Публикации

Подпишитесь сейчас и получите код купона -50.

Paste the Mailchimp shortcode here.

Современные световые измерительные микроскопы работают с размерами вплоть до нескольких нанометров. Использование интерферометров и современных оптических устройств постоянно расширяет возможности измерительной микроскопии.

Современные измерительные микроскопы работают с объектами вплоть до нескольких нанометров. Использование интерферометров и высокоточных оптических устройств постоянно расширяет возможности измерительной микроскопии.Точные геометрические измерения при решении задач контроля качества изделий играют важную роль в производстве и качестве выпускаемой продукции. Для работы с большими объектами, такими как кузова автомобилей, сложными детали реактивых двигателей и прочими высокотехнологичными изделиями применяются координатно-измерительные машины, лазерные датчики и высокоточные механические измерительные приборы. Но что же делать, когда измеряемые объекты находятся в микронном и субмикронном диапазонах? Необходимо прибегнуть к помощи измерительных систем, основанных на базе световых микроскопов, интерферометров или конфокальных лазерных профилометрах.

В статье мы рассмотрим возможность и методики проведения плоскостных и пространственных измерений с использованием различных типов оптических микроскопов.

 

Плоскостные или 2D измерения.

Существует несколько методов проведения 2D измерений на измерительном микроскопе. Рассмотрим их последовательно.

 

Простые системы с окуляр-микрометром и объект-микрометром.

Такие системы появились задолго до эпохи появления цифровых камер и являются самыми примитивными методами оценочного сравнения размера эталонного микрометра и измеряемого объекта при помощи шкалы в окуляре.

Стандартный объект-микрометр для работы с лабораторным измерительным микроскопом.
Стандартный объект-микрометр для работы с лабораторным измерительным микроскопом.

Точность здесь напрямую зависит от оператора, погрешность при таком методе измерения определяется исключительно человеческим фактором.

При калибровке оптического микроскопа важно четко сопоставить шкалу окуляра с эталоном. В примере 8 полных делений шкалы окуляра соответствуют 0,45 мм. Таким образом, каждое полное деление шкалы окуляра равно 0,056 мм или 56 мкм.
При калибровке оптического микроскопа важно четко сопоставить шкалу окуляра с эталоном. В примере 8 полных делений шкалы окуляра соответствуют 0,45 мм. Таким образом, каждое полное деление шкалы окуляра равно 0,056 мм или 56 мкм.

Системы измерения с координатными столами.

Измерительному микроскопу важно точное позиционирование объекта. Для этого монокуляр данной модели имеет возможность поворота вокруг своей оси для точного позиционирования сетки.
Измерительному микроскопу важно точное позиционирование объекта. Для этого монокуляр данной модели имеет возможность поворота вокруг своей оси для точного позиционирования сетки.

Координатные микроскопы применяются в случаях, когда необходимо произвести измерение с высокой точностью, но объект не попадает в одно поле зрения микроскопа. Пользователь совмещает перекрестие в окуляре с началом измеряемого отрезка и, далее, перемещая лимбы XY стола, добивается совмещения перекрестия с концом измеряемого отрезка. Значения на лимбах (либо на высокоточных линейных датчиках перемещения стола) показывают разницу X и Y координат. Длина отрезка, если это необходимо, вычисляется по теореме Пифагора. Такой метод позволяет использовать микроскоп лишь для точного позиционирования объекта измерения. Погрешность оператора сводится к минимуму, а измерение производится электронными или механическими устройствами.

Измерительный координатный цифровой предметный столик. Может быть установлен на любой микроскоп, имеющий в окуляре сетку, перекрестие или визир.
Измерительный координатный цифровой предметный столик. Может быть установлен на любой микроскоп, имеющий в окуляре сетку, перекрестие или визир.

 

Системы измерения с цифровой камерой или цифровые микроскопы.

Анализ цифрового изображения решает все недостатки предыдущих методов. Погрешность оператора сведена к минимуму, а главное, появляется возможность измерения не только длин отрезков, но и диаметров окружностей, углов, площадей, расстояний между параллельными линиями и так далее.

При работе с измерительным программным обеспечением микроскоп калибруется пользователем с использованием сертифицированного эталона. При дальнейшей работе калибровки по объект-микрометру не требуются. Программное обеспечение присваивает масштаб изображению исходя из первоначальных калибровок. Программа может корректировать опорные точки, поставленные пользователем, находя зону максимального контраста. Таким образом используя цифровые инструменты точность и скорость измерений стремительно растет.

Цифровой микроскоп Keyence
Цифровой измерительный микроскоп Keyence VHX-5000 раскрывает новые метрологические возможности микроскопии.

Система Keyence VHX-5000, программное обеспечение которой показано в иллюстрациях, является «эталоном» цифровой измерительной микроскопии.

Вы всегда можете превратить свой микроскоп в современную измерительную систему произведя модернизацию микроскопа и установив на него современную цифровую камеру с программным обеспечением. Подробно об этом вы можете узнать в разделе модернизация микроскопов пользователя на нашем сайте.

 

Трехмерные измерения в пространстве (3D). Получение профиля поверхности объекта.

Получение математической модели профиля поверхности исследуемого образца – сложная задача. Она сводится к последовательному измерению координат (XYZ) точек, расположенных на образце с заданным шагом. Как и любую сложную задачу, построение профиля можно разбить на несколько этапов.
Первый этап – получение координаты точки по оси Z (определение высоты точки).

  • Грубое определение разности высот возможно на микроскопах с градуированным винтом точной фокусировки. Погрешность при таком измерении огромна, измерение носит чисто ориентировочный характер. Пользователь фокусируется на объекте, относительно которого будет производиться измерение, затем запоминает положение винта точной фокусировки микроскопа. Далее пользователь фокусируется в измеряемой точке. Разница в значениях лимба винта умножается на шаг винта (к примеру, 1мкм/деление). Полученное значение будет разностью координаты. Как вы понимаете, при таком измерении необходимо учитывать полные обороты винта точного фокуса, а также направление вращения винта. Повторимся, что такое измерение носит чисто ориентировочный характер, точность которого крайне зависит от увеличения микроскопа, глубины резкости объектива и шага привода фокусировки по оси Z.
Вне зависимости от типа микроскопа практически все качественные модели микроскопов снабжены коаксиальным винтом грубой и точной фокусировки. Необходимо учитывать, что чем меньше увеличение, тем больше глубина резкости системы и тем больше погрешность измерения координаты Z.
Вне зависимости от типа микроскопа практически все качественные модели микроскопов снабжены коаксиальным винтом грубой и точной фокусировки. Необходимо учитывать, что чем меньше увеличение, тем больше глубина резкости системы и тем больше погрешность измерения координаты Z.
  • Микроскопы с моторизованным приводом фокусировки по оси Z позволяют проводить измерения схожим образом. Программное обеспечение микроскопа создает Z-стек изображений – послойное сканирование образца. Далее автоматически выбираются области с наибольшей контрастностью (зоны резкости) и изображение разбивается на сетку. В каждой точке сетки рассчитывается координата Z и формируется готовое 3-D изображение или математическая модель для последующей работы с ней.
    Формирование трехмерного изображения используя моторизованный привод фокусировки микроскопа VHX-5000
    Формирование трехмерного изображения, используя моторизованный привод фокусировки цифрового микроскопа.

 

  • Бесконтактные профилометры и конфокальные микроскопы.
    Результат измерения микропрофиля детали. Цвета характеризуют карту высот. Максимальная высота профиля составляет всего 0,2 мкм
    Результат измерения микропрофиля детали. Цвета характеризуют карту высот. Максимальная высота профиля составляет всего 0,2 мкм

    В отличии от предыдущих вариантов, системы профилометрии разрабатываются именно с целью измерения профиля объекта. Они позволяют проводить измерения с невероятно высокой точностью (около 5 нм по оси Z). Принцип таких систем основан на интерферометрии эталонного луча с известной длиной пути и луча, отраженного от поверхности объекта. По смещению фазы рассчитывается разница в расстоянии между двумя лучами. Таким образом прибор определяет Z координату объекта.

    Программное обеспечение конфокального профилометра на первый взгляд кажется сложным, но на самом деле является удобным инструментом получением качественных результатов измерения.
    Программное обеспечение конфокального профилометра на первый взгляд кажется сложным, но на самом деле является удобным инструментом получением качественных результатов измерения.

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.

Корзина пуста.