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中科院自動化所實現大口徑光學元件表面微粒在線檢測

儀表研發 2017年11月01日 09:05:07來源:中國科學院自動化研究所 19430
摘要近日,中國科學院自動化研究所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,實現在線檢測。

  【儀表網 儀表研發】近日,中國科學院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,這全憑工人的經驗來判斷微粒數量和大小,后的結果往往受很多主觀因素影響。現在,還有一些專業的檢測儀器,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據;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果精度高,但不適用于在線檢測幾百微米級大小的微粒。
 
  現階段,研究者們設計出了兩種可滿足美國國家點火裝置(NIF)損傷檢測要求的系統:激光光學元件損傷檢測系統(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(FODI)用于檢測終端光學元件的損傷情況。兩系統均采用暗場成像技術來增加損傷圖像間的對比度。FODI系統可檢測大小超過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,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。攝像機內部參數和鏡頭畸變參數離線校正。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。通過分別計算子區域的微粒數,可得到微粒分布情況。
 
  實驗結果表明,該緊湊型設備可滿足大口徑光學元件的檢測要求,過程,結果準確。
 
  (原文標題:自動化所實現大口徑光學元件表面微粒在線檢測)

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