高反射工件表面缺陷偏振检测光学系统设计

摘要：

针对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的高精稳健检测与评估这一工程难题,设计了一种基于高反射抑制效应的偏振检测系统,能够有效避免背景杂波干扰,提升复杂检测环境下的缺陷探测能力.系统基于Q-type非球面设计,其像差校正能力强,简化了系统结构,第 7 表面面型与最佳拟合球面偏离量仅 0.371 μm,第 9 表面面型与最佳拟合球面偏离量仅 0.434 μm,焦距为 50 mm,F数为2,工作距离为 300 mm.仿真结果表明,调制传递函数在奈奎斯特频率为 144.93 lp/mm处优于 0.42,满足成像质量要求;公差分析和 2000 次蒙特卡洛分析结果显示,在满足偏振检测系统成像质量条件下,公差范围合理,符合加工与装配条件.同时,基于斯托克斯矢量法提取高反射检测图像中的缺陷偏振态信息,实现斯托克斯矢量、偏振度和偏振角信息的高反射抑制重构,有效提升偏振检测图像对比度、凸显缺陷轮廓信息及形貌特征,对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的特征提取与表征分析具有重要意义.

关键词：激光增材制造、偏振检测、光学设计、缺陷

所属期刊栏目：52

分类号：O439(光学)

在线出版日期：2023-10-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：384-398