कॉम्पैक्ट सिस्टम 3D माइक्रोन-स्केल सटीकता के साथ सतहों का निरीक्षण करता है

द ऑप्टिकल सोसाइटी के शोधकर्ताओं ने एक हल्के ऑप्टिकल सिस्टम विकसित किया है जो माइक्रोन-स्केल सटीकता के साथ सतहों का 3D निरीक्षण कर सकता है। टीम के अनुसार, इस प्रौद्योगिकी का उपयोग सेमीकंडक्टर चिप्स, सोलर पैनल और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे उच्च-तकनीकी उत्पादों के लिए गुणवत्ता नियंत्रण निरीक्षण में सुधार करने के लिए किया जा सकता है।

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

3D माप कैप्चरिंग

उत्पादन लाइन पर सटीक 3D माप कैप्चर करने की एक चुनौती कंपन के कारण होती है, इसलिए विश्लेषण के लिए प्रयोगशाला में नमूनों को आवर्ती रूप से लेना आवश्यक है। इस प्रक्रिया के दौरान, दोषपूर्ण उत्पादों को त्यागना पड़ता है।

इसे避 करने के लिए, टीम ने एक ऐसी प्रणाली विकसित करने का प्रयास किया जो एक औद्योगिक विनिर्माण संयंत्र जैसे वातावरण में संचालित हो सके। 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 निरीक्षण और माप प्रणाली जैसे कि हमने जो विकसित किया है, वह औद्योगिक उत्पादन में 100% गुणवत्ता नियंत्रण को सक्षम कर सकती है, वर्तमान नमूना-आधारित विधियों को प्रतिस्थापित करती है,” सेंसिक्स ने कहा।

नव विकसित प्रणाली को एक ट्रैकिंग प्लेटफ़ॉर्म पर माउंट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो एक रोबोटिक आर्म पर रखा गया है, और यह मनमाने आकार और सतहों के संपर्क रहित 3D माप को सक्षम बनाता है। 300 ग्राम वजन और 75 X 63 X 55 मिलीमीटर घन माप, प्रणाली आश्चर्यजनक रूप से छोटी है।

“हमारी प्रणाली 3D सतह टोपोग्राफी को असाधारण संयोजन के साथ माप सकती है – लचीलापन, सटीकता और गति,” वर्टजांज़ ने कहा। “यह कम अपशिष्ट बनाता 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 प्रणाली अक्सर सटीक माप करने के लिए भारी उपकरणों पर निर्भर करती हैं। इसे उत्पादन मंजिल पर सक्षम करने के लिए, टीम ने माइक्रो-एप्सिलोन द्वारा विकसित एक 1D कॉन्फोकल क्रोमैटिक दूरी सेंसर पर आधारित प्रणाली बनाई, और वे विस्थापन, दूरी और मोटाई को बहुत 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 32 मिलीमीटर है। इसके अलावा, उन्होंने एक पुनर्निर्माण प्रक्रिया विकसित की जो माप डेटा का उपयोग करके नमूने की सतह टोपोग्राफी का 3D चित्र बना सकती है।

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

“फास्ट-स्टीयरिंग मिरर के साथ सेंसर के ऑप्टिकल पथ को मैनिपुलेट करके, माप स्पॉट को तेजी से और सटीक रूप से रुचि के क्षेत्र की सतह पर स्कैन किया जा सकता है,” वर्टजांज़ ने कहा। “क्योंकि केवल छोटे मिरर को ही हिलाना पड़ता है, स्कैन को उच्च गति से किया जा सकता है बिना सटीकता को समझौता किए।”

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 माइक्रोन के लेटरल और 76 नैनोमीटर के अक्षीय रिज़ॉल्यूशन के साथ माप कर सकता है।

“यह प्रणाली अंततः उच्च-तकनीकी विनिर्माण में विभिन्न लाभ ला सकती है,” वर्टजांज़ ने कहा। “इनलाइन माप निर्माण प्रक्रियाओं में शून्य-विफलता को सक्षम कर सकते हैं, जो विशेष रूप से कम-मात्रा वाले निर्माण के लिए उपयोगी होते 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 प्रणाली को मेट्रोलॉजी प्लेटफ़ॉर्म पर लागू करने और रोबोटिक आर्म के साथ एकीकृत करने का प्रयास करेगी। यदि वे ऐसा कर सकते हैं, तो वे औद्योगिक उत्पादन लाइन जैसे वातावरण में स्वतंत्र आकार और सतहों पर रोबोट-आधारित सटीक 3D माप का परीक्षण करने में सक्षम होंगे, जो अक्सर कंपन से भरे होते हैं।