[發(fā)明專利]一種微觀元件外觀缺陷的檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910592894.0
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110542687A
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜宏振;李藝;劉旭;劉勇;賀思敏;于德強;于劭潔;鄭芳蘭;柴立群
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/95;G01N21/01
• 代理公司: 51230 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 湯春微<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開了一種微觀元件外觀缺陷的檢測裝置，包括：二自由度微動平臺，用于裝載、調(diào)整待測微觀元件；圖像采集裝置，其用于拍攝待測微觀元件并獲得待測微觀元件的表面圖像；圖像數(shù)據(jù)處理與運動控制單元，用于獲取、分析表面圖像以及確定待測微觀元件表面是否具有外觀缺陷，和用于控制二自由度微動臺和圖像采集裝置；圖像采集裝置包括：架體，設(shè)于架體上的工業(yè)相機、照明單元，以及轉(zhuǎn)動連接于架體上、具有一與工業(yè)相機對應(yīng)的拍攝工位、設(shè)有高倍率大數(shù)值孔徑鏡頭、以及設(shè)有低倍率寬視場鏡頭的鏡頭轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明還公開了一種微觀元件外觀缺陷檢測方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中使用高倍鏡檢測微觀元件外觀缺陷時難以快速定位微觀元件中心的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微光元件的檢測領(lǐng)域，具體涉及到一種基于顯微視覺的微小零件外觀缺陷檢測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)自動檢測技術(shù)的快速發(fā)展，特別是中國制造的需求變化，在工業(yè)領(lǐng)域中的微型元器件如數(shù)碼管、電容等外觀質(zhì)量檢測領(lǐng)域，對檢測精度、檢測速度的指標(biāo)要求不斷提高，特別當(dāng)待測元件是某特殊領(lǐng)域中的微觀元件中時，其要求的微觀元件的外觀缺陷量級達(dá)到了微米級，由此對相應(yīng)的檢測設(shè)備的要求也越來越高。

目前，一般的微小元件檢測使用的顯微視覺檢測設(shè)備，多采用單個顯微鏡頭成像，再和標(biāo)準(zhǔn)圖像或者數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，給出檢測的誤差結(jié)果。但是如上所述，當(dāng)微觀元件的外觀缺陷量級達(dá)到微米級時，需要使用高倍率的顯微鏡頭來檢測，而高倍率的顯微鏡頭的視場狹小，待測微觀元件在檢測臺上的微小的位置誤差會被高倍鏡放大，高倍鏡視場內(nèi)的圖像很大概率與理想的采集圖像存在偏移，即顯微視覺檢測設(shè)備的圖像采集系統(tǒng)難以采集到理想或者有效的檢測圖像以與標(biāo)準(zhǔn)圖像比較。甚至于，位置偏移較大的待測微觀元器件可能完全存在于高倍鏡的視場范圍之外，使得限位視覺檢測設(shè)備并沒有采集到有效的圖像以供視覺檢測。因此，存在高倍鏡檢測微米級微觀缺陷時，難以采集到有效圖像的問題，也即存在檢測效率低，無法滿足工程批量化高效檢測要求的問題。

申請人注意到公布號為CN108672316A的中國發(fā)明公開了一種“基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的微小零件質(zhì)量檢測系統(tǒng)”，其通過固定顯微視覺系統(tǒng)，通過對三自由度微動平臺的移動來調(diào)整位置，從而有效成像。但是在使用高倍鏡的時候，三自由度微動平臺的微小的誤差調(diào)整動作反映在高倍鏡的視場中步幅也較大，即在高倍鏡下定位微觀元件的中心的效率并不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)中使用高倍鏡檢測微觀元件外觀缺陷時，難以快速定位微觀元件中心的問題，提供一種微觀元件外觀缺陷的檢測裝置及檢測方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種微觀元件外觀缺陷的檢測裝置，包括：

二自由度微動平臺，用于裝載、調(diào)整待測微觀元件；

位于所述二自由度微動平臺上方的圖像采集裝置，其用于拍攝待測微觀元件并獲得待測微觀元件的表面圖像；

圖像數(shù)據(jù)處理與運動控制單元，用于獲取、分析所述表面圖像以及確定所述待測微觀元件表面是否具有外觀缺陷，和用于控制所述二自由度微動臺和所述圖像采集裝置；

其中，所述二自由度微動平臺、圖像采集裝置均與所述圖像數(shù)據(jù)處理與運動控制單元電連接；

所述圖像采集裝置包括：

架體；

照明單元，所述照明單元固定在所述架體上，用于對二自由度微動平臺上的待測微觀元件進(jìn)行照明；

設(shè)于所述架體上、朝向二自由度平面微動平臺布置的工業(yè)相機；以及

轉(zhuǎn)動連接于所述架體上、具有一與工業(yè)相機對應(yīng)的拍攝工位、設(shè)有高倍率大數(shù)值孔徑鏡頭、以及設(shè)有低倍率寬視場鏡頭的鏡頭轉(zhuǎn)換器，所述鏡頭轉(zhuǎn)換器用于將高倍率大數(shù)值孔徑鏡頭或低倍率寬視場鏡頭裝載到拍攝工位與工業(yè)相機連接。