De vorm van het oppervlak is nauwkeurig, maar het midden is niet goed? De vaak over het hoofd geziene ‘datumoverdracht’-valstrik bij asferische oppervlaktebewerking.

Mechanische datum: de "harde valuta" van machinale bewerking en assemblage Om de datumoverdracht te begrijpen, moeten we eerst één ding begrijpen: bij bewerking en assemblage is mechanische datum absoluut de hoofdrolspeler. Laten we beginnen met machinaal bewerken. In welke positie staat de spiegel tijdens het draaien, slijpen en polijsten? Het is afhankelijk van de mechanische positioneringsoppervlakken van het spiegellichaam, de buitenste cirkelvormige rand, de positioneringspengaten en het oppervlak van de montageflens. Tijdens het draaien houdt de spankop de buitenste cirkel vast en gebruikt deze als referentiepunt voor het centreren; tijdens het slijpen en polijsten rust het draagoppervlak van de spiegel op de gereedschapstafel, die samenwerkt met de positioneringsoppervlakken van het spiegellichaam. Ongeacht het proces wordt de ruimtelijke positie van de spiegel op de werktuigmachine uiteindelijk bepaald door deze mechanische referentievlakken. Laten we het nu hebben over de montage. In welke positie wordt de spiegel geplaatst wanneer deze in de spiegelcilinder of het structurele onderdeel wordt geïnstalleerd? Nogmaals, het is het mechanische referentiepunt: het oppervlak van de montageflens past op het eindvlak, de buitenste cirkel en het binnenste gat van de spiegelcilinder zijn gepositioneerd, en de positioneringspennen en pengaten bepalen de hoekoriëntatie. Eenmaal geïnstalleerd, blijft het op zijn plaats; de spiegelcilinder herkent uw optische as niet, alleen de mechanische oppervlakken. Bewerking en assemblage gebruiken dezelfde taal: mechanisch referentiepunt. Ze delen uiteraard een gemeenschappelijke basis voor communicatie. Waar ligt het probleem? Het ligt in de tussenstap van ‘inspectie’. Hoe wordt de optische referentie uit de inspectiefase teruggestuurd naar de mechanische referentie? Wat is het doel van inspectie? Het vertelt het productieproces "waar het niet goed genoeg is", en vertelt het assemblageproces "of deze spiegel aan de kwaliteitsnormen voldoet." Maar inspectie gebruikt een andere taal: de optische referentie. De optische as van de interferometer definieert het inspectiecoördinatensysteem, en het golffront van de CGH definieert de vorm van het referentieoppervlak. De PV en RMS van de oppervlaktevormfout worden berekend onder dit optische coördinatensysteem. Nu rijst het probleem: hoe zijn de optische en mechanische referenties op elkaar afgestemd? Als ze niet op één lijn liggen, doet zich deze absurde situatie voor: de productieafdeling slijpt de spiegel tot de vereiste oppervlaktevorm volgens de mechanische referentie, en de inspectieafdeling bevestigt dat de oppervlaktevorm voldoet aan de vereisten onder de optische referentie, maar de twee "voldoet aan de vereisten" verwijzen niet naar hetzelfde - er is een afwijking tussen de optische en mechanische referenties. In de montagefase wordt de spiegel geïnstalleerd volgens de mechanische referentie, maar het optische systeem geeft een geheel andere oppervlaktevorm weer. Dit is de essentie van de referentietransmissieval: het is niet zo dat er één onnauwkeurig is, maar dat iedereen zijn eigen liniaal gebruikt en er vervolgens van uitgaat dat ze hetzelfde meten.

Figuur 1. Vier toestanden tussen optische en mechanische referenties: perfecte uitlijning, excentriciteit, kanteling, en excentriciteit en kanteling (van links naar rechts).

Sommige inspectiemethoden zijn inherent moeilijk in overeenstemming te brengen met mechanische referenties, wat een kernprobleem opwerpt: de moeilijkheid om optische referenties over te dragen naar mechanische referenties varieert in ordes van grootte, afhankelijk van de inspectiemethode. Voor sommige inspectiemethoden is de verwijzing 'zwevend'. Neem bijvoorbeeld de traditionele mechanische sondeprofielmeter. Het scant de contouren van een paar lijnen op het spiegeloppervlak, waardoor een hoge gegevensnauwkeurigheid wordt bereikt. Het coördinatensysteem wordt echter bepaald door de bewegingsgeleiderail van de sonde. Wat is de relatie tussen deze geleiderail en het mechanische referentieoppervlak van de spiegel? Om deze verbinding tot stand te brengen is aanvullende kalibratie nodig. Is de kalibratie nauwkeurig? Zijn er systematische fouten? Elk vraagteken vertegenwoordigt een risicopunt bij referentieoverdracht. Een ander voorbeeld zijn enkele inspectieschema's voor sub-openingen, gebaseerd op splitsing. Elke splitsingsstap introduceert positionele onzekerheid, en het uiteindelijke algehele coördinatensysteem kan aanzienlijke afwijkingen hebben verzameld van de echte mechanische referentie van de spiegel. Deze schema's hebben een gemeenschappelijk kenmerk: de overdrachtslink van optische naar mechanische referenties heeft te veel tussenliggende links. Elke tussenliggende schakel is een ingangspunt voor fouten. CGH-inspectie biedt een andere aanpak: ervoor zorgen dat de referentieoverdracht tijdens de ontwerpfase op de juiste manier plaatsvindt. Hoe levert CGH de optische referentie aan de mechanische referentie? Een CGH die voor testen wordt gebruikt, bestaat doorgaans uit twee functionele gebieden: 

◆ Belangrijkste holografische regio: verantwoordelijk voor golffrontcompensatie, waarbij de standaard sferische en vlakke golven van de interferometer worden omgezet in complexe golffronten die passen bij het te testen oppervlak. Dit is de kernfunctie van oppervlaktevormdetectie.

 ◆ Holografisch uitlijningsgebied: Biedt het absolute referentiekader voor de CGH zelf ten opzichte van de interferometer, en uiteindelijk ten opzichte van de mechanische referentie van de te testen spiegel. Het projecteert uitlijningskenmerken zoals lichte vlekken, convergentiemarkeringen of kattenoogpatronen om de ruimtelijke pose-relatie tussen de CGH en de geteste spiegel te bevestigen.

Figuur 2 Schematisch diagram van elk functioneel gebied van CGH

Wat betekent het dat deze twee gebieden op hetzelfde substraat zijn geïntegreerd? Het betekent dat de referentie niet meer achteraf wordt bepaald, maar tijdens de ontwerpfase in de CGH wordt "geschreven". Hoe komt deze overdracht tot stand? Er wordt een duidelijke ruimtelijke overeenkomst tot stand gebracht tussen de mechanische referentie (positioneringskogel, referentierand, montageflensoppervlak) van de te testen spiegel en de referentiemarkeringen op de CGH. Het uitlijnen van het holografische gebied zorgt ervoor dat de spiegelhouding de theoretische ontwerpwaarde is tijdens elke inspectie, en zorgt ervoor dat deze houding terug te voeren is op de mechanische referentie van de spiegel. Het overdrachtspad van optische referentie naar mechanische referentie is naadloos geïntegreerd via het CGH-ontwerp. Welk probleem lost dit op? Het gaat in op de realiteit dat in de meeste gevallen alleen de mechanische referentie wordt herkend in de productie- en montagefasen. Het maakt de montageafdeling niet uit hoe mooi de gemeten PV van uw oppervlaktevorm is. Ze geven alleen om de prestaties van de spiegel in het optische systeem nadat deze is geïnstalleerd volgens de mechanische referentie. De mechanische referentie wordt geleverd door het productie-uiteinde en wordt ook gebruikt door het assemblage-uiteinde. Deze twee uiteinden moeten op één lijn liggen. De inspectietaak is ervoor te zorgen dat uw optische referentie zo getrouw mogelijk is uitgelijnd met deze mechanische referentie. Sommige inspectiemethoden versterken de fouten in elke fase van dit conversieproces. De oplossing van CGH comprimeert het conversieproces tot de ontwerpfase: de relatie tussen de mechanische en optische referenties wordt gedefinieerd tijdens het CGH-ontwerp, en inspectie houdt eenvoudigweg in dat deze gedefinieerde relatie wordt gereproduceerd. Wat zijn de gevolgen van een slecht uitgevoerde conversie? De gevolgen zijn aanzienlijk.

 ◆Gevolg 1: Onjuiste oppervlaktecorrectie. Als tijdens de inspectie op een bepaald gebied een afwijking wordt geconstateerd, gaat de bewerkingskant terug om deze te corrigeren. Als er echter sprake is van een kanteling of offset tussen het inspectiecoördinatensysteem en het mechanische coördinatensysteem, is de werkelijke locatie van deze "afwijking" onjuist. Het polijstgereedschap, gepositioneerd volgens de mechanische referentie, corrigeert feitelijk een andere locatie op de spiegel. Resultaat: Het gecorrigeerde gebied wordt niet gecorrigeerd, terwijl het onjuiste gebied gecorrigeerd wordt. 

◆Gevolg 2: Herhaaldelijk vallen en opstaan ​​bij de montage. De oppervlaktevormgegevens van de spiegel zien er goed uit, maar de beeldkwaliteit is na montage slecht. Het assemblage-uiteinde begint met het toevoegen van vulstukken, het aanpassen van de excentriciteit en het corrigeren van de kanteling – met behulp van mechanische middelen om de afwijking te compenseren die wordt veroorzaakt door de conversie van een optische referentie naar een mechanische referentie. Wat een proces van één stap had moeten zijn, wordt een eindeloos vallen en opstaan. Een vraag die de moeite waard is om in uw gedachten te griffen: de volgende keer dat u een inspectierapport van de oppervlaktevorm ziet, is het de moeite waard om te vragen: "Hoe worden de gegevens van deze optische referentie overgebracht naar de mechanische referentie van de spiegel?" Als deze overdrachtslink vanaf de eerste ontwerpfase volledig wordt overwogen en gedefinieerd, zijn de gegevens solide. Als deze link achteraf wordt samengevoegd door middel van kalibratie, algoritmen en tactiele intuïtie, kunnen alle precisiecijfers op nanometerniveau op losse grond worden gebouwd. CGH biedt de industrie meer dan alleen een hologram; het biedt een complete oplossing die optische referentiefouten minimaliseert en deze tijdens de ontwerpfase overbrengt naar de mechanische referentie. De kwaliteit van de referentieoverdracht bepaalt of de spiegel succesvol geïnstalleerd kan worden. En dit is iets dat het verdient om vanaf het begin te worden gedaan. Volg ons voor meer technische interpretaties en praktische informatie over CGH en asferische oppervlakte-inspectie. Heeft u problemen ondervonden met de referentieoverdracht bij de verwerking en inspectie? Voel je vrij om te delen in de commentarensectie.