A fénymikroszkópot legalább 400 éve feltalálták már, azóta a mérnököknek – gondolhatnánk – a megoldást sikerült közel a tökéletességig fejleszteniük.
Ez sok tekintetben igaz, de ha az analóg fénymikroszkópokat a legújabb digitális képalkotás vívmányaival egészítjük ki, korábban nem ismert funkciókat kapunk, amivel nagyban segítjük a mikroszkóp felhasználókat.
A digitális képfeldolgozás fejlődése új lehetőségeket kínál az optikai termékek piacán. A korszerű digitális eszközök az ember számára jobban befogadható és feldolgozható információkat adnak; úm. nagyított, éles és részletdús kép, extra nagyítás, feljavított kép, kontraszt és színek, továbbá kiterjesztett képdinamikai tartomány(HDR), nagy mélységélességű un. hyperfocus képek és háromdimenziós megjelenítés. Ezek a technikák mind nagyban segítenek az olyan munkáknál, mint minőség-ellenőrzés, miniatűr tartományban való mérés, dokumentálás, termékkövető rendszerhez mérési jegyzőkönyv készítés, stb. A tiszta, éles képet adó digitális eszközök a jó kamera, az optika, a megvilágítás és a korszerű képfeldolgozás négyesére épülnek. Az analóg hagyományos mikroszkópot az okuláron történő meglehetősen előnytelen testhelyzetben szokták használni. Ez hosszú távon egészségileg nem előnyös a felhasználóknak. Egyre több cég ismeri fel hogy, ez fizikailag fárasztja a felhasználót, aki kevésbé lesz hatékony a nap végére. A digitális mikroszkópoknál azonban a kép egy ergonomikusan állítható ISP monitoron jelenik meg, alapvetően nem hat negatívan a felhasználó egészségére.
Digitális mikroszkóp
Gyorskalibráció egy kattintásra
A kamera illetve az optikai rendszer kalibrációja a méretellenőrzés szükséges feltétele. Ha ez egyszerű és gyors, a mérőrendszert rugalmasan, több feladatra és több beállításban lehet használni. A 2D-s kalibrációhoz kalibrációs kártyát illetve üvegetalonon lévő sakktáblamintát használunk. Ezt az alkalmazásszoftver rögtön felismeri és automatikusan bekalibrálja a kamerát. Ha folyadékoptikával ellátott optikai rendszert használunk akkor a kalibráció mellett szükséges egy adott optikához tartozó kalibrációs fájl behívása is. Ebben az esetben a folyadékoptika által kínált fókusztartományon belül szabadon mozoghatunk újrakalibrálás szüksége nélkül.
Kiterjesztett dinamikatartományú kép (HDR)
Az emberi látás viszonylag széles fénydinamika tartományban képes működni, köszönhető annak, hogy az egész látórendszerünket segíti az agyunk működése. Az agyunk képes a szélsőséges megvilágítottságú képek részleteinek kiegészítésére és mozaikként „összeilleszti” és kipótolja a kevésbé érzékelt részleteket. A CMOS- vagy CCD-szenzorokkal szerelt eszközöknél nagy fénydinamikájú környezetben gyakori, hogy a kép bizonyos részei túl sötétek vagy nagyon világosak. Ezek a pixelek a szenzorban vagy túlexponálódtak vagy nagyon kevés fotont nyeltek el. A HDR (High Dynamic Range) alkalmazásával a széles dinamikatartományú fényviszonyok is jól kezelhetők. Ilyenkor olyan részletek is megjelennek, amely az emberi szem számára is gondot jelentenének. Ez a technika nagyban segíti a felhasználót pl. egy esetleges hiba detektálásában. A HDR eljárás során több kép készül, különböző expozíciós idők alkalmazásával. A SANXO-Scope HD két opcionális eljárást használ: a, real HDR ill. b, az Image Fusion technikát. Ezek a felhasználó által kiválaszthatók és igényeknek megfelelően hangolható algoritmosok.
Nagy mélységélességű kép (focus stacking)
A fókuszsorozat-kép egy olyan képfeldolgozási módszer, amely több kép felhasználásával egy megnövelt mélységélességű képet hoz létre. Ehhez olyan számítógéppel vezérelhető folyadékoptikát használ fel, amivel rendkívűl gyorsan (10ms), finom lépésekkel változtatható a fókusztávolság. Így a mélységgel rendelkező tárgyról sorozatkép felvétel készül. Az optikai rendszer lényeges beállítása, hogy a nyitott apertúra mellett a tárgynak csak egy adott fókusztávolságra eső része legyen éles. Ezeket a rétegeket az algoritmus elkülöníti, majd összeilleszti az egymást követő rétegek képeit egy nagy mélységélességű – hyperfocus – képpé.
3D-s képalkotás
A focus stacking algoritmus finomításával, a mélységkép alkalmazásával, a képsorozat releváns részeit textúraként felhasználva egy 3D-s felületmodell is készíthető a “beszkennelt” tárgyról. Mivel a mélységi információ csak egy “kamera-nézőpontból” származik, így az optikai tengelyre merőleges felületekről csak minimális információ jut az optikába. Itt az algoritmus interpolációval egészíti ki a rétegek összekötését. Az irodalom ezért is nevezi 2.5 törtdimenziós képalkotásnak.
A mikroszkóppal készített 3D-s felületmodellek
Mérési protokoll és mérési jegyzőkönyv
A SANXO-Scope HD mikroszkópba integrált mérőszoftverrel távolság, átmérő, ív, szög és párhuzammossági méréseket lehet végezni, illetve mérési láncot lehet létrehozni. Nagy előnye a szoftvernek még, a mérési protokoll létrehozása. Ez egy sablon, amit elmentve majd később újra behívva a felhasználót végigvezeti, hogy a terméken hol kell éleket, furatokat stb. kijelölni. A sablon a többi egymásra épülő lépéseket már elvégzi, így megkönnyíti a felhasználó munkáját és csökkenti a hibázási lehetőséget. Továbbá a szoftverrel egyedi céges logóval ellátott mérési jegyzőkönyvet lehet létrehozni.
Rétegvastagság mérés 0.5mikron pontossággal
Beton réteg és összetevő vizsgálat
Modularitás és variációk
Természetesen nem lehet minden tárgyat ugyanazzal az optikával és megvilágítással vizsgálni. Ezért is nagy előny, ha moduláris optikai rendszerrel van egy mikroszkóp ellátva, így az optikákat egyszerűen cserélhetjük az alkalmazás függvényében. A mozgatható tárgyasztallal kombinált alsó megvilágítás transzparens tárgyak vizsgálatát teszik lehetővé.
Analógból digitálist
A SANXO által kifejlesztett rendszer alkalmas meglévő analóg mikroszkópok utólagos korszerűsítésére felkínálva ugyanazon szolgáltatásokat, mint egy digitális mikroszkópnál elvárhatunk. Sőt lehet kombinálni is, azaz egy digitális mikroszkóp állomás több kamerát és optikai rendszert is ki tud szolgálni egyszerre. Ez utóbbi amiatt előnyös, mert így több nagyítási tartományt lehet egyszerre jól kezelni.
Szerző: J.Tóth Sándor
