Skala zur Kalibrierung eines (Stereo-)Mikroskops

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dh7dn
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Skala zur Kalibrierung eines (Stereo-)Mikroskops

Beitrag von dh7dn »

Hallo Leute,

ich habe Henrik versprochen, dass ich ein paar Bilder von seiner Skala ins Forum stellen werde. :mrgreen:

Ich habe mir vor einer Weile ein Stereomikroskop zur Inspektion von kleinen Teilen (meist SMD-Bauteile & irgendwelche Staubkörner) zugelegt.

Vorteile eines Stereomikroskops sind ja, dass man freie Hände zum Arbeiten hat während man durch das Okular schaut und dabei das Gefühl für die Raumtiefe erhalten bleibt. Zusätzlich dazu kann man bei Trinokular-Stereomikroskopen eine (Web-)Kamera adaptieren und sich alles auf einem Bildschirm zeigen lassen. Je nachdem wie gut die Software für die Bildanalyse ist, kann man sich einen Maßstab ins Bild einblenden lassen, um die Größe von Objekten auf dem Bild abschätzen zu können. Dazu muss man vorher das Kamerasystem mithilfe eines geeigneten Maßstabs kalibrieren.

Bei dem Stereomikroskop handelt es sich um einen AmScope-Klon, Typ SM-4TP. Preis variiert je nach Ausstattung im Bereich von 500...1000 EUR.
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001_Stereomikroskop_ST4.jpg (253.99 KiB) 10549 mal betrachtet
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002_Stereomikroskop_ST4.jpg (463.67 KiB) 10549 mal betrachtet

Wir haben zunächst ein wenig spekuliert, was es sein könnte. Es war ein sehr mysteriöses Teil und zunächst nicht ersichtlich, was es sein könnte.
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003_Mystery_Part.jpg (233.99 KiB) 10549 mal betrachtet
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004_Mystery_Part.jpg (176.02 KiB) 10549 mal betrachtet


Selbst mit dem Smartphone lässt es sich nicht ganz erahnen, was es sein könnte. Auf jeden Fall ist es eine geätzte Struktur auf einem polierten glasartigen Substrat.
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005_Mystery_Part_Zoom.jpg (545.02 KiB) 10549 mal betrachtet


Die Rückseite verrät dann allerdings, was es sein könnte.
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006_Mystery_Part_Label.jpg (174.67 KiB) 10549 mal betrachtet


Der erste Blick unter dem Stereomikroskop zeigt dann eine Skala. Allerdings hatte ich noch keine Idee, welche Abmessungen diese Skala hatte.
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007_Mystery_Part_Stereomikroskop.jpg (237.77 KiB) 10549 mal betrachtet
Mal kurz ein Lineal drüber gehalten und siehe da: die Breite der geätzten Struktur beträgt ca. 1 mm
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008_Webcam.jpg (259.51 KiB) 10549 mal betrachtet
Mit dem Stereomikroskop voll reingezoomt zeigt sich die Skala in ihrer vollen Pracht.
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Damit kann ich jetzt meine Webcam-Software kalibrieren. Ich habe es mal mit einem Edelstahllineal probiert, allerdings war das Ganze eher mäßig erfolgreich. Die Skala vom Lineal ist vom einfallenden Lichtwinkel abhängig, dazu hat man noch mit sehr breiten Strichen und Kratzern und Reflexionen zu kämpfen.

Im Falle der geätzten Skala sind die Strukturen auf dem Substrat extrem präzise gefertigt und die Linien sind sehr scharf mit einem sehr hohen Kontrast. Dazu muss man die Anzahl der Pixel von Anfang bis zum Ende der Skala ermitteln. Da die Länge der Skala ziemlich genau 1 mm beträgt und ich etwa 365 px zähle, beträgt die Auflösung 365000 Pixel pro Meter. Die Vergrößerung des Objekts beträgt etwa 100x, d. h. der 1 mm breite Gegenstand wird auf meinem Monitor als ein etwa 100 mm breites Objekt dargestellt.
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Es folgten Spielereien...
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011_Webcam_Measurement.png (655.7 KiB) 10549 mal betrachtet
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013_SMD_Bauteil_0201.png (969.38 KiB) 10549 mal betrachtet
Die Skalenteilung von 0,01 mm (= 10 µm) konnte ich mit meinen Augen klar und deutlich sehen, die Webcam des Stereomikroskops konnte die sehr feinen Strukturen leider nicht auflösen. Dazu habe ich eine Spiegelreflexkamera in das Okular gehalten und ein Foto geschossen und siehe da...
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012_Spiegelreflex_0.01mm.jpg (186.58 KiB) 10549 mal betrachtet
Das Stereomikroskop ist ja nicht dazu gedacht, sehr kleine Strukturen wie Pollen oder Bakterien aufzulösen. Dazu verwendet man Mikroskope mit geeigneten Objektiven. Für die Inspektion von kleinen Elektronikbauteilen möchte man lieber ein großes Sichtfeld und einen großen Arbeitsabstand haben, damit man beispielsweise mit beiden Händen auch an kleinen Bauteilen arbeiten kann. Alternativ kann man auch eine Lupe verwenden - eine Investition von paar hundert Euro ist in der Regel nicht notwendig. Aber hey... :mrgreen:
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