[發明專利]一種光學零件疵病檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201910074602.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109668904A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 王志華;唐姣姣;仝若男;高峰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95;G01N21/958;G06T7/00;G06T5/50
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發明公開了一種光學零件表面疵病檢測裝置及方法，該裝置包括圖像采集模塊、照明系統、運動控制模塊和處理器，運動控制模塊用于放置被測光學零件，控制光學零件在方位和俯仰方向上移動；照明系統用于為被測光學零件提供不同光譜的光源；圖像采集模塊用于采集不同光譜、不同位置角度下的光學零件圖像；處理器用于控制運動控制模塊的移動，接光學零件圖像收進行疵病檢測。本發明通過多光譜LED光源和旋轉待測光學零件，獲得多光譜、多角度的圖像，并通過圖像融合技術，將同一場景下的多光譜、多角度的疵病圖像信息融合到一起，提高了信息的可靠性和檢測的精度。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術，具體涉及一種光學零件疵病檢測裝置及方法。

背景技術

表面疵病情況是光學零件表面質量的一個重要評價指標，會對入射到光學零件表面的光束造成散射和能量損耗，如果疵病的尺寸較小，還會產生較為嚴重的衍射現象，出現膜層破壞、衍射條紋、能量吸收和疵病畸變等現象，進一步影響光學元件的使用效率和使用壽命。

基于白光照明和傳統光學顯微成像的暗場成像法是目前主流的表面疵病檢測方法。為了提高檢測精度，一些檢測方法對成像系統進行改進，以獲得清晰的圖像。如專利CN108152299A公開了一種高精度光學元件的表面疵病檢測裝置及檢測方法，通過波前編碼顯微成像模塊實現大景深的疵病成像效果；專利CN108152302A公開了一種曲面光學元件表面疵病的檢測裝置及方法，在成像系統中設置N組成像機構，將相機傳感器與處理器進行信號連接，通過調節每個相機傳感器的位置，使得獲得清晰的圖像。但是上述方法中，照明系統都用的是單一光譜段的光源，且待測光學零件都是固定不動的，造成很多疵病細節被忽略，疵病檢測精度不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光學零件疵病檢測裝置及方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種光學零件表面疵病檢測裝置，包括圖像采集模塊、照明系統、運動控制模塊和處理器，所述運動控制模塊用于放置被測光學零件，控制光學零件在方位和俯仰方向上移動；所述照明系統用于為被測光學零件提供不同光譜的光源；所述圖像采集模塊用于采集不同光譜、不同位置角度下的光學零件圖像；所述處理器用于控制運動控制模塊的移動，接光學零件圖像收進行疵病檢測。

作為一種優選實施方式，所述圖像采集模塊包括CCD和顯微鏡頭。

作為一種優選實施方式，所述照明系統為環形LED光源，提供白光和紅外光。

作為一種優選實施方式，所述運動控制模塊由電控平移臺和4個驅動電機，計算機通過4個驅動電機控制電控平移臺X軸、Y軸、Z軸方向的平移和θ角的旋轉。

一種光學零件表面疵病檢測方法，包括如下步驟：

步驟1、控制照明系統發出白光和紅外光，照射運動控制模塊的被測光學零件；

步驟2、在白光和紅外光照射下，分別控制電控平移臺沿X軸、Y軸、Z軸方向平移，沿θ角旋轉，獲得多個子口徑圖像；

步驟3、對各子口徑圖像進行預處理、拼接融合和疵病提取，確定光學零件表面疵病狀況。

作為一種優選實施方式，步驟2中，在兩種光譜下，對CCD進行面掃描，具體先從元件的左側上邊緣開始，沿X軸向右掃描，電控平移臺每移動一個步長采集一幅子口徑圖片，直至元件右側邊緣，此時平移臺再沿Y軸向下移動一個步長，向左繼續掃描，實現類似S型掃描，直至完成對整個元件的掃描；然后將待測光學零件每次旋轉20度，直至旋轉到180度，在9個角度上分別進行面掃描，獲得不同角度下的子口徑圖像。

作為一種優選實施方式，步驟3中，圖像預處理包括：圖像灰度化、圖像增強、圖像去噪、圖像二值化和形態學處理。

作為一種優選實施方式，步驟3中，拼接融合采用基于SURF的方法對圖像進行配準處理，再應用加權平均法進行圖像融合處理。