子孔径拼接检测非球面的算法研究

发布时间：2017-05-04 06:12

  本文关键词：子孔径拼接检测非球面的算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对于大口径非球面的高精度检测，现有的大口径干涉仪价格昂贵，而且横向分辨率往往不够，而高精度干涉仪的口径往往较小，无法满足大口径非球面检测的需求。因此，补偿法、计算全息法、子孔径拼接检测法等高精度非球面检测方法应运而生。相对于补偿法和计算全息法都需要根据被测元件制造辅助元件，子孔径拼接检测法具有成本低、精度高、不需要辅助元件的优点。另外，拼接算法是子孔径拼接检测法的核心，因此对它的研究显得尤为重要。本文就子孔径拼接检测非球面的算法，进行了如下的研究工作： 首先，对比了主流的几种非球面高精度检测方法，了解了子孔径拼接检测技术的来源和发展现状。重点介绍了圆形子孔径和环形子孔径的检测原理，以及拼接算法的研究背景。 其次，对子孔径拼接按其子孔径形状和拼接模式的不同进行了分析比较，还对比了几种拼接算法的优缺点。重点介绍全局误差均化算法原理，并由自由补偿量和关联补偿量的定义，得知可利用Zernike多项式拟合出参考面形误差的原理。 再次，介绍了拼接之前的一系列预处理过程。通过波面拟合预处理去除子孔径数据的坏点，经过子孔径定位变换预处理将子孔径的局部坐标系变换到全局坐标系；还介绍了两种去倾斜处理的方法。 然后，设计了子孔径拼接检测的程序，完成了一系列的子孔径拼接检测非球面的仿真分析。通过拟合待测非球面，分析了重叠系数、平移误差、倾斜误差、离焦系数和随机误差对拼接结果的影响。 最后，利用SSI子孔径拼接干涉仪检测平面和非球面，对比干涉仪产生的全口径面形和拼接算法得到的拼接面形，对拼接算法和拼接程序进行了可行性验证。分析了子孔径拼接干涉检测系统中的误差对检测结果的影响。
【关键词】：子孔径拼接 非球面检测 干涉检测 误差分析
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP274;TH74
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 非球面检测研究现状11-15
• 1.3 论文的主要研究工作15-18
• 第2章 子孔径拼接检测基本原理18-32
• 2.1 子孔径拼接检测的基本原理18-19
• 2.2 子孔径拼接分类19-22
• 2.2.1 子孔径形状分类19-22
• 2.2.1.1 圆形子孔径19-20
• 2.2.1.2 环形子孔径20-21
• 2.2.1.3 矩形子孔径21-22
• 2.2.2 拼接模式分类22
• 2.3 子孔径拼接检测拼接算法原理22-29
• 2.3.1 子孔径拼接算法原理22-25
• 2.3.1.1 两两拼接基本原理22-24
• 2.3.1.2 误差均化算法原理24-25
• 2.3.2 坐标变换和综合优化算法25-28
• 2.3.3 拼接算法的对比28
• 2.3.4 自由补偿量和关联补偿量28-29
• 2.4 本章小结29-32
• 第3章 子孔径拼接干涉检测算法32-42
• 3.1 拼接算法预处理32-35
• 3.1.1 子孔径波面拟合预处理32-33
• 3.1.2 子孔径定位变换预处理33-35
• 3.2 拼接算法去倾斜处理35-37
• 3.2.1 最小二乘去倾斜法35-36
• 3.2.2 Zernike 多项式去倾斜法36-37
• 3.3 拼接算法程序设计37-40
• 3.3.1 拼接之前处理37-38
• 3.3.2 拼接精度分析38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 子孔径拼接检测非球面仿真分析42-54
• 4.1 非球面的拟合42-45
• 4.1.1 非球面的几种表达方式42-45
• 4.1.1.1 旋转对称非球面通用表达式42-43
• 4.1.1.2 常用二次曲面表达式43-44
• 4.1.1.3 Forbes 多项式表示非球面44-45
• 4.1.2 非球面的 Zernike 多项式拟合45
• 4.2 子孔径拼接检测非球面仿真分析45-51
• 4.2.1 重叠系数47-48
• 4.2.2 平移误差48-49
• 4.2.3 倾斜误差49-50
• 4.2.4 离焦系数和随机误差50-51
• 4.3 仿真小结51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第5章 子孔径拼接干涉检测实验与误差分析54-64
• 5.1 子孔径拼接检测平面实验验证54-56
• 5.2 子孔径拼接检测非球面试验验证56-58
• 5.3 子孔径拼接干涉检测的误差分析58-63
• 5.3.1 参考波面误差58-59
• 5.3.2 PZT 非线性误差59-60
• 5.3.3 CCD 非线性误差60-61
• 5.3.4 环境噪声61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第6章 总结与展望64-68
• 6.1 本文工作总结64-66
• 6.2 有待继续研究的内容66-68
• 参考文献68-70
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果70

【参考文献】

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本文编号：344556