华盛顿——研究人员开发了一种轻型光学系统，用于以微米级精度对表面进行 3D 检测。新的测量工具可以大大加强对包括半导体芯片、太阳能电池板和平板电视等消费电子产品在内的高科技产品的质量控制检查。
由于振动使得难以在生产线上捕获精确的 3D 测量结果，因此会定期采集样本在实验室进行分析。但是，必须丢弃在等待结果期间制造的任何缺陷产品。
为了创建一个可以在工业制造工厂容易发生振动的环境中运行的系统，以奥地利维也纳技术大学的 Georg Schitter 为首的研究人员将紧凑型 2D 快速转向镜与高精度 1D 共焦色度传感器相结合。
“我们开发的基于机器人的在线检测和测量系统可以在工业生产中实现 100% 的质量控制，取代当前基于样本的方法，”与 Daniel Wertjanz 共同领导研究团队的 Ernst Csencsics 说。“这创造了一个更高效的生产过程，因为它节省了能源和资源。”
正如光学学会 (OSA) 期刊《应用光学》所述，新系统设计为安装在机械臂上的跟踪平台上，用于对任意形状和表面进行非接触式 3D 测量。它仅重 300 克，尺寸为 75 x 63 x 55 毫米的立方体，大约相当于一个浓缩咖啡杯的大小。
“我们的系统可以以前所未有的灵活性、精度和速度组合测量 3D 表面形貌，”正在攻读该研究课题博士学位的 Wertjanz 说。“这会减少浪费，因为可以实时识别制造问题，并且可以快速调整和优化流程。”
从实验室到晶圆厂
精密测量通常在实验室中使用笨重的仪器进行。为了将这种能力带入生产车间，研究人员开发了一个系统，该系统基于由该研究项目的合作伙伴 Micro-Epsilon 开发的一维共焦色距离传感器。共焦彩色传感器可以使用与共焦显微镜相同的原理精确测量位移、距离和厚度，但体积要小得多。
他们将共焦传感器与之前开发的高度集成的快速转向镜相结合，该镜的直径仅为 32 毫米。他们还开发了一种重建过程，该过程使用测量数据来创建样本表面形貌的 3D 图像。3D 测量系统足够紧凑，可以安装在计量平台上，该平台用作与机械臂的连接，并通过主动反馈控制补偿样品和测量系统之间的振动。
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