Schon seit Jahren gibt es bei optischen Messgeräten einen deutlichen Trend: Für alle Aufgaben soll möglichst ein Bildverarbeitungsmesssystem eingesetzt werden. Dabei darf aber nicht übersehen werden, dass diese Systeme gegenüber rein optischen Messgeräten, wie Messmikroskopen, einen entscheidenden Nachteil haben: Bildverarbeitungssysteme setzen einen elektronischen Chip zur Bilderzeugung ein, während Mikroskope das erzeugte Bild direkt auf das menschliche Auge projizieren. Und das menschliche Auge ist eben noch immer sehr viel leistungsfähiger als selbst die modernste digitale Kamera. Voraussetzung für die volle Nutzung dieser Leistungsfähigkeit ist allerdings ein Mikroskop, in dem sich bedienungsfreundliche und ermüdungsmindernde Funktionen mit einer hochqualitativen Optik verbinden.
Jürgen Bergmann Product Manager Mitutoyo Messgeräte GmbH
So wichtig ein gefälliges Design in der heutigen Zeit auch ist – im Vordergrund hat jedoch in erster Linie die Ergonomie zu stehen. Mikroskope müssen so gestaltet sein, dass sie den Anwender nicht in eine verspannte Sitzhaltung zwingen. Darüber hinaus muss der Benutzer Handgriffe und andere Bedienelemente leicht und ohne Mühe erreichen.
Bedienungsfreundlich und ergonomisch
Der Abstand zwischen den Bedienelementen und dem Okular sollte demnach so gewählt sein, dass eine Betrachtung und Bedienung bei entspannter Sitzhaltung möglich ist. Dazu kann beispielsweise ein winkelverstellbares Okular beitragen. Denn so lässt sich der Abstand zwischen Okular und Messtisch optimal variieren – ganz individuell auf den jeweiligen Anwender zugeschnitten.
Entscheidend für die Bedienungsfreundlichkeit während eines Messvorgangs ist noch ein weiterer Punkt: In der Regel wird bei einer solchen Messung zunächst eine Referenzposition in das Fadenkreuz gebracht und an dieser Position die Anzeige zu Null gesetzt. Anschließend verschiebt man den Messtisch, bis eine zweite – zu messende – Position im Fadenkreuz liegt. Deren Koordinatenposition kann dann an der Anzeige abgelesen werden. Während dieses Vorgangs ist es natürlich von Vorteil, wenn der Anwender seine Augen die ganze Zeit am Werkstück hat – oder anders ausgedrückt fortwährend durch das Okular sieht.
Das aber lässt sich aber nur dann erreichen, wenn die notwendigen Handgriffe ohne Umgreifen mit einer Hand erledigt werden können. Zu diesen Handgriffen zählt das Nullsetzen der Koordinaten am Bezugspunkt ebenso wie die Schnellverstellung des Tisches, um die Messposition möglichst schnell zu erreichen. Weiterhin fällt darunter die Feinverstellung des Tisches, um die Messposition genau ins Fadenkreuz zu bringen.
Eine weitere Forderung: Der Wechsel von der Schnellverstellung zur Feinverstellung sollte möglichst „schlagfrei“ ablaufen. Diese Bedingung erfüllt das gängige Prinzip jedoch leider nicht: eine geschlitzte Mutter, die in das Gewinde einer Stange einrastet. Denn dabei kann sich der Messtisch noch einmal ein wenig verschieben, was gerade bei hohen Vergrößerungen Probleme mit sich bringt: Die vorab gefundene Messposition verschiebt sich wieder aus dem Bild heraus und muss neu gesucht werden.
Bei dem Zustellsystem der Mitutoyo Messmikroskopserie MF/MF-U kann das nicht passieren. Denn hier sorgen Rollen für den Vorschub des Tisches. Die Achsen der Rollen liegen dabei im Winkel leicht versetzt zur Achse der Antriebswelle – und sie rollen schraubenförmig auf der Welle ab. Ein Einrasten entfällt hier somit ganz: Beim Wechsel von Feinverstellung zu Schnellverstellung heben die Rollen einfach von der Welle ab – im umgekehrten Fall setzen sie wieder auf und „klemmen“ sofort auf der eingestellten Position.
Immer hellwach bleiben
Aber nicht nur der Körper, sondern auch die Augen können bei längerer Benutzung eines Mikroskops ermüden. Ein Gegenmittel ist dabei zum Beispiel ein großes Sehfeld.
Beim Blick durch das Okular bietet sich dem Anwender immer ein ähnliches Bild: Das vergrößerte Werkstück ist in einem hellen Kreis mittig in einer großen schwarzen Fläche zu sehen. Der Durchmesser dieses hellen Bereichs ist abhängig von der Sehfeldzahl des Okulars – je größer dieser Wert, desto größer ist auch das kreisförmige Sichtfenster.
Ein relativ kleiner Sichtbereich bedeutet für das Auge eine sehr punktförmige Belastung. Über längere Zeit werden nur entsprechend wenige Sehzellen des Auges belichtet, andere hingegen gar nicht benötigt. Diese Ungleichbelastung lässt das Auge schnell ermüden.
Ein Okular mit großer Sehfeldzahl hingegen eröffnet ein großes Sichtfenster. Es leuchtet das Auge weitestgehend gleichmäßig aus und verhindert so eine zu schnelle Ermüdung der Augen.
Mitutoyo legt schon seit Jahren gerade auf diesen Punkt sehr großen Wert und bietet bei MF-/MF-U-Mikroskopen Standard-Okulare mit einem im Markt herausragenden Sehfeld von 24 mm.
Entscheidend: die Mikroskop-Optik
Über dem Ganzen steht natürlich bei Mikroskopen die Optik. Sowohl für die eingesetzten Objektive als auch für die optischen Bausteine des Mikroskops selbst gilt es, eine optimale Abbildung zu erzeugen: lichtstark, also hell, hochauflösend, kontrastreich und fehlerkorrigiert.
Die komplette Überarbeitung der Mitutoyo MF-/MF-U-Mikroskopserie hatte daher das Ziel, die Abbildung entsprechend qualitativ weiter zu verbessern – mithilfe neuester Erkenntnisse und modernster Technik.
So reduzieren beispielsweise entspiegelnde Beschichtungen aller verwendeten Linsen in Objektiven und Mikroskopen das so genannte Linsen- oder Objektivflimmern drastisch. Dieser Negativeffekt tritt durch wiederholte Reflektion des Lichts an den Außenflächen der Linsen auf.
Ein kleiner Anteil des Lichts wird nämlich von einer Linse nicht transmittiert, also durchgelassen und dabei gebrochen, sondern eben reflektiert. Sobald die eigentlich vorgelagerte Linse das von einer Linse reflektierte Licht nun erneut reflektiert, entsteht neben dem geplanten und berechneten Lichtlauf mit einer definierten Vergrößerung ein weiterer Lichtlauf ganz undefinierter Art. Je mehr Linsen ein System hat, desto mehr undefinierte Lichtläufe können den eigentlichen Lauf überlagern. Ergebnis: ein milchigeres Bild. Durch Unterdrückung dieses Flimmerns wird das Bild also deutlich klarer und kontraststärker.
In einem zweiten Weiterentwicklungsschritt wurde bei der neuen Generation der MF-/MF-U-Mikroskope der Lichtlauf des Hellfeld-Auflichts überarbeitet. Dadurch gelangt bei gleicher Lichtleistung nun bis zu 30 % mehr Licht durch das System – und es entstehen somit deutlich hellere Bilder.
Erfolgsfaktor Objektiv
Der Hochwertigkeit des gesamten Mikroskops muss natürlich die Qualität der Objektive angepasst sein. Die verwendeten Mitutoyo-Objektive sind daher plan-achromatisch bzw. bei Objektiven für die MF-U-Mikroskopserie sogar plan-apochromatisch korrigiert: Sie gewährleisten so eine verzerrungsfreie Abbildung ohne Farbsäume an Kanten.
Nur bei einer derartig vollständigen Korrektur der Abbildungsfehler wird das Messen mit einem Mikroskop erst möglich. Denn Fehler im Bild führen zwangsläufig zu Fehlern in der Messung. Gerade bei geometrischen Verzerrungen bietet sich dem Anwender kaum eine Möglichkeit zu entscheiden, was ein tatsächlicher Fehler am Werkstück oder was ein Fehler in der Abbildung ist.
Um die Bedienung zu vereinfachen, verfügen Mitutoyo-Objektive weiterhin immer über einen besonders hohen Arbeitsabstand, was ein schnelles und unkompliziertes Austauschen der Werkstücke unter dem Mikroskop gewährleistet. Gleichzeitig besitzen sie ein hohes optisches Auflösungsvermögen, das durch die kontraststarke Abbildung weiter verstärkt wird.
Das Beste aus beiden Welten
Die neue Generation der Mitutoyo Messmikroskope MF/MF-U erleichtert dem Anwender die Arbeit: dank ihrer Bedienungsfreundlichkeit, ihrer Ergonomie und der hohen Bildqualität bei jeder Betrachtungs- oder Analyseaufgabe. Es muss also nicht immer Bildverarbeitung sein. Da die Mikroskope allerdings standardmäßig einen zusätzlichen Kameraausgang besitzen, kann eine Bildverarbeitungseinheit jederzeit aufgesetzt und angeschlossen werden: Auf diese Weise verbinden sich die Vorteile beider Varianten in einem Gerät.
Mitutoyo Messgeräte, Neuss
QE 508
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