Qu’est-ce qu’un microscope de mesure ?
Les microscopes de mesure sont des machines de mesure dimensionnelle qui mesurent les dimensions à partir d’images agrandies par un microscope.
Il se compose d’un microscope optique à grossissement exact et d’une platine XY pour déplacer avec précision la pièce sur une surface plane, y compris un gabarit pour une mesure comparative. Les microscopes de mesure permettent de mesurer sans contact et donc d’observer des contours et des surfaces sans endommager la pièce.
Les microscopes de mesure utilisent généralement des optiques télécentriques dans le système optique. Ces dernières années, certaines spécifications ont adopté un système optique corrigé à l’infini dans la tête optique pour permettre l’observation par interférence différentielle et l’observation simple en lumière polarisée.
Utilisations des microscopes de mesure
Les microscopes de mesure sont utilisés pour la production et le contrôle de la qualité de pièces de machines relativement petites, de pièces d’appareils électroniques et de produits semi-conducteurs. Les microscopes de mesure conviennent à la mesure de petites pièces et de petites surfaces qui sont difficiles à mesurer sans le grossissement du microscope.
Outre la mesure dimensionnelle, le microscope peut également être utilisé pour l’observation à l’aide de lumière polarisée et d’interférences différentielles, par exemple pour détecter des défauts dans les substrats de semi-conducteurs. En raison de la précision du grossissement, il est également utile pour des inspections simples afin de déterminer si un produit est dans les limites de la tolérance au moyen de mesures comparatives à l’aide d’un gabarit.
Les microscopes de mesure peuvent être utilisés à la fois comme machines de mesure et comme microscopes.
Principe des microscopes de mesure
Les microscopes de mesure peuvent être classés en fonction de la méthode d’éclairage.
1. Éclairage par transparence
L’éclairage transmis est utilisé pour les mesures dimensionnelles en transmettant la lumière et en capturant l’ombre d’un objet sous la forme d’un contour. Il est utilisé pour mesurer les contours.
2. Éclairage réfléchi vertical
L’éclairage réfléchi vertical projette la lumière perpendiculairement à la surface d’un objet et utilise la lumière réfléchie pour observer la surface. L’éclairage réfléchi vertical peut être utilisé non seulement pour les mesures dimensionnelles, mais aussi pour l’observation de la géométrie des surfaces.
3. Éclairage par réflexion oblique
L’éclairage par réflexion oblique est une méthode d’éclairage dans laquelle la lumière est projetée à un certain angle par rapport à la surface de l’objet à mesurer. La caractéristique est que le contraste de l’image est accentué, ce qui permet d’obtenir une image tridimensionnelle et nette. Toutefois, les erreurs sont plus susceptibles de se produire lors de mesures dimensionnelles.
Autres informations sur les microscopes de mesure
1. Optique télécentrique
La plupart des microscopes de mesure utilisent une optique télécentrique pour la transillumination. Les microscopes sans optique télécentrique font apparaître les objets proches comme plus grands et les objets plus éloignés comme plus petits.
Ce phénomène est le même pour les caméras que nous utilisons dans notre vie quotidienne. Toutefois, cette caractéristique se traduit par des mesures dimensionnelles où les objets éloignés sont mesurés plus petits par rapport aux différentes parties dans la direction de la hauteur.
Avec les objectifs à optique télécentrique, l’image est floue mais la taille reste la même, même si la mise au point est déplacée dans la direction de la distance à l’objectif et à l’axe optique. Les optiques télécentriques sont indispensables pour les microscopes de mesure dimensionnelle, où les dimensions sont mesurées tout en observant avec le microscope.
2. Parallélisme du microscope de mesure
Les microscopes de mesure mesurent en plaçant l’objet à mesurer sur une platine XY. Par conséquent, le point de mesure peut être situé n’importe où dans la plage de fonctionnement de la platine XY. Cela signifie que la platine XY peut être déplacée jusqu’au point de mesure, quel que soit l’endroit où se trouve l’objet à mesurer sur la platine XY.
Certains angles et diamètres de cercle à mesurer nécessitent un mouvement important de la platine XY, mais le contour de l’objet à mesurer n’est jamais placé parallèlement au mouvement de la platine XY sans ajustement spécial. Il est donc nécessaire de paralléliser le mouvement de la platine XY avec le bord de référence de l’objet à mesurer avant de procéder à la mesure.
Si l’objet à mesurer et la platine XY ne sont pas parallèles, des erreurs importantes peuvent se produire lors de la mesure des angles et du parallélisme. Des calculs sont donc nécessaires pour compenser les résultats de la mesure. Ces dernières années, les fabricants ont développé une gamme d’appareils de mesure qui créent un système de coordonnées sur la platine XY et effectuent des calculs à partir des coordonnées de l’origine et des points de mesure. L’utilisation de ces appareils permet de réduire le temps de travail nécessaire à la mise en parallèle.
3. Champ de vision du microscope de mesure
Il est important que le microscope puisse observer l’objet sous un fort grossissement mais il est également important qu’un large champ de vision puisse être obtenu en même temps. Le champ de vision est la zone qui peut être observée en même temps à l’aide du microscope et est déterminé par le diamètre de l’oculaire.
La taille du champ de vision est appelée nombre de champs de vision, et le champ de vision réel est la surface de l’objet mesuré qui est visible dans le champ de vision. La relation entre le champ de vision réel et le grossissement de l’objectif est la suivante
Champ de vision réel = nombre de champs de vision de l’oculaire / grossissement de l’objectif
Comme le montre la formule ci-dessus, si le nombre de champs de vision de l’oculaire est le même, la plage du champ de vision réel se rétrécit à mesure que le grossissement de l’objectif augmente. Cela montre qu’il existe un compromis entre l’augmentation du grossissement de l’objectif pour agrandir l’objet mesuré et la portée qui peut être vue en même temps.
Pour augmenter le champ de vision réel, il faut augmenter le diamètre de l’oculaire ou réduire le grossissement de l’objectif. Cependant, il y a une limite à la réduction du grossissement de l’objectif en raison du grossissement requis pour les mesures. C’est pourquoi les microscopes de mesure sont équipés d’une platine XY et d’un compteur ou d’un dispositif similaire : il indique l’amplitude du mouvement et mesure la partie de l’objet qui n’est pas visible dans le champ de vision.