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  近日,中国科学院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。文章介绍了最新设计的一款新型紧凑检测仪,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,对于光学元件表面微粒的检测最基本的方法是肉眼观察,这全凭工人的经验来判断微粒数量和大小,最后的结果往往受很多主观因素影响。现在,还有一些专业的检测仪器,如:激光剪切散斑干涉技术检测薄片上的细小缺陷;投射测定法使用THz光谱追踪THz脉冲延迟,并得出元件表面状况的量化数据;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(NIF)损伤检测要求的系统:激光光学元件损伤检测系统(LODI)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(FODI)用于检测终端光学元件的损伤情况。两系统均采用暗场成像技术来增加损伤图像间的对比度。FODI系统可检测大小超过50微米的裂缝,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,不易携带,应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设备,基于暗场成像系统,可在远工作距离的条件下,得到LAOEs表面的高清图像。通过步进电机调整镜头的放大倍率,而后自动对焦。设备易于安装,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正。当前图像和理想图像间的单应矩阵在线校正。当前的变形图像可通过单应矩阵和图像校正算法进行校正。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二值图像。通过分别计算子区域的微粒数,可得到微粒分布情况。

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

  当前,对于光学元件表面微粒的检测有一些专业的检测仪器,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。研究人员最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,是我国在该领域的一大重项突破。

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