Версия 10:15, 9 октября 2021

Задачи

1. Повышение качества пайки за счет улучшения обзора. Отображение realtime потока видео из зоны пайки. Пример: проверка и восстановление поврежденных контактов bga https://youtu.be/nwjCAqG2GHM
2. Инспекция качества сборки готового изделия.
3. Ведение пошагового фотопротокола сборки/разборки для устранения ошибок и разработки инструкций. Пример: https://youtu.be/J9zkPfuNNlk
4. Трансляция изображения из зоны пайки для стримов. Пример: https://youtu.be/r1jsnbetEm0 https://youtu.be/Ap-i5iM5FKg
5. Съемка в инфракрасном диапазоне для поиска неисправных элементов с высокой температурой. Пример: https://youtu.be/0JdodS0l2kc

Требования

1) Работа с SMD-элементами начиная с корпуса размера 01005.

2) Расстояние от рабочего стола до объектива позволяет разместить ИК нижний подогрев.

3) Расстояние от рабочей зоны до передней линзы объектива позволяет свободно использовать паяльник и термофен. Удобным считается рабочее расстояние больше 13см. Микроскоп с рабочим расстоянием 2см бесполезен для работы.

4) Низкие значения lag времени между приемом оптического сигнала матрицей камеры и отображением на экране монитора или ТВ. Высокие значения lag затрудняют процесс пайки, т.к. отсутствует оперативная информация о состоянии обьектов в рабочей зоне, это повышает вероятность ошибки при манипуляциях.

5) Возможность захвата видеосигнала для получения статических фото, записей видео, вывод в OBS Studio для возможности ведения стримов.

Недостатки

Моно-изображение от камеры не позволяет работать ориентируясь на интуитивное ощущение расстояния которое даёт стереомикроскоп.

Макросъёмка

Для решения основной задачи нужно получить эффект увеличения изображения из рабочей зоны. Для этого нужно получить масштаб съемки начиная с 1:2. При масштабе 1:1 размеры объекта съемки в пространстве равны размеру изображения которое проецируется на матрицу. Съемка в натуральную величину 1:1 уже даст значительный эффект улучшения обзора. Например: физический размер матрицы в этой конструкции 4,8мм × 3,6мм и разрешение в режиме видео 1920x1080. Если объект высотой 3,6мм отображается на матрицу в масштабе 1:1, затем изображение выводится на монитор 24 дюйма размерами 53смх30см и разрешением 1920 x 1080, получаем увеличение в 300мм/3,6мм ~ 83,3 раза (возможно так считать некорректно, если вы знаете как правильно отпишите в https://t.me/cadr_hackerspace).

Подробнее об увеличении в статье: https://photographylife.com/what-is-magnification

Монтажный видеомикроскоп работает аналогично фотоаппарату в режиме макросъемки (см. также [1])

Соответственно можно использовать стандартные принадлежности и приемы для сборки монтажного видеомикроскопа. На вторичном рынке доступно много качественной оптики и принадлежностей времен пленочной фотографии.

Почему бы не использовать для этой задачи фотоаппарат? Фотоаппараты с функцией съемки видео особенно в формате HD на вторичном рынке стоят дорого. Дешевые видеокамеры снимающие в формате HD на вторичном рынке встречаются, но штатно закрепить на них макрообъектив не получится.

Объектив

https://m42-adapter.in.ua/sovetskie-obektivyi-spisok-populyarnoy-optiki/

https://radojuva.com

Как выбрать объектив для микроскопа?

1. Объектив должен быть "мануальный", т.к. в этой конструкции объектив используется без основной камеры "тушки" соответственно вся автоматика объектива перестает работать. Объектив должен быть изначально мануальный с ручной регулировкой фокусировки и диафрагмы или иметь возможность переключения в ручной режим управления.
2. Объектив должен иметь в передней части корпуса внутреннюю резьбу, чтобы иметь возможность установить светофильтр. Перед покупкой нужно проверить, есть ли в продаже поляризационный или нейтральный светофильтр с подходящей резьбой. Вторая функция резьбы в передней части объектива это установка реверсивного кольца (описано ниже). Конкретно в этой конструкции были выбраны объективы с резьбой М52 в передней части корпуса.
3. Фокусное расстояние объектива от 50мм до 100мм. "At a given magnification, the working distance generally increases with focal length." https://www.cambridgeincolour.com/tutorials/macro-lenses.htm Чем больше фокусное расстояние используемого объектива, тем большее рабочее расстояние (от зоны пайки до передней линзы) мы получим, тем удобнее работать. В среднем удобным по отзывам рабочим расстоянием для пайки считается 13см. При этом объектив с фокусным расстоянием 137мм не получилось сфокусировать на высоте штатива, поэтому в нашем случае фокусное расстояние объектива должно быть ориентировочно от 50мм до 100мм. https://karltayloreducation.com/photography-course/lenses-focal-lengths/
4. Специализированные макрообъективы дают лучший результат. Оптика таких объективов рассчитана на съемку с небольших расстояний и дает мало искажений. Макрообъективы позволяют снимать в масштабе 1:1. Для остальных объективов нужно использовать дополнительные аксессуары, чтобы добиться от них эффекта макросъемки, оптические характеристики такой связки ниже.
5. Проверка состояния оъектива. Кольца фокусировки и регулировки диафрагмы должны плавно перемещаться по всему диапазону без хруста, проскальзывания. При проверке на просвет диафрагма должна изменять диаметр отверстия при повороте кольца. На передней и задней линзах не больше пары неглубоких царапин. Все проблемы с линзами хорошо видно, если просветить объектив фонариком.
6. Оптические свойства объектива. При выборе объектива изучить его параметры по уровню оптических искажения дифракция, дисперсия, дисторсия, аберрация чем меньше искажений тем выше качество объектива. Светосила. Выбирая из двух объективов лучше взять более светосильный.

Под описанные требования подходят объективы для аналоговых фотоаппаратов и часть объективов для цифровых фотоаппаратов. Они стоят дешево и часто встречаются в продаже: https://www.avito.ru/rossiya?q=%D0%B3%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%BE%D1%81+44

Конкретно в этой конструкции протестированы объективы: Гелиос-44М, Волна-9

Рабочий отрезок и увеличение

Дополнительные аксессуары для макросъемки

Реверсивное оборотное кольцо

Макрокольца

Макромеха

Поляризационный фильтр

Очистка оптики

Салфетки безворсовые Kimtech.

Сжатый воздух Konoos.

Дистиллированная вода.

Изопропиловый спирт абсолютизированный.

Бензин Вершина Нефрас С2-80/120 Галоша.

Для финальной очистки "Lenspen".

Диафрагма

ГРИП

Лаг

Матрица