[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

• 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

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-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。