大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及激光晶体检测技术领域，具体涉及一种大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统及方法。该系统包括：载物平台，其上方用于放置待检测激光晶体；激光发生装置，其设于载物平台的一侧且用于产生作用于待检测激光晶体的片状激光；升降装置，其用于带动载物平台或激光发生装置在高度方向上进行位移；图像采集装置，其设置于放置工位的正上方且用于采集待检测激光晶体的检测图像；缺陷检测装置，其用于对检测图像进行处理，并获取缺陷的像素坐标；以及缺陷位置获取装置，其用于基于升降装置的位移量s和缺陷的像素坐标获取缺陷的在世界坐标系的空间坐标。该方法基于上述系统实现。本发明专利技术能够较佳地实现对大尺寸激光晶体的内在缺陷的无损检测。缺陷的无损检测。缺陷的无损检测。

【技术实现步骤摘要】
大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及激光晶体检测
，具体地说，涉及一种大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统及方法。

技术介绍

[0002]高功率激光技术是激光技术中的重要组成部分，它是当前固体激光发展的重要前沿技术，在工业、科研、军事等领域有着重要的应用前景。激光晶体作为高功率激光技术的重要元件，目前发展趋势朝向大尺寸、高掺杂的方向；受到生产工艺的制约，使得激光晶体的成品率降低、生产缺陷增多；例如，人工制备的激光晶体中一般都有散射颗粒存在；这不仅增加了激光晶体的光损耗、降低了激光输出效率，甚至还会引起强光下的激光晶体的损坏。为避免此种后果，现有技术中在激光晶体切割之前，需要检测散射颗粒(即激光晶体的晶体缺陷)的位置。也即，对于激光晶体(尤其是大尺寸激光晶体)而言，晶体缺陷能否快速且准确的检出是影响激光晶体元件制备效率及激光器发光性能的重要因素。
[0003]国内关于光学材料体缺陷的检测起步较晚，目前多在技术探索和验证阶段，尚未形成通用的检测方法。
[0004]传统的人工目视检测方法由于操作简便，成本低廉，是检测晶体缺陷的通用方法。但该方法完全依赖检测人员的经验，易受检测人员的观察距离和照明光参数等因素影响，从而导致缺陷漏检的情况发生，同时晶体内存在的缺陷具有尺寸小，分布不均匀的特点，因此传统的人工目视检测方法的效率与精度均不适用于大尺寸激光晶体散射颗粒的检测和识别。因此，研究提高晶体缺陷检测的方法和结构，并研制出高检测率的晶体缺陷检测平台有着重大意义。
专利
技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
[0006]根据本专利技术的大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统，其包括：
[0007]载物平台，其上方设有用于放置待检测激光晶体的放置工位；
[0008]激光发生装置，其设于载物平台的一侧且用于产生作用于待检测激光晶体的片状激光，片状激光透射入待检测激光晶体的作用面为水平面；
[0009]升降装置，其用于带动载物平台或激光发生装置在高度方向上进行位移；
[0010]图像采集装置，其设置于放置工位的正上方且用于采集待检测激光晶体的检测图像；
[0011]缺陷检测装置，其用于对检测图像进行处理，并在检测图像中存在缺陷时获取缺陷的像素坐标(u，v)；以及
[0012]缺陷位置获取装置，其用于基于升降装置的位移量s和缺陷的像素坐标(u，v)获取缺陷的在世界坐标系的空间坐标(x，y，z)。
[0013]本专利技术通过激光发生装置和图像采集装置所构建的光路检测系统，使得：在待检测激光晶体不存在内在缺陷时，片状激光能够直接穿过待检测激光晶体，此时图像采集装置所采集的检测图像的明暗度能够保持一致；而当待检测激光晶体存在内在缺陷时，片状激光能够在缺陷位置处产生散射，该散射会直接体现为检测图像中的明暗度变化；故而能够较佳地实现对大尺寸激光晶体的内在缺陷的无损检测。该种方式能够避免人工目视检测所导致的效率低下且精度不可控的问题，且由于结构简单、原理直白不需要特殊检测设备或仪器等的参与故简单易行。
[0014]作为优选，缺陷检测装置包括灰度处理单元、图像裁剪单元、背景滤除单元以及形态学膨胀单元以及缺陷识别单元；
[0015]灰度处理单元用于对检测图像进行处理，以获取单色的灰度检测图像；
[0016]图像裁剪单元用于对灰度检测图像进行处理，以获取目标检测图像；
[0017]背景滤除单元用于对目标检测图像进行处理，以获取去噪音检测图像；
[0018]形态学膨胀单元用于对去噪音检测图像进行处理，以获取膨胀检测图像；
[0019]缺陷识别单元用于对膨胀检测图像进行处理，并在膨胀检测图像中存在缺陷时获取缺陷的像素坐标(u，v)。
[0020]通过上述，能够较佳地实现对原始所获取的检测图像进行处理，并能够使晶体图像中的缺陷信息更清晰，故而能够较佳地便于缺陷的更快速、准确的检出。
[0021]作为优选，放置工位具有用于与待检测激光晶体的底面配合的待检测激光晶体放置面，待检测激光晶体放置面为水平面；待检测激光晶体放置面处设置第一基准点，第一基准点过世界坐标系的Z轴；图像采集装置的光轴过第一基准点，且与世界坐标系的Z轴重合。
[0022]故而能够较佳地便于世界坐标系与相机坐标间的转换矩阵的获取，尤其是会使得升降装置的位移直接体现为在世界坐标系上z轴坐标的变化，故而能够较佳地简化缺陷的在世界坐标系的空间坐标(x，y，z)的获取。
[0023]作为优选，放置工位位于第一基准点外侧处设置调节机构，调节机构用于实现待检测激光晶体在待检测激光晶体放置面处的水平位置调节。故而能够较佳地实现待检测激光晶体在世界坐标系中的坐标的调节，故而能够较佳地便于基于空间坐标(x，y，z)实现缺陷位置在待检测激光晶体中的获取。
[0024]此外，本专利技术提供了一种大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测方法，其具有如下步骤：
[0025]S1、采用一激光发生装置产生作用于待检测激光晶体的片状激光，并使得片状激光透射入待检测激光晶体的作用面为水平面；
[0026]S2、采用一图像采集装置自待检测激光晶体的正上方采集待检测激光晶体的检测图像，并使得图像采集装置的光轴方向垂直于待检测激光晶体的作用面；
[0027]S3、控制待检测激光晶体的作用面沿图像采集装置的光轴方向产生位移，并在每次位移后均通过一缺陷检测装置对待检测激光晶体的检测图像进行处理，并并在检测图像中存在缺陷时获取缺陷的像素坐标(u，v)；
[0028]S4、通过一缺陷位置获取装置基于位移量s和缺陷的像素坐标(u，v)获取缺陷的在世界坐标系的空间坐标(x，y，z)。
[0029]通过上述即可较佳地实现对待检测激光晶体中的缺陷的识别以及缺陷所在位置
的获取。
[0030]作为优选，步骤S3中，通过一载物平台实现对待检测激光晶体的承载，通过一升降装置实现载物平台与激光发生装置间的沿图像采集装置的光轴方向的相对位移。故而能够较佳地实现对大尺寸激光晶体的全面检测。
[0031]作为优选，步骤S3中，所述对待检测激光晶体的检测图像进行处理包括如下步骤，
[0032]S31、通过灰度处理单元对检测图像进行处理，以获取单色的灰度检测图像；
[0033]S32、通过图像裁剪单元对灰度检测图像进行处理，以获取目标检测图像；
[0034]S33、通过背景滤除单元对目标检测图像进行处理，以获取去噪音检测图像；
[0035]S34、通过形态学膨胀单元对去噪音检测图像进行处理，以获取膨胀检测图像；
[0036]S35、通过缺陷识别单元对膨胀检测图像进行处理，并在膨胀检测图像中存在缺陷时获取缺陷的像素坐标(u，v)。
[0037]故而，能够较佳地实现世界坐标系的建立，以较佳地实现缺陷位置坐标的获取。
[0038]作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统，其特征在于，包括：载物平台，其上方设有用于放置待检测激光晶体的放置工位；激光发生装置，其设于载物平台的一侧且用于产生作用于待检测激光晶体的片状激光，片状激光透射入待检测激光晶体的作用面为水平面；升降装置，其用于带动载物平台或激光发生装置在高度方向上进行位移；图像采集装置，其设置于放置工位的正上方且用于采集待检测激光晶体的检测图像；缺陷检测装置，其用于对检测图像进行处理，并在检测图像中存在缺陷时获取缺陷的像素坐标(u，v)；以及缺陷位置获取装置，其用于基于升降装置的位移量s和缺陷的像素坐标(u，v)获取缺陷的在世界坐标系的空间坐标(x，y，z)。2.根据权利要求1所述的大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统，其特征在于：缺陷检测装置包括灰度处理单元、图像裁剪单元、背景滤除单元以及形态学膨胀单元以及缺陷识别单元；灰度处理单元用于对检测图像进行处理，以获取单色的灰度检测图像；图像裁剪单元用于对灰度检测图像进行处理，以获取目标检测图像；背景滤除单元用于对目标检测图像进行处理，以获取去噪音检测图像；形态学膨胀单元用于对去噪音检测图像进行处理，以获取膨胀检测图像；缺陷识别单元用于对膨胀检测图像进行处理，并在膨胀检测图像中存在缺陷时获取缺陷的像素坐标(u，v)。3.根据权利要求1所述的大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统，其特征在于：放置工位具有用于与待检测激光晶体的底面配合的待检测激光晶体放置面，待检测激光晶体放置面为水平面；待检测激光晶体放置面处设置第一基准点，第一基准点过世界坐标系的Z轴；图像采集装置的光轴过第一基准点，且与世界坐标系的Z轴重合。4.根据权利要求3所述的大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测系统，其特征在于：放置工位位于第一基准点外侧处设置调节机构，调节机构用于实现待检测激光晶体在待检测激光晶体放置面处的水平位置调节。5.大尺寸激光晶体内在缺陷无损检测方法，其具有如下步骤：S1、采用一激光发生装置产生作用于待检测激光晶体的片状激光，并使得片状激光透射入待检测激光晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志荣，钱梦雪，王华东，张庆礼，吴边，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：