儀商訊：近日，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)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(cè)儀，可用于快速檢測(cè)LAOE表面的微粒污染，該儀器攜帶方便，實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。

當(dāng)前，對(duì)于光學(xué)元件表面微粒的檢測(cè)最基本的方法是肉眼觀察，這全憑工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)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。現(xiàn)在，還有一些專業(yè)的檢測(cè)儀器，如：激光剪切散斑干涉技術(shù)檢測(cè)薄片上的細(xì)小缺陷；投射測(cè)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(cè)光學(xué)元件表面的微粒污染。雖然通過(guò)這些儀器測(cè)出的結(jié)果精度高，但不適用于在線檢測(cè)幾百微米級(jí)大小的微粒。

現(xiàn)階段，研究者們?cè)O(shè)計(jì)出了兩種可滿足美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置(NIF)損傷檢測(cè)要求的系統(tǒng)：激光光學(xué)元件損傷檢測(cè)系統(tǒng)(LODI)用于檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)(FODI)用于檢測(cè)終端光學(xué)元件的損傷情況。兩系統(tǒng)均采用暗場(chǎng)成像技術(shù)來(lái)增加損傷圖像間的對(duì)比度。FODI系統(tǒng)可檢測(cè)大小超過(guò)50微米的裂縫，置信度達(dá)99%，檢測(cè)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(cè)大口徑光學(xué)儀器表面微粒的設(shè)備，基于暗場(chǎng)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(guò)步進(jìn)電機(jī)調(diào)整鏡頭的放大倍率，而后自動(dòng)對(duì)焦。設(shè)備易于安裝，方便攜帶，可在線檢測(cè)。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(guò)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(guò)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(cè)要求，過(guò)程高效，結(jié)果準(zhǔn)確。