【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光學(xué)檢測，具體提供一種非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法。
技術(shù)介紹
1、在光學(xué)系統(tǒng)中，非球面光學(xué)元件擁有更多的設(shè)計自由度，可以滿足更復(fù)雜的設(shè)計要求。引入非球面元件能夠擴大視場角度和提高分辨率，從而改善成像質(zhì)量，并且在相同的性能指標條件下，非球面的使用能夠減少元件的數(shù)量從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度。因此，非球面反射鏡被越來越多的應(yīng)用于空間光學(xué)、天文光學(xué)以及高科技民用等領(lǐng)域。例如，w.m.凱克望遠鏡（keck）主鏡是由36塊口徑1.8米的小鏡片組成的，其口徑大小達到了10m；正在規(guī)劃中的巡天望遠鏡（large?synoptic?survey?telescope，lsst）的次鏡的口徑達到了3.4米。隨著空間光學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，大口徑非球面反射鏡的應(yīng)用日益廣泛。這種趨勢對高精度光學(xué)檢測技術(shù)的效率和精度提出了更高的要求，成為當前光學(xué)工程領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。
2、目前非球面反射鏡高精度面形檢測中最為常用的方法是干涉檢測法，干涉檢測法具有納米級的檢測精度和較高的檢測效率。干涉檢測法又可詳細分為無像差點法、補償鏡法、計算全息法、子孔徑拼接法和混合補償法，但對于無像差點檢測法來說，所需的hindle球的口徑通常需要是被檢鏡口徑的兩倍甚至更大，且只能檢測二次曲面；對于補償鏡法來說，需要設(shè)計一組有球差的補償器組，所需的補償器組的口徑略大于凸高次非球面，然而如此大口徑的透鏡補償器也難以保證加工精度；對于設(shè)置cgh補償器的方法而言，受到現(xiàn)有的微納加工平臺的尺寸限制，口徑300mm以上的cgh很難保證其加工精度；子孔徑拼接法在檢
3、由于現(xiàn)有的大口徑非球面反射鏡的檢測方法均存在一定的缺點和局限性，非球面反射鏡高精度檢測方案的選擇和設(shè)計極其依賴專業(yè)人員的經(jīng)驗和專業(yè)知識，通常需要耗費大量時間仿真設(shè)計檢測方案，分析各個檢測方案的公差和檢測精度，經(jīng)過對比才能確定最終的檢測方案，效率極低；同時，由于有經(jīng)驗的專業(yè)人員稀少，面對日益增多的檢測任務(wù)，往往不能準確及時的提供檢測方案，導(dǎo)致非球面反射鏡檢測效率極低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)為解決上述問題，提供了一種非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，依據(jù)非球面鏡的歷史檢測方案和設(shè)計數(shù)據(jù)篩選非球面鏡的有效特征參數(shù)，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建非球面鏡有效特征參數(shù)與檢測方案及設(shè)計數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射模型，利用該模型可自主決策和輸出待測非球面鏡的檢測方案和設(shè)計數(shù)據(jù)，保證檢測方案和設(shè)計數(shù)據(jù)有效性的同時，大幅提高了非球面鏡的檢測效率。
2、本專利技術(shù)提供的非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，包括：
3、s1：收集多個非球面鏡樣本的特征參數(shù)，以及其對應(yīng)的檢測方案類別和檢測設(shè)計數(shù)據(jù)，對每個非球面鏡樣本的檢測方案類別和檢測設(shè)計數(shù)據(jù)進行主成分分析，獲取決定檢測方案類別的非球面鏡有效特征和影響檢測設(shè)計數(shù)據(jù)的有效特征參數(shù)；
4、將有效特征參數(shù)作為輸入，檢測方案類別和檢測設(shè)計數(shù)據(jù)作為輸出構(gòu)成訓(xùn)練集；
5、s2：建立多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括：以有效特征參數(shù)為輸入的輸入層、共享隱藏層、輸出檢測設(shè)計數(shù)據(jù)預(yù)測值的回歸任務(wù)輸出層和輸出檢測方案類別預(yù)測值的分類任務(wù)輸出層；
6、自定義多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)，并選定貝葉斯搜索更新多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超參數(shù)；
7、利用訓(xùn)練集對多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練；
8、s3：獲取待測非球面鏡的特征參數(shù)，并輸入已完成訓(xùn)練的多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動輸出檢測方案類別預(yù)測值和檢測設(shè)計數(shù)據(jù)預(yù)測值。
9、優(yōu)選的，s1中，先根據(jù)下式對每個非球面鏡樣本進行標準歸一化處理，再進行主成分分析：
10、
11、其中，表示第i個標準歸一化處理后的非球面鏡樣本，表示第i個非球面鏡樣本，表示所有非球面鏡樣本的平均數(shù)，表示所有非球面鏡樣本的標準差。
12、優(yōu)選的，多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)為：
13、；
14、其中，為回歸任務(wù)輸出層的損失函數(shù)，為分類任務(wù)輸出層的損失函數(shù)，表示在損失函數(shù)中的權(quán)重比例，表示在損失函數(shù)中的權(quán)重比例；
15、
16、其中，表示非球面鏡樣本的數(shù)量，表示第i個非球面鏡樣本中的檢測設(shè)計數(shù)據(jù)實際值，表示第i個非球面鏡樣本對應(yīng)的檢測設(shè)計數(shù)據(jù)預(yù)測值；
17、
18、其中，表示第i個非球面鏡樣本的檢測方案類別實際值，表示第i個非球面鏡樣本對應(yīng)的檢測方案類別預(yù)測值，j表示任意一種檢測方案類別，c表示檢測方案類別的總數(shù)。
19、優(yōu)選的，非球面鏡為非球面反射鏡。
20、優(yōu)選的，s2中，依據(jù)多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)更新超參數(shù)，當損失函數(shù)收斂，則完成多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)能夠取得如下有益效果：
22、本專利技術(shù)依靠歷史數(shù)據(jù)建立非球面鏡的數(shù)據(jù)庫，并利用多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建非球面鏡特征參數(shù)與檢測方案類別和具體檢測設(shè)計數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)映射關(guān)系，通過多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)待測非球面鏡檢測方案類別和具體檢測設(shè)計數(shù)據(jù)的自主決策和設(shè)計；本專利技術(shù)在保證非球面鏡檢測方案正確、檢測精度滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，提升了檢測過程的自動化水平，大大提高了光學(xué)元件的檢測效率。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1的非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，其特征在于，所述S1中，先根據(jù)下式對每個非球面鏡樣本進行標準歸一化處理，再進行主成分分析：
3.如權(quán)利要求2的非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，其特征在于，多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)為：
4.如權(quán)利要求1的非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，其特征在于，非球面鏡為非球面反射鏡。
5.如權(quán)利要求3的非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，其特征在于，所述S2中，依據(jù)多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)更新超參數(shù)，當損失函數(shù)收斂，則完成多任務(wù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1的非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，其特征在于，所述s1中，先根據(jù)下式對每個非球面鏡樣本進行標準歸一化處理，再進行主成分分析：
3.如權(quán)利要求2的非球面鏡高精度檢測方案的自主決策及設(shè)計方法，其特征在于，多任務(wù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程強，李洪士，李龍響，李佳，薛棟林，張學(xué)軍，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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