自动化所实现大口径光学元件表面微粒在线检测

近日，自动化研究所精密感知与控制中心研究员徐德、张正涛在IJAC第4期发表了研究论文An Effective On-line Surface Particles Inspection Instrument for Large Aperture Optical Element。文章介绍了新设计的1款新型紧凑检测仪，可用于快速检测LAOE表面的微粒污染，该仪器携带方便，实现在线检测。

当前，对光学元件表无脱皮现象面微粒的检测基本的方法是肉眼视察，这全凭工人的经验来判断微粒数量和大小，后的结果常常受很多主观因素影响。现在，还有1些专业的检测仪器，如：激光剪切散斑干涉技术检测薄片上的细小缺点;投射测定法使用THz光谱追踪THz脉冲延迟，并得出元件表面状态的量化数据;C-CT，即原子力显微镜，也称扫描电子显微镜，检测光学元件表面的微粒污染。虽然通过这些仪器测出的结果精度高，但不适用于在线检测几百微米级大小的微粒。

现阶段，研究者们设计出了两种可满足美国国家点火装置损伤检测要求的系统：激光光学元件损伤检测系统用于检测传输光学元件及靶室真空窗的损伤情况;终端光学元件损伤检测系统用于检测终端光学元件的损伤情况。两EELCEE公司与韩国的汽车零部件制造商Duckyang实业有限公司和MS Autotech公司合作系统均采取暗场成像技术来增加损伤图象间的对照度。FODI系统可检测大小超过50微梯形丝杠米的裂缝，置信度达99，检测192束光大约需要2小时。但上述系统操作复杂，造价高昂，不容易携带，利用于实际时困难重重。

该论文设计的用于检测大口径光学仪器表面微粒的装备减轻汽车本身重量是1种非常可靠的方式，基于暗场成像系统，可在远工作距离的条件下，得到LAOEs表面的高清图象。通过步进机电调剂镜头的放大倍率，而后自动对焦。装备易于安装，方便携带，可在线检测。摄像机内部参数和镜头畸变参数离线校订。当前图象和理想图象间的单应矩阵在线校订。当前的变形图象可通过单应矩阵和图象校订算法进行校订。借助自适应阈值算法和SSE2算法可得到带背景且抽取了微粒的2值图象。通过分别计算子区域的微粒数，可得到微粒散布情况。

实验结果表明，该紧凑型装备可满足大口径光学元件的检测要求，进程高效，结果准确。

编辑点评

当前，对光学元件表面微粒的检测有1些专业的检测仪器，但测出的结果精度高，但不适用于在线检测几百微米级大小的微粒。研究人员新设计的这款新型紧凑检测仪，可用于快速检测LAOE表面的微粒污染，携带方便，可实现在线检测，是我国在该领域的1大重项突破。