徕卡课堂 | 汽车行业:对难成像样品进行快速、精准的表面检测

现代快报 2019-06-18

对汽车零部件进行外观检验,查看部件表面是否存在裂纹和缺陷,此项工作是产品质量控制和保证 (QC/QA) 以及失效分析 (FA) 的基本内容。


有时,一些零部件的原材料难以使用显微镜等光学仪器进行分析。例如,对于制成轮胎的橡胶和汽车出风口盖板的塑料,在采用一般照明手段时,产生的反差效果很低,以至于无法检测裂纹。


下文显示了Leica DVM6 数码显微镜是如何令检测、测量分析和报告结果等工作更迅捷和简便的。

提高难成像样品的工作效率

针对轮胎和出风口盖板等汽车零部件的检测和质量控制等工作,为用户提供更迅捷的方式、方法,对用户来说大有裨益。然而,在加快检测和质量控制过程的同时,也必须确保结果的可靠性。


最先进的数码显微镜,例如,Leica DVM6,能够令检测和质控工作更高效、更可靠,归因于:

  • 自动追踪和存储最重要的硬件参数(编码),例如,样品载物台、物镜和变焦光学器件、照明和相机设置,确保显微镜检测具有可再现性,以便快速调用成像条件;

  • 切换物镜透镜,使用连续的宽变焦范围 16:1,几乎无需中断工作流,即可完成放大倍率快速切换;

  • 快速、简便的倾斜和旋转操作,即可从不同的角度观察样品;

  • 集成 LED(发光二极管)环形光和同轴照明,具备多功能反差观察法;

  • 数码相机,能够快速实时成像,具备卓越的数字 10MP 分辨率,实现高品质成像;

  • 软件可以提供直观、多功能的样品分析,以及配备多个用户配置文件的显微镜操作;

  • 软件启用/支持捕捉模式,例如,XY 和 XYZ 拼接以及高动态范围 (HDR) 成像。


本文着重强调(上述粗体字部分)了Leica DVM6 的倾斜性能和多功能集成照明功能,及其如何令难成像的样品检测更加简便。

图 1:流程图描述了,相比当前普遍的操作方法,Leica DVM6 是如何令检测和质控工作流更有效的,该图展示了提高工作流效率与过程复杂性和工作流步骤数目呈反比的关系。

Leica DVM6:设置并开始运行

设置操作快速、简便

将电源和 USB 数据线连接计算机后,装入物镜,并通过 Leica Application Suite X (LAS X) 软件即可启动Leica DVM6 数码显微镜。Leica DVM6 的最大工作距离为 60 mm,样品载物台行程为 70 x 50 mm。载物台能够放置重达 2 kg 的样品。


以下是汽车轮胎样品的轮胎行驶面和横截面图,出风口盖板的顶视图和侧视图,出风口盖板放在Leica DVM6 数码显微镜的载物台上。

图 2a:汽车轮胎样品的轮胎行驶面


图 2b:带上述内壁表面的汽车轮胎样品横截面(红色箭头)


图 3b:汽车出风口盖板侧视图(红圈标出缺陷处)


图 3b:汽车出风口盖板侧视图(红圈标出缺陷处)


图 4:汽车出风口盖板在Leica DVM6 载物台上放置完毕,已准备好进行显微镜观察


从不同角度观察样品

倾斜

通过不同视角进行观察,能够搜集有关样品的更精确细节和信息。Leica DVM6 显微镜镜头相对中间垂直位置,可以倾斜至 +60°和 -60° 之间的任意角度。样品载物台可以在 +180°和 -180° 之间整体旋转。下图显示了在不同角度下,对轮胎和出风口盖板的检测。倾斜轴是偏心的,即已与样品焦平面对齐,因此,只要提前将样品置于焦点上,即使倾斜至任何角度,它也会保持对焦。在显微镜镜头倾斜角度如下所示时,Leica DVM6 数码显微镜记录的汽车轮胎内壁表面和出风口盖板的外表面图像如下:

图 5a:汽车轮胎,倾斜角 0°


图 5b:汽车轮胎,倾斜角 15°:通过倾斜视图可以观察到黑色橡胶表面上的细节


图 6a:出风口盖板,倾斜角 0°


图 6b:出风口盖板,倾斜角 -15°:倾斜视图中,裂纹清晰可见


Leica DVM6 数码显微镜

通过多种反差集成照明装置实现样品照明

运用Leica DVM6 的集成 LED 环形光和同轴照明装置,能够简便、快速地运用多种反差观察法。利用这些反差照明法,可以更简便地观察样品上的细节。一般情况下,很难观察到这些细节。集成照明提供的主要反差观察法,包括明场、暗场、切线入射以及 1/4 波片偏振。


在 Live 模式中,使用 Image Preview 功能,LAS X 能够利用一些预设的照明方案自动采集六种不同的图像,例如,照明类型、光强、曝光时间、反差、HDR 成像等。您可以决定哪六张图像与当前样品最匹配,并将其用作图像采集的起始点。您还可以使用预设条件或对其进行微调,从而对 Live 模式下显示的图像进行优化。


用户可以通过图像预览模式,更高效地查看不同照明、对比度等对采集图像的效果。下图显示了存在缺陷的汽车轮胎横截面和塑料出风口盖板区域中的金属线、非金属螺纹和橡胶图像。Leica DVM6 通过以下模式中的集成照明对图像进行记录:

图 7a + b:汽车轮胎全环形光照明横截面:因背向反射凸显中心特征


图 8a + b:相同轮胎横截面的 1/4 环形光照明向左侧显示:因切线入射凸显侧向特征


图 9:左图:塑料出风口盖板存在缺陷区域的全环形光照明。右图:相同出风口盖板 1/4 环形光照明。如上图:表面裂纹对比度更佳


图 10a + b:Leica LAS X 软件场景选择:全环形光照明和 1/4 环形光照明


图 11a + b:Leica LAS X 图像预览:六张轮胎横截面和出风口盖板(小缺陷)图像,具备不同类型照明、对比度等


图 12a:轮胎横截面图,不带高动态范围 (HDR)。


图 12b:轮胎横截面,带高动态范围 HDR:反射金属眩光较少。


总结

在汽车零部件(如轮胎和出风口盖板等)的检测、质量控制、失效分析等工作领域中,已有众多解决方案。而Leica DVM6 数码显微镜为用户提供多项卓越的优势,包括编码、放大倍率快速切换、10 MP 相机、直观软件等。综上所述,对于难成像样品的检测,例如,针对黑色橡胶汽车轮胎和白色塑料汽车出风口盖板的检测,Leica DVM6 所拥有的倾斜功能和多功能集成照明装置是卓有成效的。

——转载徕卡显微镜


关于中显恒业

北京中显恒业仪器仪表有限公司是由清华大学工业工程系校友创办的高新科技企业,是专业的进口科学仪器提供商。中显恒业秉承“自强不息,厚德载物”的清华校训,致力于把全球最前沿的科技和最先进的仪器设备引进中国,以科学严谨的理念为广大用户提供先进、专业、高性价比的科学研究解决方案。中显恒业拥有国内外多家知名品牌科学仪器产品的代理权,是国际知名光学品牌德国LEICA显微镜、美国CRAIC全光谱显微分光光度计、加拿大Creaform 3D扫描仪、美国3DSYSTEMS 3D打印机的授权代理商。

关注我们

电话:010-82967128

      13911246050