Epätarkka paikannus: sudenkuoppa, jossa voit helposti kärsiä hiljaisuudessa. Tarkastellaanpa tosielämän skenaariota. Tarkastelet koveraa asfääristä peiliä. CGH on suunniteltu, optinen polku on asetettu ja häiriöhajoja on ilmaantunut. Kokemuksen perusteella säädät peiliä hieman; hapsut näyttävät hyvältä, PV-arvo on mukava ja hengität helpotuksesta. Mutta kolme kuukautta myöhemmin peili asennetaan järjestelmään, ja kuvanlaatu on huonompi. Tutkimuksen jälkeen huomaat, että kaarevuussäde poikkeaa suunnitteluarvosta yli kymmenen mikrometriä. Missä ongelma piilee? Tarkastuksen aikana peili ei ollut teoreettisessa asennossaan. Luulit säätäneesi sen "optimaalisiin reunoihin", mutta todellisuudessa käytit asennon poikkeamaa kaarevuussäteen valmistusvirheen kompensoimiseksi – kaksi virhettä kumoavat toisensa, luoden itsejohdonmukaisen mutta todellisesta poikkeavan illuusion. Vielä kavalampaa on, että jos peilin kaarevuussäde itsessään on ongelmallinen, etkä ole tarkasti ohjannut asentoa teoreettiseen arvoon, mitatut pintatiedot muuttuvat sekaisin: on mahdotonta määrittää, kuinka paljon on pinnan muotoongelma ja kuinka paljon asennon ongelma. Miten vältät tämän sudenkuopan? Näköaukko. Miten kurkistusreikä takaa teoreettisen asentonsa? CGH (Concave Aspherical Mirror) -tarkastusjärjestelmässä kissan silmän rakenteen ydintehtävä on selvä: varmistaa, että testattava peili (DUT) ja CGH pysyvät teoreettisessa asennossa. Mikä on teoreettinen asento? Se on tilasuhde, joka on laskettu tarkasti suunnitteluvaiheessa – aksiaalinen etäisyys, kallistus ja epäkeskisyys ovat kaikki selkeästi määriteltyjä suunnitteluarvoja. Kissan silmän koko tehtävänä on varmistaa, että varsinainen koottu asento vastaa näitä suunnitteluarvoja. Miten se toimii käytännössä? Puretaan se käyttämällä yleistä tarkastusskenaariota. Skenaario: CGH on tarkastettu ja siinä on kohdistusholografinen alue. Tältä alueelta heijastettu valo muodostaa DUT:n heijastuksen jälkeen kissansilmäkuvan – yleensä kirkkaan, keskittyneen valopisteen.
Kuva 1. Optinen polku kissan silmän havaitsemiseen
Käyttömenettely on seuraava: 1. Karkea säätö: Asenna testipeili ja CGH paikoilleen ja säädä aksiaalinen etäisyys, kallistus ja epäkeskisyys lähelle teoreettisia arvoja. 2. Kissan silmän hienosäätö: Tarkkaile holografiselle näytölle projisoitua kissansilmäkuvaa. Kun testipeilin asento ja asento vähitellen lähestyvät teoreettista arvoa, kissan silmäkuva pyrkii kohti ennalta asetettua optimaalista muotoa.
Kuva 2. Kissan silmäkuva, kun asento on oikea.
Kuva 3. Kissan silmäkuva väärässä asennossa (aksiaalinen etäisyysvirhe ja kallistus).
3. Asennon lukitus: Kun kissan silmäkuva saavuttaa esiasetetun standardin, se osoittaa, että testattava peili on teoreettisessa asennossaan. Tässä vaiheessa kaikki säätömekanismit lukittuvat ja pinnan muodon tunnistus alkaa. Kissan silmä toimii tässä pohjimmiltaan erittäin herkänä "asentoilmaisimena". Se kertoo, milloin peilin asento on "paikoillaan". Pinnan muototiedot, jotka mitataan sen jälkeen, kun se on paikallaan, ovat peilin todellinen suorituskyky sen teoreettisessa asennossa. Tosimaailman tapaus: Mistä pallopoikkeama tulee? Simulaatio tarjoaa vastauksen. Nyt kun periaate on selvä, katsotaanpa todellista suunnitteluskenaariota. Monet kenttäinsinöörit voivat tässä tapauksessa olla mukana vianetsintäprosessissa. Siinä on asfäärinen linssi, jonka pinnan muoto havaitaan ensin kosketuksettomalla DUI-profiilimittarilla. Profilometri skannaa peilin ääriviivat optisen anturin kautta ja saa suoraan pinnan topografiatiedot. Mittaustulokset ovat hyviä; pinnan muoto näyttää melko puhtaalta.
Kuva 4 DUI-testin tulokset
Sama linssi testattiin uudelleen CGH-testausjärjestelmällä. Kissan silmä oli kohdistettu oikein ja asento lukittu teoreettiseen arvoon. Tuloksena tuli selvä pallomainen poikkeama kasvoissa.
Kuva 5 CGH-testin tulokset
Kaksi raporttia makasi pöydällä. DUI sanoi, että pinnan muoto oli hieno, kun taas CGH sanoi, että siinä oli suuri pallomainen poikkeama. Kumpaa uskoa? Tämän pallopoikkeaman lähteen löytämiseksi linssin kaarevuussäde mitattiin käyttämällä DUI:ta. Kosketukseton profilometri voi skannata generatriisin suoraan kaarevuussäteen mukaiseksi ilman ulkoista vertailuaaltorintamaa. Mittaustulokset palasivat – mitattu kaarevuussäde poikkesi teoreettisesta arvosta 112 μm. Seuraavaksi tämä kaarevuuspoikkeaman säde korvattiin CGH-tunnistusjärjestelmän optiseen simulaatiomalliin. Simulaatiotulosten saamisen jälkeen niitä verrattiin CGH:n mitattuihin pinnan muototietoihin - nämä kaksi sopivat toisiinsa erittäin hyvin. Tämä suuri pallopoikkeama oli juuri se käyttäytyminen, jota kaarevuussäteen poikkeaman tulisi osoittaa teoreettisessa asennossa.
Kuva 6 Simulaatiotulokset
Ketju on nyt suljettu: Kaarevuussäteen poikkeama → Pallopoikkeaman pitäisi näkyä teoreettisen asennon alla → CGH:n mitattu pallopoikkeama vastaa simulaatiota → CGH-mittaus on todellinen. Miksi DUI ei osoittanut ilmeistä pallopoikkeamaa pinnan muototuloksissa aiemmin? Koska kosketuksettomalla profilometrillä skannattaessa pintaa, mittauskoordinaattijärjestelmän ja peilin mekaanisen referenssin välinen vastaavuus riippuu kiinnitysasennosta. Jos peiliä ei ole lukittu tiukasti teoreettisen asennon alle, kaarevuussäteen poikkeaman aiheuttama pinnan muotokomponentti voi laimentaa mittausasennon muutoksella ja tasoittaa edelleen tietojenkäsittelyssä, jolloin se lopulta näkyy "ei havaittavissa" pinnan muotoraportissa. Mutta kaarevuussäteen mittaus ei valehtele – DUI:n mittaama kaarevuussäteen arvo poikkeaa teoreettisesta arvosta, ja tämä poikkeama simulaatioon laitettuaan on täsmälleen yhtä suuri kuin CGH:n mittaama pallopoikkeama. Mikä CGH + kissansilmäyhdistelmässä on niin tehokasta? Se erottaa pinnan muotovirheen ja kaarevuussäteen virheen. Kun asento on kiinteä, kaarevuussäteen poikkeama on pallomainen poikkeama, ei ole piilossa. Lisäksi tämä pallomainen poikkeama voidaan toistaa simuloinnilla – se ei esiinny tyhjästä, vaan on väistämätön ilmentymä kaarevuussäteen poikkeamasta teoreettisen asennon alla. Mitä tämä tarkoittaa etulinjan toimijoille? Kissan silmän takuu teoreettisesta asennosta tuo konkreettisia muutoksia paikan päällä tapahtuvaan testaukseen:
◆ Hallussapito perustuu nyt todisteisiin: peilien sijoittelun tarkkuutta ei enää arvioida "raitojen ulkonäön" perusteella. Kissan silmäkuva on raidoista riippumaton kvantitatiivinen asennonarviointistandardi.
◆ Pinnan muototiedot ovat luotettavia: Kun asento on kiinteä, mitattu pinnan muoto on itse peilin todellinen pintamuoto. Jos kaarevuussäde on väärä, pinnan muoto heijastaa tarkasti epätarkkuutta, eikä sitä peitä väärä asento.
◆ Toistettava: Kissan silmäkuvan standardi pysyy muuttumattomana käyttäjästä riippumatta. Zhang Sanin ja Li Si:n säätämä asento on sama asento.
◆ Kun eri instrumenttien tiedot ovat ristiriidassa, on olemassa selkeä tapa ratkaista ongelma: CGH:lla on kissansilmä, joka lukitsee asennon ja mittaa todellisen pinnan muodon teoreettisen asennon alla. Muilla menetelmillä, jos asentoa ei ole tiukasti lukittu, "hyvännäköiset" tiedot eivät välttämättä ole oikein - tässä tapauksessa kaarevuussäteen mittaaminen erikseen antaa vastauksen. Lopuksi CGH-testausjärjestelmässä aaltorintaman kompensointi mainitaan useimmin - se takaa pinnan muodon tarkkuuden. Aaltorintaman kompensointi perustuu kuitenkin oletukseen, että testatun peilin ja CGH:n (Curve Front Gauge) välinen asento on teoreettisesti suunnitellussa tilassa. Kissan silmä toimii "vakauttavana voimana", joka lukitsee asennon. Asennon kiinnittäminen paljastaa peilin todellisen muodon. Kaarevuussäde on joko oikea tai väärä. Mikään ei ole piilotettu. Ja juuri tätä tarkkuustestaus vaatii eniten: aitoutta.
