徠卡顯微系統(tǒng)應(yīng)用--汽車(chē)行業(yè)：對(duì)難成像樣品進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的表面檢測(cè)
汽車(chē)行業(yè)：對(duì)難成像樣品進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的表面檢測(cè)
令難度較大的材料表面檢測(cè)化繁為簡(jiǎn)
James DeRose，博士1 Georg Schlaffer1
2016 年 1 月 4 日
對(duì)汽車(chē)零部件進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，查看部件表面是否存在裂紋和缺陷，此項(xiàng)工作是產(chǎn)品質(zhì)量控制和保證 (QC/QA) 以及失效分析 (FA) 的基本內(nèi)容。
有時(shí)，一些零部件的原材料難以使用顯微鏡等光學(xué)儀器進(jìn)行分析。例如，對(duì)于制成輪胎的橡膠和汽車(chē)出風(fēng)口蓋板的塑料，在采用一般照明手段時(shí)，產(chǎn)生的反差效果很低，以至于無(wú)法檢測(cè)裂紋。
下圖顯示了Leica DVM6 數(shù)碼顯微鏡是如何令檢測(cè)、測(cè)量分析和報(bào)告結(jié)果等工作更迅捷和簡(jiǎn)便的。
本文提供以下語(yǔ)言版本：
德語(yǔ)：Automobilindustrie：Schnelle und präzise Oberflächeninspektion bei schwer darzustellenden Proben
法語(yǔ)：Industrie automobile:Inspection rapide et précise des surfaces sur des échantillons difficiles à visualiser
意大利語(yǔ): Settore automobilistico: ispezione rapida e precisa della superficie di campioni difficilmente visualizzabili
西班牙語(yǔ)：Sector de automoción:Inspección de superficies rápida y precisa en muestras difíciles de visualizar
提高難成像樣品的工作效率
針對(duì)輪胎和出風(fēng)口蓋板等汽車(chē)零部件的檢測(cè)和質(zhì)量控制等工作，為用戶提供更迅捷的方式、方法，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)大有裨益。然而，在加快檢測(cè)和質(zhì)量控制過(guò)程的同時(shí)，也必須確保結(jié)果的可靠性。
最先進(jìn)的數(shù)碼顯微鏡，例如，Leica DVM6，能夠令檢測(cè)和質(zhì)控工作更高效、更可靠，歸因于：
- 自動(dòng)追蹤和存儲(chǔ)最重要的硬件參數(shù)（編碼），例如，樣品載物臺(tái)、物鏡和變焦光學(xué)器件、照明和相機(jī)設(shè)置，確保顯微鏡檢測(cè)具有可再現(xiàn)性，以便快速調(diào)用成像條件；
- 切換物鏡透鏡，使用連續(xù)的寬變焦范圍 16:1，幾乎無(wú)需中斷工作流，即可完成放大倍率快速切換；
- 快速、簡(jiǎn)便的傾斜和旋轉(zhuǎn)操作，即可從不同的角度觀察樣品；
- 集成 LED（發(fā)光二極管）環(huán)形光和同軸照明，具備多功能反差觀察法；
- 數(shù)碼相機(jī)，能夠快速實(shí)時(shí)成像，具備卓越的數(shù)字 10MP 分辨率，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)成像；
- 軟件可以提供直觀、多功能的樣品分析，以及配備多個(gè)用戶配置文件的顯微鏡操作；
- 軟件啟用/支持捕捉模式，例如，XY 和 XYZ 拼接以及高動(dòng)態(tài)范圍 (HDR) 成像。
本文著重強(qiáng)調(diào)（上述粗體字部分）了Leica DVM6 的傾斜性能和多功能集成照明功能，及其如何令難成像的樣品檢測(cè)更加簡(jiǎn)便。
通過(guò)多種反差觀察法，快速查看詳細(xì)細(xì)節(jié)
獲取和分析檢測(cè)結(jié)果，并迅速創(chuàng)建報(bào)告
過(guò)程復(fù)雜性/步驟
通過(guò)審查和誤差對(duì)比，選擇照明配件
查看目標(biāo)細(xì)節(jié)，采集結(jié)果
離線傳輸數(shù)據(jù)，分析結(jié)果
合并并重新格式化結(jié)果，將其寫(xiě)入報(bào)告
當(dāng)前普遍的操作方法
了解如何設(shè)置和使用光學(xué)儀器
對(duì)顯微鏡進(jìn)行設(shè)置并立即開(kāi)始運(yùn)行
圖 1：流程圖描述了，相比當(dāng)前普遍的操作方法，Leica DVM6 是如何令檢測(cè)和質(zhì)控工作流更有效的，該圖展示了提高工作流效率與過(guò)程復(fù)雜性和工作流步驟數(shù)目呈反比的關(guān)系。
Leica DVM6 數(shù)碼顯微鏡：設(shè)置并開(kāi)始運(yùn)行
設(shè)置操作快速、簡(jiǎn)便
將電源和 USB 數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)后，裝入物鏡，并通過(guò) Leica Application Suite X (LAS X) 軟件即可啟動(dòng)Leica DVM6 數(shù)碼顯微鏡。Leica DVM6 的最大工作距離為 60 mm，樣品載物臺(tái)行程為 70 x 50 mm。載物臺(tái)能夠放置重達(dá) 2 kg 的樣品。
以下是汽車(chē)輪胎樣品的輪胎行駛面和橫截面圖，出風(fēng)口蓋板的頂視圖和側(cè)視圖，出風(fēng)口蓋板放在Leica DVM6 數(shù)碼顯微鏡的載物臺(tái)上。
圖 2a：汽車(chē)輪胎樣品的輪胎行駛面
圖 2b：帶上述內(nèi)壁表面的汽車(chē)輪胎樣品橫截面（紅色箭頭）
圖 3a：汽車(chē)出風(fēng)口蓋板頂視圖
圖 3b：汽車(chē)出風(fēng)口蓋板側(cè)視圖（紅圈標(biāo)出缺陷處）
圖 4：汽車(chē)出風(fēng)口蓋板在Leica DVM6 載物臺(tái)上放置完畢，已準(zhǔn)備好進(jìn)行顯微鏡觀察
從不同角度觀察樣品
傾斜
通過(guò)不同視角進(jìn)行觀察，能夠搜集有關(guān)樣品的更精確細(xì)節(jié)和信息。Leica DVM6 顯微鏡鏡頭相對(duì)中間垂直位置，可以傾斜至 +60°和 -60° 之間的任意角度。樣品載物臺(tái)可以在 +180°和 -180° 之間整體旋轉(zhuǎn)。下圖顯示了在不同角度下，對(duì)輪胎和出風(fēng)口蓋板的檢測(cè)。傾斜軸是偏心的，即已與樣品焦平面對(duì)齊，因此，只要提前將樣品置于焦點(diǎn)上，即使傾斜至任何角度，它也會(huì)保持對(duì)焦。在顯微鏡鏡頭傾斜角度如下所示時(shí)，Leica DVM6 數(shù)碼顯微鏡記錄的汽車(chē)輪胎內(nèi)壁表面和出風(fēng)口蓋板的外表面圖像如下：
圖 5a：汽車(chē)輪胎，傾斜角 0°
圖 5b：汽車(chē)輪胎，傾斜角 15°：通過(guò)傾斜視圖可以觀察到黑色橡膠表面上的細(xì)節(jié)
圖 6a：出風(fēng)口蓋板，傾斜角 0°
圖 6b：出風(fēng)口蓋板，傾斜角 -15°：傾斜視圖中，裂紋清晰可見(jiàn)
Leica DVM6 數(shù)碼顯微鏡：通過(guò)多種反差集成照明裝置實(shí)現(xiàn)樣品照明
運(yùn)用Leica DVM6 的集成 LED 環(huán)形光和同軸照明裝置，能夠簡(jiǎn)便、快速地運(yùn)用多種反差觀察法。利用這些反差照明法，可以更簡(jiǎn)便地觀察樣品上的細(xì)節(jié)。一般情況下，很難觀察到這些細(xì)節(jié)。集成照明提供的主要反差觀察法，包括明場(chǎng)、暗場(chǎng)、切線入射以及 1/4 波片偏振。
在 Live 模式中，使用 Image Preview 功能，LAS X 能夠利用一些預(yù)設(shè)的照明方案自動(dòng)采集六種不同的圖像，例如，照明類(lèi)型、光強(qiáng)、曝光時(shí)間、反差、HDR 成像等。您可以決定哪六張圖像與當(dāng)前樣品最匹配，并將其用作圖像采集的起始點(diǎn)。您還可以使用預(yù)設(shè)條件或?qū)ζ溥M(jìn)行微調(diào)，從而對(duì) Live 模式下顯示的圖像進(jìn)行優(yōu)化。
用戶可以通過(guò)圖像預(yù)覽模式，更高效地查看不同照明、對(duì)比度等對(duì)采集圖像的效果。下圖顯示了存在缺陷的汽車(chē)輪胎橫截面和塑料出風(fēng)口蓋板區(qū)域中的金屬線、非金屬螺紋和橡膠圖像。Leica DVM6 通過(guò)以下模式中的集成照明對(duì)圖像進(jìn)行記錄：
圖 7a + b：汽車(chē)輪胎全環(huán)形光照明橫截面：因背向反射凸顯中心特征
圖 8a + b：相同輪胎橫截面的 1/4 環(huán)形光照明向左側(cè)顯示：因切線入射凸顯側(cè)向特征
圖 9：左圖：塑料出風(fēng)口蓋板存在缺陷區(qū)域的全環(huán)形光照明。右圖：相同出風(fēng)口蓋板 1/4 環(huán)形光照明。如上圖：表面裂紋對(duì)比度更佳
圖 10a + b：Leica LAS X 軟件場(chǎng)景選擇：全環(huán)形光照明和 1/4 環(huán)形光照明
圖 11a + b：Leica LAS X 圖像預(yù)覽：六張輪胎橫截面和出風(fēng)口蓋板（小缺陷）圖像，具備不同類(lèi)型照明、對(duì)比度等
圖 12a：輪胎橫截面圖，不帶高動(dòng)態(tài)范圍 (HDR)。
圖 12b：輪胎橫截面，帶高動(dòng)態(tài)范圍 HDR：反射金屬眩光較少。
總結(jié)
在汽車(chē)零部件（如輪胎和出風(fēng)口蓋板等）的檢測(cè)、質(zhì)量控制、失效分析等工作領(lǐng)域中，已有眾多解決方案。而Leica DVM6 數(shù)碼顯微鏡為用戶提供多項(xiàng)卓越的優(yōu)勢(shì)，包括編碼、放大倍率快速切換、10 MP 相機(jī)、直觀軟件等。綜上所述，對(duì)于難成像樣品的檢測(cè)，例如，針對(duì)黑色橡膠汽車(chē)輪胎和白色塑料汽車(chē)出風(fēng)口蓋板的檢測(cè)，Leica DVM6 所擁有的傾斜功能和多功能集成照明裝置是卓有成效的。
鳴謝
感謝 Giancarlo Parma（徠卡顯微系統(tǒng)，意大利）為我們提供輪胎樣品。
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聯(lián)系電話：4006307761
E-mail：lmscn.customers@leica-microsystems.com
