عندما يلتقي CGH بـ "عين القطة": خطوة أساسية في فحص السطح اللاكروي عالي الدقة

تحديد المواقع غير الدقيق: مأزق حيث يمكن أن تعاني بسهولة في صمت. دعونا نفكر في سيناريو العالم الحقيقي. أنت تتفحص مرآة شبه كروية مقعرة. تم تصميم CGH، وتم إعداد المسار البصري، وظهرت هامش التداخل. بناءً على الخبرة، يمكنك ضبط المرآة قليلاً؛ تبدو الأطراف جيدة، والقيمة الكهروضوئية جيدة، وتتنفس الصعداء. ولكن بعد ثلاثة أشهر، تم تثبيت المرآة في النظام، وأصبحت جودة الصورة دون المستوى المطلوب. وبعد التحقيق تجد أن نصف قطر الانحناء يختلف عن القيمة التصميمية بأكثر من عشرة ميكرومترات. أين تكمن المشكلة؟ أثناء الفحص، لم تكن المرآة في وضعها النظري. كنت تعتقد أنك قمت بتعديله إلى "الأهداب المثالية"، ولكن في الواقع، استخدمت الانحراف الوضعي للتعويض عن خطأ التصنيع في نصف قطر الانحناء - خطأان يلغي كل منهما الآخر، مما يخلق وهمًا متسقًا ذاتيًا ولكنه ينحرف عن الحقيقة. والأمر الأكثر غدرًا هو أنه إذا كان نصف قطر انحناء المرآة بحد ذاته يمثل مشكلة، ولم تتحكم بدقة في الوضع بالنسبة للقيمة النظرية، فإن بيانات السطح المقاسة تصبح في حالة من الفوضى: من المستحيل تحديد مقدار مشكلة شكل السطح ومقدار مشكلة الشكل. كيف تتجنب هذا المأزق؟ ثقب الباب. كيف يضمن ثقب الباب وضعه النظري؟ في نظام فحص CGH (المرآة شبه الكروية المقعرة)، تكون المهمة الأساسية لهيكل عين القطة واضحة: التأكد من أن المرآة قيد الاختبار (DUT) وCGH تحافظان على الوضع النظري. ما هو الوضع النظري؟ إنها العلاقة المكانية المحسوبة بدقة خلال مرحلة التصميم - المسافة المحورية، والإمالة، والانحراف كلها قيم تصميمية محددة بوضوح. تتمثل مهمة عين القط بأكملها في التأكد من أن الوضع المجمع الفعلي يطابق قيم التصميم هذه. كيف يعمل في الممارسة العملية؟ دعونا نقسمها باستخدام سيناريو الفحص الشائع. السيناريو: تم فحص CGH واحتوائه على منطقة ثلاثية الأبعاد للمحاذاة. الضوء المسقط من هذه المنطقة، بعد أن ينعكس بواسطة DUT، يشكل صورة عين القطة - عادة ما تكون بقعة ضوء واضحة ومركزة.

الشكل 1. المسار البصري للكشف عن عين القط

إجراءات التشغيل هي كما يلي: 1. التعديل الخشن: قم بتثبيت مرآة الاختبار وCGH في مكانهما، واضبط المسافة المحورية، والإمالة، والانحراف لتكون قريبة من القيم النظرية. 2. الضبط الدقيق لعين القطة: راقب صورة عين القطة المعروضة على الشاشة الثلاثية الأبعاد. مع اقتراب موضع مرآة الاختبار وشكلها تدريجيًا من القيمة النظرية، ستميل صورة عين القطة نحو الشكل الأمثل المحدد مسبقًا.

الشكل 2. صورة عين القطة عندما تكون الوضعية صحيحة.

الشكل 3. صورة عين القطة مع وضعية غير صحيحة (خطأ في المسافة المحورية وإمالة).

3. قفل الوضع: بمجرد أن تصل صورة عين القطة إلى المعيار المحدد مسبقًا، فهذا يشير إلى أن المرآة قيد الاختبار في وضعها النظري. عند هذه النقطة، يتم قفل جميع آليات الضبط، ويبدأ اكتشاف شكل السطح. تعمل عين القطة هنا بشكل أساسي بمثابة "مؤشر موضع" حساس للغاية. يخبرك عندما يكون موضع المرآة "في مكانه". إن بيانات شكل السطح التي يتم قياسها بعد وضعها في مكانها هي الأداء الحقيقي للمرآة في وضعها النظري. حالة من العالم الحقيقي: من أين يأتي الانحراف الكروي؟ المحاكاة توفر الجواب. الآن بعد أن أصبح المبدأ واضحًا، دعونا ننظر إلى سيناريو هندسي حقيقي. قد يتردد العديد من المهندسين الميدانيين في عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها في هذه الحالة. توجد عدسة شبه كروية، ويتم اكتشاف شكل سطحها لأول مرة باستخدام مقياس تعريف عدم الاتصال بوثيقة الهوية الوحيدة. يقوم مقياس الملف الشخصي بمسح محيط المرآة من خلال مسبار بصري، ويحصل مباشرة على بيانات تضاريس السطح. النتائج المقاسة جيدة. يبدو شكل السطح نظيفًا تمامًا.

الشكل 4: نتائج اختبار وثيقة الهوية الوحيدة

تم اختبار نفس العدسة مرة أخرى على نظام اختبار CGH. تمت محاذاة عين القطة بشكل صحيح، وتم تثبيت الوضع عند القيمة النظرية. وظهرت النتيجة، حيث ظهر انحراف كروي كبير بوضوح على الوجه.

الشكل 5: نتائج اختبار CGH

كان هناك تقريران على الطاولة. قالت وثيقة الهوية الوحيدة إن شكل السطح كان جيدًا، بينما قالت CGH أن هناك انحرافًا كرويًا كبيرًا. ما الذي يجب تصديقه؟ للعثور على مصدر هذا الانحراف الكروي، تم قياس نصف قطر انحناء العدسة باستخدام وثيقة الهوية الوحيدة. يمكن لمقياس ملف تعريف عدم الاتصال إجراء مسح مباشر للمولد ليناسب نصف قطر الانحناء، دون الاعتماد على واجهة موجة مرجعية خارجية. وظهرت نتائج القياس، حيث اختلف نصف قطر الانحناء المُقاس عن القيمة النظرية بمقدار 112 ميكرومتر. بعد ذلك، تم استبدال نصف قطر انحراف الانحناء هذا في نموذج المحاكاة البصرية لنظام الكشف CGH. بعد الحصول على نتائج المحاكاة، تمت مقارنتها ببيانات شكل السطح المقاسة من CGH، حيث كان الاثنان متطابقين بشكل جيد. كان هذا الانحراف الكروي الكبير هو بالضبط السلوك الذي يجب أن يظهره نصف قطر انحراف الانحناء في الوضع النظري.

الشكل 6: نتائج المحاكاة

السلسلة مغلقة الآن: انحراف نصف قطر الانحناء → يجب أن يظهر الانحراف الكروي تحت الوضع النظري → الانحراف الكروي المقاس CGH يطابق المحاكاة → قياس CGH هو الحقيقي. لماذا لم تظهر وثيقة الهوية الوحيدة انحرافًا كرويًا واضحًا في نتائج الشكل السطحي من قبل؟ لأنه عندما يقوم مقياس ملف تعريف عدم الاتصال بمسح السطح، فإن المراسلات بين نظام إحداثيات القياس والمرجع الميكانيكي للمرآة تعتمد على وضعية التثبيت. إذا لم يتم قفل المرآة بشكل صارم تحت الوضع النظري، فقد يتم تخفيف مكون شكل السطح الناتج عن انحراف نصف قطر الانحناء عن طريق التغيير في وضع القياس، ويتم تنعيمه بشكل أكبر في معالجة البيانات، ويظهر في النهاية "غير ملحوظ" في تقرير شكل السطح. لكن قياس نصف قطر الانحناء لا يكذب - فقيمة نصف قطر الانحناء المقاسة بواسطة وثيقة الهوية الوحيدة تنحرف عن القيمة النظرية، وهذا الانحراف، بعد وضعه في المحاكاة، يساوي تمامًا الانحراف الكروي المقاس بواسطة CGH. ما هي القوة التي تتمتع بها مجموعة CGH + عين القطة؟ إنه يفصل بين خطأ شكل السطح وخطأ نصف قطر الانحناء. مع تثبيت الوضع، فإن الانحراف في نصف قطر الانحناء هو انحراف كروي، ولا يوجد مكان للاختباء. علاوة على ذلك، يمكن إعادة إنتاج هذا الانحراف الكروي عن طريق المحاكاة، فهو لا يظهر من العدم، ولكنه مظهر لا مفر منه لانحراف نصف قطر الانحناء في الوضع النظري. ماذا يعني هذا بالنسبة لمشغلي الخطوط الأمامية؟ إن ضمان عين القطة للوضعية النظرية يجلب تغييرات ملموسة في الاختبار في الموقع: 

◆ تعتمد الحيازة الآن على الأدلة: لم يعد يتم الحكم على دقة وضع المرآة من خلال "نظرة الخطوط". صورة عين القطة هي معيار حكم كمي مستقل عن الخطوط. 

◆ بيانات شكل السطح موثوقة: مع تثبيت الوضع، يكون شكل السطح المقاس هو الشكل الحقيقي لسطح المرآة نفسها. إذا كان نصف قطر الانحناء غير صحيح، فإن شكل السطح سيعكس بدقة حالة خارج نطاق التركيز، ولن يحجبه الوضع غير الصحيح.

◆ قابلة للتكرار: يظل معيار صورة عين القطة دون تغيير بغض النظر عن المشغل. الوضعية التي تم تعديلها بواسطة Zhang San وLi Si هي نفس الوضعية. 

◆ عندما تتعارض البيانات من أدوات مختلفة، هناك طريقة واضحة لحل المشكلة: لدى CGH عين القطة التي تقفل الوضع، وتقيس شكل السطح الحقيقي تحت الوضع النظري. مع الطرق الأخرى، إذا لم يتم تحديد الوضع بشكل صارم، فقد لا تكون البيانات "حسنة المظهر" صحيحة - في هذه الحالة، غالبًا ما يوفر قياس نصف قطر الانحناء بشكل منفصل الإجابة. أخيرًا، في نظام اختبار CGH، يتم ذكر تعويض واجهة الموجة في أغلب الأحيان - فهو يضمن دقة شكل السطح. ومع ذلك، يعتمد تعويض واجهة الموجة على افتراض أن الوضعية بين المرآة التي تم اختبارها وCGH (مقياس المنحنى الأمامي) في الحالة المصممة نظريًا. تعمل عين القطة بمثابة "قوة التثبيت" التي تثبت الوضع. ومن خلال تثبيت الوضعية، يتم الكشف عن الشكل الحقيقي للمرآة. نصف قطر الانحناء إما صحيح أو غير صحيح. لا شيء مخفي. وهذا هو بالضبط ما يتطلبه اختبار الدقة أكثر: الأصالة.