Overfladeformen er nøjagtig, men midten er slukket? Den ofte oversete "datum transfer"-fælde i asfærisk overfladebearbejdning.

Mekanisk datum: Den "hårde valuta" for bearbejdning og montering For at forstå datum-overførsel skal vi først forstå én ting: ved bearbejdning og montage er det mekaniske datum absolut hovedpersonen. Lad os starte med bearbejdning. Hvad placerer spejlet under drejning, slibning og polering? Den er afhængig af spejlets mekaniske positioneringsflader, den ydre cirkulære kant, lokaliseringsstiftens huller og monteringsflangeoverfladen. Under drejning holder patronen den ydre cirkel og bruger den som et datum for centrering; under slibning og polering hviler spejlets bæreflade på værktøjsbordet, som passer sammen med spejllegemets positioneringsflader. Uanset processen bestemmes spejlets rumlige position på værktøjsmaskinen i sidste ende af disse mekaniske referenceflader. Lad os nu tale om montering. Hvad placerer spejlet, når det er installeret i spejlcylinderen eller den strukturelle komponent? Igen er det det mekaniske datum - monteringsflangens overflade passer sammen med endefladen, den ydre cirkel og det indvendige hul i spejlløbet er placeret, og lokaliseringsstifterne og stifthullerne bestemmer vinkelretningen. Når den er installeret, forbliver den på plads; spejlløbet genkender ikke din optiske akse, kun de mekaniske overflader. Bearbejdning og montage bruger samme sprog: mekanisk datum. De deler naturligvis et fælles grundlag for kommunikation. Hvor ligger problemet? Det ligger i det mellemliggende trin af "inspektion". Hvordan overføres den optiske reference fra inspektionsstadiet tilbage til den mekaniske reference? Hvad er formålet med inspektionen? Den fortæller fremstillingsprocessen "hvor den ikke er god nok", og fortæller monteringsprocessen "om dette spejl lever op til kvalitetsstandarder." Men inspektion bruger et andet sprog - den optiske reference. Interferometerets optiske akse definerer inspektionskoordinatsystemet, og bølgefronten af ​​CGH definerer referenceoverfladeformen. PV og RMS for overfladeformfejlen beregnes under dette optiske koordinatsystem. Nu opstår problemet: hvordan er de optiske og mekaniske referencer afstemt? Hvis de ikke er justeret, opstår denne absurde situation: produktionsafdelingen sliber spejlet til den krævede overfladeform i henhold til den mekaniske reference, og inspektionsafdelingen bekræfter, at overfladeformen opfylder kravene under den optiske reference, men de to "opfylder kravene" refererer ikke til det samme - der er en afvigelse mellem den optiske og mekaniske reference. I monteringsfasen er spejlet installeret i henhold til den mekaniske reference, men det optiske system viser en helt anden overfladeform. Dette er essensen af ​​referencetransmissionsfælden: det er ikke, at den ene er unøjagtig, men at alle bruger deres egen lineal og så antager, at de måler det samme.

Figur 1. Fire tilstande mellem optiske og mekaniske referencer: perfekt justering, excentricitet, hældning og excentricitet og hældning (fra venstre mod højre).

Nogle inspektionsmetoder er i sagens natur vanskelige at tilpasse til mekaniske referencer, hvilket rejser et kerneproblem: vanskeligheden ved at overføre optiske referencer til mekaniske referencer varierer i størrelsesordener afhængigt af inspektionsmetoden. For nogle inspektionsmetoder er referencen "flydende". Tag for eksempel det traditionelle mekaniske probeprofilometer. Den scanner konturerne af nogle få linjer på spejlets overflade og opnår høj datanøjagtighed. Dens koordinatsystem er dog defineret af sondens bevægelsesstyreskinne. Hvad er forholdet mellem denne styreskinne og spejlets mekaniske referenceflade? Yderligere kalibrering er nødvendig for at etablere denne forbindelse. Er kalibreringen nøjagtig? Er der systematiske fejl? Hvert spørgsmålstegn repræsenterer et risikopunkt i referenceoverførsel. Et andet eksempel er nogle inspektionsordninger for underåbninger baseret på splejsning. Hvert splejsningstrin introducerer positionel usikkerhed, og det endelige overordnede koordinatsystem kan have akkumuleret betydelige afvigelser fra spejlets sande mekaniske reference. Disse skemaer deler en fælles karakteristik: Overførselsforbindelsen fra optiske til mekaniske referencer har for mange mellemled. Hvert mellemled er et indgangspunkt for fejl. CGH-inspektion tilbyder en anden tilgang: at sikre, at referenceoverførsel udføres korrekt under designfasen. Hvordan leverer CGH den optiske reference til den mekaniske reference? En CGH, der bruges til test, består typisk af to funktionelle områder: 

◆ Hovedholografisk region: Ansvarlig for bølgefrontkompensation, der transformerer interferometerets standard sfæriske og plane bølger til komplekse bølgefronter, der matcher overfladen under test. Dette er kernefunktionen i overfladeformdetektion.

 ◆ Alignment holografisk område: Giver den absolutte referenceramme for selve CGH i forhold til interferometeret og i sidste ende i forhold til den mekaniske reference for spejlet, der testes. Den projicerer tilpasningsfunktioner såsom lyspletter, konvergensmærker eller katteøje-mønstre for at bekræfte det rumlige poseforhold mellem CGH og spejlet, der testes.

Figur 2 Skematisk diagram af hvert funktionsområde af CGH

Hvad betyder det, at disse to områder er integreret på det samme underlag? Det betyder, at referencen ikke længere bestemmes efterfølgende, men "skrives" ind i CGH'en under designfasen. Hvordan opnås denne overførsel? Der etableres en klar rumlig overensstemmelse mellem den mekaniske reference (positioneringskugle, referencekant, monteringsflangeoverflade) af spejlet under test og referencemærkningerne på CGH. Justering af det holografiske område sikrer, at spejlets stilling er den teoretiske designværdi under hver inspektion, og sikrer, at denne stilling kan spores tilbage til spejlets mekaniske reference. Overførselsvejen fra optisk reference til mekanisk reference er problemfrit integreret gennem CGH-designet. Hvilket problem løser dette? Den adresserer den virkelighed, at i de fleste tilfælde er det kun den mekaniske reference, der genkendes i fremstillings- og monteringsstadierne. Monteringsafdelingen er ligeglad med, hvor smuk den målte PV af din overfladeform er. De bekymrer sig kun om spejlets ydeevne i det optiske system, efter at det er installeret i henhold til den mekaniske reference. Den mekaniske reference er leveret af fremstillingsenden, og den bruges også af monteringsenden - disse to ender skal justeres. Inspektionsopgaven er at sikre, at din optiske reference er så nøjagtigt justeret som muligt med denne mekaniske reference. Nogle inspektionsmetoder forstærker fejl på hvert trin i denne konverteringsproces. CGH's løsning komprimerer konverteringsprocessen til designstadiet - forholdet mellem de mekaniske og optiske referencer er defineret under CGH-designet, og inspektion involverer blot at gengive dette definerede forhold. Hvad er konsekvenserne af en dårligt udført konvertering? Konsekvenserne er betydelige.

 ◆Konsekvens 1: Forkert overfladekorrektion. Hvis der konstateres en afvigelse i et bestemt område under inspektion, vil bearbejdningsenden gå tilbage for at rette den. Men hvis der er en hældning eller forskydning mellem inspektionskoordinatsystemet og det mekaniske koordinatsystem, er den sande placering af denne "afvigelse" forkert. Poleringsværktøjet, placeret i henhold til den mekaniske reference, retter faktisk en anden placering på spejlet. Resultat: Det korrigerede område korrigeres ikke, mens det forkerte område korrigeres. 

◆Konsekvens 2: Gentagne forsøg og fejl ved montering. Spejlets overfladeformdata ser godt ud, men billedkvaliteten er dårlig efter samling. Samlingsenden begynder at tilføje shims, justere excentriciteten og korrigere hældningen - ved hjælp af mekaniske midler til at kompensere for afvigelsen forårsaget af konverteringen fra en optisk reference til en mekanisk reference. Hvad der skulle have været en et-trins proces, bliver endeløse forsøg og fejl. Et spørgsmål, der er værd at ætse ind i dit sind: Næste gang du ser en inspektionsrapport for overfladeform, er det værd at stoppe op for at spørge: "Hvordan overføres data fra denne optiske reference til spejlets mekaniske reference?" Hvis denne overførselsforbindelse tages i betragtning og defineres fuldt ud fra den indledende designfase, er dataene solide. Hvis dette led stykkes sammen bagefter gennem kalibrering, algoritmer og taktil intuition, kan alle præcisionsfigurerne på nanometerniveau være bygget på løs jord. CGH forsyner industrien med mere end blot et hologram; den tilbyder en komplet løsning, der minimerer optiske referencefejl og overfører dem til den mekaniske reference under designfasen. Kvaliteten af ​​referenceoverførslen afgør, om spejlet kan installeres med succes. Og det er noget, der fortjener at blive gjort lige fra starten. Følg os for flere tekniske fortolkninger og praktisk deling om CGH og asfærisk overfladeinspektion. Er du stødt på problemer med referenceoverførsel i forbindelse med behandling og inspektion? Del gerne i kommentarfeltet.