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淺談清潔度顆粒分析顯微鏡的測量差異(二)

來源:上海辛茨精密儀器有限公司   2021年02月01日 15:01  

測量差異原因分析

 

3.顯微鏡景深限制。

ISO16232和VDA19等清潔度標(biāo)準(zhǔn)中,把顯微鏡稱為標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡 (Standard Microscope)。

標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境、方式等又分為: 材料顯微鏡(Material Microscope) 、連續(xù)變倍顯微鏡(Zoom Microscope) 、體視顯微鏡(Stereo Microscope)

每種光學(xué)顯微鏡等設(shè)備存在景深(Focus Depth)。材料顯微鏡景深蕞小,約為1-10微米,連續(xù)變倍和體視顯微鏡都能達(dá)到200微米以上的景深。

材料顯微鏡,在測量粒徑相近、顆粒厚度相差不超過10-20微米的 顆粒尺寸時,具有較高的準(zhǔn)確性和分辨力。所以,用來分析油品蕞為合適。但是,當(dāng)顆粒大小相差懸殊,尤其是厚度差異較大時,測量準(zhǔn)確性會大幅下降。此時,雖可以通過Z軸方向逐幀拍攝,并逐幀聚焦來改善,但逐幀聚焦會耗費(fèi)以小時計(jì)算的時間,從而失去了光學(xué)顯微鏡快速分析的意義。

連續(xù)變倍顯微鏡,通常具有15倍以上的大變倍比和大景深,可以勝任5微米及以上粒徑的顆粒分析,是當(dāng)下用來分析顆粒粒徑差異較大的濾膜時,蕞適合的顯微鏡。因?yàn)?,零件從金屬加工過程中產(chǎn)生的顆粒,可以小到5微米,也可以大到毫米甚至厘米級別。

體式顯微鏡和連續(xù)變倍顯微鏡原理相似,精度略差,可以分析25微米以 上的顆粒。

設(shè)備景深限制導(dǎo)致成像缺陷。一個粒徑239.73微米近似圓形的顆粒,被準(zhǔn)確對焦并識別;但是其余位置較小的顆粒,例如粒徑為38.36 微米的顆粒,則全部“失焦”( 或稱“虛焦”),絕大部分顏色較淺 的顆粒,會被歸入背景圖像而不再被計(jì)入顆粒。不同類型顯微鏡直接的 測量結(jié)果對比差異,大部分因此產(chǎn)生。

 

4.閾值設(shè)定差異。

軟件分析圖像時,會通過設(shè)定灰度閾值來區(qū)分背景和被測物體,此時,灰度值的取舍會嚴(yán)重影響結(jié)果。尤其是濾膜上顆粒堆積嚴(yán)重時,有 用戶會通過調(diào)整閾值設(shè)定,來顯現(xiàn)某些深色顆粒,此方法在按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 顆粒分析時不可取。正確的做法是,對濾膜進(jìn)行分級過濾以減少顆粒數(shù) 量和堆積,顆粒和濾膜的面積比控制在3%以內(nèi)。

測量差異控制措施 為設(shè)備配備顆粒標(biāo)準(zhǔn)塊,定期采用標(biāo)準(zhǔn)塊校驗(yàn)設(shè)備,監(jiān)控設(shè)備的準(zhǔn)確性。固定人員和崗位,以增加人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比時,統(tǒng)一被比對設(shè)備之間的像素分辨力。 例如,A設(shè)備是6微米每像素,B設(shè)備也應(yīng)將像素分辨力調(diào)整至5.5- 6.5微米每像素。不可以是A設(shè)備6微米每像素,而B設(shè)備1.5微米每像素。

盡量采用連續(xù)變倍顯微鏡或體視顯微鏡分析零部件清潔度,采用材料顯微鏡分析油液清潔度。不建議將連續(xù)變倍顯微鏡或體視顯微鏡的檢測結(jié)果與材料顯微鏡的結(jié)果進(jìn)行對標(biāo)。

統(tǒng)一閾值設(shè)定,以增加測量結(jié)果的橫向可比性。同時,對濾膜的可 分析性進(jìn)行定義,例如顆??偯娣e除以濾膜面積,要小于3%。

在汽車、航空、醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域都需要使用潔凈度很高的零件。而清潔度分析,是通過測量和分析濾膜上經(jīng)過清洗后的零部件留下的污染物顆粒來實(shí)現(xiàn)的。清潔度分析是在諸如VDA Vol. 19 和 ISO 16232等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)框架下執(zhí)行的。自動顆粒計(jì)數(shù)和顯微鏡分析法始于2000年,現(xiàn)已成為清潔度濾膜分析的主流方法。截止2017年,在歐洲約有2000臺清潔度分析顯微鏡投入使用。有32家實(shí)驗(yàn)室提供清潔度分析,包括提供采用顯 微鏡顆粒計(jì)數(shù)的第三方服務(wù)。在中國約有700個清潔度實(shí)驗(yàn)室配備了顆粒計(jì)數(shù)顯微鏡,有9家第三方實(shí)驗(yàn)室提供清潔度分析服務(wù)。不同實(shí)驗(yàn)室、不同設(shè)備之間的分析結(jié)果對比,將會越來越敏感、越來越重要。

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