Przejdź do treści

Rodzaje mikroskopów - mikroskopy inspekcyjne

Od pojawienia się w XVII wieku towarzyszą ludziom po dziś dzień. Udoskonalane, rozwijane znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach – mowa oczywiście o mikroskopach. Na początku służyły głównie do obserwacji preparatów biologicznych, później znalazły zastosowanie w technologii materiałowej. Obecnie mikroskopy znalazły zastosowanie w każdej gałęzi przemysłu. Praca bez nich w niektórych przypadkach staje się niemożliwa.

Mikroskopy dzielą się na kilka kategorii

Ze względu na funkcję jaką pełnią mikroskopy można podzielić je na inspekcyjne i pomiarowe. Jest to oczywiście bardzo uproszczony podział jednak pozwala bliżej zrozumieć pewne cechy kluczowe dla każdej z tych grup. W dalszej części skupimy się na urządzeniach czysto inspekcyjnych, których głównym zadaniem jest powiększenie obrazu od kilku do kilkuset razy.

Mikroskopy takie nie mają określonej niepewności pomiaru i nie korzystają z układów odczytowych do wyznaczania wielkości geometrycznych. Możemy tutaj dokonać kolejnego uproszczonego podziału na klasyczne mikroskopy wyposażone w tor optyczny zakończony okularem (często z dodatkową kamerą) oraz na systemy cyfrowe, które okularów nie posiadają. Te drugie zostały wyposażone w różnej klasy cyfrowe przetworniki obrazu. Możemy tam spotkać matrycę CCD i CMOS o różnej rozdzielczości. Dzięki zastosowaniu takich układów mikroskop to nie tylko urządzenie powiększające obraz ale też cały system zapewniający możliwość nagrywania obrazu i rejestrację zdjęć. Dodatkowe funkcje są bardzo przydatne jeśli chcemy podzielić się z innymi naszymi obserwacjami.

W ofercie firmy ITA znajdziemy bardzo zaawansowane systemy cyfrowe brytyjskiego producenta firmy Vision Enginnering, wyznaczające nowe kierunki rozwoju cyfrowych mikroskopów inspekcyjnych. Pierwszym omawianym modelem jest urządzenie EVOCAM II. Zapewnia ono doskonałą jakość obrazu i pozwala na obserwację z powiększeniem optycznym do x200. Drugim systemem jest innowacyjny cyfrowy mikroskop stereoskopowy DRV łączący w sobie zalety mikroskopy cyfrowego i stereoskopowego z zoom 10:1. Szereg wymiennych obiektywów pozwala na odpowiedni dobór stosunku powiększenia do pola widzenia i odległości roboczej. Należy pamiętać, że w niektórych zastosowaniach jak na przykład montaż czy lutowanie odgrywa ona kluczową rolę. Dla operatora ważna jest możliwość umieszczenia w przestrzenie roboczej pomiędzy obiektywem a przedmiotem obserwowanym dodatkowych narzędzi czy manipulatorów.

Pole widzenia to nic innego jak obszar, który widzimy pod mikroskopem. Zależność pola widzenia od powiększenia jest zmienna. Najczęściej wraz ze wzrostem powiększenia maleje pole widzenia, a stosunek ten jest różny w zależności od obiektywu. Podczas pracy z układem optycznym należy pamiętać także o dystorsji, która wynika z fizycznej konstrukcji soczewki. Jest to geometryczny błąd odwzorowania układu optycznego, który prowadzi do miejscowej zmiany poprzecznego powiększenia liniowego. Możemy rozróżnić dwa jej rodzaje: beczkowatą i poduszkową. Ta pierwsze polega na uwypukleniu środka kadru, natomiast druga powoduje jego „wklęśnięcie”. Zniekształcenie powstałe w ten sposób można redukować poprzez zastosowanie odpowiedniego software. Kolejnym ważnym parametrem jest głębia ostrości. Ten parametr określa zakres odległości (mierzy rozpiętość ostrego obszaru), w którym obserwowane przez układ optyczny przedmioty mają wyraźne kontury i kształty to znaczy są „ostre”. Dla prac naprawczych lub montażowych przy elementach wielkości kilku milimetrów duża głębia ostrości urządzenia stanowi zaletę. Podczas wprowadzania dodatkowych narzędzi i manipulacji system w sposób ciągły jest w stanie wyświetlać wyraźnie zarówno przedmiot jak i narzędzie.

EVO_Cam_II_medical_sample_300dpi
DRV-Z1_Vision-0000647_300dpi
MIKROSKOPY INSPEKCYJNE

Mikroskopy serii EVOCAM i DRV posiadają dużą przestrzeń roboczą i wysokiej klasy obiektywy dzięki czemu dowolne prace pod powiększeniem przebiegają sprawnie i komfortowo dla użytkownika. Wymiana obiektywów odbywa się szybko, a predefiniowane ustawienia w oprogramowaniu pozwalają na szybką zmianę parametrów pracy. Mikroskop EVOCAM II został wyposażony w kamerę o rozdzielczości 1920 x 1080 pikseli i przetwornik ½.8” CMOS. System ten opcjonalnie może być wyposażony w jeden z kilku statywów pozwalających na umieszczanie bardzo wysokich przedmiotów lub obserwację pod dowolnym kątem. Opcjonalnym wyposażeniem może być układ oświetlenie od podstawy. System DRV to układ stereoskopowy. Za przetwarzanie obrazu odpowiadają dwa układy cyfrowe, każdy o rozdzielczości Full HD 1920 x 1080. Przy tym urządzeniu nie jest wymagane posiadanie dodatkowej jednostki wyświetlającej obraz ( monitor lub rzutnik). Operator pracuje w pozycji ergonomicznej, siedzącej z podparciem pleców a obraz obserwowany jest na zwierciadle wklęsłym o wymiarach 400 x 225 mm w układzie 16:9. Dzięki zastosowaniu nowej technologii obraz obserwowany jest stereoskopowy, kolorowy o dużym kontraście. Ergonomię gwarantuje położenie zwierciadła na wprost operatora, a obszaru roboczego pod nim dzięki czemu zachodzi doskonałą koordynacja ręka – oko. Oba wspomniane systemy mają możliwość rejestracji obrazu na urządzeniach zewnętrznych oraz zapisywania zdjęć bezpośrednio do pamięci USB. System DRV jest ponadto wyposażony w wyjścia obrazu umożliwiające jego przesyłanie do dowolnego miejsca z dostępem do Internetu i odtworzenia go tam na bliźniaczej jednostce.

Każdy mikroskop posiada panel do sterowania podstawowymi funkcjami niezbędnymi do odpowiedniego doboru parametrów obserwacyjnych. Jako najważniejsze należy wymienić czas migawki, starowanie przesłoną i wzmocnieniem sygnału. Każdy z nich może być kontrolowany przez użytkownika i zmieniamy w zależności od potrzeb. Jednak sam układ optyczny (obiektywy, przysłony) wraz z przetwornikiem nie dałby doskonałego obrazu gdyby nie oświetlenie. Podczas obserwacji przedmiotów wymagających to znaczy białych, połyskliwych lub czarnych (czerń fortepianowa) ważny jest odpowiedni dobór oświetlenia. Obecnie mikroskopy inspekcyjne wyposażone są w szereg różnego rodzaju oświetlaczy z możliwością regulacji kąta padania, ilości segmentów, natężenia oraz czasami barwy. Do specjalnych analiz wykorzystuje się także oświetlenie UV oraz polaryzację. Najczęściej w mikroskopach spotyka się oświetlenie LED. Pierścienie LED montowane są koncentrycznie w stosunku do obiektywu lub na wspornikach przy konstrukcji mikroskopu. Ich głównym zadaniem jest oświetlenie próbki tak aby nie ulegała ona prześwietleniu w układzie cyfrowym ale posiadała wyraźne kontrastowe krawędzie i odpowiednie nasycenie. W mikroskopach cyfrowych takich jak EVOCAM i DRV poziom natężenia światłą regulowany jest poprzez cyfrowe nastawy. W zależności od obserwowanego przedmiotu można optymalnie ustawić jego poziom. Oba urządzenia mogą być doposażone w wyposażenie opcjonalne podnoszące ich funkcjonalność. Dodatkowe akcesoria wpływają na komfort pracy i rozszerzają możliwości urządzeń. Najpowszechniej stosowane są dodatkowe stoliki pływające pozwalające na płynne przemieszczanie próbki w polu widzenia. Pozwalają one na szybką inspekcję dużych przedmiotów bez konieczności ciągłego ich wyjmowania z przestrzeni roboczej urządzenia. Kolejną ciekawą opcją jest dodatkowe dedykowane oprogramowanie inspekcyjne pozwalające nam na archiwizację i zarządzanie dokumentacją. Wykonane za jego pomocą zdjęcia mogą posiadaj dodatkowe znaczniki skali, adnotacje i linie wymiarowe tak aby jednoznacznie określić pewne charakterystyczne cechy próbki.