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针对精密光学元件表面缺陷检测效率低、大口径元件不便于检测问题，设计了一种应用于大型激光装置的大口径光学元件缺陷检测装置。通过强光手电筒、LED灯及高亮度卤素灯3种光源对40mm×40mm的K9样片暗场成像对比实验，得知光照强度最大的卤素灯光源检测效果最佳。研究了基于线阵CCD扫描的三维电控平移台的运动机理，确保高精度图像的采集。在此基础上，分析了图像区域定位、二值化处理、缺陷的检测等关键技术，实现了元件的高精度、实时在线检测。