一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及疵病检测技术领域，公开了一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法及装置，将至少两种不同波长的入射光分时段以同一入射角

【技术实现步骤摘要】
一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及疵病检测
，具体涉及一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法及装置
。

技术介绍

[0002]光滑表面，如光学镜片
、
光学平面
、
超光滑金属反射面等表面的微小疵病可以对该光学器件的功能产生负面影响，如用于大功率激光器件的光学镜面或增益介质，表面微小疵病将严重降低该器件的功率阈值，一定数量和大小的光学镜片表面的疵病也会造成整个系统成像质量的下降，因此，精密光学器件表面微小瑕疵的检测对于保证器件的质量至关重要
。
目前这类检测大部分还是依赖人工检测来完成，也有通过机器视觉和激光散射扫描等
。
[0003]人工检测的优点是可以根据观察到的缺陷，根据经验，判断出各种不同的疵病并对疵病进行归类，但是，人工检测的缺点也很明显，主要有以下几个：
[0004]a.
人眼观察无法做到定量，也无法将检测到的疵病以数字化的方式记录下来，以便后续追踪和分析；
[0005]b.
人工检测因人而异，很难做到高一致性
、
高重复性，且由于经验和能力的差异，造成漏检和误判；
[0006]c.
对于一些较大的器件，必须借助治具将被检测器件置于检测员面前，通过转动被测器件，调换观察角度来检测表面瑕疵，效率低，强度大；
[0007]d.
随这人工成本的不断提高，人工检测的费用也将不断上升；
[0008]e.r/>一个熟练的检测员除了需要好的视力外，还需经过较长时间的培训才能上岗，无法做到快速的产能扩产
。
[0009]机器视觉由于其分辨率的限制及光学成像的特性，只适合于检测一些较大的缺陷，且缺陷在整个图像中有较大的对比度的情况
,
对于光学镜面等光滑表面上的微小瑕疵，机器视觉法并不适用
。
[0010]激光散射扫描法是根据表面不规则对激光的强散射原理来检测光滑表面的微小瑕疵的，但由于激光扫描限制了对于曲面检测的应用，因此只适合于光滑平面上微小瑕疵的检测，且对于表面有其他非瑕疵图案的被测件，由于图案本身的散射，容易造成误判
。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法及装置，基于多种颜色光照，并通过图像差分处理获取被测表面上的微小瑕疵的方法，适用于光滑面
、
平面和曲面上微小疵病的快速检测
。
[0012]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0013]一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法，包括：
[0014]将至少两种不同波长的入射光分时段以同一入射角
、
同种光照强度照射至被测表
面分别得到对应的散射光，并通过各自的所述散射光进入光学成像系统中形成对应的图像，将得到的不同图像进行对应的差分算法处理后得到的差分图像，并将所述差分图像用疵病检测算法进行运算呈现光学特征，所呈现的光学特征即为所述被测表面上的疵病，将所述差分图像作为疵病检测算法的输入，根据疵病算法得到被测表面上的各疵病特征及其在被测表面上的分布坐标
。
[0015]作为优化，所述入射角的范围与需要检测的疵病的几何尺度有关，对于几何尺度在十几微米以下的疵病，所述入射角为大于
60
°
，但小于
90
°
，任意两个波长的绝对值差不小于
140nm。
[0016]对于光滑表上的微小疵病，入射角越大，由疵病散射产生的光强相比于光滑表面散射产生的光强更强
。
[0017]作为优化，若所述被测表面上有疵病，则所述散射光包括通过光滑表面得到的均匀杂散光以及通过疵病区域呈现局域增强的散射光；若所述被测表面上无疵病，则所述散射光只包括均匀杂散光
。
[0018]如果被测表面由疵病，则该疵病所产生的局域增强的散射光对于两种不同颜色的入射光源所产生的散射强度是不同的，波长越短的光所产生的散射越强烈，因此所呈现的疵病图像更明亮，通过将两中不同波长散射产生的同一个被测表面上的图像进行差分处理，可以凸显出疵病特征，进而将疵病检测出来
。
[0019]本专利技术还公开了一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测装置，用以实施上述的一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法，包括：
[0020]两个不同波长的光源；
[0021]光源放置机构，用于放置两个所述光源，且所述光源通过所述光源放置机构发出的入射光与被测表面之间形成的入射角大于角度阈值；
[0022]光源控制电路，用于控制两个所述光源的开关和光照强度；
[0023]光学成像系统，用于当光源发出的入射光照射至被测表面后，接收在被测表面上产生的散射光并形成相应的图像，所述光学成像系统设置在散射光传播路径上；
[0024]图像处理系统，用于将两个所述光源形成的图像数字化处理后进行差分处理并分析出疵病特征，然后通过图像的形式呈现疵病特征
。
[0025]作为优化，两个不同波长的光源分别为红色
LED
灯和蓝色
LED
灯，或由其他光源产生的由足够波长差的照明光，波长差至少
140nm。
[0026]作为优化，所述光源放置机构为一个与所述光源可拆卸连接的环形灯罩，两个所述光源分别交替安装在所述环形灯罩上
。
[0027]作为优化，所述光源放置机构包括两个分别放置两个光源的环形灯罩以及一个分光片，两个环形灯罩分别放置在所述分光片的两侧，其中一个所述环形灯罩的光源发出的光透过分光片照射在被测表面上，另一个所述环形灯罩的光源发出的光经过所述分光片的反射照射在被测表面上，且两个所述光源发出的光与所述被测表面的入射角和光照强度相同
。
[0028]作为优化，所述光源放置机构设有两个，两个所述光源放置机构以正交方向设置在所述被测表面的斜上方
。
[0029]作为优化，所述光学成像系统包括用于接收光线的
CCD
或
CMOS
相机，或其他可以用
于以数字化形式记录光学图像的器件
。
[0030]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0031]本专利技术基于多种颜色光照，并通过图像差分处理获取被测表面上的微小瑕疵的方法，适用于光滑面
、
平面和曲面上微小疵病的快速检测
。
[0032]本专利技术可以为多于两种不同颜色的照明光源，如三种，四种，根据多种不同波长的光对于相同表面疵病的散射强度不同，并通过多重差分方法，可以更准确地检测出微小疵病
。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法，其特征在于，包括：将至少两种不同波长的入射光分时段以同一入射角
、
同种光照强度照射至被测表面分别得到对应的散射光，并通过各自的所述散射光进入光学成像系统中形成对应的图像，将得到的不同图像进行对应的差分算法处理后得到的差分图像，并将所述差分图像用疵病检测算法进行运算呈现光学特征，所呈现的光学特征即为所述被测表面上的疵病
。2.
根据权利要求1所述的一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法，其特征在于，所述入射角的范围为
(60
°
,90
°
)。3.
根据权利要求1所述的一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法，其特征在于，不同所述入射光之间的波长差值的最小绝对值大于
140nm。4.
根据权利要求1所述的一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法，其特征在于，若所述被测表面上有疵病，则所述散射光包括通过光滑表面得到的均匀分布的杂散光以及通过疵病区域呈现局域增强的散射光；若所述被测表面上无疵病，则所述散射光只包括均匀分布的杂散光
。5.
一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测装置，用以实施权利要求1‑4任一所述的一种多色光差分光滑表面微小疵病光学检测方法，其特征在于，包括：至少两个不同波长的光源；光源放置机构，用于放置至少两个所述光源，且所述光源通过所述光源放置机构发出的入射光与被测表面之间形成的入射角大于角度阈值；光源控制电路，用于控制两个所述光源的开关和光照强度；光学成像系统，用于当光源发出的入射光照射至被测表面后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文涛，周杨，杜文豪，杜凯，余正涛，
申请(专利权)人：重庆孚纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：