Lavorare con lenti di ingrandimento e microscopi limita notevolmente la libertà di movimento. Le lenti di ingrandimento impongono una distanza fissa dall’oggetto osservato, mentre i microscopi sono in genere voluminosi e poco pratici. Inoltre, in entrambi i casi il campo visivo è alquanto limitato. Questo è particolarmente penalizzante in caso di impiego in campo medico. È infatti risaputo che in natura non esistono dimensioni standard e il corpo umano non fa eccezione. Life Optics®, azienda high-tech austriaca operante in questo settore, ha sviluppato il tanto atteso rimedio: un microscopio all’avanguardia da indossare sul capo. Questa innovativa soluzione garantisce una libertà di movimento illimitata. Il sistema è dotato di una funzione di messa a fuoco automatica, come nelle moderne videocamere. L’utente non è obbligato a mantenere una determinata distanza, vantaggio non da poco rispetto alle lenti di ingrandimento. Inoltre, due sistemi di lenti indipendenti permettono di ottenere un campo visivo tridimensionale.
Nella pratica
La funzione di zoom variabile in continuo, la messa a fuoco automatica e il controllo della parallasse necessitano di una meccanica complessa che consenta di regolare questo microscopio operatorio. Per fornire una soluzione compatta, affidabile e leggera, Life Optics® ha unito le forze con FAULHABER PRECIstep, azienda del Gruppo FAULHABER specializzata in micromotori passo-passo. Il risultato è una tecnologia ad alta precisione con ingombro ridottissimo. Nella versione base Varioscope AF3, gli utenti possono muoversi liberamente entro una distanza di lavoro compresa tra 300 e 600 mm. La funzione di zoom a pedale consente un ingrandimento variabile in continuo fra 3,6 e 7,2. Il campo visivo si estende da 30 a 144 mm e la distanza pupillare può essere regolata in modo personalizzato per ogni utente. Varioscope® M5 offre un sistema ottico modulare estendibile. Gli oculari intercambiabili ampliano il campo di ingrandimento, mentre l’illuminazione integrata risolve il problema delle ombre. Un’altra funzione particolarmente intuitiva è l’ampia possibilità di regolazione dei dati oculari individuali. Grazie alla videocamera opzionale, è possibile registrare in modo preciso gli interventi effettuati dall’utente. In questo modo, Life Optics® ha ideato una soluzione scalabile adatta a molteplici requisiti diversi. Inoltre, grazie all’originale design, il dispositivo può essere trasportato agevolmente da una postazione di lavoro all’altra.
Il cuore della meccanica
Questo sistema altamente complesso ma portatile si basa in larga misura su micromotori passo-passo all’avanguardia. A differenza dei motori DC, i motori passo-passo si muovono a impulsi con un angolo di passo che dipende dal design specifico. Pertanto, il numero di impulsi digitali emessi corrisponde sempre a una determinata rotazione. Di conseguenza, non sono richiesti sensori di posizione lineare o angolare aggiuntivi. La struttura dell’azionamento è più piccola e leggera e più facile da controllare. Varioscope® necessita di due motori per occhio: l'AM 1020, dal diametro di 10 mm, per la messa a fuoco e l'AM 0820, dal diametro di 8 mm, per lo zoom. L’azionamento per la messa a fuoco funziona in modo più o meno continuo poiché deve compensare ogni movimento della testa. I sistemi visivi di queste dimensioni sono strumenti di precisione che presentano requisiti particolarmente elevati in termini di precisione di posizionamento. Il problema delle imprecisioni dovute al gioco della meccanica è stato risolto da FAULHABER PRECIstep utilizzando un alberino con microdentatura. Con un passo di 0,2 mm e in abbinamento ai motori integrati, consente una risoluzione di 10 µm. Sia la messa a fuoco che lo zoom sono regolati in modo da escludere qualsiasi gioco o sobbalzo in alta risoluzione. Per questo motivo, anche gli steli degli alberini vengono sottoposti a un’ulteriore rifinitura, un processo normalmente riservato solo agli orologi di precisione. Grazie anche a uno speciale lubrificante, il livello di attrito si riduce notevolmente e di conseguenza anche la coppia di spunto iniziale. Un ulteriore pretensionamento sui cuscinetti a sfera di precisione tramite molle a tazza facilita il movimento senza gioco con coppie fino a 1 N, un valore che non si verifica mai nella pratica.
Piccoli ma potenti
I motori passo-passo sono adatti a numerosi compiti di posizionamento, anche a quelli altamente dinamici. Grazie a materiali accuratamente selezionati, queste unità miniaturizzate sono in grado di accelerare fino a 1200 giri al minuto in un solo passaggio, senza sovraccarichi. Il segreto delle loro prestazioni sta nell’uso di magneti NdFeB di alta qualità con un’eccellente resistenza termica. I motori, infatti, sono in grado di funzionare in modo continuo senza problemi a una temperatura dell'alloggiamento di 70 °C per diversi giorni senza pause. In questo caso, la bobina può raggiungere una temperatura di 120 °C e il magnete fino a 100 °C senza comprometterne la durata o l’efficacia. Queste caratteristiche sono rese possibili dall’uso di uno speciale lubrificante particolarmente stabile in termini di temperatura e usura. Questi motori standard si sono persino avventurati nello spazio, grazie alla certificazione per 4 °K. Inoltre, i motori sono in grado di garantire i più alti standard di precisione anche in caso di inattività prolungata (prestazioni comprovate dopo sette anni di inutilizzo). Un altro vantaggio del micromotore è l’uso con una tensione di esercizio di 3 V. I motori DC tradizionali, invece, necessitano di una tensione di controllo di almeno 5 V per la tecnologia dei sensori. I «mini motori» sono disponibili per tensioni operative fino a 12 V. La capacità di identificare e ingrandire strutture minuscole è diventata più importante che mai. Questa moderna tecnologia micromeccanica con micromotori passo-passo garantisce la massima libertà di movimento. La soluzione compatta sviluppata da Life Optics® garantisce una visione tridimensionale nitida anche in movimento e senza affaticamento della vista. Con Life Optics® e FAULHABER, ampliare i confini della scienza permette di fornire anche un importante contributo in termini di controllo della qualità.
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