[发明专利]大口径光学元件表面损伤检测装置和相应的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于大口径光学元件表面损伤检测领域，具体地说是一种能够实现大口径光学元件表面损伤检测的装置和相应的检测方法。

背景技术

随着光学加工水平的快速发展，大口径光学元件的使用比重越来越大，如何能够快速高精度的进行大口径光学元件的表面损伤检测，近年来备受关注。国内外很多高校研究所也都对此开展了相关的研究工作，在光源选型、照明实验设计、CCD选择、扫描控制、损伤识别等方面都提出了比较实用和值得借鉴的方法，但仍然还存在着一些局限和不足，如检测精度差、检测效率低、检测对象单一、操作不便等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述不足、满足大口径光学元件表面损伤检测需求的检测装置和相应的检测方法。

为了实现上述目的，

根据本发明的一方面，提出一种大口径光学元件表面损伤检测装置，该装置包括：专用夹具、激光自准直仪、线阵相机组件、显微镜组件、扫描聚焦组件和数据采集处理系统，其中：

所述专用夹具固定安装在检测平台上，用于实现待检测光学元件的定位和夹紧，并根据数据采集处理系统的调整指令对待检测光学元件的姿态进行调整；

所述激光自准直仪安装于可检测到待检测光学元件的位置，用于检测待检测光学元件的姿态信息，并将检测到的姿态信息反馈给所述数据采集处理系统；

所述线阵相机组件安装于可观测到待检测光学元件的位置，用于获取待检测光学元件表面局部缩小的线阵图像，并将获取到的线阵图像发送给所述数据采集处理系统进行存储、处理和分析；

所述显微镜组件安装于可观测到待检测光学元件的位置，用于获取待检测光学元件表面局部放大的面阵图像，并将获取到的面阵图像发送给所述数据采集处理系统进行存储、处理和分析；

所述扫描聚焦组件与所述线阵相机组件、显微镜组件和激光自准直仪连接，用于根据所述数据采集处理系统的驱动指令运动，以实现所述线阵相机组件、所述显微镜组件或激光自准直仪对于待检测光学元件表面的扫描、定位和聚焦；

所述数据采集处理系统与所述激光自准直仪、线阵相机组件、显微镜组件和扫描聚焦组件连接，用于对于所述专用夹具和扫描聚焦组件的运动进行控制，并对接收到的图像进行存储、处理和图像损伤信息分析。

根据本发明的另一方面，还提出一种大口径光学元件表面损伤检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将待检测光学元件安装到专用夹具上进行定位和夹紧，并根据激光自准直仪的检测结果对待检测光学元件的姿态进行调整；

步骤2，驱动扫描聚焦组件中的前后聚焦轴运动，使得线阵相机组件中的相机镜头对待检测光学元件的表面进行聚焦；

步骤3，驱动扫描聚焦组件中的水平扫描轴和竖直扫描轴运动，将线阵相机组件中的相机镜头定位到待检测光学元件的左上角，并按照先竖直后水平的原则对待检测光学元件的表面进行线扫描成像，得到多幅局部缩小的线阵图像；

步骤4，将扫描得到的局部缩小的线阵图像进行拼接，得到待检测光学元件的整体表面图像，对该图像进行处理和损伤分析，可以得到待检测光学元件表面的损伤信息。

本发明能够实现长度尺寸在400-1000毫米之间方形平面光学元件的表面损伤离线检测，线阵相机可以识别的最小损伤点尺寸约为30微米，显微镜精确测量损伤点的尺寸精度优于5微米，损伤点位置估计精度优于50微米，本发明稍作改动即可用于非方形曲面光学元件的表面损伤离线检测，因此本发明具有广泛的应用前景和可观的社会经济效益。

附图说明

图1是本发明大口径光学元件表面损伤检测装置的结构示意图。

图2是利用本发明检测装置对大口径光学元件表面损伤进行检测的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明大口径光学元件表面损伤检测装置的结构示意图，如图1所示，根据本发明的一方面，提供一种大口径光学元件表面损伤检测装置，该检测装置包括专用夹具1、激光自准直仪2、线阵相机组件3、显微镜组件4、扫描聚焦组件5和数据采集处理系统6，其中：

所述专用夹具固定安装在检测平台上，用于实现待检测光学元件的定位和夹紧，并根据数据采集处理系统的调整指令对待检测光学元件的姿态进行调整，待检测光学元件的姿态包括俯仰和偏摆角度等姿态；