检测精密光学元件表面颗粒物的在线检测系统及应用方法

专利主权项内容

1.一种检测精密光学元件表面颗粒物的在线检测系统，其特征在于，包括：箱体，其顶部设置有可供激光进入的入光口；设置在箱体内部，并与激光的入射光路呈45度夹角以将入射光路反射出箱体的光学元件；其中，所述光学元件的镜框边缘上方相对设置有，以对光线元件表面进行对称打光2个线光源；所述箱体一侧设置有拍摄角度与光学件表面相垂直的光学显微成像装置；所述成像装置通过与其通信连接的上位机进而实现对光学元件表面颗粒物的在线检测；所述箱体上设置有与光学显微成像装置相配合的安装窗；所述安装窗包括一伸入箱体内部的观察镜筒，以及设置在观察镜筒一端以与箱体配合连接的折弯部；其中，所述光学显微成像装置的镜头一端伸入至观察镜筒，另一端通过一固定板进而与箱体的外侧壁连接；所述观察镜筒、镜头朝向光学元件一端的端平面被配置为与光学元件表面平行，以使观察镜筒及镜头的筒轴与光学元件表面垂直；还包括：所述光学显微成像装置的通过一控制盒与上位机通信连接；应用检测系统的方法，包括：步骤一，采用上位机对光学显微成像装置的内部参数进行校正调节，以得到相应畸变参数；步骤二，上位机通过带有不同尺寸颗粒的标准板，对标准板中颗粒图像的像素与颗粒实际尺寸关系进行建模，以得到二者之间的模型函数；步骤三，通过上位机中的检测软件，对光学显微成像装置的放大倍率进行调整聚焦，以通过光学显微成像装置获得清晰的待测光学元件表面颗粒物灰度图片，并保存至上位机；步骤四，所述检测软件导入保存的灰度图片，通过所述畸变参数对图片进行畸变校正，再通过模型函数运算以得到待测光学元件表面某一颗粒物的实际尺寸，以得到相应的关于颗粒长度、宽度、面积、周长相关的参数信息；在步骤一中，所述畸变参数的获得包含以下步骤：步骤S11：将带有黑白相间的格状棋盘平面置于检测系统中，聚焦清晰后采集棋盘平面在不同角度的图像；步骤S12：根据所得不同位姿棋盘平面的图像，使用平面相机参数标定法得到相机的内参数模型，进而得到相应畸变参数；在步骤二中，所述模型函数的获得包括以下步骤：S21：在照明条件及图像采集系统的工作距离相同的情况下，将带有典型不同尺寸颗粒的标准板置于检测系统中，参照步骤三至步骤四的方法得到标准板的颗粒图像；S22：使用局部动态二值化的方法，以得到标准板的二值图像，进而提取轮廓得到标准板上典型颗粒的像素长宽；S23：将带有典型颗粒的标准板置于测量显微镜下，使用测量显微镜测出标准板上对应的典型颗粒的实际长宽；S24：根据S23、S22中得到的同一颗粒的实际长宽以及像素长宽关系进行对比建模，得到两者之间的模型函数；在线检测系统中，进行畸变校正、局部动态二值化的数据处理流程均包括：将8位单通道数据转化为浮点数据；计算每个像素的梯度值，对于每个像素取其M*N领域，计算领域内所有点像素梯度值之和averD；计算领域内所有点梯度值与灰度值乘积之和aver，以得到阈值为aver/averD；对每个像素，根据阈值进行二值化；还包括：步骤五，所述检测系统通过对待测光学元件表面各颗粒的参数信息进行统计，得到与待测光学元件表面颗粒相匹配的颗粒统计信息，并保存至上位机中；其中，所述颗粒统计信息包括：待测光学元件表面颗粒的总数目，以及其中的现状、点状颗粒数目；线状、点状颗粒数目统计分别是对区间段中所包含的各颗粒数目及参数信息进行统计。