कompact सिस्टम 3D सर्फेस की जांच माइक्रॉन-स्केल प्रेसिजन के साथ करता है

द ऑप्टिकल सोसाइटी के शोधकर्ताओं ने एक हल्के ऑप्टिकल सिस्टम विकसित किया है जो माइक्रॉन-स्केल प्रेसिजन के साथ सर्फेस की 3D जांच कर सकता है। टीम के अनुसार, यह तकनीक सेमीकंडक्टर चिप्स, सोलर पैनल और कंज्यूमर इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे हाई-टेक उत्पादों के लिए गुणवत्ता नियंत्रण जांच में सुधार करने के लिए उपयोग की जा सकती है।

शोध द ऑप्टिकल सोसाइटी (ओएसए) जर्नल एप्लाइड ऑप्टिक्स में प्रकाशित किया गया था।

3D माप लेना

उत्पादन लाइन पर सटीक 3D माप लेने की एक चुनौती यह है कि वाइब्रेशन के कारण, नमूनों को समय-समय पर प्रयोगशाला में विश्लेषण के लिए लिया जाना चाहिए। इस प्रक्रिया के दौरान, दोषपूर्ण उत्पादों को त्यागना होगा।

इस समस्या को हल करने के लिए, टीम ने एक ऐसी प्रणाली विकसित करने का लक्ष्य रखा जो इस तरह के वातावरण में काम कर सके, जैसे कि एक औद्योगिक विनिर्माण संयंत्र। शोध टीम का नेतृत्व ऑस्ट्रिया के टेक्निशे यूनिवर्सिटेट वियन में जॉर्ज शिटर ने किया था, और उन्होंने एक कॉम्पैक्ट 2D फास्ट स्टीयरिंग मिरर को एक उच्च सटीकता 1D कॉन्फोकल क्रोमैटिक सेंसर के साथ जोड़ा।

एर्न्स्ट सेंसिक्स ने डैनियल वर्टजांज़ के साथ शोध टीम का सह-nेतृत्व किया।

“रोबोट-आधारित इनलाइन जांच और माप प्रणाली जैसे हमने विकसित किया है, 100% गुणवत्ता नियंत्रण को औद्योगिक उत्पादन में सक्षम बना सकती है, जो वर्तमान नमूना-आधारित विधियों को बदल सकती है,” सेंसिक्स ने कहा।

नव विकसित प्रणाली एक ट्रैकिंग प्लेटफ़ॉर्म पर माउंट करने के लिए डिज़ाइन की गई है जो एक रोबोटिक आर्म पर रखा जाता है, और यह मनमाने आकार और सतहों के संपर्क रहित 3D माप की अनुमति देता है। 300 ग्राम वजन और 75 x 63 x 55 मिलीमीटर के आकार में, प्रणाली आश्चर्यजनक रूप से छोटी है।

“हमारी प्रणाली 3D सतह टोपोग्राफी को अभूतपूर्व लचीलेपन, सटीकता और गति के संयोजन के साथ माप सकती है,” वर्टजांज़ ने कहा। “यह कम अपशिष्ट उत्पन्न करता है क्योंकि निर्माण समस्याओं की पहचान वास्तविक समय में की जा सकती है, और प्रक्रियाओं को जल्दी से अनुकूलित और अनुकूलित किया जा सकता है।”

मौजूदा प्रणालियां अक्सर सटीक माप के लिए भारी उपकरणों पर निर्भर करती हैं। उत्पादन मंजिल पर इसकी अनुमति देने के लिए, टीम ने माइक्रो-एप्सिलॉन द्वारा विकसित 1D कॉन्फोकल क्रोमैटिक दूरी सेंसर पर आधारित प्रणाली बनाई, और वे विस्थापन, दूरी और मोटाई को बेहद सटीक रूप से माप सकते हैं जबकि कॉन्फोकल माइक्रोस्कोप के समान सिद्धांतों का उपयोग करते हैं। हालांकि, वे बहुत छोटे हैं।

टीम ने कॉन्फोकल सेंसर को एक फास्ट स्टीयरिंग मिरर के साथ जोड़ा, जिसका व्यास केवल 32 मिलीमीटर है। इसके अलावा, उन्होंने एक पुनर्निर्माण प्रक्रिया विकसित की जो माप डेटा का उपयोग करके नमूने की सतह टोपोग्राफी की 3D छवि बना सकती है।

प्रणाली एक मेट्रोलॉजी प्लेटफ़ॉर्म पर फिट हो सकती है, जो एक रोबोटिक आर्म से जुड़ने के लिए कार्य करती है। यह सक्रिय फीडबैक नियंत्रण का उपयोग करके नमूने और माप प्रणाली के बीच वाइब्रेशन के लिए मुआवजा देता है।

“फास्ट-स्टीयरिंग मिरर के साथ सेंसर के ऑप्टिकल पथ को मैनिपुलेट करके, माप बिंदु को तेजी से और सटीक रूप से सतह क्षेत्र में स्कैन किया जा सकता है,” वर्टजांज़ ने कहा। “क्योंकि केवल छोटे मिरर को ही हिलाने की आवश्यकता है, स्कैन को उच्च गति से बिना सटीकता को खतरे में डाले किया जा सकता है।”

नई प्रणाली का परीक्षण

शोधकर्ताओं ने विभिन्न कैलिब्रेशन मानकों का उपयोग करके नई प्रणाली का परीक्षण किया, जो परिभाषित लेटरल आकार और ऊंचाइयों के साथ संरचित हैं। प्रयोगों से पता चला कि यह 2.5 माइक्रॉन के लेटरल और 76 नैनोमीटर के अक्षीय रिज़ॉल्यूशन के साथ माप कर सकता है।

“यह प्रणाली अंततः हाई-टेक विनिर्माण में विभिन्न लाभ ला सकती है,” वर्टजांज़ ने कहा। “इनलाइन माप निर्माण प्रक्रियाओं में शून्य-विफलता की अनुमति दे सकते हैं, जो विशेष रूप से कम-मात्रा वाले उत्पादन के लिए उपयोगी हैं। जानकारी का उपयोग निर्माण प्रक्रिया और मशीन टूल सेटिंग्स को अनुकूलित करने के लिए भी किया जा सकता है, जो कुल उत्पादन को बढ़ा सकता है।”

टीम अब मेट्रोलॉजी प्लेटफ़ॉर्म पर प्रणाली को लागू करने और रोबोटिक आर्म के साथ एकीकृत करने का प्रयास करेगी। यदि वे ऐसा करने में सक्षम हो जाते हैं, तो वे औद्योगिक उत्पादन लाइन जैसे वातावरण में स्वतंत्र सतहों पर रोबोट-आधारित सटीक 3D माप का परीक्षण करने में सक्षम होंगे, जो अक्सर वाइब्रेशन से भरे होते हैं।