中科院自動化所實現(xiàn)大口徑光學元件表面微粒在線檢測

發(fā)布時間：2024-07-06

近日，*自動化研究所精密感知與控制中心研究員徐德、張正濤在ijac第4期發(fā)表了研究論文an effective on-line surface particles inspection instrument for large aperture optical element。文章介紹了新設計的一款新型緊湊檢測儀，可用于快速檢測laoe表面的微粒污染，該儀器攜帶方便，實現(xiàn)在線檢測。當前，對于光學元件表面微粒的檢測基本的方法是肉眼觀察，這全憑工人的經(jīng)驗來判斷微粒數(shù)量和大小，后的結(jié)果往往受很多主觀因素影響。現(xiàn)在，還有一些專業(yè)的檢測儀器，如：激光剪切散斑干涉技術檢測薄片上的細小缺陷；投射測定法使用thz光譜儀追蹤thz脈沖延遲，并得出元件表面狀況的量化數(shù)據(jù)；c-ct，即原子力顯微鏡，也稱掃描電子顯微鏡，檢測光學元件表面的微粒污染。雖然通過這些儀器測出的結(jié)果精度高，但不適用于在線檢測幾百微米級大小的微?！，F(xiàn)階段，研究者們設計出了兩種可滿足美國點火裝置(nif)損傷檢測要求的系統(tǒng)：激光光學元件損傷檢測系統(tǒng)(lodi)用于檢測傳輸光學元件及靶室真空窗的損傷情況；終端光學元件損傷檢測系統(tǒng)(fodi)用于檢測終端光學元件的損傷情況。兩系統(tǒng)均采用暗場成像技術來增加損傷圖像間的對比度。fodi系統(tǒng)可檢測大小超過50微米的裂縫，置信度達99%，檢測192束光大約需要2小時。但上述系統(tǒng)操作復雜，造價高昂，不易攜帶，應用于實際時困難重重。該論文設計的用于檢測大口徑光學儀器表面微粒的設備，基于暗場成像系統(tǒng)，可在遠工作距離的條件下，得到laoes表面的高清圖像。通過步進電機調(diào)整鏡頭的放大倍率，而后自動對焦。設備易于安裝，方便攜帶，可在線檢測。攝像機內(nèi)部參數(shù)和鏡頭畸變參數(shù)離線校正。當前圖像和理想圖像間的單應矩陣在線校正。當前的變形圖像可通過單應矩陣和圖像校正算法進行校正。借助自適應閾值算法和sse2算法可得到帶背景且抽取了微粒的二值圖像。通過分別計算子區(qū)域的微粒數(shù)，可得到微粒分布情況。實驗結(jié)果表明，該緊湊型設備可滿足大口徑光學元件的檢測要求，過程，結(jié)果準確。(原文標題：自動化所實現(xiàn)大口徑光學元件表面微粒在線檢測)