球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统与方法与流程

本发明涉及球面镜检测，具体为球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统与方法。

背景技术：

1、球面镜作为精密光学系统的核心元件，广泛应用于航天光学、精密仪器、激光传输等领域，其表面存在的划痕、麻点、针孔、微裂纹等微缺陷，会严重影响光学系统的成像质量、透光效率及使用稳定性，因此高精度微缺陷检测是球面镜生产加工的关键工序。

2、目前球面镜表面缺陷检测多采用常规暗场散射检测技术，现有检测装置多为单一固定角度照明、固定式成像结构，存在诸多技术缺陷：一是照明光路单一，无法适配不同曲率球面镜的曲面特性，球面镜全域照明均匀性差，边缘区域微缺陷易出现漏检、误检；二是无精准的多维对位调节结构，难以实现球面镜曲率中心与成像光轴的精准匹配，曲面散射光线采集不完整，微缺陷成像清晰度低；三是成像光路杂光抑制能力弱，球面镜表面反射光、环境杂光易干扰散射信号，极小尺寸微缺陷的散射信号易被掩盖，检测精度有限；四是现有设备结构适配性差，无法兼容不同孔径、不同曲率规格的球面镜检测，检测通用性低，且自动化程度不足，检测效率低下。

3、因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，所述机架、球面镜定位调节组件、环形暗场照明组件、同轴散射成像组件以及图像采集处理终端；

3、所述球面镜定位调节组件固定设于机架底部中心位置；所述环形暗场照明组件套设于球面镜定位调节组件的正上方区域，且与机架构成竖向滑动连接结构；

4、所述同轴散射成像组件竖直固定安装于机架顶部中心，同轴散射成像组件的成像光轴与球面镜定位调节组件的中心对位轴线重合设置；

5、所述环形暗场照明组件的照明光路倾斜朝向待测球面镜表面布设，照明光路与成像光轴共同构成环形偏心暗场光路结构。

6、优选的，所述球面镜定位调节组件包括电动升降台、角度微调座及球面镜夹持工装；

7、所述电动升降台固定于机架底部，角度微调座固定于电动升降台顶面，球面镜夹持工装可拆卸固定于角度微调座顶面中心。

8、优选的，所述角度微调座包括水平旋转盘、俯仰微调架及固定底板；

9、所述固定底板与电动升降台顶面固定，水平旋转盘转动安装于固定底板上方，俯仰微调架铰接安装于水平旋转盘顶面，球面镜夹持工装固定于俯仰微调架顶端。

10、优选的，所述环形暗场照明组件包括滑动支架、环形光源座、环形阵列光源及光路校准环；

11、所述滑动支架与机架的竖向滑轨滑动配合连接，所述环形光源座水平固定于滑动支架底端，所述环形阵列光源均匀嵌装固定于环形光源座底面，所述光路校准环同轴固定于环形光源座的中心通孔位置。

12、优选的，所述环形阵列光源由多组光源单元均匀环绕排布构成，各组光源单元出光角度一致，所有光源单元的出光光路均朝向系统中心轴线倾斜布设。

13、优选的，所述同轴散射成像组件包括成像镜筒、消杂光镜组、聚焦透镜及工业相机，所述成像镜筒竖直固定于机架顶部，所述消杂光镜组、聚焦透镜自上而下依次同轴固定于成像镜筒内部，所述工业相机同轴固定于成像镜筒的顶端位置。

14、优选的，所述消杂光镜组包括多层错位遮光光阑及紫外截止滤光片，所述多层错位遮光光阑、紫外截止滤光片自上而下依次同轴固定于成像镜筒内部上段区域。

15、优选的，所述图像采集处理终端固定于机架侧部，图像采集处理终端分别与环形暗场照明组件、同轴散射成像组件、球面镜定位调节组件电性连接。

16、优选的，球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统的检测方法：

17、s1、将待测球面镜固定装配于球面镜定位调节组件的夹持工装内部，完成初始定位安装；

18、s2、通过球面镜定位调节组件调节待测球面镜的竖向高度、水平角度及俯仰角度，使待测球面镜曲率中心与系统成像光轴精准对位；

19、s3、调节环形暗场照明组件的竖向安装高度，校准环形倾斜照明光路后，启动环形阵列光源输出暗场照明光束；

20、s4、待测球面镜表面微缺陷产生的散射光线经同轴散射成像组件完成滤光、聚焦、成像处理后，通过工业相机采集对应的散射图像；

21、s5、图像采集处理终端接收采集的散射图像，完成微缺陷识别、尺寸测算及位置标定，完成球面镜微缺陷检测作业。

22、优选的，

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、（1）电动升降台顶面固定固定底板，固定底板上方转动安装水平旋转盘，水平旋转盘可实现360°无级旋转调节，能够校正球面镜水平摆放偏差；

25、（2）机架两侧竖向设置精密滑轨，滑轨上滑动装配滑动支架，滑动支架可沿机架竖向平稳滑动并可锁紧定位，实现环形照明结构高度无级调节，可根据球面镜曲率、孔径大小灵活调整照明距离，保证不同规格球面镜均可获得均匀照明；

26、（3）机架顶部中心竖直固定成像镜筒，成像镜筒为封闭式避光结构，可隔绝外部环境杂光侵入，为成像光路提供稳定的检测环境；

27、（4）本发明进行了针对性结构创新与光路优化，采用环形阵列倾斜暗场照明结构，实现球面镜全域均匀照明，适配不同曲率、不同孔径球面镜的曲面检测需求，设置多维精准定位调节组件，通过竖向升降、水平旋转、俯仰微调多维度协同调节，实现球面镜曲率中心与成像光轴的高精度对位，多层级杂光抑制成像结构，结合封闭式成像镜筒避光设计，有效提取微弱微缺陷散射信号，显著提升微米级、亚微米级微小缺陷的检测精度，采用模块化可调节结构设计，照明高度、球面镜姿态均可自适应调节，解决传统设备通用性差、检测效率低、人工误差大的问题。

1.球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，包括机架(1)、球面镜定位调节组件(2)、环形暗场照明组件(3)、同轴散射成像组件(4)以及图像采集处理终端(5)，其特征在于：所述球面镜定位调节组件(2)固定设于机架(1)底部中心位置；所述环形暗场照明组件(3)套设于球面镜定位调节组件(2)的正上方区域，且与机架(1)构成竖向滑动连接结构；

2.根据权利要求1所述的球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，其特征在于：所述球面镜定位调节组件(2)包括电动升降台(6)、角度微调座(7)及球面镜夹持工装(8)；

3.根据权利要求1所述的球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，其特征在于：所述角度微调座(7)包括水平旋转盘(9)、俯仰微调架(10)及固定底板(11)；

4.根据权利要求1所述的球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，其特征在于：所述环形暗场照明组件(3)包括滑动支架(12)、环形光源座(13)、环形阵列光源(14)及光路校准环(15)；

5.根据权利要求1所述的球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，其特征在于：所述环形阵列光源(14)由多组光源单元均匀环绕排布构成，各组光源单元出光角度一致，所有光源单元的出光光路均朝向系统中心轴线倾斜布设。

6.根据权利要求1所述的球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，其特征在于：所述同轴散射成像组件(4)包括成像镜筒(16)、消杂光镜组(17)、聚焦透镜(18)及工业相机(19)，所述成像镜筒(16)竖直固定于机架(1)顶部，所述消杂光镜组(17)、聚焦透镜(18)自上而下依次同轴固定于成像镜筒(16)内部，所述工业相机(19)同轴固定于成像镜筒(16)的顶端位置。

7.根据权利要求1所述的球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，其特征在于：所述消杂光镜组(17)包括多层错位遮光光阑(20)及紫外截止滤光片(21)，所述多层错位遮光光阑(20)、紫外截止滤光片(21)自上而下依次同轴固定于成像镜筒(16)内部上段区域。

8.根据权利要求1所述的球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统，其特征在于：所述图像采集处理终端(5)固定于机架(1)侧部，图像采集处理终端(5)分别与环形暗场照明组件(3)、同轴散射成像组件(4)、球面镜定位调节组件(2)电性连接。

9.根据权利要求1所述的球面镜表面微缺陷的暗场散射检测系统的检测方法包括：