徠卡顯微系統應用--汽車行業：對難成像樣品進行快速、精準的表面檢測
汽車行業：對難成像樣品進行快速、精準的表面檢測
令難度較大的材料表面檢測化繁為簡
James DeRose，博士1 Georg Schlaffer1
2016 年 1 月 4 日
對汽車零部件進行外觀檢驗，查看部件表面是否存在裂紋和缺陷，此項工作是產品質量控制和保證 (QC/QA) 以及失效分析 (FA) 的基本內容。
有時，一些零部件的原材料難以使用顯微鏡等光學儀器進行分析。例如，對于制成輪胎的橡膠和汽車出風口蓋板的塑料，在采用一般照明手段時，產生的反差效果很低，以至于無法檢測裂紋。
下圖顯示了Leica DVM6 數碼顯微鏡是如何令檢測、測量分析和報告結果等工作更迅捷和簡便的。
本文提供以下語言版本：
德語：Automobilindustrie：Schnelle und präzise Oberflächeninspektion bei schwer darzustellenden Proben
法語：Industrie automobile:Inspection rapide et précise des surfaces sur des échantillons difficiles à visualiser
意大利語: Settore automobilistico: ispezione rapida e precisa della superficie di campioni difficilmente visualizzabili
西班牙語：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
針對輪胎和出風口蓋板等汽車零部件的檢測和質量控制等工作，為用戶提供更迅捷的方式、方法，對用戶來說大有裨益。然而，在加快檢測和質量控制過程的同時，也必須確保結果的可靠性。
最先進的數碼顯微鏡，例如，Leica DVM6，能夠令檢測和質控工作更高效、更可靠，歸因于：
- 自動追蹤和存儲最重要的硬件參數（編碼），例如，樣品載物臺、物鏡和變焦光學器件、照明和相機設置，確保顯微鏡檢測具有可再現性，以便快速調用成像條件；
- 切換物鏡透鏡，使用連續的寬變焦范圍 16:1，幾乎無需中斷工作流，即可完成放大倍率快速切換；
- 快速、簡便的傾斜和旋轉操作，即可從不同的角度觀察樣品；
- 集成 LED（發光二極管）環形光和同軸照明，具備多功能反差觀察法；
- 數碼相機，能夠快速實時成像，具備卓越的數字 10MP 分辨率，實現高品質成像；
- 軟件可以提供直觀、多功能的樣品分析，以及配備多個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 拼接以及高動態范圍 (HDR) 成像。
本文著重強調（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更加簡便。
通過多種反差觀察法，快速查看詳細細節
獲取和分析檢測結果，并迅速創建報告
過程復雜性/步驟
通過審查和誤差對比，選擇照明配件
查看目標細節，采集結果
離線傳輸數據，分析結果
合并并重新格式化結果，將其寫入報告
當前普遍的操作方法
了解如何設置和使用光學儀器
對顯微鏡進行設置并立即開始運行
圖 1：流程圖描述了，相比當前普遍的操作方法，Leica DVM6 是如何令檢測和質控工作流更有效的，該圖展示了提高工作流效率與過程復雜性和工作流步驟數目呈反比的關系。
Leica DVM6 數碼顯微鏡：設置并開始運行
設置操作快速、簡便
將電源和 USB 數據線連接計算機后，裝入物鏡，并通過 Leica Application Suite X (LAS X) 軟件即可啟動Leica DVM6 數碼顯微鏡。Leica DVM6 的最大工作距離為 60 mm，樣品載物臺行程為 70 x 50 mm。載物臺能夠放置重達 2 kg 的樣品。
以下是汽車輪胎樣品的輪胎行駛面和橫截面圖，出風口蓋板的頂視圖和側視圖，出風口蓋板放在Leica DVM6 數碼顯微鏡的載物臺上。
圖 2a：汽車輪胎樣品的輪胎行駛面
圖 2b：帶上述內壁表面的汽車輪胎樣品橫截面（紅色箭頭）
圖 3a：汽車出風口蓋板頂視圖
圖 3b：汽車出風口蓋板側視圖（紅圈標出缺陷處）
圖 4：汽車出風口蓋板在Leica DVM6 載物臺上放置完畢，已準備好進行顯微鏡觀察
從不同角度觀察樣品
傾斜
通過不同視角進行觀察，能夠搜集有關樣品的更精確細節和信息。Leica DVM6 顯微鏡鏡頭相對中間垂直位置，可以傾斜至 +60°和 -60° 之間的任意角度。樣品載物臺可以在 +180°和 -180° 之間整體旋轉。下圖顯示了在不同角度下，對輪胎和出風口蓋板的檢測。傾斜軸是偏心的，即已與樣品焦平面對齊，因此，只要提前將樣品置于焦點上，即使傾斜至任何角度，它也會保持對焦。在顯微鏡鏡頭傾斜角度如下所示時，Leica DVM6 數碼顯微鏡記錄的汽車輪胎內壁表面和出風口蓋板的外表面圖像如下：
圖 5a：汽車輪胎，傾斜角 0°
圖 5b：汽車輪胎，傾斜角 15°：通過傾斜視圖可以觀察到黑色橡膠表面上的細節
圖 6a：出風口蓋板，傾斜角 0°
圖 6b：出風口蓋板，傾斜角 -15°：傾斜視圖中，裂紋清晰可見
Leica DVM6 數碼顯微鏡：通過多種反差集成照明裝置實現樣品照明
運用Leica DVM6 的集成 LED 環形光和同軸照明裝置，能夠簡便、快速地運用多種反差觀察法。利用這些反差照明法，可以更簡便地觀察樣品上的細節。一般情況下，很難觀察到這些細節。集成照明提供的主要反差觀察法，包括明場、暗場、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 能夠利用一些預設的照明方案自動采集六種不同的圖像，例如，照明類型、光強、曝光時間、反差、HDR 成像等。您可以決定哪六張圖像與當前樣品最匹配，并將其用作圖像采集的起始點。您還可以使用預設條件或對其進行微調，從而對 Live 模式下顯示的圖像進行優化。
用戶可以通過圖像預覽模式，更高效地查看不同照明、對比度等對采集圖像的效果。下圖顯示了存在缺陷的汽車輪胎橫截面和塑料出風口蓋板區域中的金屬線、非金屬螺紋和橡膠圖像。Leica DVM6 通過以下模式中的集成照明對圖像進行記錄：
圖 7a + b：汽車輪胎全環形光照明橫截面：因背向反射凸顯中心特征
圖 8a + b：相同輪胎橫截面的 1/4 環形光照明向左側顯示：因切線入射凸顯側向特征
圖 9：左圖：塑料出風口蓋板存在缺陷區域的全環形光照明。右圖：相同出風口蓋板 1/4 環形光照明。如上圖：表面裂紋對比度更佳
圖 10a + b：Leica LAS X 軟件場景選擇：全環形光照明和 1/4 環形光照明
圖 11a + b：Leica LAS X 圖像預覽：六張輪胎橫截面和出風口蓋板（小缺陷）圖像，具備不同類型照明、對比度等
圖 12a：輪胎橫截面圖，不帶高動態范圍 (HDR)。
圖 12b：輪胎橫截面，帶高動態范圍 HDR：反射金屬眩光較少。
總結
在汽車零部件（如輪胎和出風口蓋板等）的檢測、質量控制、失效分析等工作領域中，已有眾多解決方案。而Leica DVM6 數碼顯微鏡為用戶提供多項卓越的優勢，包括編碼、放大倍率快速切換、10 MP 相機、直觀軟件等。綜上所述，對于難成像樣品的檢測，例如，針對黑色橡膠汽車輪胎和白色塑料汽車出風口蓋板的檢測，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，意大利）為我們提供輪胎樣品。
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