本文關(guān)鍵詞：基于Mie散射的光學(xué)玻璃內(nèi)部氣泡缺陷檢測的研究

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【摘要】：隨著科技的進步,精密玻璃元件的應(yīng)用越來越廣泛,對玻璃的質(zhì)量要求也日益增高。因此,從原理上提高玻璃缺陷的檢測精度及速度已經(jīng)成為一個重要的課題。利用現(xiàn)在的計算機系統(tǒng)實現(xiàn)高精度自動化檢測,能夠大大提高玻璃缺陷檢測的效率,能夠節(jié)約成本,提高工業(yè)收益。本文首先介紹了玻璃缺陷檢測技術(shù)的原理、現(xiàn)狀和研究意義,包括目前幾種常用的檢測方案,并附有詳細的原理描述與圖示。為了改進現(xiàn)有檢測技術(shù),提高檢測深度及檢測精度,本文特別針對微米量級的氣泡缺陷的Mie散射特性進行了分析。隨后本文基于Mie散射的公式并結(jié)合實際應(yīng)用場景,將玻璃內(nèi)部氣泡缺陷散射歸類為單次不相關(guān)Mie散射,分析得出Mie散射光強與微粒折射率,介質(zhì)折射率,入射波波長,微粒粒徑,散射方向角等因素有關(guān)。在實際應(yīng)用中,會在其他參數(shù)確定的基礎(chǔ)上反演出未知的參量。在理論分析的基礎(chǔ)上,利用時域差分(FDTD Simulations)商業(yè)仿真軟件對玻璃內(nèi)部單個微米量級的氣泡散射模型進行仿真分析,通過研究特定散射角度范圍內(nèi)的光強分布,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法反演計算出了微粒的粒徑。最后搭建了實驗平臺,在白光LED側(cè)面照射后,通過圖像處理獲取氣泡缺陷的二維坐標(biāo)；隨后采用532nm的激光進行正透視背光照射以獲取氣泡的Mie散射前向散射光,對獲取的散射光圖像進行線性分環(huán)并對獲得的光強值進行五點三次平滑處理,利用獨立模式的Chahine反演算法計算出氣泡的半徑值。本文的工作還處于初級階段,但是從一定程度上可以為玻璃缺陷檢測及玻璃內(nèi)部氣泡散射特性的研究提供新的思路及具體的實踐方法。
【關(guān)鍵詞】：玻璃缺陷檢測 氣泡 Mie散射 圖像處理 反演算法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ171.1
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 玻璃缺陷檢測的目的及意義10-11
• 1.1.1 工業(yè)中玻璃缺陷的種類及危害10-11
• 1.1.2 缺陷檢測的意義11
• 1.2 玻璃缺陷檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向分析11-13
• 1.3 現(xiàn)存的問題及本課題研究的目的13-16
• 第2章 基于Mie散射檢測氣泡缺陷的數(shù)學(xué)模型16-26
• 2.1 Mie散射16-21
• 2.1.1 Mie散射的基本原理16
• 2.1.2 Mie散射公式及算法16-20
• 2.1.3 Mie散射、瑞利散射及夫瑯禾費衍射20-21
• 2.2 玻璃內(nèi)氣泡缺陷模型分析21-22
• 2.2.1 相關(guān)散射和不相關(guān)散射21
• 2.2.2 單散射和復(fù)散射21-22
• 2.3 Mie散射理論模擬單個氣泡散射模型22-25
• 2.3.1 散射光強與散射角度的關(guān)系23-24
• 2.3.2 散射光強與氣泡粒徑的關(guān)系24-25
• 2.4 小結(jié)25-26
• 第3章 玻璃內(nèi)部缺陷檢測的仿真分析26-42
• 3.1 玻璃內(nèi)部單個氣泡缺陷模型的建立26-29
• 3.2 前向散射光光強分析與反演計算29-41
• 3.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法簡介29-33
• 3.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法用于氣泡缺陷粒徑反演的模式設(shè)計33-39
• 3.2.3 計算結(jié)果及分析39-41
• 3.3 小結(jié)41-42
• 第4章 玻璃內(nèi)部氣泡缺陷檢測實驗及反演計算42-58
• 4.1 氣泡缺陷檢測裝置簡介及實驗步驟42-49
• 4.1.1 實驗裝置系統(tǒng)42-43
• 4.1.2 光源系統(tǒng)43-46
• 4.1.3 成像系統(tǒng)46-48
• 4.1.4 實驗步驟48-49
• 4.2 圖像處理49-51
• 4.2.1 圖像預(yù)處理49-50
• 4.2.2 氣泡缺陷二維坐標(biāo)獲取50-51
• 4.3 反演模型建立51-55
• 4.3.1 氣泡Mie散射光強分布的數(shù)值計算51-53
• 4.3.2 光能系數(shù)矩陣的數(shù)值計算53
• 4.3.3 光能列向量的數(shù)值計算53-55
• 4.4 粒徑反演計算55-57
• 4.4.1 反演算法簡介55-56
• 4.4.2 Chahine算法反演結(jié)果及分析56-57
• 4.5 小結(jié)57-58
• 第5章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 論文工作總結(jié)58-59
• 5.2 未來展望59-60
• 參考文獻60-65
• 碩士期間論文及專利65

【參考文獻】

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本文編號：867271