CN109765242A - 一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，包括上位机、电子控制模块、低倍成像模块、调焦机构、高倍成像模块、样件夹持装置、Y轴电动平移台及X轴电动平移台；低倍成像模块对待测样件表面进行高速低倍成像，定位缺陷位置；高倍成像模块用于精确测量缺陷尺寸；调焦机构在由低倍放大镜头切换为高倍放大镜头时开始工作，保证测量平面位于镜头的景深范围内。本发明通过拍摄表面缺陷图片进行图像处理的方式获得缺陷的规格，相比人工检测技术显著提高了测量结果的准确性及重复性。本发明通过首先使用低倍镜头定位缺陷，然后使用高倍镜头测量缺陷尺寸的方式显著提高了测量的速度，相比一般机器视觉的方法效率更高。

Description

一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置及方法

技术领域

本发明属于光学测量的技术领域，具体涉及一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置及方法。

背景技术

光学元件在精密设备及工程中有着广泛的应用，良好的光学表面质量是保证光学元件性能的关键因素。在一般的成像系统中，表面缺陷导致系统存在难以预测的杂散光，影响了成像质量，若缺陷位于成像面的共轭面附近，会在图像中直接表现，无法接受。在计算成像系统中，表面缺陷影响了系统点扩散函数的分布，给后续图像处理增加了难度。相比成像领域，表面缺陷在激光领域的要求更加严格，其一方面会导致干涉条纹，另一方面当激光强度较高时可能导致元件损毁。因此在光学元件加工过程中实现准确的表面质量检测能够有效保证元件的质量。

受到经济水平和技术水平的制约，目前我国普通光学加工企业的表面质量检测一般是使用目视检测的手段，由操作人员在强光下观察缺陷的散射光特性并与标准缺陷进行比较确定缺陷的等级，但受到主观因素的影响，重复性较差，且不同人员的测量结果将有所区别，很难实现定量测量。当测量准确性要求较高时，只能由多组经验丰富的人员同时测量，成本很高。相比人工测量，机器视觉技术具有测量结果客观，重复性强的优点，在一般工业检测中已经取得了广泛的应用，在光学表面检测领域有广阔的发展前景。

中国专利文献CN108120719A公开了一种锥体表面光洁度检测方法及装置，通过使用成像系统接收锥体的反射光，进行图像处理得到锥体表面光洁度信息，实现了快速、实时检测金属锥体表面光洁度测试，但其测量缺陷的分辨率与测量范围互相限制，难以提高大尺寸样件的测量速度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置及方法，首先通过采用低放大倍数镜头定位缺陷，然后使用高放大倍数镜头测量缺陷尺寸，最后根据指定标准进行图像处理定量获得元件的表面质量来实现大测量范围样件的高效测量。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，包括上位机、电子控制模块、低倍成像模块、调焦机构、高倍成像模块、样件夹持装置、Y轴电动平移台及X轴电动平移台；Y轴电动平移台垂直设于X轴电动平移台上，样件夹持装置设于Y轴电动平移台，用于固定待测样件，调焦机构设于样件夹持装置上方；调焦机构自上到下包括带刹车的步进电机、Z轴电动平移台和相机夹持机构；低倍成像模块自上到下包括低倍放大镜头、工业相机和照明光源，对待测样件表面进行高速低倍成像，定位缺陷位置；高倍成像模块自上到下包括高倍放大镜头、工业相机和照明光源，用于精确测量缺陷尺寸；调焦机构在由低倍放大镜头切换为高倍放大镜头时开始工作，保证测量平面位于镜头的景深范围内；两个工业相机固定于相机夹持机构两端，相机夹持机构垂直设于Z轴电动平移台上，两个工业相机可随相机夹持机构沿Z轴电动平移台在Z轴方向上下运动，从而改变镜头与待测平面之间的距离，自动寻找聚焦最准确的位置；电子控制模块通过串口接收上位机命令，控制Y轴电动平移台、X轴电动平移台和Z轴电动平移台的移动，当移动至指定位置时提供脉冲触发信号给成像部分，实现对待测样件表面的扫描；上位机通过接口采集两个工业相机的图像并进行自动化处理，实现表面缺陷检测并提供测试结果。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的上位机通过接口USB接口、千兆网口或Camera Link接口传输两个工业相机拍摄的图像信息，上位机配备固态硬盘和支持CUDA运算的NVIDIA显卡，上位机中的软件可实现图像采集、电动平移台的运动控制、子孔径图像拼接、图像缺陷定位与检测、图像处理和检测结果的生成及输出。

上述的电子控制模块包括电源模块、微处理器、电机驱动模块及照明驱动模块；电源模块用于提供24V及5V电源给各子模块，24V电源用于驱动步进电机，5V电源用于微处理器与照明供电；微处理器用于接收上位机发送指令，进行控制操作及读取光栅尺脉冲数据；电机驱动模块包括光耦及步进电机驱动器，光耦用于隔离微处理器及步进电机驱动器，将TTL电平转化为适合步进电机驱动器的电平输出，步进电机驱动器接收脉冲及方向信号，步进电机按照指定脉冲数转动；照明驱动模块由光耦组成，将微处理器信号与照明光源隔离。

上述的工业相机的像素数目为500万及以上，拍摄彩色图像，单次图像对应物方视场为25mmX25mm，与低倍放大镜头通过C型或CS型接口连接，提供RAW格式数据，具有ROI功能，可按照需求设置成像范围，照明光源为白色环形光源，入射角度为60°。

上述的Z轴电动平移台安装有零位开关，可实现相机绝对定位，移动分辨率高于20μm。

上述的工业相机的像素数目为500万及以上，拍摄彩色图像，单次图像对应物方视场小于4mmX4mm，与高倍放大镜头通过C型或CS型接口连接，提供RAW格式数据，具有ROI功能，可按照需求设置成像范围，照明光源为白色环形光源，入射角度为60°。

上述的样件夹持装置为自定心夹具，可夹持不同半径及不同厚度的样件；在Y轴电动平移台的表面上设置有一个黑色玻璃或黑色亚克力板，用于抑制背景杂散光。

上述的Y轴电动平移台和X轴电动平移台上设有步进电机、极限开关、零位开关与光栅尺，用于准确控制待测样件在Y轴或X轴方向移动，待测样件在Y轴或X轴方向的移动分辨率高于2μm，重复定位精度为5μm。

上述的待测样件为具有光滑表面的透明或非透明元件，测量表面为抛光平面，若材料透明，待测样件上下表面需为抛光平面，若材料非透明，则只需上表面为抛光平面。

一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量方法，包括以下步骤：

1)装配系统，使用网格标定板作为待测样件夹持，打开两个工业相机预览，拍摄网格标定板图片，计算网格中心点像素位置，与实际网格尺寸相比获得低倍放大镜头及高倍放大镜头的放大倍数；

2)调整两个工业相机的角度，使得图像的坐标系与系统坐标系一致；

3)移动X轴电动平移台、Y轴电动平移台与Z轴电动平移台至零位，分别记录低倍与高倍放大镜头视场中心的位置及距离垂直基准面位置，完成标定；

4)安装待测样件，输入样件及扫描参数进上位机软件，开始扫描，上位机根据输入参数计算X轴电动平移台与Y轴电动平移台每次移动时的位置并发送至电子控制模块；

5)电子控制模块移动电子平移台，移动到位后产生外触发信号并发送给相机，为了进一步同步图像与扫描位置，电子控制模块通过串口发送当前扫描位置给上位机，上位机按照扫描位置保存图像，并单独开辟线程处理图像，检测子孔径图像缺陷，保存缺陷位置及强度数据；

6)完成低倍镜头扫描后计算完整图像中缺陷的连通域，获得每个缺陷位置，上位机进一步发送命令给电子控制模块移动样件至高倍镜头视场；

7)按照检测的缺陷位置使用高倍放大镜头拍摄图像，获得每个缺陷的高倍图像，处理获得缺陷的准确尺寸；

8)统计所有缺陷的信息，包括长度、宽度及强度等，按照设定的标准判断，确认是否满足要求，输出测量结果。

本发明具有以下有益效果：

1）本发明通过拍摄表面缺陷图片进行图像处理的方式获得缺陷的规格，同时可严格按照国家标准通过统计缺陷详细信息进行判断，相比人工检测技术显著提高了测量结果的准确性及重复性。

2）本发明通过首先使用低倍镜头定位缺陷，然后使用高倍镜头测量缺陷尺寸的方式显著提高了测量的速度，相比一般机器视觉的方法效率更高。

附图说明

图1为本发明的装置结构图。

图2为本发明扫描路径设置示意图。

其中的附图标记为：1-上位机、2-电子控制模块、3-低倍成像模块、31-低倍放大镜头、32-工业相机、33-照明光源、4-调焦机构、41-步进电机、42-Z轴电动平移台、43-相机夹持机构、5-高倍成像模块、51-高倍放大镜头、52-工业相机、53-照明光源、6-待测样件、7-样件夹持装置、8-Y轴电动平移台、9-X轴电动平移台。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，用于严格按照国标或者美军标判断透明或非透明抛光光学平面的表面光洁度是否满足加工要求。

如图1所示，本发明的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，包括上位机1、电子控制模块2、低倍成像模块3、调焦机构4、高倍成像模块5、样件夹持装置7、Y轴电动平移台8及X轴电动平移台9；Y轴电动平移台8垂直设于X轴电动平移台9上，样件夹持装置7设于Y轴电动平移台8，用于固定待测样件6，调焦机构4设于样件夹持装置7上方；调焦机构4自上到下包括带刹车的步进电机41、Z轴电动平移台42和相机夹持机构43；低倍成像模块3自上到下包括低倍放大镜头31、工业相机32和照明光源33，对待测样件6表面进行高速低倍成像，定位缺陷位置；高倍成像模块5自上到下包括高倍放大镜头51、工业相机52和照明光源53，用于精确测量缺陷尺寸；工业相机32和工业相机52固定于相机夹持机构43两端，相机夹持机构43垂直设于Z轴电动平移台42上，工业相机32和工业相机52可随相机夹持机构43沿Z轴电动平移台42在Z轴方向上下运动，从而改变镜头与待测平面之间的距离，自动寻找聚焦最准确的位置；电子控制模块2通过串口接收上位机1命令，控制Y轴电动平移台8、X轴电动平移台9和Z轴电动平移台42的移动，当移动至指定位置时提供脉冲触发信号给成像部分，实现对待测样件6表面的扫描；上位机1通过接口采集工业相机32和工业相机52的图像并进行自动化处理，实现表面缺陷检测并提供测试结果。

实施例中，上位机1使用Windows操作系统，可通过接口USB、千兆网或Camera Link传输工业相机32和工业相机52拍摄的图像信息，为工业相机32和工业相机52提供相应驱动软件。

若工业相机32和工业相机52均为千兆网接口，上位机1只有一个网口时需配套千兆网路由器。

上位机1中的软件可实现图像采集、电动平移台的运动控制、子孔径图像拼接、图像缺陷定位与检测、图像处理和检测结果的生成及输出。

上位机1与电子控制模块2之间通过串口进行通信。为了提高拍摄效率，避免等待相机拍摄浪费时间，相机需支持外部触发功能，待测样件6移动至设定位置时，电子控制模块2提供外部触发信号给相机并发送串口命令通知上位机1保存图像。

由于需要测量大孔径样件，扫描过程中可能需要保存比较多的图像，受到内存容量限制，需要将扫描图像保存进硬盘，因此上位机1需配备读写速度快的固态硬盘。为了加速图像处理，上位机1配备固态硬盘和支持CUDA运算的NVIDIA显卡。

实施例中，电子控制模块2包括电源模块、微处理器、电机驱动模块及照明驱动模块。

电源模块用于提供24V及5V电源给各子模块，24V电源用于驱动步进电机41，5V电源用于微处理器与照明供电；微处理器用于接收上位机1发送指令，进行控制操作及读取光栅尺脉冲数据；电机驱动模块包括光耦及步进电机驱动器，光耦用于隔离微处理器及步进电机驱动器，将TTL电平转化为适合步进电机驱动器的电平输出，步进电机驱动器接收脉冲及方向信号，步进电机41按照指定脉冲数转动；照明驱动模块由光耦组成，将微处理器信号与照明光源隔离。

电子控制模块2对外部需提供交流电源、三路极限信号、三路编码器信号、三路零位信号、两路光栅尺信号等输入接口，刹车信号、三路步进电机驱动线、光源、外部触发等输出接口。为了简化设计，输入与输出信号均为5V或者24V规格，微处理器与外设之间通过光耦连接以防止外设对微处理器工作造成影响。为了保证外设正常工作，两种电压输出均需提供一定的电流驱动能力，其中24V输出需能够提供至少10A电流，5V输出需能够提供至少2A电流。

实施例中，低倍成像模块3和高倍成像模块5中相机的像素数目为500万及以上，拍摄彩色图像，工业相机32单次图像对应物方视场为25mmX25mm左右，工业相机52的单次图像对应物方视场小于4mmX4mm，相机与镜头通过C型或CS型接口连接，提供RAW格式数据，具有ROI功能，可按照需求设置成像范围。

低倍成像模块3及高倍成像模块5中镜头的放大倍数需兼顾扫描效率及测量分辨率，同时与相机探测器像素尺寸配合，保证低倍放大镜头31一次拍摄的范围大于20mmX20mm，当测量标准为美军标时，高倍成像模块5的电子分辨率高于2μm。若需要测量分辨率高于1μm时，高倍镜头51需使用显微物镜以降低衍射极限尺寸。

照明光源33和照明光源53均由单色或白光LED构成环形阵列，入射角度为60°，可由电子控制模块2打开及关闭。

实施例中，调焦机构4在由低倍放大镜头31切换为高倍放大镜头51时开始工作，保证测量平面位于镜头的景深范围内。

调焦机构4在Z轴方向整体移动低倍成像模块3及高倍成像模块5，由微处理器接收上位机1命令发送脉冲信号给电机控制器控制平移台运动。由于高倍放大镜头51景深较小，调焦机构4的移动分辨率通过更改驱动器细分倍数设定为高于1μm，为了保证样件不同厚度时的定位精度，多次测量后需将平移台移动至零位位置重新确定零点。使用高倍放大镜头51时调焦机构4根据成像质量微调镜头位置获得清晰图像。

实施例中，待测样件6可具有规则或不规则孔径，当孔径为非圆形时，需更换夹具。待测样件6材料可为透明或非透明，当材料为透明时上下表面均需抛光，若材料不透明对下表面不做要求。测量前用户需已知待测样件6厚度并将其输入软件，帮助调节镜头与待测样件6上表面之间的位置。

实施例中，样件夹持装置7用于定位待测样件6的三维位置，水平方向通过使用自定心夹具保证待测样件6中心位于夹具中心，定位精度由加工精度决定，垂直方向使用待测样件6下表面作为定位基准。

安装时打开自定心夹具，将待测样件6放在亚克力板上，亚克力板与样件夹持装置7下表面接触，关闭夹具，撤除亚克力板，保证了待测样件6下表面与样件夹持装置7下表面垂直位置一致。为了抑制背景杂散光，自定心夹具距离电动平移台一定高度，在Y轴电动平移台8表面上设置有一个黑色玻璃或黑色亚克力板，用于抑制背景杂散光。

实施例中，Y轴电动平移台8和X轴电动平移台9上设有步进电机41、极限开关、零位开关与光栅尺，用于根据上位机1命令移动样件表面至指定位置，光栅尺信号输出至电子控制模块2实现准确定位。待测样件6在Y轴或X轴方向的移动分辨率高于2μm，重复定位精度为5μm，低倍放大镜头31扫描路径如图2所示，电动平移台从待测样件6中心开始，按照螺旋形向外扩展覆盖待测样件6表面。

实施例中，Z轴电动平移台42安装有零位开关，可实现相机绝对定位，移动分辨率高于20μm。

相比传统机器视觉及人工检测方法本发明装置具有高效率及高分辨率的特点，在兼顾测量速度的同时提高了缺陷尺寸测量的准确性。

本发明的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量方法，在测量中首先将待测样件6移动至低倍成像模块3视场内，扫描样件表面拍摄图像，上位机1拼接子孔径图像并定位孔径内表面缺陷的位置，然后样件移动至高倍成像模块5视场中，顺序拍摄已定位的缺陷位置，确定缺陷尺寸，通过此方法提高扫描效率，具体包括以下步骤：

1)装配系统，使用网格标定板作为待测样件6夹持，打开工业相机32和工业相机52预览，拍摄网格标定板图片，计算网格中心点像素位置，与实际网格尺寸相比获得低倍放大镜头31及高倍放大镜头51的放大倍数；

2)调整工业相机32和工业相机52的角度，使得图像的坐标系与系统坐标系一致；

3)移动X轴电动平移台9、Y轴电动平移台8与Z轴电动平移台42至零位，分别记录低倍放大镜头31与高倍放大镜头51视场中心的位置及距离垂直基准面位置，完成标定；

完成装配标定后，系统可开展测量工作，测量流程为：

4)安装待测样件6，输入样件及扫描参数进上位机1软件，开始扫描，上位机1根据输入参数计算X轴电动平移台9与Y轴电动平移台8每次移动时的位置并发送至2模块2；

5)电子控制模块2移动电子平移台，移动到位后产生外触发信号并发送给相机，为了进一步同步图像与扫描位置，电子控制模块2通过串口发送当前扫描位置给上位机1，上位机1按照扫描位置保存图像，并单独开辟线程处理图像，检测子孔径图像缺陷，保存缺陷位置及强度数据；

6)完成低倍镜头扫描后计算完整图像中缺陷的连通域，获得每个缺陷位置，上位机1进一步发送命令给电子控制模块2移动样件至高倍镜头视场；

7) 按照检测的缺陷位置使用高倍放大镜头51拍摄图像，获得每个缺陷的高倍图像，处理获得缺陷的准确尺寸；

8)统计所有缺陷的信息，包括长度、宽度及强度等，按照设定的标准判断，确认是否满足要求，输出测量结果。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：包括上位机（1）、电子控制模块（2）、低倍成像模块（3）、调焦机构（4）、高倍成像模块（5）、样件夹持装置（7）、Y轴电动平移台（8）及X轴电动平移台（9）；所述Y轴电动平移台（8）垂直设于X轴电动平移台（9）上，所述样件夹持装置（7）设于Y轴电动平移台（8），用于固定待测样件（6），所述调焦机构（4）设于样件夹持装置（7）上方；所述调焦机构（4）自上到下包括带刹车的步进电机（41）、Z轴电动平移台（42）和相机夹持机构（43）；所述低倍成像模块（3）自上到下包括低倍放大镜头（31）、工业相机（32）和照明光源（33），对待测样件（6）表面进行高速低倍成像，定位缺陷位置；所述高倍成像模块（5）自上到下包括高倍放大镜头（51）、工业相机（52）和照明光源（53），用于精确测量所述缺陷尺寸；所述调焦机构（4）在由低倍放大镜头（31）切换为高倍放大镜头（51）时开始工作，保证测量平面位于镜头的景深范围内；所述工业相机（32）和工业相机（52）固定于相机夹持机构（43）两端，所述相机夹持机构（43）垂直设于Z轴电动平移台（42）上，工业相机（32）和工业相机（52）可随相机夹持机构（43）沿Z轴电动平移台（42）在Z轴方向上下运动，从而改变镜头与待测平面之间的距离，自动寻找聚焦最准确的位置；所述电子控制模块（2）通过串口接收上位机（1）命令，控制Y轴电动平移台（8）、X轴电动平移台（9）和Z轴电动平移台（42）的移动，当移动至指定位置时提供脉冲触发信号给成像部分，实现对待测样件（6）表面的扫描；所述上位机（1）通过接口采集工业相机（32）和工业相机（52）的图像并进行自动化处理，实现表面缺陷检测并提供测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述上位机（1）通过USB接口、千兆网口或Camera Link接口传输工业相机（32）和工业相机（52）拍摄的图像信息，所述上位机（1）配备固态硬盘和支持CUDA运算的NVIDIA显卡，所述上位机（1）中的软件可实现图像采集、电动平移台的运动控制、子孔径图像拼接、图像缺陷定位与检测、图像处理和检测结果的生成及输出。

3.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述电子控制模块（2）包括电源模块、微处理器、电机驱动模块及照明驱动模块；所述电源模块用于提供24V及5V电源给各子模块，所述24V电源用于驱动步进电机（41），所述5V电源用于微处理器与照明供电；所述微处理器用于接收上位机（1）发送指令，进行控制操作及读取光栅尺脉冲数据；所述电机驱动模块包括光耦及步进电机驱动器，所述光耦用于隔离微处理器及步进电机驱动器，将TTL电平转化为适合步进电机驱动器的电平输出，步进电机驱动器接收脉冲及方向信号，步进电机（41）按照指定脉冲数转动；所述照明驱动模块由光耦组成，将微处理器信号与照明光源隔离。

4.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述工业相机（32）的像素数目为500万及以上，拍摄彩色图像，单次图像对应物方视场为25mmX25mm，与低倍放大镜头（31）通过C型或CS型接口连接，提供RAW格式数据，具有ROI功能，可按照需求设置成像范围，所述照明光源（33）为白色环形光源，入射角度为60°。

5.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述Z轴电动平移台（42）安装有零位开关，可实现相机绝对定位，移动分辨率高于20μm。

6.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述工业相机（52）的像素数目为500万及以上，拍摄彩色图像，单次图像对应物方视场小于4mmX4mm，与高倍放大镜头（51）通过C型或CS型接口连接，提供RAW格式数据，具有ROI功能，可按照需求设置成像范围，所述照明光源（53）为白色环形光源，入射角度为60°。

7.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述样件夹持装置（7）为自定心夹具，可夹持不同半径及不同厚度的样件；在Y轴电动平移台（8）表面上设置有一个黑色玻璃或黑色亚克力板，用于抑制背景杂散光。

8.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述Y轴电动平移台（8）和X轴电动平移台（9）上设有步进电机（41）、极限开关、零位开关与光栅尺，用于准确控制待测样件（6）在Y轴或X轴方向移动，待测样件（6）在Y轴或X轴方向的移动分辨率高于2μm，重复定位精度为5μm。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述待测样件（6）为具有光滑表面的透明或非透明元件，测量表面为抛光平面，若材料透明，待测样件（6）上下表面需为抛光平面，若材料非透明，则只需上表面为抛光平面。

10.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

装配系统，使用网格标定板作为待测样件（6）夹持，打开工业相机（32）和工业相机（52）预览，拍摄网格标定板图片，计算网格中心点像素位置，与实际网格尺寸相比获得低倍放大镜头（31）及高倍放大镜头（51）的放大倍数；

调整工业相机（32）和工业相机（52）的角度，使得图像的坐标系与系统坐标系一致；

移动X轴电动平移台（9）、Y轴电动平移台（8）与Z轴电动平移台（42）至零位，分别记录低倍放大镜头（31）与高倍放大镜头（51）视场中心的位置及距离垂直基准面位置，完成标定；

安装待测样件（6），输入样件及扫描参数进上位机（1）软件，开始扫描，上位机（1）根据输入参数计算X轴电动平移台（9）与Y轴电动平移台（8）每次移动时的位置并发送至电子控制模块（2）；

电子控制模块（2）移动电子平移台，移动到位后产生外触发信号并发送给相机，为了进一步同步图像与扫描位置，电子控制模块（2）通过串口发送当前扫描位置给上位机（1），上位机（1）按照扫描位置保存图像，并单独开辟线程处理图像，检测子孔径图像缺陷，保存缺陷位置及强度数据；

完成低倍镜头扫描后计算完整图像中缺陷的连通域，获得每个缺陷位置，上位机（1）进一步发送命令给电子控制模块（2）移动样件至高倍镜头视场；

按照检测的缺陷位置使用高倍放大镜头（51）拍摄图像，获得每个缺陷的高倍图像，处理获得缺陷的准确尺寸；

统计所有缺陷的信息，包括长度、宽度及强度等，按照设定的标准判断，确认是否满足要求，输出测量结果。