基于奇偶函数和Fourier级数的三球面法绝对检验

为获得三维面形的绝对分布,提出一种基于奇偶函数和Fourier级数的三球面面形重建方法。该方法在传统三球面法的测量基础上将测试面旋转90°后再次测量,将待测面面形分解为奇偶函数形式的正交基函数,并对于各正交基函数分别求解。利用实际面形进行算法仿真,面形残差均方根值(RMS)达到1.5λ/1000。将本文三球面法与两球面法、随机球法作比较,残差RMS最大为1.99 nm。针对实验中机构的旋转、平移、倾斜、离焦误差等进行量化分析,最大误差为0.90 nm。本文实现了球面三维面形绝对分布的检测,为多个球面镜的同步全口径检测提供了一种途径。     

部分补偿数字莫尔移相干涉的回程误差消除

为了实现非球面面形误差的高精度测量,研究了基于部分补偿原理的数字莫尔移相干涉技术中回程误差的消除方法。通过建立实际干涉仪和建模理想干涉仪,并运用数字莫尔移相干涉技术,获得实际干涉仪像面与被测非球面面形误差相关的波前;分析了该测量系统的误差,提出采用逆向优化法消除大面形误差时的回程误差实现被测非球面的面形误差检测。实验结果表明:与轮廓仪结果比对,面形误差较小时二分之一法重构面形误差,峰谷值和均方根值分别优于/20,面形误差较大时运用逆向优化法消除回程误差,重构的非球面面形误差峰谷值和均方根值偏差均优于/5。基于逆向优化法的部分补偿数字莫尔移相干涉非球面检测,有效消除了大面形误差时的回程误差,可实现高精度的面形误差重构检测。     

平面面形绝对检验技术测量误差分析

绝对检验消除了参考面面形误差对干涉测量精度的制约,可实现纳米精度的面形测量。对现有主要平面面形绝对检验技术进行了总结比较,运用泽尼克多项式前36项构建被测平面,对边缘噪声、平面原始精度、旋转角度与偏心误差等因素对典型平面面形绝对检验技术测量精度的影响进行了模拟分析。绝对检验对被测平面原始精度、干涉图分辨率和旋转角度误差不敏感,对边缘噪声和旋转偏心误差敏感。实际测量中,旋转轴心对准误差应小于2 pixel,测量中心面积比取95%左右。     

基于区域选择和特征点匹配的图像配准算法

提出了一种新的基于圆形区域和Harris角点检测的图像配准算法.该方法采用Harris算子检测特征点信息,自动选取有效特征点,充分利用圆形区域的旋转不变性和互信息量最大原则进行特征点匹配,避免了传统的图像配准算法计算数据量过大、特征点匹配不准确等问题.仿真结果表明,该方法能在27.8 s内完成配准过程,优于传统的图像配准方法;在旋转角度上有0.07°的误差,但并不影响平移距离的正确配准.     

两阶段平移、旋转图像高精度配准算法

图像配准在图像处理中是十分重要的,通常是许多现代图像处理和计算机视觉任务一个关键的预处理步骤,许多算法和技术已经被提出用来解决配准问题.本文提出一种稳健的两阶段层次配准算法,在频域组合相位相关和谱对消技术对平移和旋转图像获得亚像素精度的配准.算法第一阶段首先利用一维FFT技术实现图像的旋转以确定旋转角度,并利用这个旋转角度将两幅图像之间的运动简化为平移运动,然后利用相位相关法确定整数像素平移参数.算法第二阶段运用谱对消技术确定亚像素平移参数.提出的算法甚至在图像因为下采样而包含混淆误差情况下仍然能够获得亚像素精度配准.     

基于旋转平均补偿算法的旋转非对称面形绝对检测

旋转法是一种用于获得被测面旋转非对称面形的绝对检测技术。旋转平均补偿算法是在N次等间隔旋转的基础上增加一次不同角度的旋转测量,称为N+1次旋转法。通过附加的一次旋转测量,采用泽尼克多项式拟合求解旋转平均法的丢失面形。推导了理论计算公式,仿真分析了存在旋转角度和偏心误差时,补偿算法的有效性以及附加旋转角度对补偿面形计算精度的影响。验证实验的结果与仿真相符,表明在选择合适的附加角度之后,该算法可有效补偿丢失信息。与旋转平均法相比,只需增加一次旋转,就能得到更完整的面形,极大地提高了检测效率和精度,实验中补偿率达到61%,检测精度提高了约1倍。     

斜入射法检测平面反射镜的面形误差

为实现用小口径面形干涉仪完成对大口径光学镜面面形的检测,发展了斜入射检测方法,增大投射到待测镜上光斑的尺寸,从而增大干涉仪检测的镜面口径范围。推导了斜入射法检测平面反射镜面形的公式,并考虑了此方法可能引入的误差。对尺寸为124 mm×42 mm的平面反射镜分别在垂直和不同斜入射角条件下进行了测量,垂直入射时测得镜子工作表面面形起伏高度均方根(RMS)和峰谷(PV)值分别为16.3 nm和67.8 nm,斜入射时测得镜子工作表面的面形起伏高度RMS和PV值分别为16.8 nm和68.7 nm,相对误差分别为3%和0.9%,可以满足第三代同步辐射光束线的要求。     

基于扩展H_∞滤波自适应误差配准算法

提出了基于扩展的H∞滤波和地心坐标系的自适应多传感器误差配准方法,该方法采用地心坐标系来消除地球曲率对配准算法的影响,采用扩展的H∞滤波来消除状态模型和量测模型噪声方差的不准确对配准算法的影响,该方法能够解决多传感器异步数据的误差配准问题,并且状态方程和量测方程的噪声可以是非高斯的,并采用修正的基于BLUE的量测转换方法对修正后的传感器的量测进行滤波.仿真试验表明,该算法能有效地估计时变的传感器误差,即使在运动方程和量测方程的噪声方差不准确的情况下,也能得到满意的配准结果.     

基于改进Hough变换的印刷电路板定位配准

电路板自动光学检测中常通过检测电路板的边缘直线来确定其旋转角度和平移量从而完成定位配准,存在运算量大、精度不高的问题.对传统Hough变换检测直线方法进行改进,从图像金字塔、约束投票角度、约束搜索点的区域3个方面提高Hough变换的效率,并利用最小二乘拟合法提高检测精度.定位配准时,先运用改进的Hough变换求取电路板边缘直线的近似参数;然后在原图上对边缘直线进行拟合求取电路板的精确旋转角度和平移量,完成定位配准.实验表明本文方法能准确完成电路板的定位配准,对大小为1 920×1 080像素的电路板图像,定位时间约为60 ms,定位误差小于1个像素.     

调节力对偏心调节机构中透镜面形的影响

针对深紫外光刻投影物镜的像质补偿要求,对偏心调节时的透镜进行受力分析,基于柔度矩阵法设计了一种柔性多弹片透镜支撑结构,研究了透镜面形随调节力的变化规律,采用有限元法分析了调节力与透镜面形峰谷(PV)值、均方根(RMS)值和Fringe Zernike多项式系数之间的关系。计算结果表明:调节时通过降低调节力的大小,可以控制面形劣化程度。采用具有吸收调节力功能的柔性支撑结构后,在50N的驱动力偏心调节时,透镜上表面面形PV值和RMS值分别为2.704nm和0.528nm,透镜下表面面形PV值和RMS值分别为2.984nm和0.571nm。透镜面形的PV值、RMS值及Fringe Zernike多项式系数随调节力线性变化,但是调节力不会改变各种像差的性质,它引入的透镜像差主要为像散。