近日，中國科學(xué)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(fā)表了研究論文An Effective On-line Surface Particles Inspection Instrument for Large Aperture Optical Element。文章介紹了最新設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)在線檢測。
 

　　當(dāng)前，對于光學(xué)元件表面微粒的檢測最基本的方法是肉眼觀察，這全憑工人的經(jīng)驗(yàn)來判斷微粒數(shù)量和大小，最后的結(jié)果往往受很多主觀因素影響?，F(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(shù)檢測薄片上的細(xì)小缺陷；投射測定法使用THz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，也稱掃描，檢測光學(xué)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粒。
 

　　現(xiàn)階段，研究者們設(shè)計(jì)出了兩種可滿足美國國家點(diǎn)火裝置(NIF)損傷檢測要求的系統(tǒng)：激光光學(xué)元件損傷檢測系統(tǒng)(LODI)用于檢測傳輸光學(xué)元件及靶室真空窗的損傷情況；終端光學(xué)元件損傷檢測系統(tǒng)(FODI)用于檢測終端光學(xué)元件的損傷情況。兩系統(tǒng)均采用暗場成像技術(shù)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(dá)99%，檢測192束光大約需要2小時(shí)。但上述系統(tǒng)操作復(fù)雜，造價(jià)高昂，不易攜帶，應(yīng)用于實(shí)際時(shí)困難重重。
 

　　該論文設(shè)計(jì)的用于檢測大口徑光學(xué)儀器表面微粒的設(shè)備，基于暗場成像系統(tǒng)，可在遠(yuǎn)工作距離的條件下，得到LAOEs表面的高清圖像。通過步進(jìn)電機(jī)調(diào)整鏡頭的放大倍率，而后自動對焦。設(shè)備易于安裝，方便攜帶，可在線檢測。攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)和鏡頭畸變參數(shù)離線校正。當(dāng)前圖像和理想圖像間的單應(yīng)矩陣在線校正。當(dāng)前的變形圖像可通過單應(yīng)矩陣和圖像校正算法進(jìn)行校正。借助自適應(yīng)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(jì)算子區(qū)域的微粒數(shù)，可得到微粒分布情況。
 

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該緊湊型設(shè)備可滿足大口徑光學(xué)元件的檢測要求，過程高效，結(jié)果準(zhǔn)確。
 

　　當(dāng)前，對于光學(xué)元件表面微粒的檢測有一些專業(yè)的檢測儀器，但測出的結(jié)果精度高，但不適用于在線檢測幾百微米級大小的微粒。研究人員最新設(shè)計(jì)的這款新型緊湊檢測儀，可用于快速檢測LAOE表面的微粒污染，攜帶方便，可實(shí)現(xiàn)在線檢測，是我國在該領(lǐng)域的一大重項(xiàng)突破。