一种基于Labview的熔石英元件表面微缺陷光致荧光检测集成控制系统及方法

本发明涉及光学元件，具体而言，涉及一种基于labview的熔石英元件表面微缺陷光致荧光检测集成控制系统及方法。

背景技术：

1、光致发光(photoluminescence，pl)属于一种冷发光，是指无荧光化合物本体经过外界激发光照射，吸收光子能量跃迁到能级较高的激发态，之后在返回能级较低的基态或中间态的同时重新辐射出光子，从而产生发光的现象。作为一种非破坏性且灵敏度较高的检测手段，该技术通过分析其光谱结构和光强，可以探测到某些材料的电子结构、分子种类、原子排列方式等，主要被用于材料的带隙检测，杂质等级和缺陷检测等，广泛应用于生物科学、物理学、材料科学等领域。因此，光致荧光技术作为一种强大的无损检测手段，其检测效率高，检测成本低，已经逐渐被应用于熔石英、kdp晶体等光学元件的缺陷检测当中，以探测相应损伤区域的原子结构与种类，从而进一步研究此类光学元件的损伤机理，达到优化加工工艺和指导损伤修复的目的。

2、目前，熔石英元件表层微缺陷表征成像技术受限于其探测效率，图像信息的采集效率低。而基于熔石英表层微缺陷的光致激发特性，可探测获得元件表面每一区域的稳态荧光光谱，且不同表面类型区域的光谱荧光强度存在明显差异，故光致荧光检测是一种当前熔石英元件表面微缺陷检测的可靠手段，但目前的光致荧光检测系统需要分别顺序控制激光器、光谱仪和三维电动平台等硬件设施，操作繁琐且容易出错，所以亟需一套高度集成的检测系统。

3、本发明要解决的技术问题是：

4、现有的光致荧光检测系统操作时需要分别顺序控制激光器、光谱仪和三维电动平台等硬件设施，操作繁琐、效率低及稳定性差。

5、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案：

6、本发明提供了一种基于labview的熔石英元件表面微缺陷光致荧光检测集成控制系统所述监测系统采用labview进行开发，包括：

7、激光器控制模块，用于激光器的控制，及对激光器参数状态的实时显示；

8、运动控制模块，用于电动平台使能的控制，元件运动的控制，并对元件位置的实时显示；

9、数据采集、处理与存储模块，包括：数据采集子模块，用于控制光谱仪对稳态荧光光谱数据的采集；数据处理子模块，用于对采集的稳态荧光光谱数据的荧光强度信息的提取，并根据对应扫描探测位置将荧光强度信息存储在数组矩阵当中，对数据进行实时存储；数据存储子模块，用于对整个探测区域最终获得的荧光强度矩阵文件的存储与提取；

10、实时成像显示模块，用于稳态荧光光谱的实时显示及光致激发过程中探测区域的实时成像显示。

11、进一步地，所述激光器控制模块包括多个事件分支结构与while循环结构，采用轮询的方式实时响应用户的操作指令；在初始状态下，模块程序运行默认事件分支结构，查询当前时刻激光器的各项指标信息，若正常，程序自动进入事件更新分支结构，响应用户的操作变化并立即对激光器发出相应指令；若不正常，则激光器关闭。

12、进一步地，运动控制模块通过调用电动平台运动控制器pcommserver.exe底层服务器中的selectdevice()函数，实现计算机与控制器的通讯连接，调用opendevice()函数和closedevice()函数实现对电动平台控制器使能的控制，调用getresponseex()函数和downloadfile()函数实现对电动平台控制器操作指令的输入，基于对以上库函数的顺序调用，通过labview中的循环结构、事件结构进行逻辑控制，实现通过电动平台移动元件沿扫描路径移动及元件自动对焦控制，并对平台各时刻的运动状态进行实时获取与显示。

13、进一步地，所述运动控制模块还包括急停模块，用于在紧急状态下快速关闭x、y、z三轴驱动电机的使能状态，实现电动平台的紧急停止。

14、进一步地，所述数据采集子模块，用于控制光谱仪的打开和关闭，控制光谱仪采集的积分时间，对采集到的光谱数据信息进行均值化处理，去除电子暗光谱处理及多次平滑度处理。

15、进一步地，数据存储子模块将荧光强度矩阵数据存储为.xlsx表格文件、.txt文本文件、.dat数据格式三种文件存储类型。

16、一种基于labview的熔石英元件表面微缺陷光致荧光检测集成控制方法，采用如上述技术方案所述的基于labview的熔石英元件表面微缺陷光致荧光检测集成控制系统，具体实现步骤包括：

17、步骤1、运行所述集成控制系统，进入人机交互界面，查询当前时刻激光器的各项指标信息是否正常，若不正常，则激光器关闭，用户界面显示异常指标，若正常，则设置激光器扫描基本参数、设置光谱仪参数及设置扫描路径；

18、步骤2、确定标定探测点位置，确定物镜焦平面方程；

19、步骤3、基于设置的扫描路径，通过电动平台移动元件至目标探测点位置，计算探测点与物镜焦平面在调焦方向的距离，控制移动平台在调焦方向对元件位置进行距离补偿，实现自动对焦及检测，并对探测区域的成像实时显示；

20、步骤4、光谱仪对稳态荧光光谱数据进行采集，并对采集的稳态荧光光谱进行实时显示；

21、步骤5、对采集的荧光光谱光谱的荧光强度进行实时提取，并根据对应扫描探测位置存储在数组矩阵中，实时存储荧光强度矩阵数据；

22、步骤6、判断扫描是否完成，若未完成，执行步骤7；若完成，执行步骤8；

23、步骤7、基于设置的扫描路径自动移动至下一探测点目标，完成对焦及检测，执行步骤4至步骤6；

24、步骤8、移动电动平台返回原点；

25、步骤9、对荧光强度矩阵进行离线处理。

26、进一步地，步骤1中所述查询当前时刻激光器的各项指标信息是否正常，包括：查询激光器开启或关闭状态、激光器表面温度、激光器输出功率及激光器出光模式。

27、进一步地，步骤1中所述设置激光器扫描基本参数，包括：设置激光器激发模式、重复频率和输出功率，所述设置光谱仪参数，包括：设置采集积分时间、平均次数、平滑度及是否去除电子暗光谱，所述设置扫描路径包括：根据缺陷尺寸设置缺陷扫描探测范围、移动步距及平台稳定时间。

28、进一步地，步骤2具体包括如下过程：

29、首先，控制移动平台归零，以此时待测元件的几何中心点为坐标原点，建立三维坐标系；

30、然后，选取扫描区域内三个不共线的探测点作为标定探测点，针对各个标定探测点分别依次进行调焦，使用ccd面阵相机观察光斑形态尺寸，至激光光束以最小光斑对各探测点进行辐照，得到三个标定探测点坐标，以构建物镜焦平面方程。

31、相较于现有技术，本发明的有益效果是：

32、本发明一种基于labview的熔石英元件表面微缺陷光致荧光检测集成控制系统及方法，基于labview开发环境，实现对激光器、光谱仪、三维电动平台等设备软件的集成控制，实现熔石英元件表面微缺陷光致荧光检测系统的集成控制。本发明控制系统在一个操作界面中对激光器、光谱仪和三维运动平台进行参数设置及控制，同时，实现在检测过程中激光器和三维运动平台的实时状态显示以及检测点稳态荧光光谱和扫描路径的实时显示，实现检测区域各个检测点位置坐标和稳态荧光光谱的对应储存，实现了检测过程的可视化，提高了检测效率，为后续数据处理和图像处理提供了便利。

技术实现思路