自动化所实现大口径光学元件表面微粒在线检

　　近日，中国科学院自动化研究所精密感知与控制中心研究员徐德、张正涛在IJAC第4期发表了研究论文An Effective On-line Surface Particles Inspection Instrument for Large Aperture Optical Element。文章介绍了最新设计的一款新型紧凑检测仪，可用于快速检测LAOE表面的微粒污染，该仪器携带方便，实现检测。

　　当前，对光学元件表面微粒的检测最基本的方法是肉眼观察，这全凭工人的经验来判断微粒数量和大小，最后的结果常常受很多主观因素影响。现在，还有一些专业的检测仪器，如：激光剪切散斑干涉技术检测薄片上的细小缺点；投射测定法使用THz光谱追踪THz脉冲延迟，并得出元件表面状态的量化数据；C-CT，即原子力显微镜，也称扫描电子显微镜，检测光学元件表面的微粒污染。虽然通过这些仪器测出的结果精度高，但不适用于检测几百微米级大小的微粒。

　　现阶段，研究者们设计出了两种可满足美国国家点火装置（NIF）损伤检测要求的系统：激光光学元件损伤检测系统（LODI）用于检测传输光学元件及靶室真空窗的损伤情况；终端光学元件损伤检测系统（FODI）用于检测终端光学元件的损伤情况。两系统均采取暗场成像技术来增加损伤图像间的对比度。FODI系统可检测大小超过50微米的裂缝，置信度达99%，检测192束光大约需要2小时。但上述系统操作复杂，造价高昂，不容易携带，应用于实际时困难重重。

　　该论文设计的用于检测大口径光学仪器表面微粒的装备，基于暗场成像系统，可在远工作距离的条件下，得到LAOEs表面的高清图象。通过步进机电调整镜头的放大倍率，而后自动对焦。装备易于安装，方便携带，可检测。摄像机内部参数和镜头畸变参数离线校订。当前图像和理想图象间的单应矩阵校订。当前的变形图像可通过单应矩阵和图象校订算法进行校正。借助自适应阈值算法和SSE2算法可得到带背景且抽取了微粒的二值图象。通过分别计算子区域的微粒数，可得到微粒分布情况。

　　实验结果表明，该紧凑型设备可满足大口径光学元件的检测要求，进程高效，结果准确。

　　当前，对光学元件表面微粒的检测有一些专业的检测仪器，但测出的结果精度高，但不适用于检测几百微米级大小的微粒。研究人员最新设计的这款新型紧凑检测仪，可用于快速检测LAOE表面的微粒污染，携带方便，可实现检测，是我国在该领域的一大重项突破。