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(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最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，最后的結果往往受很多主觀因素影響?，F(xiàn)在，還有一些專業(yè)的，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(xiàn)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(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，過程高效，結果準確。
