计算机辅助装调的代理模型方法

张东阁; 傅雨田

计算机辅助装调的代理模型方法

张东阁²,
傅雨田^1,2

1.
中国科学院红外成像与探测技术重点实验室,上海200083;
2.
中国科学院上海技术物理研究所,上海200083

基金项目:

国家自然科学基金（40905011）

详细信息

作者简介:
张东阁（1986- ），男，博士生，主要从事光学设计和装调技术方面的研究。Email：donge15@163.com；傅雨田（1966- ），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事红外光电系统总体技术方面的研究。Email：yutianfu@mail.sitp.ac.cn

张东阁（1986- ），男，博士生，主要从事光学设计和装调技术方面的研究。Email：donge15@163.com；傅雨田（1966- ），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事红外光电系统总体技术方面的研究。Email：yutianfu@mail.sitp.ac.cn

中图分类号: V248.3;TP391.7

Surrogate model used for computer aided alignment

Zhang Dongge²,
Fu Yutian^1,2

1.
Key Laboratory of Infrared Detecting and Imaging Technology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China;
2.
Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China

摘要: 用代理模型实现了一个新的失调量求解方法，可在较大失调范围内进行更为准确的求解。首先分析了基于灵敏度矩阵方法求解失调量的原理和局限性，提出了使用代理模型求解失调量的设想。在代理模型方法中，设定光学元件各个自由度对应的失调范围，对各自由度失调量进行大量的蒙特卡洛仿真得到充足的样本模型。然后从样本模型中提取失调量和残余像差数据，其中残余像差数据用Zernike 系数表示。对比三种不同的代理模型，选择用人工神经网络表示失调量与残余像差之间的非线性映射关系或统计关系。最后用一个离轴三反射系统模拟装调的例子，说明了如何建立代理模型，并根据当前系统的状态进行调整，表明了使用代理模型进行辅助装调的实用性和可靠性。
- 计算机辅助装调 /
- 代理模型 /
- 人工神经网络 /
- 离轴三反射
Abstract: As the supplement for the current computer aided alignment method for the advanced optical system, surrogate model was proposed to represent the intricate relationship between the misalignment parameters and the aberration coefficients, so a new solution method of the misalignments could be carried out. At the beginning, the principle of the sensitivity matrix method was analyzed to show its limitation, and then the surrogate model was introduced as a new tool. Comparison of various surrogate models, the artificial neural network was chosen to represent the obscure relationship between the misalignment parameters and the wavefront error, while these data were collected by Monte Carol simulation in Zemax. In the end, an off axis three mirrors astigmatism system was taken as an example to illustrate the process of building the surrogate model and calculating the misalignment. All above procedures show the practicability and reliability of the surrogate method for the optical alignment, and it is more robust and quick than the conventional sensitivity matrix method.
- computer aided alignment /
- surrogate model /
- artificial neural network /
- off axis TMA

[1]
[2]	Lee Hanshin, Dalton G avin B, Tosh Ian A J, et al. Computer guided alignment II: optical system alignment using differential wavefront sampling [J]. Optics Express, 2007, 15(23): 15424-15437.
[3]
[4]	Guo Xiarui, Liao Zhibao, Wang Chunyu, et al. Aberration and alignment quality investigation of space transmission optical system with centering error of optical axes [J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(2): 436-442. (in Chinese) 郭夏锐, 廖志波, 王春雨,等. 光轴一致性误差对空间透射式系统像差和质量的影响[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(2): 436-442.
[5]
[6]	Yang Xiaofei, Zhang Xiaohui, Han Changyuan. Alignment of a three mirror off axis aspherical optical system by using gradual aberration optimization[J]. Acta Optica Sinica, 2004, 24(1): 115-121. (in Chinese) 杨晓飞, 张晓辉, 韩昌元. 用像差逐项优化法装调离轴三反射光学系统[J]. 光学学报, 2004, 24(1): 115-121.
[7]	Gong Dun, Tian Tieyin, Wang Hong. Computer aided alignment of off axis three mirror systems by using Zernike coefficients[J]. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(8): 1754-1760. (in Chinese) 巩盾, 田铁印, 王红. 利用Zernike 系数对离轴三反射系统进行计算机辅助装调[J]. 光学精密工程, 2010, 18(8): 1754-1760.
[8]
[9]	Pang Zhihai, Fan Xuewu, Ma Zhen, et al. The computer aided alignment study of three-mirror off-axis field bias optical system[C]//SPIE, 2012, 8417: 1-5.
[10]
[11]	Esther Oteo, Diaz J A, J Arasa. Method for determining individual element misalignments in optical systems [C]// SPIE, 2012, 8486: 1-11.
[12]
[13]	Gu Haitao, Lin Yang, Hu Zhiqiang, et al. Surrogate models based optimization methods for the design of underwater glider wing [J]. Journal of Mechanical Engineering, 2009, 45(12): 6-14. (in Chinese) 谷海涛, 林扬, 胡志强, 等. 基于代理模型的水下滑翔机机翼设计优化方法[J]. 机械工程学报, 2009, 45(12): 6-14.
[14]
[15]	Shao Jing, Ma Dongmei, Nie Zhenwei. Aberration analysis for annular pupils for different Zernike polynomials[J]. Journal of Applied Optics, 2010, 31(4): 544-549. (in Chinese) 邵晶, 马冬梅, 聂真威. 不同Zernike 多项式求取环形孔径波面像差的研究[J]. 应用光学, 2010, 31(4): 544-549.
[16]
[17]	Liu Zhixiang, Ma Dongmei, Tian Yuan, et al. Computer aided alignment method based on DDE interface technique [J]. Journal of Applied Optics, 2009, 30(3): 486-491. (in Chinese) 刘志祥, 马冬梅, 田园, 等. 基于DDE 接口技术的计算机辅助装调方法[J]. 应用光学, 2009, 30(3): 486-491.
[18]
[19]	Han Liqun. Theory, Design and Application of the Artificial Neural Network [M]. Beijing: Chemistry Industry Press, 2007: 140-142. (in Chinese) 韩力群. 人工神经网络理论、设计及应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007: 140-142.

[1]	张鹏泉, 陈佳琪, 史屹君. 离轴三反光学系统中反射膜的研制 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210900-1-20210900-5. doi: 10.3788/IRLA20210900
[2]	张逸文, 蔡宇, 苑莉薪, 胡明列. 基于循环神经网络的超短脉冲光纤放大器模型（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210857-1-20210857-7. doi: 10.3788/IRLA20210857
[3]	吴伟, 罗自荣, 杨慧哲, 曹玉君, 尚建忠. 基于星点图椭圆度分布的光学系统装配误差计算方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210391-1-20210391-9. doi: 10.3788/IRLA20210391
[4]	陈文艺, 许洁, 杨辉. 利用双神经网络的相机标定方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210071-1-20210071-9. doi: 10.3788/IRLA20210071
[5]	刘小涵, 李双成, 李美萱, 张容嘉, 张元. 离轴三反光学系统主三反射镜支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210025-1-20210025-9. doi: 10.3788/IRLA20210025
[6]	王瑞, 苏秀琴, 乔永明, 吕涛, 王轩, 王凯迪. 基于双前馈+双神经网络自适应快速反射镜的解耦控制 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210194-1-20210194-7. doi: 10.3788/IRLA20210194
[7]	岳端木, 孙会来, 杨雪, 孙建林. 飞秒激光环切加工不锈钢微孔工艺及其质量控制神经网络模型 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20200446-1-20200446-10. doi: 10.3788/IRLA20200446
[8]	余熠, 孔令豹, 张海涛, 徐敏, 王丽萍. 基于神经网络的机器人抛光材料去除提升模型 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 317005-0317005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0317005
[9]	侯佳, 何志平, 舒嵘. 离轴三反光纤阵列激光三维成像发射系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 406001-0406001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0406001
[10]	李永昌, 金龙旭, 武奕楠, 王文华, 吕增明, 韩双丽. 离轴三反大视场空间相机像移速度场模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 513001-0513001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0513001
[11]	夏文泽, 韩绍坤, 曹京亚, 王亮, 翟倩. 激光雷达距离估计技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 906005-0906005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0906005
[12]	刘波, 丁亚林, 贾继强, 苏东风, 张雷. R-C光学系统的计算机辅助装调 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 318001-0318001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0318001
[13]	王彬, 伍凡, 叶玉堂. 离轴三反系统计算机辅助装调 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1118006-1118006(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1118006
[14]	王超, 张新, 王灵杰, 王钰. 方形孔径自由曲面反射式系统装调技术研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1518-1525.
[15]	郭永祥, 李永强, 廖志波, 王静怡. 新型离轴三反射光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 546-550.
[16]	杨崇瑞, 汪家升, 盛新志, 娄淑琴. 利用多数据处理方法提高LIBS谱信号质量 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3807-3812.
[17]	李运达, 李琦, 刘正君, 王骐. 太赫兹计算机辅助层析图像重构算法仿真研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1228-1235.
[18]	许兆美, 刘永志, 杨刚, 王庆安. 粒子群优化BP神经网络的激光铣削质量预测模型 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2370-2374.
[19]	许兆美, 周建忠, 黄舒, 孙全平. 人工神经网络在Al₂O₃陶瓷激光铣削中的应用研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2957-2961.
[20]	廖志波, 王春雨, 栗孟娟, 伏瑞敏. 透射式光学系统计算机辅助装校技术初步研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2453-2456.

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Surrogate model used for computer aided alignment

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计算机辅助装调的代理模型方法

1. 中国科学院红外成像与探测技术重点实验室,上海200083;

2. 中国科学院上海技术物理研究所,上海200083

English Abstract

Surrogate model used for computer aided alignment

1. Key Laboratory of Infrared Detecting and Imaging Technology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China;

2. Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China

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计算机辅助装调的代理模型方法

1. 中国科学院红外成像与探测技术重点实验室,上海200083; 2. 中国科学院上海技术物理研究所,上海200083

English Abstract

Surrogate model used for computer aided alignment

1. Key Laboratory of Infrared Detecting and Imaging Technology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China; 2. Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China

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1. 中国科学院红外成像与探测技术重点实验室,上海200083;

2. 中国科学院上海技术物理研究所,上海200083

1. Key Laboratory of Infrared Detecting and Imaging Technology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China;

2. Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China