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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.pdf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》是一个中国国家标准，它详细规定了使用显微散射暗场成像技术对光学元件表面疵病进行定量检测的方法。这种方法主要用于光学元件，如透镜、镜片等表面质量的评估，尤其是在微小缺陷的检测上。

显微散射暗场成像（Micro-Scatter Dark Field Imaging，MSDFI）是一种非破坏性的检测技术，它利用电子显微镜和暗场照明原理来观察和分析样品内部或表面的微观结构。在光学元件表面疵病检测中，这种方法可以穿透到材料的一定深度，检测出那些肉眼难以察觉的缺陷，如微裂纹、杂质、气泡等。

该方法的工作原理是，电子束通过样品时，一些电子会因散射而偏离原路径，形成暗场区域。这些区域的亮度变化可以反映样品内部或表面的结构变化，从而揭示出可能存在的疵病。通过计算机处理和分析这些图像，可以定量评估表面缺陷的大小、位置和严重程度。

总的来说，GB/T 41805-2022是一个指导光学元件制造商和质量控制人员如何使用显微散射暗场成像技术来确保产品表面质量的规范，有助于提升产品质量和控制生产过程中的瑕疵。

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.pdf部分内容预览：

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JCT641-2008标准下载，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。

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； ， 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）。

精密光学元件表面的尺寸大多位于十至几十毫米之间，受显微镜视场大小的限制，大多数情况下无 法通过一次成像实现元件表面的全覆盖检测。所以在进行大口径元件检测的时候，需引人子孔径扫描 和拼接技术，扫描和拼接的布局三维示意如图B.1所示，具体步骤见B.2～B.4。

DB3201T 1108-2022 钢渣沥青路面施工技术指南.pdfa）方形元件子孔径扫描过程二维图

孔径扫描过程二维图 b）圆形元件子孔径扫描过

b）圆形元件子孔径扫描过程二维图

图B.1X、Y方向子孔径扫描及拼接示意图

图B.1a)和b)所示分别为方形和圆形元件的子孔径扫描过程二维图，取元件外接矩形的左上角顶 点为检测起始点。

图B.1a)和b)所示分别为方形和圆形元件的子孔径扫描过程二维图，取元件外接矩形的左上角 检测起始点。

GB/T 41805 2022

首先检测A1.1和A1.2之间的重叠区域，如果有连续症病特征存在，则对这两块子孔径图像通过特征 匹配方法进行拼接；如果没有特征存在，则按照导轨移动的步进距离，换算为子孔径图像的像素数，对两 幅图像按重叠像素数进行拼接。然后再检测A1.2与A1.3之间的重叠区域，以此类推，将所有子孔径图像 拼接成覆盖元件全表面的显微图像。

家装中使用的地砖施工施工工艺GB/T 41805—2022