CN117030207B - 一种激光干涉仪自动质评方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光干涉仪自动质评方法、装置、设备及介质，应用于干涉仪设备在生产过程中的调校辅助和质量监评，根据装调步骤选用相应的评估模块，结合CCD图像采集、PZT移相控制、波长移相控制等硬件控制模块对采集到的背景图、静态干涉图和移相干涉图多个维度的成像效果进行测评展示；装调人员通过测评数据与质评指导数据进行对比，然后进行设备装调调整，最终形成生产质量评测报告，能够对激光干涉仪组装的各项指标进行自动评测，实现可视化装调，提升操作人员排查装调问题的效率，构建可量化的质量指标，确保了每台干涉仪生产后的性能指标相对稳定。
Description
技术领域
本发明涉及激光干涉仪技术领域，具体涉及一种激光干涉仪自动质评方法、装置、设备及介质。
背景技术
干涉仪应用于高精度光学测量领域，在光学测量中，干涉仪可以用于测量物体的形状、尺寸、表面粗糙度等特性，可以检测光学元件的球面度、曲率等参数，还可以检测材料的厚度与折射率等参数，干涉仪为光学领域的研究和应用提供了有力的支持。干涉仪的整机生产过程中，操作人员需要对光路、CCD成像参数以及移相器等硬件进行反复调校，通常操作人员凭借自身组装经验进行生产，每台干涉仪的整机装调结果无法进行一个量化的质量评测，这不仅降低了操作人员的生产效率，还让生产出来的干涉仪整机质量的一致性无法得到保证。
发明内容
技术目的：针对上述现有激光干涉仪组装存在的不足，本发明公开了一种能够实现激光干涉仪的自动评测，提高了操作人员排查装调问题的效率，保证激光干涉仪组装质量的激光干涉仪自动质评方法、装置、设备及介质。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种激光干涉仪自动质评方法，获取激光干涉仪的成像图像，然后获取成像区域的背景信息，对背景图像的装调质量进行测评；在背景成像质量符合要求时，获取成像区域的干涉条纹图，计算干涉条纹图的光强偏移大小、光强径向均匀性、光强环向均匀性和对比度，对激光干涉仪的静态条纹图进行测评；然后，通过控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器，获取固定移相量的图像，对激光干涉仪的移相准确性、移相质量和移相稳定性进行评估。
优选地，本发明对背景图像的装调质量进行测评过程包括：计算背景图像的直方图，获取背景图像的灰度级分布、对比度、亮度、暗度与噪声信息，将被测直方图信息与质评直方图信息进行比较，计算两者相关系数，对装调的光路噪声进行评测。
优选地，本发明对激光干涉仪的静态条纹图质评过程包括：利用重心法计算干涉条纹图的光强中心，得到实际像素偏移值；对干涉条纹图的径向数据取样计算径向平均值；将干涉条纹图的图像区域划分为四个象限并将每个象限等分为两个区域，共计八个区域，分别计算每个区域的最大平均光强和最小光强灰度信息，对光强环向均匀性进行评测；最后在干涉条纹图上选取灰度最大值和最小值对应的像素点，并在相应的像素点四周选取相邻的八个像素点，取平均值作为计算对比度的灰度值，通过计算激光干涉仪条纹的对比度检测视场中的亮暗区域，指导调整光路安装和CCD曝光调整。
优选地，本发明在进行静态条纹图质评时，对视场的缺陷点进行检测：计算干涉仪视场的平均光强，然后计算各点与平均光强的光强偏差，然后计算出干涉仪视场的光强的散布值，并将光强偏差大于三倍的光强散布值的点作为缺陷点，并在去除筛选出的缺陷点后，再次进行平均光强的计算，进行缺陷点的二次筛选。
优选地，本发明控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器对激光干涉仪的移相准确性评估过程包括：采集多幅固定移相量的干涉图，统计干涉图的移相量直方图，并判断是否处于设定的移相量范围内，辅助调整激光干涉仪移相器的移相参数。
优选地，本发明控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器对激光干涉仪的移相质量评估过程包括：对一组移相干涉图分别计算做二值化处理，通过区分干涉条纹的联通区域，利用图像矩计算移相方向的偏移，对移相质量进行评测。
优选地，本发明控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器对激光干涉仪的移相稳定性评估过程包括：采集多幅固定移相量的干涉图，计算干涉图移相数据的标准差，对干涉仪的移相稳定性进行评测。
本发明提供一种激光干涉仪自动质评装置，使用上述的激光干涉仪自动质评方法，包括用于进行激光干涉仪组装质量评测的质量评测子系统，用于对评测结果进行展示的交互展示子系统，以及用于激光干涉仪、质量评测子系统以及交互展示子系统之间信息传递的硬件通讯子系统。
本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现以上任一所述的一种激光干涉仪自动质评方法，存储器可为各种类型的存储器，可为随机存储器、只读存储器、闪存等，处理器可为各种类型的处理器，例如，中央处理器、微处理器、数字信号处理器或图像处理器等。
本发明提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行以上任一所述的一种激光干涉仪自动质评方法，存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
有益效果：本发明所提供的一种激光干涉仪自动质评方法、装置、设备及介质具有如下有益效果：
1、本发明能够对激光干涉仪组装的各项指标进行自动评测，实现可视化装调，提升操作人员排查装调问题的效率，构建可量化的质量指标，确保了每台干涉仪生产后的性能指标相对稳定。
2、本发明先进行背景图像成像质量进行评测，保证光路噪声符合要求的情况下进行后续的评测，能够保证后续评测光路环境的稳定，保障评测结果。
3、本发明通过对干涉条纹图的光强径向均匀性和换向均匀性进行检测，可以定量展示出干涉仪视场的光强均匀性，展示在质量指标视窗，操作人员可以结合质品指标调整安装。
4、本发明在进行激光干涉仪的静态条纹图质评过程中，通过计算视场中的平均光强，对缺陷点进行筛选，可以用来检测光路中的污染点，从而根据检测结果对应的调整。
5、本发明在背景图像质评和静态条纹图质评合格后，通过移相的准确性、移相质量和移相稳定性三个指标针对光路与PZT和波长移相器的适配进行检测，对装调后的整机性能进行评价，通过调整控制PZT或激光器的电压值，获取不同状态下的移相图像，找出满足准确性好、稳定性好的控制参数，供检测软件调用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
图1为本发明激光干涉仪自动质评装置结构示意图；
图2为本发明对激光干涉仪自动质评检测流程图；
其中，1-硬件通讯子系统、2-质量评测子系统、3-交互展示子系统、11-CCD通讯模块、12-PZT通讯模块、13-波长移相器通讯模块、21-背景成像质评模块、22-静态条纹图质评模块、23-移相质量评估模块、24-移相准确性评估模块、25-移相稳定性评估模块、31-CCD视窗模块、32-质量指标视窗、33-移相控制交互模块、34-测量统计报表模块。
具体实施方式
下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图2所示，本发明提供一种激光干涉仪自动质评方法，获取激光干涉仪的成像图像，然后获取成像区域的背景信息，对背景图像的装调质量进行测评；对背景图像的装调质量进行测评过程包括：计算背景图像的直方图，获取背景图像的灰度级分布、对比度、亮度、暗度与噪声信息，将被测直方图信息与质评直方图信息进行比较，计算两者相关系数，对装调的光路噪声进行评测。相关性d计算公式如下：
其中，H1和H2分别表示对应图像的直方图数据，I表示对应直方图第I个变量。如果光路中的噪声比较大则计算相关系数偏大，这个时候需要检测每个元件是否满足设计需求，如果每个元件实际情况满足设计需求，需要进一步清洁光路上面的所有元件，以保证光路噪声符合要求。
在背景成像质量符合要求时，获取成像区域的干涉条纹图，计算干涉条纹图的光强偏移大小、光强径向均匀性、光强环向均匀性和对比度，对激光干涉仪的静态条纹图进行测评；
利用重心法计算干涉条纹图的光强中心，得到实际像素偏移值，光强重心其中，I(x,y)表示光强分布函数，M表示总光强。
对干涉条纹图的径向数据取样计算径向平均值，展示一维径向曲线用来指示光路中的渐晕情况；将干涉条纹图的图像区域划分为四个象限并将每个象限等分为两个区域，共计八个区域，分别计算每个区域的最大平均光强和最小光强灰度信息，对光强环向均匀性进行评测；最后在干涉条纹图上选取灰度最大值和最小值对应的像素点，并在相应的像素点四周选取相邻的八个像素点，取平均值作为计算对比度的灰度值，通过计算激光干涉仪条纹的对比度检测视场中的亮暗区域，指导调整光路安装和CCD曝光调整，通过相关指标可以查看激光光束通过各个光学元件后，再通过被测件反射回成像CCD的整个干涉检测光路的实际情况，如果这个过程中的整个质品效果不佳，则有可能是光路中有的元件角度偏移不够精确，或者需要对元件进行逐一的排查出找出具体的影响因素进行装调修正。
在进行静态条纹图质评时，对视场的缺陷点进行检测：计算干涉仪视场的平均光强，然后计算各点与平均光强的光强偏差，然后计算出干涉仪视场的光强的散布值，并将光强偏差大于三倍的光强散布值的点作为缺陷点，并在去除筛选出的缺陷点后，再次进行平均光强的计算，进行缺陷点的二次筛选，以此确认光路中的污染点，并通过与质量评测子系统相连接的交互展示子系统对评测结果进行展示，以便技术人员根据评测结果对就激光干涉仪进行对应的调整。
在背景图像和静态条纹图质评符合要求后，通过控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器，获取固定移相量的图像，对激光干涉仪的移相准确性、移相质量和移相稳定性进行评估，对组装后的激光干涉仪整体性能进行评价。
本发明控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器对激光干涉仪的移相准确性评估过程包括：采集多幅固定移相量的干涉图，统计干涉图的移相量直方图，并判断是否处于设定的移相量范围内，辅助调整激光干涉仪移相器的移相参数，调整控制PZT或激光器的电压值，获取不同状态下的移相图像，找出满足准确性好、稳定性好的控制参数，供检测软件调用。
干涉图的移相量计算公式如下：
其中Ik(i,j)为第k帧图第i行，第j列的像素值。
本发明控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器对激光干涉仪的移相质量评估过程包括：对一组移相干涉图分别计算做二值化处理，通过区分干涉条纹的联通区域，利用图像矩计算移相方向的偏移，对移相质量进行评测。
本发明控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器对激光干涉仪的移相稳定性评估过程包括：采集多幅固定移相量的干涉图，计算干涉图移相数据的标准差，对干涉仪的移相稳定性进行评测。
如图1所示，本发明提供还提供一种激光干涉仪自动质评装置，使用上述的激光干涉仪自动质评方法，包括用于进行激光干涉仪组装质量评测的质量评测子系统2，用于对评测结果进行展示的交互展示子系统3，以及用于激光干涉仪、质量评测子系统2以及交互展示子系统3之间信息传递的硬件通讯子系统。
将自动质评装置结合激光干涉仪上的CCD通讯模块11与PZT通讯模块12或波长移相器通讯模块13进行激光干涉仪的自动评测。
质量测评子系统2包括背景图像成像质评模块21、静态条纹图质评模块22、移相准确性评估模块23、移相质量评估模块24和移相稳定性评估模块25；背景图像成像质评模块21通过获取干涉仪成像区域的背景信息，计算背景图像的直方图，在质量指标视窗32中展示被测直方图信息和质评直方图信息，计算两者的相关系数，相关系数约接近1，则表明光路中的噪声越小，可以进行后续的装调评测。
静态条纹图质评模块22，通过获取一幅干涉仪成像区域的干涉条纹图，计算光强中心，光强的径向与环向均匀性、对比度并检测光路中的污染点，将计算的指标展示在交互展示子系统3的质量指标视窗32中供操作人员结合质评指标对激光干涉仪的安装进行调整，污染点展示在CCD视窗模块31中。
移相准确性评估模块23通过交互展示子系统3的移相控制交互模块33操作PZT移相模块或者波长移相控制器，采集多幅固定移相量的图像，统计出干涉图的移相量直方图判断直方图的区域是否在设置的移相量范围内，比如设置单步移相为90°，直方图统计出的结果如果在集中在90°区域成钟形分布则表明此时的移相准确性高，否则需要调整硬件，以达到目标，并将相关参数用于干涉仪检测软件的参数配置。
移相质量评估模块24通过交互展示子系统3的移相控制交互模块33操作PZT移相模块或者波长移相控制器，对一组移相干涉图的分别计算做二值化处理，通过区分干涉条纹的联通区域，利用图像矩的方法计算出移相方向的偏移，计算出的偏移量越小表明系统的移相质量越高。
移相稳定性评估模块25通过交互展示子系统3的移相控制交互模块33操作PZT移相模块或者波长移相控制器，采集多组多幅固定移相量的图像，计算出多组测量移相数据的标准差，用此数值评价移相所解的移相量是否有较大的偏差。稳定性越好的干涉仪，标准差越小。
针对自动测评装置的评测数据，可以通过交互展示子系统3的测量统计报表模块34，将评测数据生成质量评测报表，可以为后续干涉仪产品的优化与升级提供了有力的数据支持。
本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现以上任一所述的一种激光干涉仪自动质评方法，存储器可为各种类型的存储器，可为随机存储器、只读存储器、闪存等，处理器可为各种类型的处理器，例如，中央处理器、微处理器、数字信号处理器或图像处理器等。
本发明提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行以上任一所述的一种激光干涉仪自动质评方法，存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种激光干涉仪自动质评方法，其特征在于，获取激光干涉仪的成像图像，然后获取成像区域的背景信息，对背景成像质量进行测评；在背景成像质量符合要求时，获取成像区域的干涉条纹图，计算干涉条纹图的光强偏移大小、光强径向均匀性、光强环向均匀性和对比度，对激光干涉仪的静态条纹图进行测评；然后，通过控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器，获取固定移相量的图像，对激光干涉仪的移相准确性、移相质量和移相稳定性进行评估；
对背景成像质量进行测评的过程包括：计算背景图像的直方图，获取背景图像的灰度级分布、对比度、亮度、暗度与噪声信息，将背景图像直方图的上述信息与质评直方图的对应信息进行比较，计算两者相关系数，对装调的光路噪声进行评测；
对激光干涉仪的静态条纹图质评过程包括：利用重心法计算干涉条纹图的光强中心，得到实际像素偏移值；对干涉条纹图的径向数据取样计算径向平均值；将干涉条纹图的图像区域划分为四个象限并将每个象限等分为两个区域，共计八个区域，分别计算每个区域的最大平均光强和最小光强灰度信息，对光强环向均匀性进行评测；最后在干涉条纹图上选取灰度最大值和最小值对应的像素点，并在相应的像素点四周选取相邻的八个像素点，取平均值作为计算对比度的灰度值，通过计算激光干涉仪条纹的对比度检测视场中的亮暗区域，指导调整光路安装和CCD曝光调整。
2.根据权利要求1所述的一种激光干涉仪自动质评方法，其特征在于，在进行静态条纹图质评时，对视场的缺陷点进行检测：计算干涉仪视场的平均光强，然后计算各点与平均光强的光强偏差，然后计算出干涉仪视场的光强的散布值，并将光强偏差大于三倍的光强散布值的点作为缺陷点，并在去除筛选出的缺陷点后，再次进行平均光强的计算，进行缺陷点的二次筛选。
3.根据权利要求1所述的一种激光干涉仪自动质评方法，其特征在于，控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器对激光干涉仪的移相准确性评估过程包括：采集多幅固定移相量的干涉图，统计干涉图的移相量直方图，并判断是否处于设定的移相量范围内，辅助调整激光干涉仪移相器的移相参数。
4.根据权利要求1所述的一种激光干涉仪自动质评方法，其特征在于，控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器对激光干涉仪的移相质量评估过程包括：对一组移相干涉图分别计算做二值化处理，通过区分干涉条纹的联通区域，利用图像矩计算移相方向的偏移，对移相质量进行评测。
5.根据权利要求1所述的一种激光干涉仪自动质评方法，其特征在于，控制激光干涉仪上的PZT移相模块或者波长移相控制器对激光干涉仪的移相稳定性评估过程包括：采集多幅固定移相量的干涉图，计算干涉图移相数据的标准差，对干涉仪的移相稳定性进行评测。
6.一种激光干涉仪自动质评装置，使用权利要求1-5任一所述的激光干涉仪自动质评方法，其特征在于，包括用于进行激光干涉仪组装质量评测的质量评测子系统（2），用于对评测结果进行展示的交互展示子系统（3），以及用于激光干涉仪、质量评测子系统（2）以及交互展示子系统（3）之间信息传递的硬件通讯子系统（1）。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现权利要求1-5任一所述的一种激光干涉仪自动质评方法。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行权利要求1-5任一所述的一种激光干涉仪自动质评方法。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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