[发明专利]物品表面疵病的激光检测法及其检测仪

说明书

本发明涉及用激光检测物品表面疵病的方法及其检测装置。

长期来对于光学零件表面疵病的检测一直停留在人眼的主观评价上，此法不仅落后，且人为因素直接影响到对表面疵病作出正确评价，尤其是检测标准从控制表面疵病个数提高到控制表面疵病的总面积衡量后，则再用人眼主观评价就更加困难。为此，国内外一直在寻求客观评价表面疵病的方法。

鉴于上述，本发明的目的旨在提出一种表面疵病的激光检测法以及为用该法而设计的一种激光检测仪，它能自动检测被测件或光学零件表面的疵病，标定表面疵病等级，从而为正确、客观评价表面疵病开辟了新途径。

本发明提出的表面疵病检测法是激光扫描频谱法，即用激光对被测件表面进行扫描，通过去除被测件表面的零级谱，测定被测件表面一级以上的高次衍射频谱的光强，并将其与标准疵病的频谱光强作比较来标定表面疵病及疵病等级。例如，设被测件表面疵病的形状为R(x，y)，在扫描激光点扫射下，其Fourier变换频谱为F(u，v)其谱光强分布则为：

    I(u，v))＝|F(u，v)|²式中 F ( u , v ) = ∫ - ∞ + ∞ ∫ - ∞ + ∞ I 0 R ( x , y ) ]]>

            ·exp〔-2πi(ux＋vy)〕dxdy

I₀为入射光强。

把测得各点的谱光强经过计算机分析处理后，与标准疵病谱光强进行比较，就可评价疵病及其等级了。

为实现激光检测法而设计的一种激光检测仪如图1所示，图1是激光检测仪的构成原理示意图，图中P为激光器，K为空间滤波器，M₁为反射镜，M₂为带孔反射镜，L₁，L₂，L₃分别为透镜，F为被测件，G为光电探测器，A为放大器，A/D为A/D变换器，MBS为微处理机，D为步进电机。参照图1，利用反射镜M₁使经空间滤波器K滤波后的激光穿越带孔反射镜M₂的孔入射到透镜L₁，该激光器一般采用价格低廉的He—Ne激光器，由透镜L₁将光束缩小，最好缩小到0.1～0.2mm，入射到被测零件F上，从被测件反射的零级谱直接通过反射镜M₂的孔返回而不进入光电探测器G，一级以上的高级次衍射频谱经透镜L₁收集和M₂反射，并经透镜L₂及L₃进入光电探测器，其输出信号经放大器A放大及作A/D变换后，进入微处理机MBS中，微处理机一方面将测得的信号按表面疵病的级数J与疵病的面积M成的关系作疵病面积和等级换算处理，并与标准疵病比较直接显示疵病等级，另一方面控制步进电机D驱动被测件旋转、平移或偏摆，以便对整个被测件表面进行检测。

本发明提出的表面疵病检测法及激光检测仪不仅适用于检测光学零件，也适用于检测钢材、陶瓷、纸张、塑料、布匹等表面疵病。由于该检测法及检测仪，通过激光对被测件扫描，能自动检测物品表面的疵病及等级，它克服了主观评价法人为因素的影响，为正确、客观评价表面疵病开辟了新途径。