一种大口径平面镜拼接检测对准方法与流程

本发明涉及大口径光学技术领域，具体涉及一种大口径平面镜拼接检测对准方法，尤其适用于在无精密调整装置状态下的对准。

背景技术：

随着科技的发展，大口径光学平面反射镜越来越多的应用于大口径光学系统中，如空间望远镜等。现有技术中对大口径平面反射镜多采用瑞奇康蒙检测或拼接检测，瑞奇康蒙检测法中需要引入一大口径球面镜，该检测方式具有很大的局限性。子孔径拼接检测利用小口径干涉仪实现对大口径光学平面反射镜的全口径覆盖检测，各子孔径间对准通常是通过精密机械调整装置保证的，然而在平面镜口径过大(平面镜口径大于精密机械行程)时，检测时所需调整装置行程往往超过调整机构的最大行程。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷和迫切技术需求，本发明提出一种大口径平面反射镜拼接对准方法，解决在无精密调整装置状态下大口径平面反射镜的拼接对准测量问题。

为实现上述目的，本发明拼接对准方法包括如下步骤：

一种大口径平面镜拼接检测对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对被检测光学平面反射镜进行子孔径规划，使得各子孔径对被检测光学平面反射镜全口径覆盖；

(2)在各子孔径重叠区域粘贴靶标；

(3)执行各规划子孔径的干涉检测；

(4)在各子孔径干涉检测结果中，分别确定各子孔径的靶标中心坐标；

(5)以其中一个子孔径的靶标中心坐标为基准，传递换算各子孔径的靶标中心坐标，进而完成拼接对准；

(6)在完成拼接对准后，对各子孔径检测数据进行拼接处理，得到被检测镜面的全口径面形。

进一步地，所述步骤(4)的具体实现方式为：

在检测结果中标记出靶标在水平X方向的最大与最小值分别为x_max与x_min，在竖直Y方向的最大与最小值分别为y_max与y_min，则该靶标的中心像素坐标为((x_max+x_min)/2,(y_max+y_min)/2)。

进一步地，所述步骤(5)的具体实现方式为：

令第一子孔径与第二子孔径有一个重叠区域，该区域内存在一个靶标S1，该靶标在第一子孔径内的中心像素坐标记为T₁₂，在第二子孔径内的中心像素坐标记为T₂₁；第二子孔径与第三子孔径存在一个重叠区域同样该区域内存在一个靶标S2，其在第二子孔径内的中心像素坐标记为T₂₃，在第三子孔径内的中心像素坐标记为T₃₂；

分别记第一子孔径、第二子孔径、第三子孔径的检测结果为S₁、S₂、S₃；

以第一子孔径的检测结果为基准，通过坐标换算得到第二子孔径对应的检测结果为S₂-(T₂₁-T₁₂)，通过坐标换算得到第三子孔径对应的检测结果为S₃-(T₃₂-T₂₃+T₁₂-T₂₁)；

对于多个子孔径，按照上述相同方式完成各子孔径间位置关系传递计算。

进一步地，各子孔径对被检测光学平面反射镜全口径覆盖且相邻子孔径间重叠面积不低于检测子孔径面积的25％。

本发明为子孔径拼接检测技术中提供了一种对准方法，该方法可以在无精密调整装置的状态下完成各检测子孔径的对准，从而为全口径面形的获得提供保障。

附图说明

图1为本发明对准方法流程图；

图2为子孔径规划的一个实施例示意图；

图3为相邻子孔径重叠区域示意图；

图4为靶标位置示意图；

图5为靶标在检测结果效果示意图；

图6为标记靶标位置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明对准方法流程图，包括以下步骤：

(1)对被检测光学平面反射镜进行子孔径规划。各子孔径对被检测光学平面反射镜全口径覆盖且相邻子孔径间重叠面积不低于检测子孔径面积的25％。

(2)在各子孔径重叠区域粘贴圆形靶标；

(3)完成各规划子孔径的干涉检测，切换水平方向检测子孔径可通过拉动镜面完成，切换竖直方向子孔径可通过垫方砖的方式实现。基于上述对准方式其对准精度可以保证在5cm内。

(4)在子孔径干涉检测结果中，靶标处检测结果为无数据，可以通过检测软件Metropro标记出各子孔径中靶标的位置。靶标在检测结果中显示为黑色圆孔，可以分别标记出该圆孔在水平X方向的最大与最小值分别为x_max与x_min；竖直Y方向的最大与最小值分别为y_max与y_min。则该靶标中心的像素坐标为((x_max+x_min)/2,(y_max+y_min)/2)；

(5)在得到各靶标中心在各子孔径中像素位置坐标后，进行各子孔径间位置关系计算，该计算通过靶标坐标传递完成。

以三个子孔径为例，若子孔径1与子孔径2有一个重叠区域，该区域内存在一个靶标，该靶标在子孔径1内的中心像素坐标记为T₁₂，在子孔径2内的中心像素坐标记为T₂₁；子孔径2与子孔径3存在一个重叠区域同样该区域内存在一个靶标，其在子孔径2内的中心像素坐标记为T₂₃，在子孔径3内的中心像素坐标记为T₃₂；以子孔径1为基准子孔径，其检测结果记为S₁，则子孔径2(检测结果记为S₂)对应的坐标变换为S₂-(T₂₁-T₁₂)，子孔径3(检测结果记为S₃)对应的坐标变换为S₃-(T₃₂-T₂₃+T₁₂-T₂₁)；对于多个子孔径情况，可通过上述方式利用靶标完成各子孔径间位置关系计算。(6)在完成拼接对准后即可结合相应的拼接算法对各子孔径检测数据进行拼接处理，得到被检测镜面的全口径面形。拼接算法可采用最小二乘拟合算法，Zernike拟合算法等等。

图2为子孔径规划的一个实施例示意图。图2为对一长条形平面反射镜进行干涉测量，检测共规划了三个子孔径，从左到右分别为子孔径1、子孔径2、子孔径3，通过三个子孔径完成了对被检测平面反射镜的全口径覆盖，同时相邻子孔径间具有一个重叠区域，如图3所示。

子孔径拼接检测中需要知道各子孔径间相对位置关系，通过相对位置关系对各子孔径检测结果进行数据处理，从而得到全口径面形结果。

干涉检测前在光学镜面上贴置靶标，如图4所示，在子孔径1与子孔径2重合区域贴靶标1，在子孔径2与子孔径3重合位置贴靶标2。

靶标在子孔径干涉检测结果中显示形式为图5所示，其数据类型为No Data。在检测结果中显示为黑色圆孔，可以分别标记出该圆孔在水平X方向的最大与最小值分别为x_max与x_min；竖直Y方向的最大与最小值分别为y_max与y_min，如图5所示。则该靶标中心的像素坐标为((x_max+x_min)/2,(y_max+y_min)/2)。通过该方法可以依次读出靶标1在子孔径1中的位置，靶标1在子孔径2中的位置，靶标2在子孔径2中的位置及靶标2在子孔径3中的位置。

由于在子孔径2中可以同时得到靶标1与靶标2的位置，则通过子孔径2建立3个子孔径间联系。在得到各子孔径位置关系后，即可通过后续拼接算法计算得到全口径面形。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。