[發(fā)明專利]大口徑光學(xué)晶體表面微缺陷的快速尋位與批量檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810520557.6
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108645867B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種大口徑光學(xué)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(shí)現(xiàn)：

步驟1.安裝待測光學(xué)晶體元件，組裝并調(diào)整微缺陷檢測顯微系統(tǒng)，晶體元件移動機(jī)構(gòu)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(shí)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(xù)運(yùn)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(jī)器視覺協(xié)會制定的GenlCam標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的JAI SDK函數(shù)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(shù)控運(yùn)動程序的通訊，實(shí)現(xiàn)根據(jù)晶體實(shí)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(shù)控運(yùn)動程序用于控制晶體元件的移動；

步驟5.根據(jù)步驟4采集的多張光學(xué)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(jìn)行擬合，獲得每張圖片中缺陷點(diǎn)數(shù)量、位置、尺寸信息；

步驟6.開發(fā)微缺陷點(diǎn)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(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對采集圖像的批量處理和缺陷點(diǎn)詳細(xì)信息的管理；

步驟2的具體實(shí)現(xiàn)過程為：

步驟2-1、確定顯微鏡實(shí)際光學(xué)放大倍率，首先固定CCD和顯微鏡位置，調(diào)焦至晶體待檢表面，調(diào)節(jié)顯微鏡的可調(diào)透鏡放大倍率讀數(shù)為K₁；然后利用微銑刀進(jìn)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(yùn)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(shí)際光學(xué)放大倍率為D₁/(s×P₁)，s為CCD內(nèi)部像素單元實(shí)際尺寸；

調(diào)節(jié)至不同的顯微鏡放大讀數(shù)，重復(fù)上述過程，則可得到不同倍率下的實(shí)際放大倍率，顯微鏡的實(shí)際光學(xué)放大倍率K與鏡筒上的標(biāo)注讀數(shù)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(jù)缺陷檢測CCD的像素尺寸和分辨率，結(jié)合確定的顯微鏡實(shí)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑光學(xué)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(tǒng)的CCD和顯微鏡的光軸對準(zhǔn)平臺上的加工窗口，用于檢測光學(xué)晶體下表面缺陷，顯微鏡頭前端安裝環(huán)形高亮LED光源，光源內(nèi)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑光學(xué)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(xù)運(yùn)動采集掃描方案中，光學(xué)晶體沿光柵式掃描路徑做連續(xù)運(yùn)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(yùn)動一個掃描步距的時間間隔。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大口徑光學(xué)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(diào)試環(huán)境下開發(fā)的；圖像采集程序與給定的數(shù)控運(yùn)動程序的通訊采用窗口消息(WM_COPYDATA)的方式實(shí)現(xiàn)通訊，采集中的每一張圖像以“X-n_x-Y-n_y.bmp”的方式命名，其中“n_x”、“n_y”分別表示X、Y方向走過的掃描步距數(shù)。