Aumento del objetivo en un interferómetro: campo, resolución lateral y costura de campos
La petición más habitual al elegir objetivo es «quiero ver más fino». Pero al subir el aumento, el campo se reduce en la misma proporción y un solo rasgo puede exigir decenas de campos unidos, con el tiempo de ciclo y el error de costura subiendo juntos.
El aumento decide dos cosas a la vez
Por un lado, cuánto campo se ve de una vez: a más aumento, menos campo. Por otro, la resolución lateral, que mejora porque normalmente aumenta la apertura numérica. Las dos van en direcciones opuestas y no se pueden mejorar a la vez.
La referencia publicada del equipo es clara: con el objetivo de 20 aumentos, el campo de una sola medición es de 500 × 350 µm y la resolución lateral es de 0,69 µm en condiciones de 550 nm. El resto de aumentos se estiman a partir de esa referencia.
En el PMS-WLI100 el objetivo se elige junto al modo: el aumento fija el campo y la resolución lateral, mientras que la resolución vertical depende del modo de medida.
Por eso la primera pregunta no es «qué aumento quiere», sino «cuál es el detalle más pequeño que hay que resolver y qué superficie hay que cubrir». Con esos dos números, el rango de aumentos queda casi definido.
Cómo se estima el campo según el aumento
Con el tamaño de sensor fijo, el campo es inversamente proporcional al aumento. Tomando el objetivo de 20 aumentos como base, el campo aproximado es 500 µm × 20 ÷ aumento objetivo. Un objetivo de 10 aumentos daría unos 1000 µm de ancho y uno de 50 aumentos, unos 200 µm.
Es una estimación: el campo real depende también del tamaño de sensor y de la óptica de rele, así que la cifra válida para una compra es la que el proveedor mide en la configuración concreta.
Después de estimar conviene una comprobación: divida el campo estimado entre el número de píxeles del sensor en horizontal y confirme que el intervalo de muestreo sigue por debajo de la resolución lateral de ese aumento. Si el muestreo queda por encima, el cuello de botella es el píxel y hay que replantear la combinación.
Cómo cambia la resolución lateral con el aumento
La resolución lateral depende de la longitud de onda y de la apertura numérica. Más aumento suele significar más apertura numérica y mejor resolución, así que para separar detalles laterales más finos solo queda subir el aumento, con el campo como precio.
La comprobación del muestreo lo aclara: con el objetivo de 20 aumentos y un sensor de 1920 × 1200 píxeles, el intervalo de muestreo lateral es 500 µm ÷ 1920 ≈ 0,26 µm, por debajo de la resolución óptica lateral de 0,69 µm. En ese punto el límite está en la óptica, no en el píxel.
Repita la cuenta cada vez que cambie de aumento. Es una división, y evita el caso más incómodo: creer que se mide con alta resolución cuando en realidad el píxel está limitando el resultado.
Cuándo hay que unir campos
Cuando la zona a medir es mayor que el campo de una sola captura. La plataforma XY motorizada de 50 × 50 mm permite recorrer varias zonas y coserlas de forma automática, pero la costura añade error de posicionamiento de la plataforma y error de ajuste en las zonas solapadas.
La regla práctica es que la zona de decisión quepa en un solo campo: la costura es razonable para cartografiar zonas grandes o localizar defectos, no para la cota crítica.
Antes de aceptar muchas costuras, revise el reparto de zonas: a menudo no hace falta cubrir todo y basta con posiciones representativas. Si la zona crítica es realmente grande, funciona mejor una estrategia en dos niveles: barrido rápido a bajo aumento para localizar, y alto aumento solo en los puntos clave.
Tres líneas para decidir el aumento
Primera, el tamaño del detalle: el rasgo más pequeño que hay que medir debe cubrir varias unidades de resolución lateral, o la óptica lo suavizará. Segunda, el tamaño de la zona: superficie dividida por campo de una captura da el número de costuras, y si el número es alto, baje el aumento.
Tercera, el desnivel: los objetivos de más aumento tienen menos profundidad de campo, así que una superficie con mucho relieve se captura completa más fácilmente con un aumento menor.
Cuando las tres chocan, la prioridad habitual es: primero que el detalle sea resoluble, después comprimir el número de costuras y por último ajustar el relieve a la profundidad de campo. En fase de I+D pesa más el detalle; en línea pesa más el tiempo de ciclo.
Lo que se olvida con más frecuencia: la distancia de trabajo
Los objetivos de mucho aumento tienen distancias de trabajo cortas. Si la pieza tiene resaltes, cavidades profundas o necesita utillaje, esa distancia corta impide enfocar o provoca un choque con la muestra.
Antes de fijar el aumento, confirme el margen entre el punto más alto de la pieza y el objetivo. Y sume la altura del utillaje: muchas piezas son bajas, pero con mordaza y topes de posicionamiento la altura total supera la distancia de trabajo disponible.
Si el utillaje es obligatorio, acuerde la distancia de trabajo con el proveedor antes de fabricarlo. Es la restricción que más veces bloquea un cambio de modelo, y se evita dando en la consulta la altura total de la pieza más alta.
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Preguntas frecuentes
¿Más aumento siempre es mejor?
No. Subir el aumento mejora la resolución lateral pero reduce el campo en la misma proporción, lo que puede obligar a muchas costuras y aumentar el tiempo de ciclo y el error acumulado. Hay que equilibrarlo con el tamaño del detalle y de la zona.
¿Puedo calcular el campo de otros aumentos?
Sí, con la proporción inversa entre campo y aumento, tomando como base los 500 µm de ancho del objetivo de 20 aumentos. La estimación no incluye diferencias de sensor ni de óptica de rele, así que el valor definitivo es el campo medido que aporte el proveedor.
¿Qué limita antes, el muestreo o la resolución lateral?
Con el objetivo de 20 aumentos y 1920 × 1200 píxeles, el muestreo es de unos 0,26 µm, por debajo de los 0,69 µm de resolución óptica: limita la óptica. Al bajar de aumento puede ocurrir lo contrario y que el píxel sea el límite.
¿Qué pasa si hay que unir muchos campos?
Se acumulan el error de posicionamiento de la plataforma y el error de ajuste en las zonas solapadas, y el tiempo de medición crece de forma notable. La zona de decisión debería caber en un solo campo; la costura es adecuada para cartografías amplias.
¿Es frecuente el problema de la distancia de trabajo en aumentos altos?
Bastante. Con resaltes, cavidades profundas o utillaje, una distancia de trabajo corta impide enfocar o provoca colisiones, y suele ser un límite anterior al de la resolución. Cuente también la altura de la mordaza y de los topes.
¿Qué aumento conviene en superficies con mucho relieve?
Priorice capturar todo el relieve de una vez: un aumento alto tiene poca profundidad de campo. Empiece con un aumento bajo para la forma global y vuelva a la zona crítica con aumento alto.
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