Devido à sensibilidade do método tradicional de inspeção com uma única cabeça durante a fase de polimento de componentes ópticos aos erros de movimento dos trilhos da máquina-ferramenta, dificultando equilibrar simultaneamente a precisão da inspeção e a eficiência da medição in situ, foi proposto um método de inspeção da forma da superfície sem contato com múltiplas cabeças, adequado para condições de integração em máquinas-ferramenta comuns, para alcançar medição in situ de alta precisão na fase de polimento de componentes ópticos. É explicado o princípio de detecção diferencial do sistema multi-cabeça composto por 3 sensores laser de deslocamento, suprimindo os erros de movimento dos trilhos da máquina através da diferença entre cada par das três cabeças e convertendo o diferencial de deslocamento em informação da inclinação local da superfície medida. Em seguida, com base no ajuste da inclinação com polinômios de Zernike e no princípio da reconstrução da forma, a forma da superfície de abertura total é invertida a partir do campo de inclinação usando ajuste de mínimos quadrados. Um modelo de simulação geométrica do sistema foi estabelecido, o método de Monte Carlo foi utilizado para analisar o impacto dos erros de posição e atitude das cabeças nos resultados da reconstrução da forma, e foram introduzidos os coeficientes de sensibilidade global de Sobol para quantificar a contribuição das fontes de erro para o erro quadrático médio (RMS), fornecendo uma base para a alocação de tolerâncias de montagem e estratégias de controle de erros do sistema. Por fim, foi realizada uma validação experimental em um espelho refletor plano de diâmetro Φ400 mm, feito de silício monocristalino, na fase de polimento, comparando os resultados da inspeção deste estudo com os resultados de uma máquina de medição por coordenadas (CMM). Os resultados experimentais mostram que a diferença absoluta dos valores de pico a vale (PV) entre os dois métodos é 0,21 μm, com uma diferença relativa de 2,22%; o valor RMS tem uma diferença absoluta de 0,14 μm e uma diferença relativa de 7,78%. O método proposto pode manter boa consistência e estabilidade de medição, fornecendo uma solução facilmente implementável para a inspeção de forma de superfície de alta precisão na fase de polimento de componentes ópticos.

Inspeção óptica;Múltiplas cabeças;Reconstrução da forma;Análise de Monte Carlo;Coeficientes de sensibilidade de Sobol