. Varför visade inte DUI uppenbar sfärisk aberration i ytformresultaten tidigare? För när en beröringsfri profilometer skannar en yta beror överensstämmelsen mellan mätkoordinatsystemet och spegelns mekaniska referens på klämställningen. Om spegeln inte är strikt låst under den teoretiska ställningen, kan ytformskomponenten som orsakas av krökningsradieavvikelsen spädas ut av förändringen i mätställningen och utjämnas ytterligare i databearbetningen, vilket slutligen framstår som "inte märkbar" i ytformsrapporten. Men mätningen av krökningsradien ljuger inte - krökningsradievärdet uppmätt av DUI avviker från det teoretiska värdet, och denna avvikelse, efter att ha satts in i simulering, är exakt lika med den sfäriska aberrationen uppmätt av CGH. Vad är så kraftfullt med kombinationen CGH + kattögon? Det separerar ytformfelet och krökningsradiefelet. Med ställningen fixerad är en avvikelse i krökningsradien sfärisk aberration, ingenstans att gömma sig. Dessutom kan denna sfäriska aberration reproduceras genom simulering - den dyker inte upp från ingenstans, utan är en oundviklig manifestation av krökningsradieavvikelsen under den teoretiska posen. Vad betyder detta för frontlinjeoperatörer? Kattens ögas garanti för teoretisk pose ger påtagliga förändringar i testning på plats:
◆ Innehav är nu baserat på bevis: Exaktheten av spegelplacering bedöms inte längre av "rändernas utseende". Kattens ögonbild är en kvantitativ ställningsbedömningsstandard oberoende av ränderna.
◆ Ytformsdata är tillförlitliga: Med ställningen fixerad är den uppmätta ytformen den verkliga ytformen på själva spegeln. Om krökningsradien är felaktig, kommer ytformen att exakt återspegla det ofokuserade tillståndet, inte skymmas av den felaktiga ställningen.
◆ Reproducerbar: Standarden på kattögonbilden förblir oförändrad oavsett operatör. Positionen justerad av Zhang San och Li Si är samma pose.
◆ När data från olika instrument kommer i konflikt finns det ett tydligt sätt att lösa problemet: CGH har ett kattöga som låser posen och mäter den verkliga ytformen under den teoretiska posen. Med andra metoder, om ställningen inte är strikt låst, kan "snygga" data inte vara korrekta - i det här fallet ger mätning av krökningsradien separat ofta svaret. Slutligen, i CGH-testsystemet nämns vågfrontskompensation oftast – det garanterar ytformens noggrannhet. Emellertid bygger vågfrontskompensation på antagandet att ställningen mellan den testade spegeln och CGH (Curve Front Gauge) är i det teoretiskt utformade tillståndet. Kattens öga fungerar som den "stabiliserande kraften" som låser i posen. Genom att fixa posen avslöjas spegelns verkliga form. Krökningsradien är antingen korrekt eller felaktig. Ingenting är dolt. Och det är precis vad precisionstestning kräver mest: autenticitet.
