汽車行業(yè)：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
1徠卡顯微系統(tǒng)
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(shù)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。
的數(shù)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(shù)（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(xiàn)性，以便快速調用成像條件；
- 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(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，能夠快速實時成像，具備的數(shù)字 10MP 分辨率，實現(xiàn)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(tài)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(jié)
獲取和分析檢測結果，并迅速創(chuàng)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(jié)，采集結果
離線傳輸數(shù)據(jù)，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(shù)目呈反比的關系。
Leica DVM6 數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)碼顯微鏡。Leica DVM6 的工作距離為 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(shù)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 3b：汽車出風口蓋板側視圖（紅圈標出缺陷處） 
圖 3a：汽車出風口蓋板頂視圖
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(jié)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(shù)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(jié)
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(shù)碼顯微鏡：通過多種反差集成照明裝置實現(xiàn)樣品照明 運用Leica DVM6 的集成 LED 環(huán)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(jié)。一般情況下，很難觀察到這些細節(jié)。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(yōu)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(qū)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(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(qū)域的全環(huán)形光照明。右圖：相同出風口蓋板 1/4 環(huán)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(huán)形光照明和 1/4 環(huán)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(tài)范圍 (HDR)。 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(shù)碼顯微鏡為用戶提供多項的優(yōu)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(tǒng)，意大利）為我們提供輪胎樣品。
圖 12b：輪胎橫截面，帶高動態(tài)范圍 HDR：反射金屬眩光較少。
總結
北京中顯恒業(yè)儀器儀表有限公司源于清華大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，是由清華大學工業(yè)工程系校友創(chuàng)辦的企業(yè)，是德國徠卡光學顯微鏡的一級代理商。中顯恒業(yè)秉承清華大學“自強不息，厚德載物”的校訓，以科學嚴謹?shù)睦砟顬閺V大用戶提供專業(yè)、實用、高性價比的顯微光學解決方案。本公司注冊資金501萬元，在北京、天津、石家莊、太原、鄭州等地均設有營銷服務中心，具有進出口權、經營許可證和國家3企業(yè)信用資質?？蛻艉w農林、醫(yī)療、航天、航空、船舶、、機械、冶金、電力、石化、地質等行業(yè)，在高等院校、科研院所、醫(yī)療衛(wèi)生、生命科學、工業(yè)材料、農業(yè)系統(tǒng)、畜牧系統(tǒng)、系統(tǒng)等領域具有相當?shù)亩扰c影響力。
