Inline Mikro-Metrologie
Inline-Weißlicht-Interferometrie im Nanometer-Bereich
Für Anwendungen, bei denen herkömmliche Sensoren an ihre Grenzen stoßen, bringt Heliotis eine neue Generation von 3D-Sensoren auf den Markt. Dank echter Sub-Mikrometer Höhenauflösung können nun auch eng tolerierte Bauteile im Anlagentakt geprüft werden.
Bild: Heliotis

Im letzten Jahrzehnt kam eine Vielzahl verschiedener 3D-Sensoren auf den Markt. Allerdings funktionieren die meisten optische Sensoren nur auf matten Oberflächen, andere prinzipbedingt nur auf spiegelnden Flächen. Sollen Bauteile mit Toleranzen im Mikrometerbereich vermessen werden, so wird die Auswahl an Sensorik schnell dünn. Dabei ist zu beachten, dass schon bei Bauteiltoleranzen von wenigen 1/100mm Wiederholgenauigkeiten im Sub-Mikrometerbereich gefordert sind. Genau für diese Anwendungen erweitert Heliotis ihre heliInspect Produktline um die hochauflösenden H8M und H9M Modelle. Diese bauen – genauso wie die Vorgänger – auf das Messverfahren der Weißlicht-Interferometrie (WLI). Neben einer Höhenauflösung im Nanometerbereich zeichnet sich dieses optische Verfahren dadurch aus, dass praktisch alle Oberflächen und Materialien gemessen werden können: von matt, über spiegelnd bis hin zu transparent. Zudem sind die Messdaten von WLI-Sensoren frei von Abschattungen, was deren Einsatzmöglichkeiten zusätzlich erhöht.

WLI-Messungen im Anlagentakt

Die bei Prüfanlagen notwendige Geschwindigkeit und Robustheit liefert ein von Heliotis selbst entwickelter CMOS-Bildsensor, bei dem ein Großteil der Signalverarbeitung bereits in jedem Pixel integriert ist (heliSens S4M). Der 1,1MP Smart-Pixel Sensor tastet das Interferenzsignal mit einer Bildrate von bis zu 200.000fps ab. Somit wird ein Höhenbereich von 1mm – mit zwanzigtausend 50nm dünnen Schichten – in nur 100ms aufgenommen. Der Sensor überträgt die durch die in-Pixel Vorverarbeitung stark komprimierten Daten mit 42Gbps an das Kameraboard. Statt den PC mit dieser Datenmenge zu belasten, extrahiert ein FPGA die gesuchten Oberflächen direkt auf dem Board. Dank dieser Architektur arbeiten die beiden neuen Sensoren bis zu 100x schneller als übliche WLI-Systeme. Diese Geschwindigkeit macht sie kompatibel mit üblichen Maschinentaktzeiten und robust gegenüber Vibrationen.

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