如何克服目视检查面临的主要挑战

2022-01-11 14:16:35 307阅读次数

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本文讨论使用显微镜进行目视检查和返工时遇到的挑战。使用正确类型的显微镜和光学设置对于优化工作流程和增加产量至关重要。使用显微镜进行目视检查和返工时可能遇到的挑战包括确定适当的放大倍率和照明以及有足够大的工作距离。然而，其他关键因素与工作流程优化、有效报告结果和用户培训以及检查过程中的用户舒适度有关。Leica数码和立体显微镜能够提供一系列完整的解决方案，帮助您克服这些挑战，提供更有效的检查和返工。

简介

供应商和制造商需要以一种高效且经济的方式检查部件和组件。目标是确保并优化产品性能和生命周期。本文介绍用户使用显微镜进行检查和返工时可能面临的典型挑战，并提及能够帮助用户克服这些挑战且能够优化检查工作流程效率的Leica数码和立体显微镜。

目视检查面临的挑战

通常使用数码或立体显微镜进行部件和组件目视检查。仅需要检查时，数码显微镜或配备摄像头的显微镜是很好的解决方案。需要返工检查时，通常使用配备目镜的立体显微镜。

仅检查和返工检查（数码显微镜或配备摄像头的显微镜）

进行目视检查时遇到的很多挑战可能导致工作流程效率低。以下为用户可能面临的一些常见挑战：

1)光学性能和照明不足

错误使用光学透镜和光照明[1-3]设置可能会阻止用户从简单的大视野（低放大倍率，大视野和景深；请参阅图1A）快速转换视野，在不失去焦点的情况下查看微小细节（更高的放大倍率）。发生这种情况时，每次改变放大倍率时需要进行其他调节，以获得清晰的图像。照明在成像过程中至关重要，可增强不同样本的细节（请参阅图1B和图1C）

2)工作距离过小

显微镜的工作距离（请参阅图1D）是物镜底部到样本顶部之间的距离[1]。使用具有短工作距离的显微镜物镜可能致使难以进行需要用工具访问样本或需要处理样本的返工。使用具有短工作距离的物镜进行检查时，样本可能更易触及物镜，可能发生损坏。

图1：A）红色箭头表示显微镜图像的视野（水平）和景深（垂直）。微电子样本使用B）环形灯和C）同轴照明系统成像。D）显微镜工作距离用红色箭头表示。

3)使用专用工作站导致延迟

进行样本测量时，结合标准参考进行分析或者对比，有时需要跨工作站传输样本和备注，以进行专业检查任务。如果工作站被占用，则此工作流程可能导致等待/空闲时间。如果工作站之间存在手动图像数据传输（例如，使用像USB和SD卡之类的移动媒介），则处理中媒介可能暂时丢失或者丢失，从而导致延迟或降低检查效率。

4)难以操作显微镜

复杂的显微镜操作可能需要对用户进行特殊培训才能熟练掌握。确保每位用户掌握进行操作的适当技术水平很重要，且通常需要额外的培训时间，尤其是初始用户技术水平存在较大差异时。不简便的显微镜和软件包可能会降低用户培训速度并降低生产力。

5)无法快速适应新检查需求

检查不同样本（如印制电路板、电子组装件、汽车部件和组件或医疗器械）通常需要不同的显微镜设置（物镜、照明等）。复杂且不可改变的显微镜解决方案可能限制用户使其快速适应用户需求和所想检查样本类型的能力。

6)繁琐的结果报告

报告和分享结果（即，图像分析、数据和报告）时，为维持有效的工作流程，其他工作站必须易于访问结果。但是，使用专用工作站进行该任务时，由于尝试访问工作站或手动传输数据，用户之间的信息分享可能变得困难且缓慢，导致生产力降低。

7)检查过程中用户拉伤和受伤的风险

由于重复性的任务，使用显微镜进行的样本检查通常是一个可能花费数小时的缓慢过程。长时间重复相同的动作可能导致用户不适和拉伤，尤其是使用不符合人体工程学设计或不提供人体工程学配件的显微镜时。

返工检查（立体显微镜）

返工目视检查，需要具有即时深度感知的3D观察视野，因此应使用配备目镜的立体显微镜。例如，对电子部件或印制电路板（PCB）进行检查和返工。

检查和返工过程中无法快速扫描样本

返工检查时遇到另外一项导致效率低下的挑战是无法快速改变显微镜的设置，以让用户从大样品观察切换为细节观察模式。在使用无法提供足够景深、视野和分辨率的立体显微镜时会遇到此挑战，因此需要繁琐的调节工作。

有关目视检查挑战概述，请参阅表1：

面临的挑战	仅检查和/或检查与返工
光学性能与照明不足	两项
工作距离小	两项
专用工作站延迟	两项
难以培训用户	两项
无法适应需求	两项
繁琐的报告	两项
拉伤和受伤风险	两项
返工样本扫描慢	检查与返工

表1：进行检查和返工时遇到的可能导致效率低的挑战概述。

徕卡显微镜：挑战概述

徕卡显微系统的数码和立体显微镜为用于仅目视检查或返工检查的可克服上文提及挑战的解决方案[4]。

仅检查解决方案

使用Emspira 3数码显微镜的单机模式，提供集成功能，能够在不适用计算机的情况下进行测量、比较和数据分享。

检查和返工解决方案

使用S系列立体显微镜，用户能够优化其工作流程并节省检查时间。用户使用FusionOptics [5]技术能够提高检查效率，使显微镜能够提供大视野和高分辨率。

使用M系列立体显微镜，用户能够轻松处理常规检查或记录任务。

配备Flexacam C3摄像头的S和M系列立体显微镜也能用于单机模式检查，集成了测量、比较和数据分享功能。

参考文献：

[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] J. DeRose, M. Schacht, Illumination (Lighting) Systems for Stereo Microscopes: Obtaining the optimal results for industrial applications, Science Lab (2015) Leica Microsystems.

[4] J. DeRose, D. Barbero, How to select the right solution for visual inspection: Factors to consider when looking for a routine inspection microscope, Science Lab (2021) Leica Microsystems.

[5] D. Goeggel, A. Schué, D. Kiper, FusionOptics – Combines high resolution and depth of field for ideal 3D optical Images, Science Lab (2008) Leica Microsystems.