How to select the right solution for visual inspection

Die optische Inspektion von Komponenten oder Teilen zur Qualitätskontrolle, Fehlerprüfung oder Forschung und Entwicklung wird häufig mit Hilfe eines Mikroskops durchgeführt. Die Eigenschaften des Mikroskops können einen großen Unterschied in Bezug auf die Präzision und Effizienz der Prüfung ausmachen. Bei der Entscheidung für ein bestimmtes Mikroskop ist darauf zu achten, dass es die optische Leistung und die Anpassungsfähigkeit bietet, die für eine präzise und schnelle Prüfung von Proben erforderlich sind. Nachstehend werden die wesentlichen Faktoren aufgeführt, die bei der Auswahl eines geeigneten Inspektionsmikroskops zu berücksichtigen sind.

1. Die optische Leistung des Mikroskops

Folgende Kriterien sind für die Leistung des Mikroskops bei der Sichtprüfung wichtig [1]:

• Hohe Auflösung und ausreichende Vergrößerung, um feinste Merkmale zu erkennen
• Der Zoombereich ermöglicht es dem Benutzer, schnell von der Probenübersicht (geringe Vergrößerung mit großem Sichtfeld) zur Erfassung feiner Details (höhere Vergrößerung) zu wechseln.

Die Leistung eines Mikroskops hängt auch von der Optik ab, die in Bezug auf die chromatischen Fehler und die Ebenheit des Bildes korrigiert wird, z. B. durch apochromatische und planare Korrektur (siehe Abbildung 1) [1,2]. Ein weiterer praktischer Vorteil bei der visuellen Inspektion ist die Parfokalität, bei der der Benutzer die Vergrößerung schnell ändern kann, ohne Zeit für die erneute Fokussierung aufwenden zu müssen.

2. Anforderung einer visuellen Inspektion oder einer Inspektion mit zusätzlicher Nachbesserung

Je nach Bedarf kann die Prüfung mit einem Digitalmikroskop oder einem Stereomikroskop mit Kamera durchgeführt werden, falls nur eine Prüfung ohne anschließende Nachbesserung erforderlich ist. Diese Mikroskope sind auch für die Dokumentation während der Inspektion optimal geeignet. Für Fälle, in denen Inspektion und zusätzliche Nachbesserung des Bauteils erforderlich sind, sollte ein Stereomikroskop mit Okularen verwendet werden, da es eine 3D-Perspektive bietet und eine unmittelbare Tiefensicht ermöglicht [1,3].

3. Inspektion einer Vielzahl von Proben

Die visuelle Inspection unterschiedlicher Materialien kann herausfordern sein, da die Größe (Fläche und Höhe), die Materialeigenschaften und die Oberflächenmorphologie sehr unterschiedlich sein können. Daher ist es wichtig, ein Mikroskop mit der richtigen Kombination aus Zoom-Optik, Vergrößerung, Fokus-Säule, Sockel und Beleuchtung zu wählen [1,4]. So wird sichergestellt, dass der Benutzer auch bei verschiedenen Größen und Strukturen schnell und zuverlässig feine Details auf der Probe beobachten kann. Die Abbildungen 1A und 1B zeigen ein Beispiel dafür, wie die richtige Beleuchtung verschiedene Details einer Probe hervorheben kann.

Außerdem ist ein Mikroskop mit einem großen Arbeitsabstand (siehe Abbildung 1C) für die Untersuchung von Proben praktisch, wenn der Zugang zu diesen erforderlich ist, z. B. bei der Verwendung von Geräten [1]. Zudem erleichtert ein großer Arbeitsabstand die Handhabung von Proben mit erheblichen Höhenunterschieden, da die Gefahr einer Berührung von Probe und Objektiv beim Bewegen geringer ist. Selbst wenn das Mikroskop auf die unterste Komponente der Probe gerichtet ist.

4. Anpassungsfähigkeit des Mikroskops an die Anforderungen der Nutzer / Schulung der Nutzer

Um die Probeninspektion effizienter und weniger zeitaufwändig zu gestalten, ist ein Mikroskop, das an die spezifischen Anforderungen der Benutzer angepasst werden kann, von großer Bedeutung. So können die Nutzer eines Digital- oder Stereomikroskops mit Kamera die nicht benötigten Funktionen der Benutzeroberfläche ausblenden, was die Verwendung des Mikroskops vereinfacht und das Risiko menschlicher Fehler minimiert.

Außerdem muss die Benutzeroberfläche einfach zu bedienen und zu erklären sein, um den Zeitaufwand für das Einarbeiten in die Bedienung des Mikroskops zu verringern. Schulungszeit ist kostbar, und ein Mikroskop, das nur einen minimalen Schulungsaufwand erfordert und den Benutzern eine schnelle Einarbeitung ermöglicht, ist ein großer Vorteil.

5. Ergonomie

Häufig ist die Belastung des Arbeiters und die Verletzungsgefahr groß, wenn er mehrere Stunden lang in einer unbequemen Haltung an einem Mikroskop arbeitet. Mit ergonomischen Lösungen, die den Benutzerkomfort erhöhen, wird dies minimiert: Das Bild wird direkt auf einem Monitor angezeigt, so dass der Benutzer es in einer aufrechten, bequemen Position betrachten kann (Digital- oder Stereomikroskop mit Kamera, siehe Abbildung 2), oder es wird ergonomisches Zubehör hinzugefügt.

6. Erfassung und Weitergabe von Inspektionsergebnissen

Mit einem Mikroskop mit Kamera, z. B. einem Digital- oder einem Stereomikroskop mit Kamera, kann die Dokumentation der Prüfergebnisse effizienter erfolgen. Dieser Ansatz kann dazu beitragen, manuelle Schritte während der Inspektion, wie das Notieren von Ergebnissen auf Papier, zu vereinfachen.

Ebenso praktisch ist ein Mikroskop für die visuelle Inspektion, mit dem die Ergebnisse auf effiziente und sichere Weise direkt ausgetauscht werden können, z. B. per E-Mail oder über ein Netzwerk. Diese Möglichkeit ist besonders dann von Vorteil, wenn die Ergebnisse häufig mit anderen geteilt werden müssen.

7. Kontrolle mit einem zentralen System

Eine Sichtkontrolle ist effizienter, wenn die jeweiligen Nutzer Bilder mit Hilfe einer Standalone-Lösung mit integrierten Funktionen analysieren, kommentieren und austauschen können, die keinen Computer erfordert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, für mehrere Schritte die Arbeitsstation zu wechseln, was die Inspektion verlangsamen kann.

8. Stabil für industrielle Anwendungen

Da Inspektionen häufig in herausfordernden Umgebungen wie Produktionsstätten stattfinden, in denen eine ausreichende Sauberkeit nicht immer gegeben ist, kann eine Lösung mit einem stabilen und zuverlässigen Design für solche Bereiche dazu beitragen, Wartungs- und Ausfallzeiten zu minimieren.

Nur Inspektion

Mit dem Digitalmikroskop Emspira 3 können Anwender ihre Prüfabläufe vereinfachen, ihre Inspektionanforderungen flexibel abdecken und sicher arbeiten. Im Standalone-Modus bietet das Emspira 3 integrierte Funktionen, für Messungen, Vergleiche und dem Teilen von Daten, ohne das dafür ein zusätzlicher Computer notwendig ist.

Inspektion und Nacharbeit

S-Serie Stereomikroskope: Sie ermöglichen es den Nutzern, ihre Arbeitsabläufe zu optimieren und bei der Inspektion Zeit zu sparen, da feine Probendetails mit weniger Einstellungen des Mikroskops sichtbar werden. Außerdem bietet es die FusionOptics [3] echnologie, die die Inspektionseffizienz eines Stereomikroskops erheblich steigert, da sie sowohl eine große Tiefenschärfe als auch eine hohe Auflösung bietet.

Stereomikroskope der M-Serie: Users can handle easily routine inspection or documentation tasks and stay flexible for changing needs. Ergonomic accessories help users work in comfort even if they spend the entire day at the microscope.

Wenn ein Mikroskop der S- oder M-Serie mit einer Flexacam C3-Kamera ausgestattet ist, kann es auch für Inspektionen im Standalone-Modus mit integrierten Mess-, Vergleichs- und Datenaustauschfunktionen verwendet werden.

Die wichtigsten Faktoren, die in diesem Bericht erwähnt werden, können mit diesen Leica Mikroskopen angegangen werden. 

*bei Verwendung mit einer Flexacam C3 Mikroskopkamera im Standalone-Modus

Tabelle: Zusammenfassung der wichtigsten Faktoren, die bei der Auswahl eines Leica Inspektionsmikroskops zu berücksichtigen sind.

1. E. Ippel, J. DeRose, D. Goeggel, Key Factors to Consider When Selecting a Stereo Microscope, Science Lab (2020) Leica Microsystems.
2. M. Wilson, Eyepieces, Objectives and Optical Aberrations, Science Lab (2017) Leica Microsystems. 
3. D. Goeggel, A. Schué, D. Kiper, FusionOptics – Combines high resolution and depth of field for ideal 3D optical Images, Science Lab (2008) Leica Microsystems.
4. J. DeRose, M. Schacht, Illumination (Lighting) Systems for Stereo Microscopes: Obtaining the optimal results for industrial applications, Science Lab (2015) Leica Microsystems.