作者：马冬林、闫立松、丁传厚、朱正波、史永杰   时间：2019-04-17

干涉检测技术

干涉仪是根据光的干涉原理制成的计量仪器，它以光波作为测量尺度，将被测物理量转化为光程差，最终以干涉条纹反应被测信息量。作为计量仪器，干涉仪具有高精度、高灵敏度和非接触式测量等优点。根据不同的测试方法的出现随之形成了具有各自特点的干涉仪，如牛顿干涉仪、迈克尔逊干涉仪、斐索干涉仪、泰曼-格林干涉仪、瑞利干涉仪马赫-曾德干涉仪、法布里-珀罗干涉仪。使用这些不同种类的干涉仪，我们可以实现球面、非球面光学元件的检测、组合干涉测量、面型误差的重构、子孔径拼接技术的实现。

各式干涉仪

干涉检测结果

散射缺陷检测技术

所谓的表面缺陷主要是指待测物表面疵病和污染物，包括麻点、划痕、破边、破点、散射微粒等。表面缺陷的检测技术的实现，主要是利用缺陷的对光的散射特性。

通常对比表面入射光波长与散射源尺寸的大小，将散射源大致分为三类:

1) 散射源的尺寸远大于入射光波长，这种散射源就是通常说的疵病，如划痕、麻点等，该类散射可以直接用几何光学来解释其散射现象。

2) 散射源的尺寸和入射光波长处于同一数量级的单一离散不规则颗粒物，这类散射源称作离散微粒，该类散射源独立分布且散射中心可以互不干扰，需要用米氏散射理论、或瑞利散射理论来处理。

3) 入射光波长远大于散射源的尺寸，这种散射源在空间中精密排列，对光的散射表现在空间上的相互作用的综合结果，不能当作独立的散射源来处理。这种散射源通常被称作不规则微量散射，最典型的此类散射源就是表面粗糙度。

对于第一类缺陷（如划痕等），一般采用成像的方法来检测，检测原理如图(a)所示。由光源发出的平行光照射到检测对象表面，无疵病部分的反射光线无法进入相机系统；有疵病部分的反射光将变为散射光，并部分进入相机系统，从而形成亮疵病图像，由此检测出待测物表面缺陷。

对于第二类缺陷（如离散微粒等），一般采用散射能量角度分析法，检测原理如图(b)所示。通过测量不同角度区间范围内的散射光能量值的大小，绘制出一条散射光能量与散射角度的关系图，通过研究该图的形状特征来分析缺陷类型的实际情况（包括位置、大小等）。

对于第三类缺陷（如粗糙度等），一般采用触针式轮廓仪的传统接触式测量法以及利用各种光学仪器的光学非接触式测量法。

散射缺陷检测原理示意图

条纹投影3D测量技术

条纹投影3D测量技术是一种非接触式形面测量技术。

如图1，将编码的一组或多组图案（一般是条纹）投影到被测物体上，由摄像头接收物体的反射光，物体的高度信息会导致投影图案发生形变，变形的投影图案包含了物体各个位置的高度信息，经由计算机处理可还原物体的三维形貌。

图1 条纹投影技术原理

图2 条纹投影技术恢复效果展示