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[發明專利]大口徑光學晶體表面微缺陷的快速尋位與批量檢測方法有效

專利信息
申請號: 201810520557.6 申請日: 2018-05-25
公開(公告)號: CN108645867B 公開(公告)日: 2021-09-07
發明(設計)人: 程健;陳明君;左澤軒;劉啟;楊浩;趙林杰;王廷章;劉志超;王健;許喬 申請(專利權)人: 哈爾濱工業大學
主分類號: G01N21/88 分類號: G01N21/88
代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109 代理人: 楊立超
地址: 150001 黑龍*** 國省代碼: 黑龍江;23
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摘要:
搜索關鍵詞: 口徑 光學 晶體 表面 缺陷 快速 批量 檢測 方法
【權利要求書】:

1.一種大口徑光學晶體表面微缺陷的快速尋位與批量檢測方法,其特征在于,它由以下步驟實現:

步驟1.安裝待測光學晶體元件,組裝并調整微缺陷檢測顯微系統,晶體元件移動機構各軸自動回零;

步驟2.基于大口徑元件光柵式掃描路徑,確定顯微鏡實際放大倍率,估算不同放大倍率下缺陷檢測CCD的視野范圍,選擇整塊晶體元件表面微缺陷掃描步距;

步驟3.采用連續運動采集的掃描方案獲得整塊晶體表面微缺陷圖像;

步驟4.采用基于歐洲機器視覺協會制定的GenlCam標準開發的JAI SDK函數庫,編制檢測缺陷時CCD圖像采集程序,通過建立圖像采集程序與給定的數控運動程序的通訊,實現根據晶體實時掃描位置采集圖像的功能;圖像采集程序用于控制CCD采集圖像,數控運動程序用于控制晶體元件的移動;

步驟5.根據步驟4采集的多張光學晶體表面圖像,基于圖像處理算法對圖像中微缺陷輪廓位置進行擬合,獲得每張圖片中缺陷點數量、位置、尺寸信息;

步驟6.開發微缺陷點自動檢測程序和圖形化界面,建立基于Microsoft Access微缺陷信息的數據庫,實現對采集圖像的批量處理和缺陷點詳細信息的管理;

步驟2的具體實現過程為:

步驟2-1、確定顯微鏡實際光學放大倍率,首先固定CCD和顯微鏡位置,調焦至晶體待檢表面,調節顯微鏡的可調透鏡放大倍率讀數為K1;然后利用微銑刀進行對刀,從而在晶體待測表面留下一個圓形輪廓刀痕,利用CCD拍攝此時圖片;接著控制晶體沿Y1軸運動一個固定距離D1,使得此時CCD中仍能觀察到此刀痕,并再次拍照;測算出兩次圖片中刀痕移動的像素距離P1,此時可計算出實際光學放大倍率為D1/(s×P1),s為CCD內部像素單元實際尺寸;

調節至不同的顯微鏡放大讀數,重復上述過程,則可得到不同倍率下的實際放大倍率,顯微鏡的實際光學放大倍率K與鏡筒上的標注讀數k滿足以下公式:

K=0.75×2.0×k (1)

步驟2-2、估算不同倍率下CCD視野范圍并確定光柵式掃描步距,根據缺陷檢測CCD的像素尺寸和分辨率,結合確定的顯微鏡實際放大倍率K可估算出不同倍率下缺陷檢測CCD的視野范圍如下:

選擇掃描步距Δx小于或等于3.5mm、Δy小于或等于3.0mm。

2.根據權利要求1所述的一種大口徑光學晶體表面微缺陷的快速尋位與批量檢測方法,其特征在于,在步驟1中,所述微缺陷檢測顯微系統的CCD和顯微鏡的光軸對準平臺上的加工窗口,用于檢測光學晶體下表面缺陷,顯微鏡頭前端安裝環形高亮LED光源,光源內LED管安裝角度與水平方向成30°,使光線集中在晶體表面CCD視場范圍。

3.根據權利要求1所述的一種大口徑光學晶體表面微缺陷的快速尋位與批量檢測方法,其特征在于:

步驟3所述的連續運動采集掃描方案中,光學晶體沿光柵式掃描路徑做連續運動,同時上方CCD以一定時間間隔采集一次圖像;所述一定時間間隔是指晶體每運動一個掃描步距的時間間隔。

4.根據權利要求3所述的一種大口徑光學晶體表面微缺陷的快速尋位與批量檢測方法,其特征在于,在步驟4中,所述的CCD圖像采集程序是在Visual Studio 2012和C++語言編程調試環境下開發的;圖像采集程序與給定的數控運動程序的通訊采用窗口消息(WM_COPYDATA)的方式實現通訊,采集中的每一張圖像以“X-nx-Y-ny.bmp”的方式命名,其中“nx”、“ny”分別表示X、Y方向走過的掃描步距數。

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