Выбираем промышленный микроскоп

Время чтения: 13 минут

Эксперт — Сергей Пустовой

Технический консультант, специалист по электромонтажным, ремонтным и наладочным работам, кандидат наук

Многие виды производств связаны с ремонтом, изготовлением или обработкой деталей малых размеров. Для обеспечения качества работ, их контроля, а также снижения нагрузки на глаза – используют микроскопы.

Промышленные микроскопы снабжены цифровой камерой, которая позволяет вывести изображение на монитор.

Давайте сравним два микроскопа различающихся в цене примерно в два раза и отметим их отличия.

Мы видим, что основное различие состоит в частоте видео, качестве фото, общем увеличении, характеристиках, функционале камеры, а также весе. Но это общее, поверхностное сравнение. Чтобы нам выбрать прибор нужно рассмотреть его конструкцию в деталях. Давайте этим и займемся.

В отличие от составных (учебные, лабораторные, биологические), они не имеют сложной оптической системы и не обладают значительным оптическим увеличением.

Штатив и основание микроскопа

Основание может отличаться по ширине, чаще всего оно малого (15-16 см) или среднего размера (23-25 см). На основании установлен штатив, на котором крепится подвижный держатель. В таких конструкциях грубая регулировка осуществляется фиксацией держателя на требуемой высоте, а точная (микрометрическая) регулировочным винтом.

Часто размеры микроскопов существенно не отличаются друг от друга, при необходимости можно купить штатив другой конструкции, например обладающий большими степенями свободы, имеющий держатели препарата или встроенную подсветку.

Подсветка

Подсветка играет важную роль в работе с микроскопом. В первую очередь она необходима если общего освещения недостаточно, что часто бывает. Также хорошая подсветка обеспечивает необходимый контраст и восприятие цвета объекта.

Во всех современных промышленных микроскопах используется светодиодная подсветка. Она обладает высокой яркостью, низким энергопотреблением. Чаще всего она выполняется в виде кольцевой насадки, размещается на самом объективе.

Также существует боковая подсветка. Она совмещена с основанием штатива и выполнена в виде гибких LED светильников.

В отличие от лабораторных микроскопов, большинство промышленных не обладает, высоким увеличением. Обычно оно не превышает 50-100 крат. В первую очередь это связано с тем, что в большинстве работ, где применяются промышленные микроскопы, высокая сила увеличения не требуется.

Общее увеличение определяется произведением всех этих увеличений.

Для определения текущего увеличения микроскопа можно использовать микрометрическую калибровочную линейку. Настроив фокус, измерить поле зрения (т.е. видимую область), соотнести ее с размером монитора..

Так при размере поля зрения в 3,5 мм и мониторе в 14’’ (355,6 мм) увеличение составит 113 крат.

Объектив

Объектив – важный элемент микроскопа. Он обеспечивает оптическое увеличение изображения и проецирует его на матрицу цифровой камеры. Оптическое увеличение зум-объектива не велико и часто не превышает 5-8 крат.

Цифровая камера

Практически все промышленные микроскопы комплектуются цифровой камерой. Она выполняет захват увеличенного объективом изображения, оцифровку, передачу его на экран монитора или компьютер.

Матрица цифровой камеры

Это микросхема, выполненная с использованием технологии ПЗС (CCD) – прибор с зарядовой связью. Она состоит из множества фотодиодов, преобразующих оптическое излучение в аналоговый сигнал. Полученные от фотодиодов сигналы обрабатываются встроенным в камеру микропроцессором, формируются в удобный для передачи цифровой или аналоговый сигнал.

ПЗС-матрицы различаются по разрешению, которое измеряется в мегапикселях (Мп). Так разрешение матрицы в 1920х1080 говорит нам о том, что у матрицы 1920 пикселей по горизонтали и 1080 по вертикали. Их общее число определяется перемножением: 1920 х 1080 = 2 073 600 пикселей или примерно 2 Мп.

Существуют камеры с большим разрешением матрицы, например, 5, 8, 16 и более мегапикселей. Соответственно для 8 Мп разрешение составляет 3840x2160 пикселей.

Разрешения более 2 МП актуальны только для вывода изображения на мониторы, телевизоры с разрешениями 4К и выше, либо для качественного цифрового зума.

Цифровой зум

Цифровое увеличение, обычно не превышает 5-15 крат, но у некоторых камер оно может быть выше.

Однако всегда цифровой зум сопровождается потерей качества изображения. Поэтому не стоит ожидать, от цифрового микроскопа с 500 кратным увеличением, качества лабораторного.

На общее увеличение промышленного микроскопа, влияют: Размер монитора; Разрешение матрицы цифровой камеры; Разрешение монитора.

Если разрешение выводимого с камеры изображения и монитора не совпадают, то появляется визуальное увеличение (или уменьшение). Например, при выводе изображения с разрешением 1920х1080 на монитор с разрешением 3840х2160 это даст дополнительное увеличение в 2 крата. Однако качество изображения не станет выше, так как 1 пиксель, выдаваемый камерой будет соответствовать 4 пикселям монитора.

Если на экран монитора с разрешением 1920x1080 будет выводиться изображение 3840x2160, то мы получим уменьшение 0,5x. Но если мы будем просматривать не все изображение, а всего лишь его часть, то кратность составит 1х.

Увеличение микроскопа, указанное в характеристиках, рассчитано на 14’’ монитор. И при использовании мониторов больших размеров – визуальное увеличение также будет выше, например: для 19’’ монитора оно составит 1,36х, для 24’’ – 1,71х, а для 27’’ – 1,92х.

Самые распространенные камеры с выходами HDMI, VGA, USB. Реже встречаются камеры с RCA выходом. Это связано с тем, что уже нет приборов способных принимать такой тип сигнала.

Стандарт VGA также применяется реже, в первую очередь из-за отказа ряда производителей электроники в поддержке данного интерфейса, а также значительных потерях передаваемого аналогового сигнала на большие расстояния.

HDMI – современный цифровой интерфейс передачи сигналов. Камеры с HDMI выходом обеспечивают высокую скорость передачи видео сигнала с разрешением до 4К и частотой до 60 Гц.

USB разъем в цифровой камере важен если необходимо выполнить захват, сделать отработку фото или видео на компьютере. Обычно качество передаваемого через USB видео ограничено 1080р и 30 Гц, но камеры с интерфейсом USB 3.0 могут передавать видео с разрешением до 20 Мп.

Также камеры могут иметь встроенный SD кардридер. Это удобно если необходимо сохранить снимок с микроскопа, а нет компьютера или на камере отсутствует USB интерфейс.

Часто такие камеры снабжаются пультом дистанционного управления. Это выполняет цифровой зум, сохранение снимка на SD карту не касаясь микроскопа.

Более дорогие камеры могут комплектоваться системой автофокуса, разъемом для подключения компьютерной мышки, USB-флешки, WiFi, LAN модулем.

Микроскопы, имеющие USB интерфейс, комплектуются компакт-диском со специализированным программным обеспечением, позволяющим выполнять различную обработку изображений: цветокоррекцию, измерение расстояний, расчет линейных размеров фигур, определение их площади, а также еще многое другое.

Некоторые промышленные микроскопы могут сразу комплектоваться монитором. Обычно 8’’ или 10’’. Зачастую это более удобно потому, что нет потребности приобретать монитор, подбирать его в соответствии с видео интерфейсом камеры. Также он не занимает много места, так как устанавливается на жесткое, надежное крепление к штативу. Некоторые мониторы могут иметь разъем под SD-карту для сохранения изображений, несколько дополнительных видео входов для подключения дополнительного оборудования.

Наиболее дорогие микроскопы, например, как Saike Digital SK2911HDMI-T-I, комплектуются двумя камерами и мониторами, регулируемым предметным столиком, системой автофокуса.

Также существуют модели микроскопов, обладающих высоким оптическим увеличением. Они снабжены револьверной головкой, объективами с высоким увеличением, такие как Saike Digital SK-HZM, например. Но такие микроскопы уже ближе к металлографическим или металлургическим.

Для большинства выполняемых работ подойдут практически любые промышленные микроскопы. А выбор, в первую очередь, необходимо делать опираясь на требуемое увеличение и дополнительный функционал.

Мы подобрали ТОП-5 промышленных микроскопов, которые удовлетворят практически любого.