CN110542687A - 一种微观元件外观缺陷的检测装置及检测方法 - Google Patents

一种微观元件外观缺陷的检测装置及检测方法 Download PDF

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柴立群
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Abstract

本发明公开了一种微观元件外观缺陷的检测装置，包括：二自由度微动平台，用于装载、调整待测微观元件；图像采集装置，其用于拍摄待测微观元件并获得待测微观元件的表面图像；图像数据处理与运动控制单元，用于获取、分析表面图像以及确定待测微观元件表面是否具有外观缺陷，和用于控制二自由度微动台和图像采集装置；图像采集装置包括：架体，设于架体上的工业相机、照明单元，以及转动连接于架体上、具有一与工业相机对应的拍摄工位、设有高倍率大数值孔径镜头、以及设有低倍率宽视场镜头的镜头转换器。本发明还公开了一种微观元件外观缺陷检测方法。本发明解决了现有技术中使用高倍镜检测微观元件外观缺陷时难以快速定位微观元件中心的问题。

Description

一种微观元件外观缺陷的检测装置及检测方法
技术领域
本发明属于微光元件的检测领域，具体涉及到一种基于显微视觉的微小零件外观缺陷检测装置及检测方法。
背景技术
随着工业自动检测技术的快速发展，特别是中国制造的需求变化，在工业领域中的微型元器件如数码管、电容等外观质量检测领域，对检测精度、检测速度的指标要求不断提高，特别当待测元件是某特殊领域中的微观元件中时，其要求的微观元件的外观缺陷量级达到了微米级，由此对相应的检测设备的要求也越来越高。
目前，一般的微小元件检测使用的显微视觉检测设备，多采用单个显微镜头成像，再和标准图像或者数据进行比较，给出检测的误差结果。但是如上所述，当微观元件的外观缺陷量级达到微米级时，需要使用高倍率的显微镜头来检测，而高倍率的显微镜头的视场狭小，待测微观元件在检测台上的微小的位置误差会被高倍镜放大，高倍镜视场内的图像很大概率与理想的采集图像存在偏移，即显微视觉检测设备的图像采集系统难以采集到理想或者有效的检测图像以与标准图像比较。甚至于，位置偏移较大的待测微观元器件可能完全存在于高倍镜的视场范围之外，使得限位视觉检测设备并没有采集到有效的图像以供视觉检测。因此，存在高倍镜检测微米级微观缺陷时，难以采集到有效图像的问题，也即存在检测效率低，无法满足工程批量化高效检测要求的问题。
申请人注意到公布号为CN108672316A的中国发明公开了一种“基于卷积神经网络的微小零件质量检测系统”，其通过固定显微视觉系统，通过对三自由度微动平台的移动来调整位置，从而有效成像。但是在使用高倍镜的时候，三自由度微动平台的微小的误差调整动作反映在高倍镜的视场中步幅也较大，即在高倍镜下定位微观元件的中心的效率并不高。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中使用高倍镜检测微观元件外观缺陷时，难以快速定位微观元件中心的问题，提供一种微观元件外观缺陷的检测装置及检测方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种微观元件外观缺陷的检测装置，包括：
二自由度微动平台，用于装载、调整待测微观元件；
位于所述二自由度微动平台上方的图像采集装置，其用于拍摄待测微观元件并获得待测微观元件的表面图像；
图像数据处理与运动控制单元，用于获取、分析所述表面图像以及确定所述待测微观元件表面是否具有外观缺陷，和用于控制所述二自由度微动台和所述图像采集装置；
其中，所述二自由度微动平台、图像采集装置均与所述图像数据处理与运动控制单元电连接；
所述图像采集装置包括：
架体；
照明单元，所述照明单元固定在所述架体上，用于对二自由度微动平台上的待测微观元件进行照明；
设于所述架体上、朝向二自由度平面微动平台布置的工业相机；以及
转动连接于所述架体上、具有一与工业相机对应的拍摄工位、设有高倍率大数值孔径镜头、以及设有低倍率宽视场镜头的镜头转换器，所述镜头转换器用于将高倍率大数值孔径镜头或低倍率宽视场镜头装载到拍摄工位与工业相机连接。
可选的，所述二自由度微动平台的一侧设置有支撑架，所述支撑架上固定设置有轴线垂直于所述二自由度微动平台工作面的导轨，所述架体连接于所述导轨上且可在所述导轨上相对所述导轨滑动。
可选的，所述导轨上包括有用于获取工业相机到二自由度微动平台工作面实时距离的测距模块。
可选的，所述二自由度微动平台的工作面上可拆装地固定有元件托盘。
可选的，所述元件托盘的工作面上具有均匀分布的若干个台阶孔，所述台阶孔用于装载待测微观元件。
一种微观元件外观缺陷检测方法，包括以下步骤：
装载待测微观元件；
工业相机通过拍摄工位装载的低倍率宽视场镜头拍摄待测微观元件的低倍表面成像；
对低倍表面成像分析获取待测微观元件的中心位置坐标；
调整待测微观元件的位置，使得低倍率宽视场镜头的视场中待测微观元件的中心与低倍率宽视场镜头的视场中心重合；
工业相机通过拍摄工位装载的高倍率大数值孔径镜头拍摄待测微观元件的高倍表面成像；
通过高倍表面成像获取待测微观元件的外观缺陷信息。
可选的，当装载有至少2个待测微观元件时，
工业相机通过拍摄工位装载的低倍率宽视场镜头依次拍摄所述至少2个待测微观元件的低倍表面成像；以及
在进行通过高倍表面成像获取待测微观元件的外观缺陷信息步骤后，对下一待测微观元件进行对低倍表面成像分析获取待测微观元件的中心位置坐标步骤。
可选的，所述对低倍表面成像分析获取待测微观元件的中心位置坐标包括：
确定低倍表面成像中待测微观元件图像；
提取待测微观元件图像中边界结构特征参数和坐标；
分析边界结构特征参数和坐标；
得到待测微观元件的中心位置坐标。
可选的，所述工业相机通过拍摄工位装载的高倍率大数值孔径镜头拍摄待测微观元件的高倍表面成像包括：
将拍摄工位上的低倍率宽视场镜头切换为高倍率大数值孔径镜头，并将高倍率大数值孔径镜头与工业相机连接；
工业相机与高倍率大数值孔径镜头共同沿高倍率大数值孔径镜头的轴向趋近和/或远离待测微观元件，同时，工业相机通过高倍率大数值孔径镜头拍摄一系列元件外观图像Zi，以及任一次拍摄时工业相机到待测微观元件的实时距离di，其中i为大于0的自然数；
对图像的清晰程度进行判断以计算相应的外观图像Zi的自动对焦参数γi；
以实时距离di为横坐标、自动对焦参数γi为纵坐标得到自动对焦函数曲线；
确定自动对焦函数曲线中自动对焦参数γi最大时对应的最优距离dτ；
工业相机与高倍率大数值孔径镜头共同沿高倍率大数值孔径镜头的轴向移动到工业相机到待测微观元件的距离d＝dτ处，完成自动对焦；
拍摄待测微观元件的高倍表面成像。
可选的，所述外观缺陷信息包括外观缺陷的尺寸和坐标信息。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，镜头转换器用于将高倍率大数值孔径镜头或低倍率宽视场镜头装载到拍摄工位与工业相机连接，从而使得工业相机可以通过高倍率大数值孔径镜头或低倍率宽视场镜头拍摄可以观察的待测微观元件的表面成像。即可以通过低倍率宽视场镜头定位待测微观元件的中心，在低倍率宽视场镜头下通过二自由度微动平台将待测微观元件的中心移动到低倍率宽视场镜头的视场中心，然后将拍摄工位上的低倍率宽视场镜头转换为高倍率大数值孔径镜头，从而使得待测微观元件仍然位于高倍率大数值孔径镜头的视场中心，使得工业相机可以拍摄到有效的待测微观元件的高倍表面图像。从而避免出现现有的检测设备常常遇到的直接使用高倍率镜头观测待测微观元件时，难以在高倍率镜头视场中找寻到待测微观元件的几何中心，需要在高倍率镜头的视场中低效的调整待测微观元件的问题。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的装置整体示意图；
图2为本发明的另一实施例的装置整体示意图；
图3为本发明的元件托盘上的台阶孔阵列示意图；
图4为本发明的自动对焦函数曲线图；
图中标记：1-二自由度微动平台，101-元件托盘，102-台阶孔，2-图像数据处理与运动控制单元，3-架体，4-工业相机，5-镜头转换器，6-支撑架，7-导轨，801-同轴光源照明模块，802-环形光源照明模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1，在一种示例性的具体实施方式中，微观元件外观缺陷的检测装置，包括：
二自由度微动平台1，用于装载、调整待测微观元件。该二自由度微动平台1水平放置，且包括固定在水平检测台上的固定底座，然后在固定底座上表面上安装有XY方向导轨，再在XY方向导轨上安装载物台，载物台通过XY方向导轨实现水平平面上的微动调整。且该二自由度微动微动平台在X和Y方向上的移动精度为亚毫米级。优选的，精度为10μ m。
在一些实施例中，XY方向导轨选用斯耐博格品牌的R6导轨。
在一些实施例中，为了便于批量化装载待测微观元件，二自由度微动平台1的载物台工作面上可拆装地固定有元件托盘101。可拆装的固定为螺栓螺母组件连接、卡接或者其他的等同方式。可选的，载物台即为元件托盘101。
在一些实施例中，元件托盘101的工作面上具有均匀分布的若干个用于装载待测微观元件的台阶孔102，以实现微观元件的批量化、等间距装载。台阶孔102呈等间距的行列式分布。台阶孔102的具体尺寸根据待测微观元件的规格尺寸决定，使得装载后的待测微观元件与台阶孔102的横向间隙余量在亚毫米级，可选的为20μm，以降低成像误差。参考图3，元件托盘101上等间距开设有5×10的台阶孔102阵列。
此时，二自由度微动平台1上具有一位于工业相机4正下方的检测工位。二自由度微动平台1将装载有待测微观元件的台阶孔102移动到检测工位。且此时，二自由度微动平台1 可以以台阶孔102阵列的行距或者列距等距移动，以将台阶孔102阵列中的任一台阶孔102 移动到检测工位。
于二自由度微动平台1上方设置有用于拍摄待测微观元件并获得待测微观元件的表面图像的图像采集装置。
该图像采集装置包括：架体3，该架体3使得本图像采集装置保持在二自由度微动平台 1上方，并支撑图像采集装置中的其他功能组件。
在架体3上安装有朝向二自由度平面微动平台布置的工业相机4。该工业相机4用于成像观测。
同时在架体3上还转动连接有镜头转换器5。镜头转换器5具有一与工业相机4对应的拍摄工位、设有高倍率大数值孔径镜头、以及低倍率宽视场镜头。
在一些实施例中，镜头转换器5采用尼康的LV-NU5AC电动物镜转换器。
在一些实施例中，高倍率大数值孔径镜头采用高倍率(10X)大数值孔径(NA＝0.3)的镜头。
前述的镜头转换器5用于将高倍率大数值孔径镜头或低倍率宽视场镜头装载到拍摄工位与工业相机4连接，从而使得工业相机4可以通过高倍率大数值孔径镜头或低倍率宽视场镜头拍摄可以观察的待测微观元件的表面成像。即可以通过低倍率宽视场镜头定位待测微观元件的中心，在低倍率宽视场镜头下通过二自由度微动平台1将待测微观元件的中心移动到低倍率宽视场镜头的视场中心，然后将拍摄工位上的低倍率宽视场镜头切换为高倍率大数值孔径镜头，从而使得待测微观元件仍然位于高倍率大数值孔径镜头的视场中心，使得工业相机 4可以拍摄到有效的待测微观元件的高倍表面图像。从而避免出现现有的检测设备常常遇到的直接使用高倍率镜头观测待测微观元件时，难以在高倍率镜头视场中找寻到待测微观元件的几何中心，需要在高倍率镜头的视场中低效的调整待测微观元件的问题。
在一些实施例中，为了实现更加高效的实现工业相机4的自动对焦功能，二自由度微动平台1的一侧设置有支撑架6，支撑架6上通过螺栓螺母组件或者其他等同方式固定设置有轴线垂直于所述二自由度微动平台1工作面的导轨7，前述的架体3安装在导轨7上且可在导轨7上相对导轨7滑动。
在一些实施例中，导轨7采用CPC品牌型号为MR15MN系列导轨，且竖直布置，使得架体3在垂直方向上，即Z轴上往复移动时精度可以达到5μm。
在一些实施例中，为了显示工业相机4到待测微观元件的Z轴上的距离，导轨上包括有用于获取工业相机4到二自由度微动平台1工作面实时距离的测距模块。即使用工业相机4 到二自由度微动平台1工作面的距离代替工业相机4到待测微观元件的Z轴上的距离，从而可以获知工业相机4在Z轴上的运动情况。可选的，该测距模块可以选用固定安装在工业相机4上并朝向二自由度微动平台1工作面的激光测距仪，激光测距仪同步工业相机4的拍摄作业实时测距，或者安装在导轨上与导轨配套使用的标尺、测距仪，通过测算工业相机4在导轨上与二自由度微动平台1在Z轴上保持相对静止的导轨的相对运动换算出工业相机4到二自由度微动平台1工作面的实时距离di，或者其他等同方式测出工业相机4到二自由度微动平台1工作面的实时距离di。
此外，架体3上还固定安装有照明单元8，用于对待测微观元件进行照明。可选的，照明单元8为同轴光源照明模块801或者环形光源照明模块802。可根据样品的测量需求选择适合的照明方式。
参考图1，在一些实施例中，同轴光源照明模块801固定在架体3上，且同轴光源照明模块位于镜头转换器5的下方，从而为高倍率大数值孔径镜头和低倍率宽视场镜头提供均匀照明。
参考图2，在一些实施例中，环形光源照明模块802固定在架体3上，而工业相机4固定在环形光源照明模块的中心处。
在一些实施例中，图像采集装置采用工业显微镜，该工业显微镜布置在二自由度微动平台1的上方，且工业显微镜与图像数据处理与运动控制单元2连接，以传输数据和接收指令。
为了提高观测效率和二自由度微动平台1的调整效率，该检测装置还包括有图像数据处理与运动控制单元2，其用于获取、分析所述表面图像以及确定所述待测微观元件表面是否具有外观缺陷，和用于控制所述二自由度微动台和所述图像采集装置。
在一些实施例中，图像数据处理与运动控制单元2为计算机，其具备获取功能模块，以获取工业相机4拍摄的低倍表面图像和高倍表面图像，以及测距模块测得的工业相机4到二自由度微动平台1工作面的实时距离di。
其还具备处理模块，用于分析所述表面图像以及确定所述待测微观元件表面是否具有外观缺陷。容易理解的，视觉分析系统为现有的成熟模块，本领域技术人员知晓如何实施用于该处理模块，此处不再赘述。
其还具备控制模块，用于控制架体3在导轨上的移动，以及二自由度微动平台1的微动动作。该微动动作包括将待测微观元件的几何中心与低倍率宽视场镜的视场中心重合的中心定位动作，以及将元件托盘101中的装载有待测微观元件的台阶孔102阵列中的台阶孔102 依次移动到工业相机4下方的输送动作。容易理解的是，实现上述功能的控制模块是本领域的现有技术，本领域技术人员知晓如何实施该控制模块，因此，此处不再赘述。
其还包括通信模块，用于将处理模块和控制模块的信号发送到相应的图像采集模块和二自由度微动平台1中。即二自由度微动平台1、图像采集装置均与所述图像数据处理与运动控制单元2电连接。
在一具体的实施方式中，微观元件外观缺陷检测方法，包括以下步骤：
S1、装载待测微观元件。
S2、工业相机4通过拍摄工位装载的低倍率宽视场镜头拍摄待测微观元件的低倍表面成像。
S3、对低倍表面成像分析获取待测微观元件的中心位置坐标。
S4、调整待测微观元件的位置，使得低倍率宽视场镜头的视场中待测微观元件的中心与低倍率宽视场镜头的视场中心重合。
S5、工业相机4通过拍摄工位装载的高倍率大数值孔径镜头拍摄待测微观元件的高倍表面成像。
S6、通过高倍表面成像获取待测微观元件的外观缺陷信息。
该方法可以通过低倍表面成像实现待测微观元件的中心定位，然后对中心定位后的待测微观元件进行高倍表面成像，再基于机器视觉分析判断待测微观元件是否存在外观缺陷以及外观缺陷的位置和尺寸信息。
从而避免出现现有的检测设备常常遇到的直接使用高倍率镜头观测待测微观元件时，难以在高倍率镜头视场中找寻到待测微观元件的几何中心，需要在高倍率镜头的视场中低效的调整待测微观元件，影响微观元件批量检测的问题。
在一些实施例中，步骤S1装载待测微观元件是将待测微观元件对应装载到元件托盘 101上的台阶孔102中。此时，该台阶孔102位于工业相机4和拍摄工位的正下方。其中，元件托盘101安装在二自由度微动平台1上，从而在二自由度微动平台1的作用下实现水平面上的精确微调。精确微调由电脑端的图像数据处理与运动控制单元2实现。
然后，电脑端的图像数据处理与运动控制单元2控制图像采集模块上的镜头转换器5将低倍率宽视场镜头装载到拍摄工位上。启动工业相机4，工业相机4通过拍摄工位装载的低倍率宽视场镜头拍摄待测微观元件的低倍表面成像。并将获得的低倍表面成像发送到电脑端的图像数据处理与运动控制单元2。
电脑端的图像数据处理与运动控制单元2对获取的低倍表面成像进行基于机器视觉的图像处理以获取待测微观元件的中心位置坐标。
在一些实施例中，步骤S3对低倍表面成像分析获取待测微观元件的中心位置坐标具体包括以下步骤：
步骤S301、确定低倍表面成像中待测微观元件图像。
步骤S302、提取待测微观元件图像中边界结构特征参数和坐标；
步骤S303、分析边界结构特征参数和坐标；
步骤S304、得到待测微观元件的中心位置坐标。
具体的，可以在电脑端的图像数据处理与运动控制单元2中对工业相机4的视场预先确定基础坐标系。例如，工业相机4通过镜头拍摄的图像为圆形图像，可以将基础坐标系的原点确定为工业相机4拍摄的表面图像的中心，该中心也即是低倍率宽视场镜头的视场中心。以图像中与二自由度微动平台1的XY方向导轨中X方向相匹配的直线方向为基础坐标系中的横向X坐标，以图像中与二自由度微动平台1的XY方向导轨中Y方向相匹配的直线方向为基础坐标系中的纵向Y坐标。
电脑端的图像数据处理与运动控制单元2从发送过来的低倍表面成像中确定低倍表面成像中待测微观元件图像，即确定低倍表面成像中的有效部分，然后提取待测微观元件图像中的边界特征参数和坐标，求取其各个边界段的中点，将对应边界段的中点连线，得到中线连线的交点，该交点即为待测微观元件的低倍表面成像的中心位置，最后算出该交点在基础坐标系中的坐标值，该交点的坐标值即为待测微观元件的中心位置坐标。容易理解的是，对图像表面处理获取目标图像的坐标的具体算法为本领域技术人员知晓的现有技术，此处不再过多叙述。
获取待测微观元件的中心坐标后，电脑端的图像数据处理与运动控制单元2控制二自由度微动平台1微调将待测微观元件的中心调到基础坐标系的原点处。在一些实施例中，也即是低倍率宽视场镜头的视场中心。
然后，电脑端的图像数据处理与运动控制单元2控制图像采集模块上的镜头转换器5将低倍率宽视场镜头从拍摄工位移出，将高倍率大数值孔径镜头装载到拍摄工位上。启动工业相机4，工业相机4在图像数据处理与运动控制单元2控制下自动对焦，通过拍摄工位装载的高倍率大数值孔径镜头拍摄待测微观元件的高倍表面成像。并将获得的高倍表面成像发送到电脑端的图像数据处理与运动控制单元2。
在一些实施例中，步骤S5所述工业相机4通过拍摄工位装载的高倍率大数值孔径镜头拍摄待测微观元件的高倍表面成像具体包括：
S501、将拍摄工位上的低倍率宽视场镜头切换为高倍率大数值孔径镜头，并将高倍率大数值孔径镜头与工业相机4连接；
即通过旋转镜头转换器，将低倍率宽视场镜头旋转出拍摄工位，将高倍率大数值孔径镜头切换到拍摄工位。具体的，可以通过图像数据处理和运动控制单元2控制镜头转换器执行旋转操作，使低倍率宽视场镜头切换为高倍率大数值孔径镜头。
S502、工业相机4与高倍率大数值孔径镜头共同沿高倍率大数值孔径镜头的轴向趋近和/或远离待测微观元件，同时，工业相机4通过高倍率大数值孔径镜头拍摄一系列元件外观图像Zi，以及任一次拍摄时工业相机4到待测微观元件的实时距离di，其中i为大于0的自然数；
S503、对图像的清晰程度进行判断以计算相应的外观图像Zi的自动对焦参数γi；
S504、以实时距离di为横坐标、自动对焦参数γi为纵坐标得到自动对焦函数曲线；
S505、参考图4，确定自动对焦函数曲线中自动对焦参数γi最大时对应的最优距离dτ；
S506、工业相机4与高倍率大数值孔径镜头共同沿高倍率大数值孔径镜头的轴向移动到工业相机4到待测微观元件的距离d＝dτ处，完成自动对焦；
S507、拍摄待测微观元件的高倍表面成像，此时得到清晰的高倍表面成像。
最后，电脑端的图像数据处理与运动控制单元2通过高倍表面成像获取待测微观元件的外观缺陷信息。容易理解的是，基于机器视觉的图像分析判断元件外观是否存在缺陷，以及该缺陷在基础坐标系中的位置，从而得知外观缺陷的位置信息和尺寸信息为本领域技术人员知晓的现有技术，此处不再赘述。
在一些实施例中，需要对一批微观元件进行外观检测，此时步骤S1装载待测微观元件包括以下步骤：
S101、将一批需检测微观元件一一对应装载到元件托盘101上的台阶孔102阵列中；
S102、将元件托盘101上的装载的首个需检测微观元件，即待测微观元件所占据的台阶孔102移动到检测工位。
同时，步骤S2为，当元件托盘101上的装载有至少2个，或一批待测微观元件时，工业相机4通过拍摄工位装载的低倍率宽视场镜头依次拍摄至少2个、或一批待测微观元件的低倍表面成像。此时，图像数据处理与运动控制单元2控制二自由度微动平台1带动元件托盘 101等距移动，该距离为台阶孔102阵列中台阶孔102的行距或者列距。工业相机4依次拍摄该批待测微观元件的低倍成像图像后发送给图像数据处理与运动控制单元2，图像数据处理与运动控制单元2依次处理该批低倍成像图像并进行后续检测步骤。在换用高倍率大数值孔径镜头后，再依次对该批待测微观元件进行中心定位、自动对焦和高倍成像。即在一个待测微观元件获得高倍成像后，图像数据处理与运动控制单元2控制二自由度微动平台1带动元件托盘101等距移动，该距离为台阶孔102阵列中台阶孔102的行距或者列，从而将下一序号的待测微观元件重新移动到检测工位，然后在中心定位，即根据之前得到的中心坐标将待测微观元件的中心调到基础坐标系的原点处，自动对焦后得到高倍表面成像。然后循环往复。
此时，在一批待测微观元件的检测过程中，低倍率宽视场镜头与高倍率大数值孔径镜头仅仅更换一次，即避免重复转换镜头，从而保护镜头。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微观元件外观缺陷的检测装置，包括：
二自由度微动平台(1)，用于装载、调整待测微观元件；
位于所述二自由度微动平台(1)上方的图像采集装置，其用于拍摄待测微观元件并获得待测微观元件的表面图像；
图像数据处理与运动控制单元(2)，用于获取、分析所述表面图像以及确定所述待测微观元件表面是否具有外观缺陷，和用于控制所述二自由度微动台(1)和所述图像采集装置：
其中，所述二自由度微动平台(1)、图像采集装置均与所述图像数据处理与运动控制单元电连接；
其特征在于，所述图像采集装置包括：
架体(3)；
照明单元，所述照明单元固定在所述架体(3)上，用于对二自由度微动平台(1)上的待测微观元件进行照明；
设于所述架体(3)上、朝向二自由度平面微动平台(1)布置的工业相机(4)；以及
转动连接于所述架体(1)上、具有一与工业相机(4)对应的拍摄工位、设有高倍率大数值孔径镜头、以及设有低倍率宽视场镜头的镜头转换器(5)，所述镜头转换器(5)用于将高倍率大数值孔径镜头或低倍率宽视场镜头装载到拍摄工位与工业相机(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种微观元件外观缺陷检测装置，其特征在于：所述二自由度微动平台(1)的一侧设置有支撑架(6)，所述支撑架(6)上固定设置有轴线垂直于所述二自由度微动平台工作面的导轨(7)，所述架体(3)连接于所述导轨(7)上且可在所述导轨(7)上相对所述导轨(7)滑动。
3.根据权利要求1所述的一种微观元件外观缺陷检测装置，其特征在于：所述导轨(7)包括有用于获取工业相机(4)到二自由度微动平台(1)工作面实时距离的测距模块。
4.根据权利要求1所述的一种微观元件外观缺陷检测装置，其特征在于：所述二自由度微动平台(1)的工作面上可拆装固定有元件托盘(101)。
5.根据权利要求4所述的一种微观元件外观缺陷检测装置，其特征在于：所述元件托盘(101)的工作面上具有均匀分布的若干个台阶孔(102)，所述台阶孔(102)用于装载待测微观元件。
6.一种微观元件外观缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
装载待测微观元件；
工业相机(4)通过拍摄工位装载的低倍率宽视场镜头拍摄待测微观元件的低倍表面成像；
对低倍表面成像分析获取待测微观元件的中心位置坐标；
调整待测微观元件的位置，使得低倍率宽视场镜头的视场中待测微观元件的中心与低倍率宽视场镜头的视场中心重合；
工业相机(4)通过拍摄工位装载的高倍率大数值孔径镜头拍摄待测微观元件的高倍表面成像；
通过高倍表面成像获取待测微观元件的外观缺陷信息。
7.根据权利要求6所述的一种微观元件外观检测方法，其特征在于：当装载有至少2个待测微观元件时，
工业相机(4)通过拍摄工位装载的低倍率宽视场镜头依次拍摄所述至少2个待测微观元件的低倍表面成像；以及
在进行通过高倍表面成像获取待测微观元件的外观缺陷信息步骤后，对下一待测微观元件进行对低倍表面成像分析获取待测微观元件的中心位置坐标步骤。
8.根据权利要求6所述的一种微观元件外观检测方法，其特征在于，所述对低倍表面成像分析获取待测微观元件的中心位置坐标包括：
确定低倍表面成像中待测微观元件图像；
提取待测微观元件图像中边界结构特征参数和坐标；
分析边界结构特征参数和坐标；
得到待测微观元件的中心位置坐标。
9.根据权利要求8所述的一种微观元件外观检测方法，其特征在于，所述工业相机(4)通过拍摄工位装载的高倍率大数值孔径镜头拍摄待测微观元件的高倍表面成像包括：
将拍摄工位上的低倍率宽视场镜头切换为高倍率大数值孔径镜头，并将高倍率大数值孔径镜头与工业相机(4)连接；
工业相机(4)与高倍率大数值孔径镜头共同沿高倍率大数值孔径镜头的轴向趋近和/或远离待测微观元件，同时，工业相机(4)通过高倍率大数值孔径镜头拍摄一系列元件外观图像Zi，以及任一次拍摄时工业相机(4)到待测微观元件的实时距离di，其中i为大于0的自然数；
对图像的清晰程度进行判断以计算相应的外观图像Zi的自动对焦参数γi；
以实时距离di为横坐标、自动对焦参数γi为纵坐标得到自动对焦函数曲线；
确定自动对焦函数曲线中自动对焦参数γi最大时对应的最优距离dτ；
工业相机(4)与高倍率大数值孔径镜头共同沿高倍率大数值孔径镜头的轴向移动到工业相机到待测微观元件的距离d＝dτ处，完成自动对焦；
拍摄待测微观元件的高倍表面成像。
10.根据权利要求6所述的一种微观元件外观检测方法，其特征在于：所述外观缺陷信息包括外观缺陷的尺寸和坐标信息。
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