(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210787373.2 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 暨南大学 地址 510632 广东省广州市天河区黄埔大 道西601号 (72)发明人 周常河　黎兴学　周斌　王津　 贾伟　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 黄卫萍 (51)Int.Cl. G01N 21/95(2006.01) G01N 21/88(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种光栅缺陷检测装置及检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种光栅缺陷检测装置及检 测方法， 其中， 缺陷检测装置包括单色光源模块、 图像采集模块、 XZ二维位移平台及光栅夹 具模块 以及保护 壳。 图像采集模块包采用CMOS相机， 同 时包括高低分辨率光学镜头 可根据需求替换； XZ 二维移动平台在X轴Z轴方向受控的移动扫描光 栅， 实现XZ面扫面； 图像采集模块与图像处理模 块电讯连接,通过图像处理算法对获取的光栅表 面图像进行尺 寸和瑕疵的量检测； 光栅夹具模块 垂直固定大尺寸光栅。 其中， 光栅检测装置采用 暗场成像原理以及单色光源， 避免光栅镜面成像 以及衍射产生彩色光斑， 并且机械结构简单紧 凑,能根据待测件的宽幅可调的模块化设置。 本 发明提高了大尺寸光栅表面瑕疵检测的准确度 和效率。 权利要求书1页 说明书5页 附图9页 CN 115165915 A 2022.10.11 CN 115165915 A 1.一种光栅缺陷检测装置， 其特征在于， 所述光栅缺陷检测装置包括单色光源模块 (10)、 图像采集模块(20)、 XZ二维位移平台(30)、 光栅夹具模块(40)和保护壳(50)， 其中， 所 述单色光源模块(10)和图像采集模块(20)按一定的间距安装在XZ二维位移平台(30)的同 一高度上； 所述XZ二维位移平台带动单色光源模块(10)和图像采集模块(20)扫描XZ平面； 所述光栅夹具模块(40)按一定间距平行放置在XZ二维位移平台(30)正对面； 所述保护壳 (50)将单色光源模块(10)、 图像采集模块(20)、 XZ二维位移平台(30)和光栅夹具模块(40) 包裹在腔体内。 2.根据权利要求1所述的一种光栅缺陷检测装置， 其特征在于， 所述XZ二维位移平台 (30)包括载物台(31)、 X运动轴(32)和Z运动轴(33)， 所述Z运动轴竖直固定在X运动轴上， X 运动轴放置在水平面， 载物台(31)安装在Z运动轴上。 3.根据权利要求1所述的一种光栅缺陷检测装置， 其特征在于， 所述单色光源模块(10) 和图像采集模块(20)按照一定间距平行安装在XZ二维位移平台(30)的载物台(31)上， 单色 光源模块(10)和图像采集模块(20)处于同一水平高度。 4.根据权利要求1所述的一种光栅缺陷检测装置， 其特征在于， 所述图像采集模块(20) 包括一个CMOS面阵相机(21)、 光学转接背板(22)、 高低分辨率光学镜头(23)以及二自由度 俯仰台(24)， 其中， 高低分辨率光学镜头(23)、 CMOS面阵相机(21)、 光学转接背板(22)和二 自由度俯仰台(24)按顺序前后组合。 5.根据专利要求1所述的一种光栅缺陷检测装置， 其特征在于， 所述单色光源模块(10) 包括光源固定架(11)、 LED单色光源(12)、 准直扩束透镜(13)， 其中， 准直扩束透镜(13)、 LED 单色光源(12)和光源固定架(1 1)按顺序前后组合。 6.根据权利要求书1所述的一种光栅缺陷检测装置， 其特征在于， 所述光栅夹具模块 (40)包括底 座(41)和顶 块(42)， 光栅夹具模块(40)按照一定的间距平行放置在二维位移平 台(30)的正对面。 7.根据权利要求书1所述的一种光栅缺陷检测装置， 其特征在于， 所述保护壳(60)为缺 少一个面的长方体金属壳。 8.一种基于权利要求1至7任一所述的光栅缺陷检测装置的检测方法， 其特征在于， 所 述检测方法包括以下步骤： S1、 先将待测的大尺寸 光栅通过调节 顶块(42)固定在光 栅夹具模块(40)上； S2、 通过调整XZ二维位移平台(30)的载物台(31)的起始点位置， 使CMOS面阵相机(21) 的视野区域中心 落在大尺寸光栅的任意角落， 同时使 单色光源模块(10)以一定的角度斜入 射到CMOS视野区域中心； S3、 调节单色光源模块(10)检测光强和光斑大小， 使CMOS面阵相机(21)接收到明亮的 图像， 同时调节图像采集模块(20)的高低分辨率光学镜头(23)和二自由度俯仰台(24)使 CMOS面阵相机(21)采集到清晰的图像； S4、 进行S形扫描大尺寸光栅， CMOS面阵相机(21 )移动一定的距离停止后采集一张图 像， 完成一行暂停， XZ二维位移平台(30)沿Z轴移动一定距离， 进行下一行的扫描， 如此重复 直至完成整个光 栅的图像 被采集； S5、 将步骤S4采集的大尺寸光栅的图像进行预处理和特征拼接， 通过对拼接图像进行 缺陷检测算法操作得到大尺寸 光栅表面的缺陷图。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115165915 A 2一种光栅缺陷检测装 置及检测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及光学元件检测技术领域， 具体涉及一种光栅缺陷检测装置及检测方 法。 背景技术 [0002]大尺寸光栅作为现代光学一个重要的器件， 其表面的缺陷的检测得到更多重视。 目前针对大 口径光学元件的缺陷检测研究较多， 但是针对光栅缺陷检测几乎没有。 大尺寸 光栅的缺陷一般来自于制作过程， 首先由于基底打磨不平整会在光栅基底表面留下划痕小 坑等缺陷。 其次在后续的匀胶、 曝光、 显影、 镀膜、 刻蚀环节中也会因为人员操作的规范性、 光刻胶显影液等操作介质的使用情况、 环境的稳定性等因素也会引起 随机分布的点缺陷。 传统检测大尺寸光栅瑕疵的方法是经验丰富的师傅通过肉 眼观察大尺寸光栅的表面， 寻找 出光栅上瑕疵同时将寻找出来的瑕疵位置、 形状按比例标记在纸上。 这种 方法对于尺寸较 大的光栅需要进行长时间以及移动大尺寸光栅比较困难， 长时间观察光栅人眼会感到疲 劳， 进而导致标记的位置以及形状不准确， 并且无法标记缺陷的实际大小。 这种方法不仅浪 费人力并且绘制的瑕疵图形也 不一定精准。 发明内容 [0003]本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷， 提供一种光栅缺陷检测装置及 检测方法， 实现光 栅表面瑕疵检测。 [0004]本发明的第一个目的可以通过采取如下技 术方案达到： [0005]一种光栅缺陷检测装置， 所述光栅缺陷检测装置包括单色光源模块10、 图像采集 模块20、 XZ二维位移平台30、 光栅夹具模块40和保护壳50， 其中， 所述单色光源模块10和图 像采集模块20按一定的间距 安装在XZ二维位移平台30的同一高度上； 所述XZ二 维位移平台 带动单色光源模块 10和图像采集模块20扫描 XZ平面； 所述光栅夹具模块40按一定间距平行 放置在XZ二维位移平台30正对面； 所述保护壳50将单色光源模块 10、 图像采集模块20、 XZ二 维位移平台30和光栅夹具模块 40包裹在腔体内。 [0006]进一步地， 所述XZ二维位移平台30包括载物台31、 X运动轴32和Z运动轴33， 所述Z 运动轴竖直固定在X运动轴上， X运动轴 放置在水平面， 载物 台31安装在Z运动轴上。 XZ二维 位移台实现大尺寸 光栅和图像采集模块相对运动， 从而扫描 整个光栅表面。 [0007]进一步地， 所述单色光源模块10和图像采集模块20按照一定间距平行安装在XZ二 维位移平 台30的载物 台31上， 单色光源模块10和图像采集模块20处于同一水平 高度。 单色 光源模块和图像采集模块保持相对位置， 能保证采集的每一张图像都是同一个位置以及同 一光源照射 点。 [0008]进一步地， 所述图像采集模块20包括一个CMOS面阵相机21、 光学转接背板22、 高低 分辨率光学镜头23以及二自由度俯仰台24， 其中， 高低分辨率光学镜头23、 CMOS面阵相机 21、 光学转接背板22和二自由度俯仰台24按顺序前后组合。 图像采集模块可通过转动高、 低说　明　书 1/5 页 3 CN 115165915 A 3