광학 부품 연마 단계에서 전통적인 단일 측두 검사 방법이 공작기계 가이드 레일 운동 오차에 민감하여 검사 정확도와 현장 측정 효율성을 동시에 확보하기 어려운 문제를 해결하기 위해, 일반 공작기계 통합 조건에 적합한 다중 측두 비접촉 표면 형상 검사 방법을 제안하여 광학 부품 연마 단계에서의 고정밀 현장 검사를 구현한다. 3개의 레이저 변위 센서로 구성된 다중 측두 시스템의 차분 검사 원리를 설명하며, 3측두 간의 쌍별 차분을 통해 공작기계 가이드 레일 운동 오차를 억제하고 변위 차분량을 측정면 국부 경사 정보로 변환한다. 이후 Zernike 다항식 기반 경사 적합 및 형상 복원 원리에 따라 최소자승법을 이용해 경사장을 역산하여 전구경 면형을 획득한다. 시스템의 기하학적 시뮬레이션 모델을 구축하고, 몬테카를로 방법을 사용해 측두 위치 오차와 자세 오차가 면형 복원 결과에 미치는 영향을 분석하며, Sobol 전역 민감도 계수를 도입하여 각 오차원의 평균제곱근오차(RMS) 기여도를 정량화함으로써 시스템 조립 공차 할당 및 오차 제어 전략에 대한 근거를 제공한다. 마지막으로, 직경 Φ400 mm, 단결정 실리콘 재료의 연마 단계 평면 반사경에 대해 실험 검증을 수행하고, 본 연구의 검사 결과를 좌표 측정기(CMM) 결과와 비교하였다. 실험 결과 두 방법간 피크-밸리(PV) 값의 절대 편차는 0.21 μm, 상대 편차는 2.22%이며, RMS 값의 절대 편차는 0.14 μm, 상대 편차는 7.78%임을 보여주었다. 제안된 방법은 우수한 측정 일관성과 안정성을 유지하며, 광학 부품 연마 단계의 고정밀 면형 검사에 있어 엔지니어링 구현이 용이한 해결책을 제공한다.

광학 검사;다중 측두;면형 복원;몬테카를로 분석;Sobol 민감도 계수