Định vị không chính xác: Cạm bẫy khiến bạn dễ dàng chịu đựng trong im lặng. Hãy xem xét một kịch bản trong thế giới thực. Bạn đang kiểm tra một gương cầu lõm. CGH được thiết kế, đường quang được thiết lập và các vân giao thoa đã xuất hiện. Theo kinh nghiệm thì bạn chỉnh lại gương một chút; các đường viền trông đẹp, giá trị PV đẹp và bạn thở phào nhẹ nhõm. Nhưng ba tháng sau, gương được lắp vào hệ thống và chất lượng hình ảnh không đạt tiêu chuẩn. Sau khi điều tra, bạn thấy rằng bán kính cong khác với giá trị thiết kế hơn mười micromet. Vấn đề nằm ở đâu? Trong quá trình kiểm tra, chiếc gương không ở tư thế lý thuyết. Bạn nghĩ rằng bạn đã điều chỉnh nó theo "viền tối ưu", nhưng trên thực tế, bạn đã sử dụng độ lệch tư thế để bù cho lỗi sản xuất trong bán kính cong—hai lỗi triệt tiêu lẫn nhau, tạo ra ảo giác tự nhất quán nhưng sai lệch so với thực tế. Nguy hiểm hơn nữa là nếu bản thân bán kính cong của gương có vấn đề và bạn không kiểm soát chính xác tư thế theo giá trị lý thuyết, thì dữ liệu bề mặt đo được sẽ trở thành một mớ hỗn độn: không thể xác định được vấn đề về hình dạng bề mặt là bao nhiêu và vấn đề về tư thế là bao nhiêu. Làm thế nào để bạn tránh được cạm bẫy này? Một lỗ nhìn trộm. Làm thế nào để một lỗ nhìn trộm đảm bảo tư thế lý thuyết của nó? Trong hệ thống kiểm tra CGH (Gương phi cầu lõm), nhiệm vụ cốt lõi của cấu trúc mắt mèo rất rõ ràng: đảm bảo rằng gương được thử nghiệm (DUT) và CGH duy trì tư thế lý thuyết. Tư thế lý thuyết là gì? Đó là mối quan hệ không gian được tính toán chặt chẽ trong giai đoạn thiết kế—khoảng cách trục, độ nghiêng và độ lệch tâm đều là các giá trị thiết kế được xác định rõ ràng. Toàn bộ công việc của mắt mèo là đảm bảo rằng tư thế lắp ráp thực tế phù hợp với các giá trị thiết kế này. Nó hoạt động như thế nào trong thực tế? Hãy chia nhỏ nó bằng cách sử dụng một kịch bản kiểm tra chung. Tình huống: CGH được kiểm tra và có vùng hình ba chiều căn chỉnh. Ánh sáng chiếu từ khu vực này, sau khi được DUT phản xạ, tạo thành hình ảnh mắt mèo—thường là một điểm sáng rõ ràng, tập trung.
Hình 1. Đường quang để phát hiện mắt mèo
Quy trình vận hành như sau: 1. Điều chỉnh thô: Lắp gương kiểm tra và CGH vào đúng vị trí, đồng thời điều chỉnh khoảng cách trục, độ nghiêng và độ lệch tâm gần với các giá trị lý thuyết. 2. Tinh chỉnh mắt mèo: Quan sát hình ảnh mắt mèo được chiếu lên màn hình ba chiều. Khi vị trí và tư thế của gương kiểm tra dần dần đạt đến giá trị lý thuyết, hình ảnh mắt mèo sẽ có xu hướng hướng tới hình dạng tối ưu đã định sẵn.
Hình 2. Hình ảnh mắt mèo khi tạo tư thế đúng.
Hình 3. Hình ảnh mắt mèo có tư thế không chính xác (lỗi khoảng cách trục và độ nghiêng).
3. Khóa vị trí: Khi hình ảnh mắt mèo đạt đến tiêu chuẩn đặt trước, nó cho biết gương đang được kiểm tra ở vị trí lý thuyết. Tại thời điểm này, tất cả các cơ chế điều chỉnh đều bị khóa và quá trình phát hiện hình dạng bề mặt bắt đầu. Mắt mèo ở đây về cơ bản hoạt động như một “chỉ báo vị trí” có độ nhạy cao. Nó cho bạn biết khi nào vị trí của gương là "đúng chỗ". Dữ liệu hình dạng bề mặt được đo sau khi đặt đúng vị trí là hiệu suất thực sự của gương ở vị trí lý thuyết. Một trường hợp thực tế: Quang sai hình cầu đến từ đâu? Mô phỏng cung cấp câu trả lời. Bây giờ nguyên tắc đã rõ ràng, chúng ta hãy xem xét một kịch bản kỹ thuật thực tế. Nhiều kỹ sư hiện trường có thể đồng tình với quy trình khắc phục sự cố trong trường hợp này. Có một thấu kính phi cầu và hình dạng bề mặt của nó lần đầu tiên được phát hiện bằng máy đo cấu hình không tiếp xúc DUI. Máy đo cấu hình quét đường viền của gương thông qua đầu dò quang học, thu thập trực tiếp dữ liệu địa hình bề mặt. Kết quả đo được đều ổn; hình dạng bề mặt trông khá sạch sẽ.
Hình 4 Kết quả kiểm tra DUI
Ống kính tương tự đã được thử nghiệm lại trên hệ thống thử nghiệm CGH. Mắt mèo được căn chỉnh chính xác và tư thế được khóa ở giá trị lý thuyết. Kết quả là có một quang sai hình cầu lớn hiện rõ trên khuôn mặt.
Hình 5 Kết quả kiểm tra CGH
Hai bản báo cáo nằm trên bàn. DUI cho biết hình dạng bề mặt vẫn ổn, trong khi CGH cho biết có quang sai hình cầu lớn. Nên tin vào điều gì? Để tìm ra nguồn gốc của quang sai cầu này, bán kính cong của thấu kính được đo bằng DUI. Máy đo cấu hình không tiếp xúc có thể quét trực tiếp máy phát điện để phù hợp với bán kính cong mà không cần dựa vào mặt sóng tham chiếu bên ngoài. Kết quả đo đã cho kết quả—bán kính cong đo được khác với giá trị lý thuyết là 112 μm. Tiếp theo, bán kính lệch độ cong này được thay thế vào mô hình mô phỏng quang học của hệ thống phát hiện CGH. Sau khi thu được kết quả mô phỏng, chúng được so sánh với dữ liệu hình dạng bề mặt đo được từ CGH—cả hai kết quả này rất trùng khớp. Quang sai hình cầu lớn này chính xác là hành vi mà bán kính lệch sẽ thể hiện dưới tư thế lý thuyết.
Hình 6 Kết quả mô phỏng
Chuỗi hiện đã đóng: Độ lệch bán kính cong → Quang sai hình cầu sẽ xuất hiện dưới tư thế lý thuyết → Quang sai hình cầu được đo bằng CGH khớp với mô phỏng → Phép đo CGH là kết quả thực. Tại sao DUI không hiển thị quang sai hình cầu rõ ràng trong kết quả hình dạng bề mặt trước đây? Bởi vì khi máy đo biên dạng không tiếp xúc quét một bề mặt, sự tương ứng giữa hệ tọa độ đo và tham chiếu cơ học của gương phụ thuộc vào tư thế kẹp. Nếu gương không được khóa chặt theo tư thế lý thuyết, thành phần hình dạng bề mặt do độ lệch bán kính cong có thể bị loãng do thay đổi tư thế đo và được làm mịn hơn nữa trong quá trình xử lý dữ liệu, cuối cùng xuất hiện "không đáng chú ý" trong báo cáo hình dạng bề mặt. Nhưng phép đo bán kính cong không nói dối—giá trị bán kính cong đo bằng DUI lệch khỏi giá trị lý thuyết, và độ lệch này, sau khi được đưa vào mô phỏng, chính xác bằng quang sai cầu đo bằng CGH. Combo mắt mèo CGH+ có gì mạnh mẽ đến vậy? Nó tách lỗi hình dạng bề mặt và lỗi bán kính cong. Với tư thế cố định, độ lệch trong bán kính cong là quang sai hình cầu, không nơi nào che giấu được. Hơn nữa, quang sai hình cầu này có thể được tái tạo bằng mô phỏng—nó không xuất hiện đột ngột mà là biểu hiện tất yếu của độ lệch bán kính cong theo tư thế lý thuyết. Điều này có ý nghĩa gì đối với các nhà khai thác tuyến đầu? Sự đảm bảo về mặt lý thuyết của mắt mèo mang lại những thay đổi rõ ràng cho thử nghiệm tại chỗ:
◆ Việc sở hữu giờ đây dựa trên bằng chứng: Độ chính xác của việc đặt gương không còn được đánh giá bằng "diện mạo của các sọc". Hình ảnh mắt mèo là một tiêu chuẩn đánh giá tư thế định lượng độc lập với các đường sọc.
◆ Dữ liệu hình dạng bề mặt đáng tin cậy: Với tư thế cố định, hình dạng bề mặt đo được là hình dạng bề mặt thật của chính gương. Nếu bán kính cong không chính xác, hình dạng bề mặt sẽ phản ánh chính xác trạng thái mất nét, không bị che khuất bởi tư thế không chính xác.
◆ Có thể tái tạo: Tiêu chuẩn của hình ảnh mắt mèo không thay đổi bất kể người vận hành. Tư thế được Zhang San và Li Si điều chỉnh là cùng một tư thế.
◆ Khi dữ liệu từ các công cụ khác nhau xung đột, có một cách rõ ràng để giải quyết vấn đề: CGH có mắt mèo khóa tư thế, đo hình dạng bề mặt thực theo tư thế lý thuyết. Với các phương pháp khác, nếu tư thế không được khóa chặt, dữ liệu "đẹp" có thể không chính xác—trong trường hợp này, việc đo bán kính cong riêng biệt thường đưa ra câu trả lời. Cuối cùng, trong hệ thống kiểm tra CGH, việc bù mặt sóng được đề cập thường xuyên nhất—nó đảm bảo độ chính xác về hình dạng bề mặt. Tuy nhiên, việc bù mặt sóng dựa trên giả định rằng tư thế giữa gương được thử nghiệm và CGH (Máy đo mặt trước đường cong) ở trạng thái được thiết kế theo lý thuyết. Mắt mèo đóng vai trò là “lực ổn định” giúp cố định tư thế. Bằng cách cố định tư thế, hình dạng thật của chiếc gương sẽ lộ ra. Bán kính cong là đúng hoặc không chính xác. Không có gì được giấu kín. Và đây chính xác là điều mà việc kiểm tra độ chính xác đòi hỏi nhiều nhất: tính xác thực.
