कॉम्पैक्ट सिस्टम 3डी माइक्रोन-स्केल परिशुद्धता के साथ सतहों का निरीक्षण करता है

द ऑप्टिकल सोसाइटी के शोधकर्ताओं ने एक हल्का ऑप्टिकल सिस्टम विकसित किया है जो माइक्रोन-स्केल परिशुद्धता के साथ सतहों का 3डी निरीक्षण कर सकता है। टीम के अनुसार, इस तकनीक का उपयोग सेमीकंडक्टर चिप्स, सौर पैनल और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे उच्च तकनीक उत्पादों के लिए गुणवत्ता नियंत्रण निरीक्षण को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है।

यह शोध द ऑप्टिकल सोसाइटी (ओएसए) जर्नल में प्रकाशित हुआ था एप्लाइड ऑप्टिक्स। 

3डी माप कैप्चर करना

उत्पादन लाइन पर सटीक 3डी माप कैप्चर करने की चुनौतियों में से एक कंपन के कारण होती है, इसलिए प्रयोगशाला में विश्लेषण के लिए नमूने समय-समय पर लिए जाने चाहिए। इस प्रक्रिया के दौरान, विकसित किए गए दोषपूर्ण उत्पादों को त्याग दिया जाना चाहिए। 

इससे निजात पाने के लिए, टीम ने एक ऐसी प्रणाली विकसित करने की योजना बनाई जो एक औद्योगिक विनिर्माण संयंत्र जैसे वातावरण में काम कर सके। अनुसंधान दल का नेतृत्व ऑस्ट्रिया में टेक्नीश यूनिवर्सिटेट विएन के जॉर्ज शिटर ने किया था, और उन्होंने एक कॉम्पैक्ट 2डी फास्ट स्टीयरिंग मिरर को एक उच्च परिशुद्धता 1डी कन्फोकल क्रोमैटिक सेंसर के साथ जोड़ा था। 

अर्न्स्ट सेन्सिक्स ने डेनियल वर्टजान्ज़ के साथ अनुसंधान दल का सह-नेतृत्व किया। 

सेंसिक्स ने कहा, "रोबोट-आधारित इनलाइन निरीक्षण और माप प्रणाली जैसे कि हमने जो विकसित किया है, वह वर्तमान नमूना-आधारित तरीकों की जगह, औद्योगिक उत्पादन में 100% गुणवत्ता नियंत्रण सक्षम कर सकता है।" 

नव विकसित प्रणाली को एक ट्रैकिंग प्लेटफ़ॉर्म पर स्थापित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिसे रोबोटिक बांह पर रखा गया है, और यह मनमाने आकार और सतहों के संपर्क रहित 3 डी माप को सक्षम बनाता है। 300 ग्राम वजनी और 75 x 63 x 55 मिलीमीटर घन माप वाला यह सिस्टम प्रभावशाली रूप से छोटा है।

वर्टजान्ज़ ने कहा, "हमारा सिस्टम लचीलेपन, सटीकता और गति के अभूतपूर्व संयोजन के साथ 3डी सतह स्थलाकृतियों को माप सकता है।" "इससे कम अपशिष्ट पैदा होता है क्योंकि विनिर्माण समस्याओं को वास्तविक समय में पहचाना जा सकता है, और प्रक्रियाओं को जल्दी से अनुकूलित और अनुकूलित किया जा सकता है।"

मौजूदा सिस्टम अक्सर सटीक माप करने के लिए भारी उपकरणों पर निर्भर रहते हैं। उत्पादन स्तर पर इसे सक्षम करने के लिए, टीम ने माइक्रो-एप्सिलॉन द्वारा विकसित 1डी कन्फोकल क्रोमैटिक डिस्टेंस सेंसर पर आधारित सिस्टम बनाया, और ये कन्फोकल माइक्रोस्कोप के समान सिद्धांतों का उपयोग करते हुए विस्थापन, दूरी और मोटाई को बेहद सटीक रूप से माप सकते हैं। हालाँकि, वे बहुत छोटे हैं।

टीम ने कन्फोकल सेंसर को एक तेज़ स्टीयरिंग मिरर के साथ जोड़ा, जिसका व्यास बाद में केवल 32 मिलीमीटर था। इसके अलावा, उन्होंने एक पुनर्निर्माण प्रक्रिया भी विकसित की जो माप डेटा का उपयोग करके नमूने की सतह स्थलाकृति की एक 3डी छवि बना सकती है।

सिस्टम मेट्रोलॉजी प्लेटफॉर्म पर फिट हो सकता है, बाद वाला रोबोटिक आर्म के कनेक्शन के रूप में काम करेगा। यह नमूना और माप प्रणाली के बीच कंपन की भरपाई के लिए सक्रिय प्रतिक्रिया नियंत्रण का उपयोग करता है।

वर्टजन्ज़ ने कहा, "फास्ट-स्टीयरिंग दर्पण के साथ सेंसर के ऑप्टिकल पथ में हेरफेर करके, माप स्थान को रुचि के सतह क्षेत्र में जल्दी और सटीक रूप से स्कैन किया जाता है।" "क्योंकि केवल छोटे दर्पण को स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, स्कैन को सटीकता से समझौता किए बिना उच्च गति पर किया जा सकता है।"

नई प्रणाली का परीक्षण

शोधकर्ताओं ने विभिन्न अंशांकन मानकों का उपयोग करके नई प्रणाली का परीक्षण किया जो परिभाषित पार्श्व आकार और ऊंचाई के साथ संरचित हैं। प्रयोगों से पता चला कि यह 2.5 माइक्रोन के पार्श्व और 76 नैनोमीटर के अक्षीय रिज़ॉल्यूशन के साथ माप सकता है।

"यह प्रणाली अंततः उच्च तकनीक विनिर्माण के लिए कई प्रकार के लाभ ला सकती है," वर्टजान्ज़ ने कहा। “इन-लाइन मापन शून्य-विफलता उत्पादन प्रक्रियाओं को सक्षम कर सकता है, जो विशेष रूप से कम-मात्रा निर्माण के लिए उपयोगी हैं। जानकारी का उपयोग विनिर्माण प्रक्रिया और मशीन टूल्स सेटिंग्स को अनुकूलित करने के लिए भी किया जा सकता है, जो समग्र थ्रूपुट को बढ़ा सकता है।

टीम अब इस प्रणाली को मेट्रोलॉजी प्लेटफॉर्म पर लागू करने का प्रयास करेगी, साथ ही इसे रोबोटिक हथियारों के साथ भी शामिल करेगी। यदि वे इसे हासिल कर सकते हैं, तो वे औद्योगिक उत्पादन लाइन जैसे वातावरण में फ्रीफॉर्म सतहों पर रोबोट-आधारित सटीक 3 डी माप का परीक्षण करने में सक्षम होंगे, जो अक्सर कंपन से भरे होते हैं।