标准规范下载简介
GB／T 41805-2022 光学元件表面疵病定量检测方法 显微散射暗场成像法.pdfICS 81.040.01 CCSN05
光学元件表面疵病定量检测方法
GA 1800.2-2021 电力系统治安反恐防范要求 第2部分：火力发电企业.pdf国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国光学和光子学标准化技术委员会（SAC/TC103)归口。 本文件起草单位：浙江大学、杭州晶耐科光电技术有限公司、中国科学院大连化学物理研究所、中国 工程物理研究院激光聚变研究中心、中国科学院上海光学精密机械研究所、中国兵器工业标准化研究 所、江苏皇冠新材料科技有限公司、福建福特科光电股份有限公司。 本文件主要起草人：杨甬英、曹频、李刚、杨李茗、刘旭、刘世杰、胡丽丽、徐晓飞、李炜娜、麦启波、 黄本旺。
GB/T1185一2006是光学元件表面疵病目视法检测标准，其主要采用在强光或一定的光照条件 下，利用比较标板人眼目视观察确定疵病尺度的方法。目视法的主观性强且重复性差，落后的检测方法 已经严重制约现代科学研究及工业化在线检测的发展。本文件保留GB/T1185一2006对光学元件表 面疵病的评定标准，提出显微散射暗场光学成像系统及数字化处理的定量评价方法，该标准的建立将为 我国对各类精密光学元件在加工工艺、光学镀膜、工业化在线检测等各个环节提供有效的数字化定量检 测方法。 本文件介绍了光学元件显微散射暗场成像中的术语及定义，描述了环形照明光源及显微散射暗场 成像系统组成的检测设备原理及搭建方法、试验条件、光学元件样品类型、图像采集、图像预处理、图像 值分割、图像形态学处理、病分类、数字化定标方法、试验数据处理和检测报告形式，基本可适用于 所有光学元件表面疵病的定量化检测。 针对数字化的定量检测方法，在附录A中介绍了检测重复性与相对误差测量方法。针对大口径平 面光学元件的检测，在附录B中介绍了利用显微散射暗场成像的子孔径的扫描拼接方法。在附录C中 介绍了用于疵病尺度评价的比较标板的制作方法。 为避免技术壁垒，本文件中只推荐并介绍平面光学元件表面疵病定量检测装置的布局，对检测装置 如显微散射暗场光学成像系统、子孔径扫描所需的机械移导装置等具体结构类型不做限制，只要能满足 显微散射暗场成像环境即可。
光学元件表面疵病定量检测方法
本文件描述了采用显微散射暗场成像法对光学元件表面症病进行定量检测的检测原理、试验条件 仪器设备、样品、检测步骤、试验数据处理和检测报告。 本文件适用于平板类双面抛光光学元件表面症病的长度、宽度、挡光面积以及症病位置检测
此病像素周长 pixelperimeter
低病像素周长 pixelperimeter
基于显微散射暗场成像的光学元件表面疵病定量检测原理示意图见图1。被检样品或比较标板水 平放置于哑光黑色背景上方，由环形光源倾斜照明。表面疵病发出的散射光被显微镜收集成像，成像系 统仅接收到表面疵病诱发的散射光使得疵病会在暗背景下呈现高亮区域。在定量测量被检样品之 前，首先使用比较标板进行定标，测量比较标板的藏病标样以建立图像像素尺寸和疵病标样实际尺寸或 级数之间的映射关系，按照附录A描述的方法计算比较标板的检测重复性与计算结果的相对误差，如 果满足用户要求则完成定标。随后在与定标相同的条件和流程下，测量被检样品的表面疵病，并换算成 疵病基本级数。整个表面检测完成后，统计各级疵病的数量，验证被检样品是否满足设计公差的要求。
标引序号说明： 1—工业相机； 2—显微镜； 3—环形光源； 被检零件或比较标板； 哑光黑色背景； 计算机。
除特殊要求外，试验应在下述环境条件下进行： a) 环境温度：23℃士3℃； b 相对湿度：不大于60%； c） 洁净度：工作环境万级，测试区域局部根据样本特殊测试需求确定。
根据图1的光学元件表面批病定量检测原理示意图搭建显微散射暗场成像检测装置。试验所需最 低成像分辨率按GB/T1185一2006中4.2.1.3和4.2.2.2规定的不予计算的疵病级数。例如一般疵病 级数小于一般疵病公差级数的0.16倍可忽略不计，对于一般疵病公差B/1×0.63，成像分辨率应优于 0.1mm。 待检疵病级数属于GB/T1185一2006中表C.1的1号标板、2号标板和3号标板时，试验设备应符 合表1的要求。
表1试验设备所需条任
试验中应避免光源反射光直接进人视场。在满足检测所需成像分辨率的前提下，如果相机视 能覆盖整个有效检测口径，应通过控制移导机构移动待测元件，使疵病位于视场内。逐次扫描及拼 星按附录B描述的子孔径扫描和拼接过程。
待检测的样品为平板类双面抛光光学元件，需满足以下条件： a) 样品表面清洁度应不影响测量； 样品厚度大于光学成像系统的景深； c 样品表面对可见光不会产生衍射。
首先固定相机和光学系统，然后按照表1的要求布置光源，最终将待检测的样品移动到成像系统视 场内，调节相机与样品表面的距离，使成像系统对焦于物体表面。对于被检样品口径超出视场的区 域，按附录B规定的子孔径扫描和拼接的说明，对样品表面进行全口径图像采集。
在暗场环境下采集待测光学元件的图像
在对图像进行正式处理之前，需对图像进行预处理，减弱图像中的噪声信息，图像预处理主要包括 图像去噪与图像对比度增强等步骤。
选取合适國值对图像做二值化分割，获得暗背景与亮藏病分明的二值化图像。图像预处理和图像 鋼值分割会影响到8.7中的定标精度，当图像质量较差，定标直线的线性度不佳、测量误差与检测重复 性不满足检测要求时，需重新调整图像预处理和图像阈值分割算法，再次定标。
对二值化图像进行形态学处理，以形态学处理后的二值化图像中的连通域来表征疵病。如图2所 示，每一个网格表示暗场图像的一个像素，黑色区域表示图像背景，疵病的像素连通域由白色区域表示 计算白色区域的像素个数可以得到病像素面积N，计算白色区域外轮廊相邻像素质心距离之和可以 得到疵病像素周长C，疵病像素面积N与症病像素周长C的获得将为后续的症病分类及疵病尺寸计算 提供依据。
长划痕和麻点的像素面积、像素周长计算示意图
按照GB/T1185一2006规定，表面疵病包括麻点、擦痕等瑕疵。麻点是光学零件表面呈现的微小 的点状凹穴，而擦痕为微细的长条形凹痕。长宽比大于160：1的擦痕称长擦痕，基本级数是长擦痕的 最大宽度。长宽比小于160：1的擦痕又称短擦痕。短擦痕和麻点都归为一般表面疵病，级数值是疵病 面积的平方根。不同类型疵病的级数含义不同，因此对于每一个疵病连通域，首先按长宽比分为一般疵 病或长擦痕，然后分别计算尺寸和相应的级数。根据8.5直接获得的疵病像素周长C和疵病像素面积 N，可以间接地获取疵病的长宽比t。具体如公式（1)所示。设擦痕长宽比为t，宽度由u个像素表 征，长度由t·u(t>1)个像素表征，则擦痕的像素周长C可以表示为2u（t十1)，擦痕的像素面积N可 以表示为tu²，当t=160时，R=648.03，因此当疵病像素周长的平方与疵病像素面积的比值R>649 时，满足t>160，即可判断疵病为长擦痕，其余情况为一般疵病。
疵病像素周长的平方与疵病像素面积的比值；
2 疵病像素面积，单位为像素（Pixel)； 疵病像素周长，单位为像素（Pixel)。
GB/T 418052022
定标时需要使用已知疵病实际尺寸的比较标板作为待测光学元件，该比较标板的加工制作可参照 附录C的方法，定标过程是保证最终测量结果准确的关键步骤，该过程要求： a）待测光学元件和比较标板在相同的光照环境条件下进行图像采集； b）待测光学元件表面垂直于成像系统光轴，并与相机像面平行； c）若使用二维移动导轨移动光学元件，移动过程中要保持光学元件表面与相机像面平行。 在采集比较标板上的擦痕图像后，根据8.3～8.5的步骤，对擦痕图像进行处理，如图3a)所示，得到 一系列相机成像后的擦痕像素宽度数据u,u2，",u;，…,u，这些擦痕实际宽度已知，分别为w
1 定标擦痕图像采样示意图
b）定标擦痕像素宽度和实际宽度线性拟合示意图
3比较标板定标示意图
用最小二乘法对比较标板上的擦痕像素宽度与其实际宽度进行线性拟合，如图3b)所示，得到擦 宽度与实际宽度的拟合直线，拟合直线的斜率为所需要的定标系数k。。拟合直线表达式见公式
将一般症病的像素面积经过公式（3）计算后得到以mm²为单位的实际面积，见公式（3）所示：
式中： S 疵病面积，单位为平方毫米（mm²）； N 疵病像素面积，单位为像素（Pixel)； R。 拟合直线斜率，记为定标系数，
式中： S 疵病面积，单位为平方毫米（mm²）； N 疵病像素面积，单位为像素（Pixel)； 拟合直线斜率，记为定标系数。
长擦痕的尺寸主要包括长度和宽度，由于GB/T1185一2006规定长宽比大于160：1的排 擦痕，因此长擦痕的长度L可近似用擦痕周长的一半来表示，具体见公式（4）：
麻点尺寸主要包括麻点直径d，可按公式(6)计算： d=2k√N/ 式中： 麻点直径，单位为毫米（mm）； 拟合直线斜率，记为定标系数； N 疵病像素面积，单位为像素（Pixel）
报告应至少包括以下内容： a） 采用标准； b） 试验时间、报告时间； c） 2 样品信息（产品类型、样品编号、送检单位)； d 2 比较标板有关信息； e 2 测试仪器； D 疵病类别、数量、尺寸及症病级次； g 1 检测环境条件； h） 检测单位和检测人员。
2019年一级消防工程师《消防安全技术综合能力》考试真题及答案附录A （规范性） 检测重复性与相对误差测量方法
检测重复性与相对误差测量方法
利用试验设备对某平板玻璃进行实际测试，每次测量结束后重新调整，并按原扫描路径重新测 量，测量10次，检测重复性为10次测量中，平板玻璃表面的疵病总面积与10次测量总面积平均值的相 对偏差的最大值，见公式（A.1)。
式中： Einspetion 检测重复性； max 取最大值函数； i 测量序号； S. 第i次测量的元件表面症病总面积，单位为像素（Pixel)； S 10次测量得到的元件表面疵病总面积平均值，单位为像素（Pixel)。
检测的相对误差为对某一已知尺寸参数的症病，重复10次测量中，尺寸测量值与已知真实值相对 偏差的最大值，见公式（A.2）。
尺寸测量相对误差； max 取最大值函数； ， 测量序号； wj 同一疵病第i次测量 Wreel 疵病的真实尺寸，单
Eprecisior 尺寸测量相对误差； max 取最大值函数； 平山互通II号桥下部结构施工方案， 测量序号； Wj 同一疵病第j次测量得到的尺寸，单位为毫米（mm）； 疵病的真实尺寸，单位为毫米（mm）。