Produkcja elektroniki wymaga specjalistycznych urządzeń do kontroli wizyjnej. Należą do nich szkła powiększające, lupy, kamery i mikroskopy, stanowiące obowiązkowe wyposażenie w każdej profesjonalnej firmie EMS. Sprawdzanie jakości wykonania płytek PCBA było również tematem jednego z wykładów prezentowanych na konferencji B+R elektroniki Tomka Utkowskiego we Wrocławiu. O rozwiązaniach znanej na rynku firmy Vision Engineering opowiadał pracujący tam od niedawna Szymon Gumółka, odpowiadający za rozwój na rynkach w Polsce, Czechach i Słowacji.

Szymon Gumółka podczas prelekcji na konferencji B+R elektroniki we Wrocławiu

Na początku prelekcji wspomniał o założycielu firmy Robie Freemanie, który w latach 50. ubiegłego wieku pracował jako mechanik w zespole Jaguar Racing, biorącym udział w zawodach Formuły 1. Po każdym wyścigu rozbierał silnik, żeby zobaczyć co stało się z tłokami czy cylindrami. Żeby sobie ułatwić pracę, wymyślił w 1958 roku obiektyw boroskopowy z kątem widzenia 360 stopni, służący do zaglądania przez otwór po świecy i kontroli wewnętrznych elementów silnika, bez konieczności jego demontażu. Uznał, że skoro on ma ten problem, to inni mechanicy również. Założył więc firmę niedaleko Londynu, zatrudnił swoich kolegów ze studiów, inżynierów i zaczął rozwijać urządzenia optyczne do kontroli jakości.

Slajd z prezentacji Szymona Gumółki: po lewej Rob Freeman ze swoim pierwszym obiektywem boroskopowym; po prawej 63 letni właściciel firmy Vision Engineering z orderem MBE

Order za zasługi dla brytyjskiego przemysłu optycznego

W 1996 roku Rob Freeman został odznaczony przez Królową Elżbietę II tytułem MBE (Most Excellent Order) w uznaniu jego zasług dla brytyjskiego przemysłu optycznego. W czerwcu 2017 r. przewodniczył otwarciu Freeman Building, specjalnie wybudowanej globalnej siedziby, zakładu produkcyjnego (drugi jest w Stanach Zjednoczonych) i centrum badawczo-rozwojowego Vision Engineering. Niedługo później zmarł w wieku 84 lat.

Freeman Building w Surrey, w Anglii. Fot. Vision Engineering

Obecnie firma posiada kilka patentów i produkuje ergonomiczne mikroskopy i systemy pomiarowe, stosowane przez producentów między innymi w przemyśle elektronicznym, motoryzacyjnym i lotniczym. Zatrudnia około 300 osób na całym świecie.

– Rob Freeman zauważył, że klasyczny mikroskop nie zmienił się przynajmniej od 200 lat. Wciąż trzeba było patrzeć przez okulary siedząc przy tym przez dłuższy czas w niewygodnej pozycji. Jak ktoś nosił własne okulary, to musiał je zdjąć i dostosować obiektywy do swojej wady wzroku, co zabierało trochę czasu. Rob doszedł do wniosku, że jeśli chce rozwijać firmę, to nie może produkować kolejnego podobnego urządzenia. W latach 80. postanowił zrobić coś zupełnie odmiennego – mówił Szymon Gumółka.

Ergonomia i efekt 3D

W efekcie powstał mikroskop bezokularowy, przy którym użytkownik nie musi się nachylać, bo odległość od ekranu optycznego wynosi kilkanaście centymetrów. Oprócz tego może mieć na nosie swoje własne okulary, co niewątpliwie powiększa świadomość otoczenia, komfort i ergonomię pracy. Jest to mikroskop optyczny, więc rozdzielczość jest taka jak oko ludzkie, około 560-600 mega pikseli. Dodatkowo, dzięki opracowanej technologii i ogromnemu – w porównaniu do klasycznych mikroskopów torowi optycznemu, wystarczy tylko lekko poruszyć głową, aby zobaczyć badany przedmiot z innej strony.

Stoisko firmy Vision Engineering podczas konferencji B+R elektroniki

– Inżynierowie z Centrum R&D pod Londynem to przede wszystkim optycy, którzy bawią się soczewkami i światłem, żeby uzyskać lepszy obraz. W klasycznym mikroskopie tor optyczny jest bardzo mały i to, co widzimy, ma jedną perspektywę. Zastosowanie zupełnie innych obiektywów, gdzie soczewka ma kilkadziesiąt milimetrów średnicy, jak również wykorzystanie naturalnej odległości między oczami, pozwoliło na wygenerowanie dwóch obrazów, nałożenie ich na siebie optycznie i efekt 3D, podobny jak w naturalnym postrzeganiu obiektów, z niesamowitą głębią ostrości  – zaznaczył Szymon Gumółka i dodał, że firma ma w ofercie rozwiązanie 360 stopni, które pozwala obejrzeć połączenia lutowane z każdej strony.

Slajd z prezentacji Szymona Gumółki

– Wyprostowana pozycja i dobre pole widzenia zarówno otoczenia, jak i tego, co oglądamy pod mikroskopem, umożliwia inżynierowi kontrolowanie obrazu i sięganie po konieczne narzędzia. Odległość robocza od próbki może wynosić kilkanaście centymetrów, dzięki czemu może swobodnie zmieścić tam rękę z lutownicą – podkreślił Szymon.

Modele biznesowe

Portfolio firmy jest duże, od podstawowych urządzeń, jak lupy, po mikroskopy cyfrowe.

Slajd z prezentacji Szymona Gumółki

– Niedawno wprowadziliśmy na rynek mikroskopy 4K. Różnice jakości w oglądaniu detali są znaczne, w porównaniu do rozwiązań cyfrowych Full HD. Obraz można wyświetlić na dużym ekranie, co bardzo ułatwia kontrolę, ponieważ oglądane elementy są coraz mniejsze, a błędy, które się na nich pojawiają, coraz trudniejsze do wykrycia. 

Stoisko firmy Vision Engineering podczas konferencji B+R elektroniki

– Firma działa w modelu bezpośrednim i dystrybucyjnym. Ma klientów na wszystkich kontynentach. Do trudniejszych projektów angażują się inżynierowie aplikacyjni, którzy przygotowują optymalne rozwiązania. Wszystkie części mechaniczne wytwarzane są w obrębie konsorcjum, ponieważ firma – chcąc zadbać o jakość – kupiła podwykonawców razem z ich technologią. 

Design i łatwość obsługi

Mantis pierwszej generacji. Pierwszy na świecie mikroskop stereoskopowy bezokularowy z 1996 roku. Obudowa lekko pożółkła przez prawie 30 lat użytkowania w wyniku działania promieni UV, ale funkcjonalność pozostała na tym samym poziomie, co pierwszego dnia – jak zapewnił Szymon Gumółka, który rozmawiał z użytkownikiem urządzenia.

– W tej chwili na rynku jest już trzecia generacja mikroskopów Mantis. Zmieniły się sposoby wymiany okularów, oświetlenie z halogenowego na ledowe, pojawiły się kamery cyfrowe potrzebne do robienia zdjęć w celu przygotowania raportu oraz rozwiązania pozwalające na pomiary odległości poszczególnych detali. Rob Freeman osiągnął swój cel doskonaląc produkty przez lata – mikroskopy mają wysoką jakość, przemyślaną ergonomię, a dodatkowo dobry design i łatwość obsługi. Ta ostatnia cecha jest doceniana na produkcji, gdzie oprócz precyzji wymagana jest szybkość uruchomiania i ustawiania ostrości.

Design mikroskopów cyfrowych został doceniony nie tylko przez branżę, ale również przez Hollywood, co widać dobrze na kadrze filmu Sonic The Hedgehog z Jimem Carrey

Na koniec Szymon Gumółka wyświetlił film, na którym uczestnicy konferencji mogli zobaczyć prawidłową pozycję przy pracy z mikroskopem cyfrowym, niewielką ilość pokręteł do regulacji oraz podświetlenie z przodu i z tyłu, pozwalające na lepsze wydobycie oglądanych detali. Wskazał na dobre odwzorowanie kolorów, wysoką rozdzielczość oraz możliwość zastosowania obiektywu z filtrem UV do sprawdzania stopnia pokrycia powłoki zabezpieczającej płytkę PCBA. Zwrócił też uwagę na modułowość, czyli możliwość zbudowania mikroskopu najbardziej spełniającego oczekiwania.

Warsztaty Vision Engineering podczas konferencji B+R elektroniki.

Wśród pytań po wykładzie moją uwagę zwróciło to dotyczące możliwości zastosowania filtrów polaryzacyjnych nakładanych na soczewkę, które umożliwiają wykrycie rys na płytce PCB, napisów na układach scalonych, miejsc lutowania i padów. Szymon odpowiedział, że taka opcja jest możliwa na zamówienie i zaprosił wszystkich zainteresowanych na warsztaty do sali obok, żeby na własne oczy zobaczyli i przetestowali prezentowany sprzęt.

Zdjęcia udostępnione przez Szymona Gumółkę.