Nikon Apresenta Software de Medição Precisa de Espessura de Camadas para Microscópios

Nikon Apresenta Software de Medição Precisa de Espessura de Camadas para Microscópios

A divisão de metrologia da gigante japonesa de câmeras Nikon, que fabrica instrumentos ópticos incluindo microscópios de medição industriais, adicionou um novo módulo de software de Espessura de Camada à sua plataforma de imagem NIS-Elements para agilizar inspeção, análise e relatórios de profundidades de camadas em seção transversal, bem como larguras de características de superfície. A opção não apenas acelera o controle de qualidade ao semi-automatizar várias funções, mas também melhora a confiabilidade ao reduzir o risco de erro humano no reconhecimento de características, interpretação de resultados e cálculo numérico. Aplicações para o software podem ser encontradas na indústria e ciência, desde manufatura e pesquisa de materiais até medicina e mineralogia.

Exemplos que tipificam a importância de medir espessura com precisão são prevalentes na produção em massa. Na indústria automotiva, pouca tinta em uma carroceria pode levar a reclamações de garantia custosas, enquanto tinta em excesso pode desperdiçar milhões de dólares por ano. O mesmo princípio se aplica na indústria alimentícia à barreira EVOH relativamente cara aplicada a embalagens plásticas para fornecer impermeabilidade ao oxigênio e estender a vida útil de produtos perecíveis. Da mesma forma, a largura de trilhas condutivas em placas de circuito impresso deve ser controlada com precisão para evitar uso excessivo de cobre.

Outras aplicações onde a medição de espessura de camada é importante incluem análise de descarburização em aço e outros metais, análise de spray térmico ou deposição química, e verificação de adesão ou desgaste de superfície.

O NIS-Elements da Nikon Metrology é uma plataforma de software de imagem integrada que permite que imagens digitais de um microscópio óptico vertical ou invertido — ou ocasionalmente de um microscópio eletrônico de varredura — sejam examinadas para que características cruciais possam ser analisadas com alto grau de precisão. As imagens podem ser ao vivo ou salvas digitalmente usando uma câmera de alta resolução.

O mais importante de tudo, no entanto, é a qualidade das ópticas usadas para capturar a imagem em primeiro lugar. É uma competência central da Nikon, que notavelmente é o único fabricante de microscópios que fabrica seu próprio vidro em vez de depender de fornecedores terceirizados.

Quatro Modos de Avaliação Semi-Automatizada

Anteriormente dentro do software NIS-Elements, a medição de uma camada em uma imagem tinha que ser um processo totalmente manual e essa funcionalidade permanece. Envolve o operador definindo os limites da camada, selecionando pontos igualmente espaçados pela amostra, fazendo medições de espessura nesses locais, registrando os valores e calculando a espessura média.

O software de Espessura de Camada consolida essas ferramentas manuais em um módulo conveniente para fornecer a opção de fluxo de trabalho semi-automatizado. Ele utiliza técnicas de processamento baseadas em características da imagem, como contraste, para automatizar muitas funções de medição. É ideal para analisar imagens produzidas por luz episcópica (refletida) de uma amostra de seção transversal não transparente cortada com bisturi cirúrgico ou talvez por serra ou EDM de fio. É igualmente aplicável a analisar uma imagem produzida por iluminação diascópica (transmitida) através de uma fatia extremamente fina e translúcida de material de um micrótomo.

O software tem diferentes modos para auxiliar na medição de camadas (ou trilhas) lineares, circulares e amorfas, enquanto um quarto modo suporta o Caloteste, que mede espessura de revestimento analisando camadas circulares expostas por uma bola abrasiva girando contra a superfície sob exame.

Método de Uso

Após uma imagem digital ser capturada no NIS-Elements, ela é calibrada automaticamente no caso de microscópios com revólver motorizado, ou manualmente. Se a imagem é ao vivo, ela é calibrada clicando na objetiva do microscópio relevante em uma lista suspensa. Selecionar 'Medir Camadas' na barra de menu superior revela os quatro modos operacionais.

Se a opção 'Linear' for selecionada, uma ferramenta de endireitamento está disponível para alinhar a camada horizontalmente. Cinco vetores verticais equiespaçados são gerados onde as medições serão feitas automaticamente, embora o número de intervalos possa ser alterado pelo operador, ou a medição pode ser contínua. Na área 'Editor Binário' do aplicativo, uma ferramenta 'Autodetectar' permite ao operador selecionar uma camada e definir seus limites. Um comando de limiar pode ser aplicado para ajudar a distinguir uma camada por intensidade de pixel ou cor.

O operador pode optar por ignorar a presença de inclusões na amostra e medir a camada de cima a baixo, que é a melhor escolha para a maioria das aplicações. Outras opções permitem medir a distância entre qualquer limite e o primeiro buraco ou lacuna, ou a distância máxima entre buracos ou lacunas. A análise prossegue do lado esquerdo para o lado direito da imagem e de cima para baixo.

Antes que a medição ocorra, muitas vezes é necessário aplicar limites para que o software apenas olhe entre duas linhas desenhadas verticalmente, o que permite excluir áreas não representativas da camada. Da mesma forma, tais áreas de preocupação como projeções significativas acima ou abaixo do limite da camada podem ser eliminadas da imagem, e as linhas consequentemente suavizadas, selecionando várias ferramentas binárias sob o comando 'Desenhar' e preenchendo as anomalias.

Resultados em milímetros ou mícrons dando comprimento total da camada medida sobre o ROI (região de interesse) escolhido, espessuras mínima, máxima e média, e desvio padrão são todos calculados automaticamente e os valores aparecem abaixo da imagem. Multiplicar o comprimento medido pela largura média fornece um valor de área. O processo é repetido para camadas sucessivas, cada uma nomeada pelo operador e automaticamente atribuída a cor verde, azul, etc. na imagem e no campo de medições de camada. O usuário pode reatribuir todas as cores padrão das camadas conforme desejado.

Se a imagem digital contém uma camada circular, vetores verticais não seriam apropriados, pois mediriam a camada em ângulos oblíquos. Selecionar a opção 'Circular' permite ao operador desenhar facilmente um arco ao redor da característica, então consolidar e colorir a camada. Um número predefinido de linhas de vetores radiais em incrementos angulares normais à camada em cada ponto aparecem automaticamente na tela definindo onde as medições ocorrerão.

Em casos onde a imagem mostra uma camada de forma amorfa e irregular, a opção 'Geral' está disponível. 'Definir Polilinha' é selecionado para permitir que um caminho seja desenhado ao redor da camada, após o que ela é consolidada e colorida, vetores normais ao caminho são aplicados automaticamente como para uma camada circular, e as medições são feitas de forma similar.

Informações sobre as medições podem ser exportadas automaticamente como um relatório de espessura de camada na forma de um PDF mostrando as camadas coloridas e todos os dados. Alternativamente, o relatório pode ser exportado para Excel. Tanto um modelo padrão quanto um modelo personalizado definido pelo cliente podem ser preenchidos com resultados.

Conclusão

Com o módulo de software de Espessura de Camada da Nikon, informações abrangentes sobre uma amostra são obtidas mais rapidamente do que se um operador fizesse todas as medições manualmente. Dependendo da aplicação, o fluxo de trabalho aprimorado pode resultar em aumento de produtividade de inspeção de até cinco vezes para uma determinada quantidade de dados coletados e analisados. As medições podem ser facilmente e rapidamente calculadas em média em um grupo de imagens associadas à mesma amostra, ou um lote de amostras. Além disso, o processo é mais preciso e repetível, independentemente de quantos operadores diferentes usem o equipamento, e a redução na interpretação humana reduz o risco de erros que podem comprometer o controle de qualidade.

Este artigo foi escrito por Meghan E. Meinert, Gerente Assistente de Marketing, Américas, Nikon Metrology, Inc. (Brighton, MI). Para mais informações, contate a Sra. Meinert em Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa de JavaScript habilitado para visualizá-lo., ou visite aqui .