大尺寸钕玻璃片包边界面剩余反射率检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种掺钕激光玻璃（钕玻璃）检测技术，具体是一种大尺寸钕玻璃片 包边界面剩余反射率检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002] 钕玻璃由于其优良的光谱特性、很高的光学均匀性和抗激光损伤性能、受激发射 截面大、且为四能级系统，被广泛地应用于高功率激光装置中，如美国国家点火装置等。当 钕玻璃用作激光介质时，除有效放大外，还会有放大自发辐射（ASE)。ASE的存在将消耗增 益介质内能级的反转粒子，降低钕玻璃的有效放大。目前抑制ASE的主要方法是对钕玻璃 片进行包边，即在长方体钕玻璃片的四个侧面即非工作面上胶合吸收ASE的包边玻璃。包 边质量的优劣直接影响ASE的消除程度，而剩余反射是表征包边质量的最重要参数。所谓 剩余反射即钕玻璃与包边玻璃的胶合层界面以及包边玻璃与胶合层界面的反射总和。目前 客观评价钕玻璃包边质量好坏的方法是准确检测钕玻璃片包边界面的剩余反射率。
[0003] 目前，已经有一些剩余反射率检测方面的专利。专利【CN102818788A钕玻璃包边 剩余反射的检测装置及检测方法】提到的等腰三角形检测方法是对小样品的检测方法，无 法直接反映实际所使用的大尺寸钕玻璃片包边界面的剩余反射特性。专利【CN102768202A 包边大尺寸钕玻璃包边剩余反射检测装置及检测方法】中所提到的检测方案不能够对整 个包边界面进行自动化测量，同时也未考虑其它另外三个包边界面的剩余反射率检测。专 利【CN103308487A光增益介质包边界面剩余反射的测量方法及装置】、【CN103698302A激 光增益介质包边剩余反射的多角度多点测量装置及方法】和【CN103712950A-种大口径 激光玻璃包边剩余反射的测量装置及方法】中所提出的基本检测原理一一包边前对待包 边界面和包边后对包边界面的反射率分别进行检测、之后通过联立解算出剩余反射率的方 法一一可行性有待商榷，原因在于包边过程是一个复杂的工艺过程，一般需要几天甚至更 长时间，时间一长各种检测的条件均可能发生变化，很难保证检测结果的精确性，可操作性 较小。此外，专利【CN103712950A-种大口径激光玻璃包边剩余反射的测量装置及方法】中 的视觉定位系统没有考虑到钕玻璃包边玻璃厚度的误差，事实上，钕玻璃包边工艺过程中， 钕玻璃的包边厚度不是严格控制的一个量，误差能达到1~2_。总之，现有的方法存在各 种问题，不能有效地检测钕玻璃片包边界面的剩余反射率。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种对大尺寸钕玻璃片包边界面剩余反射率 进行高精度检测的检测装置和检测方法，该检测系统可对大尺寸钕玻璃片的四个包边界面 进行全自动化检测。
[0005] 本发明的技术方案为：
[0006] 一种大尺寸包边钕玻璃片包边界面剩余反射率检测装置，所述的检测装置包括整 机框架、固定在所述的整机框架上部的激光器组件、固定在所述的整机框架下部的探测器 组件和整机控制系统，所述的检测装置还包括扫描步进模块和定位模块，所述的扫描步进 模块固定在所述的整机框架上，所述的定位模块包括机械定位模块和机器视觉定位模块， 该机械定位模块安装于所述的扫描步进模块上，机器视觉定位模块安装在所述的整机框架 上，所述的激光器组件、探测器组件、扫描步进模块和定位模块分别与所述的整机控制系统 连接。
[0007] 所述的整机框架包括框架本体、第一载物台、第二载物台、第一回形支架、第二回 形支架、第一水平导轨安装板、第二水平导轨安装板、轴承座固定支架和伺服电机固定支 架；所述的第一载物台和所述的第二载物台分别固定在所述的框架本体的同侧，且上下布 置，所述的第一载物台供所述的激光器组件放置，所述的第二载物台供所述的探测器组件 放置；
[0008] 所述的第一回形支架和所述的第二回形支架对称地分布在所述的框架本体的两 端，供所述的机器视觉定位模块放置；
[0009] 所述的第一水平导轨安装板和所述的第二水平导轨安装板固定在所述的框架本 体的两侧、且二者的上表面处于同一水平高度。
[0010] 所述的激光器组件包括Y向激光器平移台、Z向激光器平移台、激光器转接板、激 光器旋转台、激光器基板、激光器、扩束镜组、光束整形器、第一探测器和分束器；
[0011] 所述的激光器基板安装在所述的激光器旋转台上，所述的激光器旋转台通过激光 器转接板竖直安装在所述的Z向激光器平移台上，该Z向激光器平移台安装在所述的Y向 激光器平移台上，所述的激光器固定在所述的激光器基板上，在该激光器基板上、沿激光器 的激光传输方向依次设置所述的扩束镜组、光束整形器和分束器，该分束器将光路分为二 路，一路为透射光，另一路为反射光，所述的第一探测器设置在反射光路上，且固定在激光 器基板上。
[0012] 所述的扫描步进模块包括可转动载物吸盘及其旋转驱动机构、移动框架、X方向驱 动丝杆及驱动电机、第一X方向导轨及设置在该第一X方向导轨上的二个前滑块、第二X方 向导轨及设置在该第二X方向导轨上的二个后滑块、丝杆螺母座及丝杆螺母；
[0013] 所述的可转动载物吸盘及其驱动机构安装在所述的移动框架的中央，该移动框架 的四角分别固定在所述的四个滑块上，所述的丝杆螺母座固定在所述的移动框架上；
[0014] 所述的第一X方向导轨固定在所述的第一水平导轨安装板上，所述的第二X方向 导轨固定在所述的第二水平导轨安装板上，所述的第一轴承座安装在所述的轴承座固定支 架上，所述的第二轴承座安装在所述的伺服电机固定支架上，所述的伺服电机经所述的伺 服电机固定法兰固定在所述的伺服电机固定支架上，所述的伺服电机的驱动轴经联轴器与 所述的X方向驱动丝杆的一端相连，该X方向驱动丝杆的另一端穿过所述的丝杆螺母座及 丝杆螺母与所述的第一轴承座相连；
[0015] 所述的伺服电机带动所述的X方向驱动丝杆旋转，进而通过丝杆螺母驱动所述的 移动框架沿X方向运动；
[0016] 所述的机械定位模块用于钕玻璃的初始定位，包括第一拉杆电机、设置在该第一 拉杆电机拉杆顶端的第一直角定位块、第二拉杆电机、以及设置在该第二拉杆电机拉杆顶 端的第二直角定位块；
[0017] 所述的第一拉杆电机和第二拉杆电机分别安装在所述的移动框架的两侧。
[0018] 所述的机器视觉定位模块用于包边接缝以及入射光束与包边接缝的相对位置确 定，包括第一C⑶相机和第二(XD相机；
[0019] 所述的第一CCD相机安装在所述的第一回形支架上，所述的第二CCD相机安装在 所述的第二回形支架上。
[0020] 所述的探测器组件包括Y向探测器平移台、Z向探测器平移台、探测器旋转台、探 测器基板、收集镜头、第二探测器；所述的收集镜头和所述的第二探测器安装在一起并固定 在该探测器基板上，所述的探测器基板安装在所述的探测器旋转台上，该探测器旋转台固 定在所述的Z向探测器平移台上，该Z向探测器平移台安装在所述的Y向探测器平移台上。
[0021] 所述的整机控制系统，包括控制软件和控制硬件，所述的控制硬件通