CN114113111A - 大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法 - Google Patents

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Abstract

大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，涉及工程光学技术领域，用以解决现有修复方法存在自动化程度低且效率低下的问题。本发明的技术要点包括：根据元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息确定修复策略；依据修复策略，利用激光修复装置对元件表面缺陷区域进行修复。进一步地，以修复坑间允许的最小距离作为距离阈值，判断各个缺陷区域之间的交联程度，交联程度大的缺陷区域采用多缺陷修复策略，交联程度小的缺陷区域采用单缺陷修复策略。本发明修复策略制定、修复文件生成以及相应参数激光的输出等过程均实现了自动化，不仅节省大量时间，还大大降低了操作错误率。本发明可应用于对元件表面缺陷的自动修复中。

Description

大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法
技术领域
本发明涉及工程光学技术领域，具体涉及一种大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法。
背景技术
大口径熔石英光学元件是高功率固体激光装置终端光学组件中应用最为普遍的光学元器件，在冷加工过程中易产生微裂纹、凹坑等表层或亚表层微缺陷，尤其是在高功率固体激光系统中，当大口径熔石英光学元件在三倍频紫外强激光的辐照下，更易于产生微裂纹、微凹坑等烧蚀点微缺陷。研究表明，微裂纹或烧蚀点等微缺陷产生后，随着激光辐照次数的增加，光学元件的后表面微缺陷尺寸以指数性增长。当微缺陷的面积总和超过一定比例后，熔石英光学元件将视为彻底损坏而不能继续使用。对于大口径熔石英光学元件，其加工时间周期长，成本高；为了延缓光学元件的使用寿命，国内外主要采取的解决措施是对已产生的微缺陷进行激光微修复，使其抗损伤能力大幅度提升，从而达到抑制损伤增长的目的，由此降低高功率固体激光装置的运行成本。但现有修复机床在使用过程中存在自动化程度低、人工操作易出错和效率低下等问题，无法完成大批量的修复工作。因此，建立一套光学元件表面微缺陷的自动化修复系统对于提高缺陷的修复效率和修复成功率，满足高功率固体激光装置大批量工程应用具有重大的意义。
发明内容
鉴于以上问题，本发明提出一种大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，用以解决现有修复方法存在自动化程度低且效率低下的问题。
大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，包括以下步骤：
步骤一、获取元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息；
步骤二、根据元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息确定修复策略；
步骤三、依据修复策略，利用激光修复装置对元件表面缺陷区域进行修复。
进一步地，步骤一中元件表面缺陷区域的位置信息包括缺陷区域中心点在机床坐标系下的X、Y、Z轴坐标；尺寸信息包括缺陷区域最小外接圆的半径。
进一步地，步骤二的具体步骤包括：
以修复坑间允许的最小距离作为距离阈值，判断各个缺陷区域之间的交联程度，将超过距离阈值的两个缺陷区域确定为交联程度大，不超过距离阈值的两个缺陷区域确定为交联程度小；交联程度小的缺陷区域采用单缺陷修复策略；交联程度大的缺陷区域采用多缺陷修复策略。
进一步地，步骤二中按照下述公式判断各个缺陷区域之间的交联程度：
(xi-xj)2+(yi-yj)2>δij
式中，(xi,yi)、(xj,yj)表示两个缺陷区域中心点在机床坐标系下的X、Y轴坐标；δij表示修复坑间允许的最小距离。
进一步地，步骤二中单缺陷修复策略为依据缺陷区域的尺寸信息确定修复坑尺寸和激光修复参数；多缺陷修复策略为计算获取包络相互交联的多个缺陷区域的最小外接圆直径，依据该直径确定修复坑尺寸和激光修复参数；其中，所述激光修复参数包括激光的功率、频率、脉宽和扫描路径。
进一步地，步骤二中还包括：在确定修复策略后，将具有相同修复策略的缺陷区域归为一类，将不同类别的待修复缺陷区域信息整合得到缺陷修复文件，所述缺陷修复文件包含待修复缺陷区域编号、位置信息、尺寸信息和修复策略。
进一步地，步骤三中所述激光修复装置包括信号发生器、CO2激光器、声光调制器、振镜系统和扩束镜；利用所述激光修复装置对元件表面缺陷区域进行修复，具体过程包括：依据修复策略确定的激光修复参数，信号发生器产生脉冲信号，该信号作用于CO2激光器和声光调制器，用于产生相应功率、频率、脉宽的脉冲激光；产生的脉冲激光经过扩束镜产生准直激光，该激光经过振镜系统输出激光，对缺陷区域进行螺旋扫描，并在缺陷区域位置刻蚀一个圆锥体实现缺陷区域的修复。
进一步地，所述激光修复装置还包括激光功率计、分光镜、工控机和监视相机；工控机通过通信端口分别与信号发生器、振镜系统、激光功率计、监视相机建立通讯，对激光修复过程进行自动控制和监测；监视相机用于实时采集图像，以实现对缺陷区域的激光修复过程进行监测；激光功率计用于在线测量分光镜截取部分激光的功率，以实现对激光工作状态进行监测。
本发明的有益技术效果是：
本发明修复策略制定、修复文件生成以及相应参数激光的输出等过程均实现了自动化，从而避免了人工操作，不仅大量节省时间，还大大降低了操作错误率；根据缺陷尺寸及缺陷间位置信息确定各缺陷的修复策略，得到适合每个缺陷的修复方式，修复结果更加理想；在修复过程中形成了修复文件，每个缺陷的具体信息及修复过程信息均记录在该文件内，可在修复后查看文件获得缺陷的修复过程，便于对修复后缺陷点进行分析；在形成修复文件时采用将同种修复方案的缺陷点归为一类，按类进行修复，减少激光系统硬件参数的调整次数，缩短了整个修复过程所用时间。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。
图1是本发明实施例中大口径元件表面微缺陷自动化激光修复装置结构示意图；
图2是本发明实施例中缺陷相对位置对修复的影响示意图；其中，图(a)是修复坑间距过小情况；图(b)是修复坑发生干涉情况；
图3是本发明实施例中缺陷修复文件结构示意图；
图4是本发明实施例中脉冲激光形成过程示意图；
图5是本发明实施例中激光振镜系统原理图；
图6是本发明实施例中激光修复系统软件控制模块示例图；
图7是本发明实施例中不同修复方案示意图；其中，图(a)是单点修复；图(b)是多点修复；
图8是本发明实施例中不同修复方案修复结果图；其中，图(a)是单点修复效果图；图(b)是多点修复效果图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，在下文中将结合附图对本发明的示范性实施方式或实施例进行描述。显然，所描述的实施方式或实施例仅仅是本发明一部分的实施方式或实施例，而不是全部的。基于本发明中的实施方式或实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式或实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、获取元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息；
步骤二、根据元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息确定修复策略；
步骤三、依据修复策略，利用激光修复装置对元件表面缺陷区域进行修复。
本实施例中，可选地，步骤一中元件表面缺陷区域的位置信息包括缺陷区域中心点在机床坐标系下的X、Y、Z轴坐标；尺寸信息包括缺陷区域最小外接圆的半径。
本实施例中，可选地，步骤二的具体步骤包括：以修复坑间允许的最小距离作为距离阈值，判断各个缺陷区域之间的交联程度，将超过距离阈值的两个缺陷区域确定为交联程度大，不超过距离阈值的两个缺陷区域确定为交联程度小；交联程度小的缺陷区域采用单缺陷修复策略；交联程度大的缺陷区域采用多缺陷修复策略。
本实施例中，可选地，步骤二中按照下述公式判断各个缺陷区域之间的交联程度：
(xi-xj)2+(yi-yj)2>δij
式中，(xi,yi)、(xj,yj)表示两个缺陷区域中心点在机床坐标系下的X、Y轴坐标；δij表示修复坑间允许的最小距离。
本实施例中，可选地，步骤二中单缺陷修复策略为依据缺陷区域的尺寸信息确定修复坑尺寸和激光修复参数；多缺陷修复策略为计算获取包络相互交联的多个缺陷区域的最小外接圆直径，依据该直径确定修复坑尺寸和激光修复参数；其中，激光修复参数包括激光的功率、频率、脉宽和扫描路径。
本实施例中，可选地，步骤二中还包括：在确定修复策略后，将具有相同修复策略的缺陷区域归为一类，将不同类别的待修复缺陷区域信息整合得到缺陷修复文件，缺陷修复文件包含待修复缺陷区域编号、位置信息、尺寸信息和修复策略。
本实施例中，可选地，步骤三中激光修复装置包括信号发生器、CO2激光器、声光调制器、振镜系统和扩束镜；利用激光修复装置对元件表面缺陷区域进行修复，具体过程包括：依据修复策略确定的激光修复参数，信号发生器产生脉冲信号，该信号作用于CO2激光器和声光调制器，用于产生相应功率、频率、脉宽的脉冲激光；产生的脉冲激光经过扩束镜产生准直激光，该激光经过振镜系统输出激光，对缺陷区域进行螺旋扫描，并在缺陷区域位置刻蚀一个圆锥体实现缺陷区域的修复。
本实施例中，可选地，激光修复装置还包括激光功率计、分光镜、工控机和监视相机；工控机通过通信端口分别与信号发生器、振镜系统、激光功率计、监视相机建立通讯，对激光修复过程进行自动控制和监测；监视相机用于实时采集图像，以实现对缺陷区域的激光修复过程进行监测；激光功率计用于在线测量分光镜截取部分激光的功率，以实现对激光工作状态进行监测。
本发明另一实施例提供一种大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，该方法应用的自动化激光修复装置示意如图1所示，包括信号发生器、CO2激光器、声光调制器、振镜系统、激光功率计、扩束镜、分光镜、工控机和监视相机等。工控机控制信号发生器产生脉冲信号，该信号作用于CO2激光器和声光调制器，用于产生相应功率、频率、脉宽的脉冲激光；产生的脉冲激光经过扩束镜产生满足要求的准直激光，该激光经过振镜系统输出相应扫描速度和扫描轨迹的激光，这样就可以对缺陷点进行激光螺旋扫描，并在缺陷位置刻蚀一个圆锥体实现缺陷点的修复。同时，监视相机通过实时采集图像对缺陷点的激光修复过程进行监测，激光功率计通过在线测量分光镜截取的部分激光的功率对激光工作状态进行监测。工控机通过通信端口分别与信号发生器、振镜系统、功率计、监视相机建立通讯，从而实现激光修复的自动控制和监测。
利用上述装置，本发明方法首先根据检测得到的缺陷尺寸以及缺陷坐标等信息，为缺陷点自动设置修复策略并形成缺陷修复xml文件；根据缺陷修复文件中的修复坐标信息，自动控制运动平台移动将缺陷点逐个定位到修复工位；根据缺陷修复文件中的修复策略，自动控制脉冲信号发生器、声光调制器和振镜系统输出满足要求的激光，完成缺陷点的修复工作。
具体步骤如下：
步骤1.系统自动初始化，找到机床零点，建立机床绝对坐标系。
根据本发明实施例，将高精度二维运动平台移动到安装工位进行光学元件安装；运动平台包含X、Y、Z三个运动轴，X、Y、Z运动轴的运动方向分别和机床坐标系的X、Y、Z坐标轴方向一致；运动平台X、Y运动轴用于搭载光学元件进行二维高精度移动，Z运动轴用于调整激光修复工位与元件间距离，运动轴的定位精度为±10μm。
步骤2.确定修复策略。
根据本发明实施例，导入前一过程获得的具有各缺陷点尺寸及位置坐标信息的文件，通过对缺陷点尺寸以及缺陷点间距进行分析，得到各缺陷的修复方案。缺陷修复方案制定的主要依据是缺陷的尺寸及缺陷点间距，修复的缺陷尺寸范围为50μm～750μm，针对该范围内不同尺寸的缺陷，确定不同的激光修复参数；当缺陷尺寸大于750μm时提供了手动操作方案以供选择。
激光修复参数的确定不仅与缺陷尺寸有关，还与缺陷的相对位置δ有关。当缺陷间距离较近或者损伤点密集分布时，仅考虑缺陷尺寸进行修复可能会使修复坑间距过小，甚至造成不同修复坑之间的干涉，如图2所示。因此，可对缺陷点的交联程度进行检验，检验方式如式(1)所示，若缺陷点间满足该式，则认为两个缺陷点为孤立缺陷点；若不满足则认为两个缺陷点间交联程度较大，为多缺陷点。
(xi-xj)2+(yi-yj)2>δij，i∈[1,n],j∈[i+1,n] (1)
式中，(x,y)表示缺陷点定位中心；δij表示修复坑间允许的最小距离，该值与修复坑尺寸有关。
对于孤立缺陷点，依据显微检测获得的缺陷尺寸确定激光修复参数；对于修复坑相互交联的多缺陷点，计算获取包络所有缺陷点的最小外接圆直径，依据该直径确定激光修复参数。
步骤3.生成修复文件。
根据本发明实施例，将具有相同修复方案的缺陷点归为一类，每类缺陷点按贪心算法确定修复的先后顺序。将缺陷点的修复类别、顺序及修复方案进行整合得到缺陷修复xml文件。缺陷修复文件结构如图3所示，包括单缺陷点修复和多缺陷点修复两类，每类中包含了待修复缺陷点编号、坐标、尺寸等信息。为减少激光系统硬件参数的调整次数，本发明将相同修复方案归为同一类并分批进行修复。为便于对修复效果的查看和记录，对每一个修复过程进行编号。
步骤4.控制运动平台移动，将缺陷点逐个定位至激光修复工位。
根据本发明实施例，激光修复装置按顺序读取修复文件中的待修复缺陷点坐标，按修复文件中的顺序将所有缺陷点依次移动至修复工位进行修复。工件移动由运动平台沿X-Y轴移动完成，系统通过读取缺陷修复文件中的信息获得所要修复缺陷点的坐标及修复方案，并使得元件上缺陷的最小外接圆圆心对准激光修复工位进行激光修复。待修复完成后平台继续移动使下一缺陷点对准激光修复工位，如此反复直至所有缺陷点修复完成。
步骤5.控制脉冲信号发生器产生脉冲。
根据本发明实施例，根据缺陷尺寸及修复方案等信息自动确定脉冲发生器参数，工控机控制信号发生器产生脉冲信号，信号作用于激光器和声光调制器用于产生相应脉冲激光。脉冲信号发生器具有两个输出通道CH1、CH2。通道CH1产生如图4所示波形的脉冲信号。该信号的频率、占空比决定了激光器输出激光的频率、脉宽等参数。为避免激光器在启停阶段的输出不稳定，在系统中添加声光调制器(AOM)对激光器产生的脉冲激光进行斩波以保证激光功率的稳定性。通过给AOM的驱动电源输入调制信号可以实现对激光的调制，并能高速控制和调制光强。通过CH2通道实现对AOM的控制，CH2通道输出信号的频率与CH1通道保持一致，通过对CH2相位参数的调整截取激光器稳定输出时的激光，对占空比进行调整可以控制实际输出激光的脉宽，经过AOM斩波处理后可以获得如图4所示的功率稳定的实际输出激光脉冲。
步骤6.控制振镜系统使激光束沿X、Y轴方向扫描。
根据本发明实施例，激光修复过程要求激光沿一定轨迹扫描以形成修复坑。振镜系统内部有两个摆动电机，脉冲激光经入光孔进入振镜系统内部，通过摆动电机带动全反射镜片偏转，从而实现脉冲激光在平面内移动。振镜系统原理图如图5所示，其内部有X/Y两个摆动电机，脉冲激光经入光孔进入振镜系统内部，通过摆动电机带动全反射镜片偏转来改变激光光路，从而实现脉冲激光在平面X/Y方向的扫描。
本发明另一实施例提供一种大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法的实例分析，利用上述方法对大口径熔石英光学元件表面微缺进行自动化激光修复。该元件口径为430mm×430mm，图6是自主开发的大口径熔石英元件表面缺陷自动化检测与修复控制软件，表面微缺陷自动化激光修复是整个自动化流程的一部分，使用该软件可自动执行激光修复过程无需人工操作。软件运行具体过程如下：
(1)在完成缺陷显微精定位过程后，系统获得保存有缺陷尺寸及位置坐标信息的文件。共有两种情况。第一种情况如图7(a)所示，当缺陷点附近没有其他缺陷时可以采用单点修复。第二种情况如图7(b)所示，自动修复系统对缺陷90和缺陷91进行判断，两点间距过小因此确定使用多点修复方案进行修复，即用一个修复坑将两个缺陷点进行覆盖。确定修复方案后系统将自动计算所需修复坑大小及修复坐标等信息，图中所示两种方案的修复坑尺寸为1260um和2000um。
(2)将上一步骤计算得到的修复坑尺寸及修复坐标等信息添加至缺陷信息文件中得到修复文件，系统根据修复文件自行确定修复过程中激光参数，如图6所示，根据参数控制激光器和声光调制器输出满足要求的激光，并控制振镜系统使激光按一定轨迹移动，完成修复过程。图7中的两种情况修复效果如图8所示。
(3)重复上述过程，直至遍历并修复所有缺陷点。
本发明通过以上步骤实现了大口径光学元件表面微缺陷的自动化激光修复，使光学元件表面微缺陷修复时间降为人工修复的66％。本发明加快了光学元件维护速度并降低了由于人工操作而引起的错误。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、获取元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息；
步骤二、根据元件表面缺陷区域的位置信息和尺寸信息确定修复策略；
步骤三、依据修复策略，利用激光修复装置对元件表面缺陷区域进行修复。
2.根据权利要求1所述的大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，其特征在于，步骤一中元件表面缺陷区域的位置信息包括缺陷区域中心点在机床坐标系下的X、Y、Z轴坐标；尺寸信息包括缺陷区域最小外接圆的半径。
3.根据权利要求2所述的大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，其特征在于，步骤二的具体步骤包括：
以修复坑间允许的最小距离作为距离阈值，判断各个缺陷区域之间的交联程度，将超过距离阈值的两个缺陷区域确定为交联程度大，不超过距离阈值的两个缺陷区域确定为交联程度小；交联程度小的缺陷区域采用单缺陷修复策略，交联程度大的缺陷区域采用多缺陷修复策略。
4.根据权利要求3所述的大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，其特征在于，步骤二中按照下述公式判断各个缺陷区域之间的交联程度：
(xi-xj)2+(yi-yj)2>δij
式中，(xi,yi)、(xj,yj)表示两个缺陷区域中心点在机床坐标系下的X、Y轴坐标；δij表示修复坑间允许的最小距离。
5.根据权利要求4所述的大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，其特征在于，步骤二中单缺陷修复策略为依据缺陷区域的尺寸信息确定修复坑尺寸和激光修复参数；多缺陷修复策略为计算获取包络相互交联的多个缺陷区域的最小外接圆直径，依据该直径确定修复坑尺寸和激光修复参数；其中，所述激光修复参数包括激光的功率、频率、脉宽和扫描路径。
6.根据权利要求5所述的大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，其特征在于，步骤二中还包括：在确定修复策略后，将具有相同修复策略的缺陷区域归为一类，将不同类别的待修复缺陷区域信息整合得到缺陷修复文件，所述缺陷修复文件包含待修复缺陷区域编号、位置信息、尺寸信息和修复策略。
7.根据权利要求6所述的大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，其特征在于，步骤三中所述激光修复装置包括信号发生器、CO2激光器、声光调制器、振镜系统和扩束镜；利用所述激光修复装置对元件表面缺陷区域进行修复，具体过程包括：依据修复策略确定的激光修复参数，信号发生器产生脉冲信号，该信号作用于CO2激光器和声光调制器，用于产生相应功率、频率、脉宽的脉冲激光；产生的脉冲激光经过扩束镜产生准直激光，该激光经过振镜系统输出激光，对缺陷区域进行螺旋扫描，并在缺陷区域位置刻蚀一个圆锥体实现缺陷区域的修复。
8.根据权利要求7所述的大口径熔石英光学元件表面微缺陷的自动化激光修复方法，其特征在于，所述激光修复装置还包括激光功率计、分光镜、工控机和监视相机；工控机通过通信端口分别与信号发生器、振镜系统、激光功率计、监视相机建立通讯，对激光修复过程进行自动控制和监测；监视相机用于实时采集图像，以实现对缺陷区域的激光修复过程进行监测；激光功率计用于在线测量分光镜截取部分激光的功率，以实现对激光工作状态进行监测。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117347383A (zh) * 2023-12-06 2024-01-05 中材新材料装备科技(天津)有限公司 一种硅酸钙板表面缺陷检测与自动修复系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080129950A1 (en) * 2005-03-24 2008-06-05 Olympus Corporation Repair method and apparatus therefor
CN103978306A (zh) * 2014-04-23 2014-08-13 成都精密光学工程研究中心 熔石英光学元件激光修复装置及修复方法
CN105181600A (zh) * 2015-09-02 2015-12-23 哈尔滨工业大学 一种大口径曲面光学元件表面微缺陷的检测与激光修复装置
CN105948519A (zh) * 2016-05-11 2016-09-21 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种熔石英激光损伤的无热残余应力修复方法
CN108489986A (zh) * 2018-03-19 2018-09-04 长沙理工大学 一种增材制造在线检测及修复方法
CN108687977A (zh) * 2018-05-25 2018-10-23 哈尔滨工业大学 一种考虑光增强效应的光学晶体表面微缺陷修复方法
CN110102960A (zh) * 2019-05-30 2019-08-09 北京兆维科技开发有限公司 一种激光划线扫描显示屏修复漏光缺陷的方法
CN112723756A (zh) * 2020-12-25 2021-04-30 中国人民解放军国防科技大学 用于熔石英元件表面激光辐照损伤缺陷的组合修复方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080129950A1 (en) * 2005-03-24 2008-06-05 Olympus Corporation Repair method and apparatus therefor
CN103978306A (zh) * 2014-04-23 2014-08-13 成都精密光学工程研究中心 熔石英光学元件激光修复装置及修复方法
CN105181600A (zh) * 2015-09-02 2015-12-23 哈尔滨工业大学 一种大口径曲面光学元件表面微缺陷的检测与激光修复装置
CN105948519A (zh) * 2016-05-11 2016-09-21 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种熔石英激光损伤的无热残余应力修复方法
CN108489986A (zh) * 2018-03-19 2018-09-04 长沙理工大学 一种增材制造在线检测及修复方法
CN108687977A (zh) * 2018-05-25 2018-10-23 哈尔滨工业大学 一种考虑光增强效应的光学晶体表面微缺陷修复方法
CN110102960A (zh) * 2019-05-30 2019-08-09 北京兆维科技开发有限公司 一种激光划线扫描显示屏修复漏光缺陷的方法
CN112723756A (zh) * 2020-12-25 2021-04-30 中国人民解放军国防科技大学 用于熔石英元件表面激光辐照损伤缺陷的组合修复方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117347383A (zh) * 2023-12-06 2024-01-05 中材新材料装备科技(天津)有限公司 一种硅酸钙板表面缺陷检测与自动修复系统及方法

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