Témata
Zdroj: Micro-Epsilon

Měření v sub-nanometrech

Nejen díky rozvoji nanotechnologie, kdy je potřeba měřit opravdu malé polovodičové součástky, má společnost Micro-Epsilon ve svém portfoliu optické interferometrické měřicí systémy. Interferometr dosahuje sub-nanometrického rozlišení při zachování relativně velkého měřicího rozsahu a offsetu, který umožňuje větší vzdálenost od měřeného cíle. Pro představu, průměr lidského vlasu se pohybuje v desítkách tisíc nanometrů.

Ladislav Martínek

Pracuje ve společnosti Micro-Epsilon na pozici Technická podpora a marketing. Vystudoval v oboru elektrotechnika.

Reklama

Micro-Epsilon se zabývá vývojem interferometrů více než 10 let, nicméně princip samotný je znám již od konce 19. století, kdy byl roku 1881 světu představen první interferometr fyzikem Albertem Abrahamem Michelsonem. Díky superpozici světelných vln a jejich interferenci lze měřit jedním senzorem vzdálenost všech materiálů a tloušťku materiálů transparentních. Světelné vlny musí být ve fázi, tzn. o stejné frekvenci, zdroj světla je tedy naprosto stabilní. Referenční vlnová délka je porovnávána s vlnovými délkami odrazů od povrchu měřeného materiálu. Vychází se tak z principu fungování běžnějšího laserového interferometru, ale zatímco laserové interferometry pracují pouze s jednou vlnovou délkou, naše interferometry na bázi bílého světla pracují s vlnovým pásmem, tedy malou částí IR spektra (délka 840 nm se šířkou pásma 50 nm).

Měření vzdálenosti

Reference vzniká díky zrcátku umístěnému v hlavě senzoru u interferometrů pro měření vzdálenosti ISM5400-DSISM5600-DS. Systém je tak kompaktní a snadno přenositelný. Interferometr se skládá ze sondy, optického vlákna a kontroléru. Z kontroléru je emitováno bílé světlo, které prochází světlovodem přes senzor s čočkami a výše zmíněným referenčním zrcátkem. Odraz od povrchu měřeného objektu je pak porovnáván s odrazem od referenčního zrcátka a fázový posuv amplitud vlnového pásu nám umožní celkovou analýzu interferenčního vzorku pro vysoce přesné změření vzdálenosti, a to v měřicím rozsahu 2,1 mm s ofsetem kolem 19 mm.

Nejvýkonnější interferoMETER ISM5600 s rozlišením pod 30 pm. (Zdroj: Micro-Epsilon)

Měření tloušťky

Verze interferometru označená ISM5400-TH je vyvinuta pro měření tloušťky transparentních materiálů. Hlava senzoru již nemá referenční zrcátko, porovnávají se vlnová pásma jednotlivých odrazů mezi sebou. Měření tloušťky tak probíhá absolutně, výsledkem je rovnou hodnota bez kalkulace. Maximální měřitelná tloušťka vrstvy je 1,4 mm a lze ji měřit kdekoliv ve vzdálenosti až 70 mm, což rozšiřuje možnosti aplikace a integrace.

Reklama

Novinka – měření ve více vrstvách

Nově umíme změřit více vrstev různého transparentního materiálu s možností nastavení indexů lomu pro každou vrstvu. Tato MP (multi-peak) verze kontroléru je dostupná jak pro systémy měřící tloušťku TH, tak pro DS systémy měřící vzdálenost. Hlavním rozdílem tedy je, že systém TH měří tloušťku pěti vrstev absolutně ve vzdálenosti až 70 mm, DS systém změří vzdálenost až k 14 vrcholům, ale jen v rámci rozsahu 2,1 mm. Tloušťku tak lze vypočítat rozdílem vzdálenosti vrcholů i u ISM5x00-DS/MP, měření je podobně jako u konfokálních systémů jen relativní. Protože nelze kombinovat absolutní měření vzdálenosti s měřením tloušťky, může být i relativní měření cestou ve vaší aplikaci.

Interferometry DS pro měření vzdálenosti tvoří referenci zrcátkem, interferometry TH měřící tloušťku porovnávají odrazy začátku a konce vrstvy materiálu. (Zdroj: Micro-Epsilon)

Stabilní absolutní měřicí systém i pro vakuum

Interferometr je absolutní měřicí systém, což umožňuje přímé srovnání výsledků naměřených z několika měření. Pokud vypnete a znovu zapnete absolutní měřicí systém, dostanete vždy stejnou hodnotu oproti relativnímu měření. Vzhledem k možnosti laboratorního využití je snímač v provedení použitelném ve vakuu. Teplotní stabilita je výborná při teplotách od 15 do 35 °C.

Pro větší mechanickou stabilitu měření můžete zakoupit speciální držák hlavy senzoru. (Zdroj: Micro-Epsilon)

Praktické použití – aplikace

V průmyslu jsou naše interferometry používány pro měření tloušťky skla či fólií a pro nejrůznější měření vzdálenosti v oblasti výroby mikroelektroniky a polovodičů. Využití jistě najde i ve strojírenství či při výrobě přesné mechaniky v čistém prostředí. V poslední době rychle se rozvíjející bateriový průmysl interferometry využije pro měření tloušťky povlaků elektrod, a to i mokrých vrstev. Interferometr podporuje průmyslová rozhraní Profinet, EtherCAT, EtherNetIP a další. Své uplatnění najde také tam, kde již svým rozlišením nebudou stačit konfokální systémy confocal DT.


Umístění expozice firmy Micro-Epsilon na MSV 2022:
pavilon F, stánek 66

Související články
Inspekční a provozní měření
při výrobě baterií

Aktuální trend řešení klimatické krize vsadil na technologie, které pro uskladnění elektrické energie vyžadují enormní množství akumulátorů a baterií s vysokou kapacitou. V úvahu tak přichází jen plně automatizovaná výroba. Z technologických a bezpečnostních důvodů je nutné dodržet vysokou přesnost a bezchybnost výrobních procesů.

Průmyslové měření polohy, profilu a teploty

Společnost Micro-Epsilon se déle než padesát let věnuje vývoji a výrobě průmyslových snímačů vzdálenosti, polohy, profilu a teploty. Představujeme vám několik novinek, se kterými se můžete seznámit na MSV Brno 2021.

Snímače ušité potřebám na míru

Elektromagnetická indukce oslaví 190 let od svého objevení a za tu dobu našla využití snad ve všech odvětvích průmyslu. Moderní automatizace a robotizace se na tento princip stále spoléhá při měření vzdálenosti a polohy indukčními snímači. Tyto snímače máme v Micro-Epsilon zařazeny v produktové kategorii induSENSOR a nabízíme je pro přesné měření již od roku 1987. V článku si kategorii přiblížíme a podíváme se na novinky uplynulého roku.

Související články
Laserový skener v CNC řezacím zařízení

Pokročilé 3D skenování pomocí mapovacího softwaru umožňuje firmě MicroStep, výrobci a dodavateli CNC strojů na dělení materiálů plazmatem, laserem, autogenem, vodním paprskem a vysokootáčkovým vřetenem, měření skutečných rozměrů kopulí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Snímače s vysokou přesností a kompaktním designem

Od srpna 2020 je na trhu novinka mezi laserovými triangulačními snímači pro měření vzdálenosti a polohy - optoNCDT 1900. Tento inovativní snímač, který nabízí jedinečnou kombinaci vysoké rychlosti, kompaktního designu a přesnosti, je mimo jiné vybaven integrovanou vysoce výkonnou řídící jednotkou pro rychlé a vysoce přesné zpracování a výstup naměřených hodnot.

Konfokální chromatické snímače

Širokou paletu snímačů a řídicích jednotek od společnosti Micro-Epsilon lze díky dostupným rozhraním použít v celé řadě odvětví, jako např. ve výrobě polovodičů, skla, zdravotnické techniky, plastů a spotřební elektroniky. Konfokální snímače nabízejí spojení moderních technologií, vysoké rychlosti a maximální přesnosti. Díky svým přednostem tyto všestranné snímače polohy a vzdálenosti splňují vysoké nároky průmyslu 4.0.

Nejmenší lankový snímač

Lankové snímače dokáží přesně měřit polohu a vzdálenost v celé řadě průmyslových odvětví a ve výzkumu a vývoji. Díky své spolehlivosti, snadné instalaci a relativně nízkým nákladům jsou ideálním řešením do sériové výroby. Společnost Micro-Epsilon nabízí širokou paletu lankových snímačů, mezi nimiž nechybí ani nejmenší snímač tohoto typu na světě, který je navržen pro vysoce rychlá měření.

Přesné snímače pro automatizaci z Bechyně

Automatizovaná výroba se neobejde bez senzorů, které hlídají její bezchybný provoz. Světově známý výrobce senzorů pro přesná měření vzdálenosti má své zastoupení také v České republice. Společnost Micro-Epsilon sídlí od roku 1991 v jihočeské Bechyni a disponuje vlastními výrobními prostory. Následující reportáž byla napsána na základě návštěvy této výroby.

Přesné měření a kontrola v praxi

Společnost Micro-Epsilon nabízí už 50 let spolehlivá, vysoce výkonná a jedinečná řešení, zejména při požadavku na přesné měření nebo kontrolu. Ve své expozici na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně představí novinky z oblasti přesného měření vzdálenosti, polohy a profilu, dále bezkontaktního měření teploty, detekce barev a průmyslových endoskopů.

Vylepšený triangulační snímač střední třídy

Laserové snímače optoNCDT 1750 měří posunutí, vzdálenost a polohu v mnoha průmyslových odvětvích, jako je například automatizační technika, výroba elektroniky, automobilový průmysl a strojní zařízení. Nový model zachovává kompaktnost a robustnost svého osvědčeného předchůdce ILD1700, ale významně zvyšuje maximální vzorkovací frekvenci až na 7,5 kHz, a to při zvýšené přesnosti a rozlišení.

Měření teploty tenkých plastových folií

Při výrobě plastových fólií je teplota klíčový parametr. Kontaktní způsoby měření jsou většinou nepřípustné z důvodu rychlého pohybu nekonečného pásu a rizika poškození materiálu. Bezkontaktní metoda pomocí infračervených teploměrůse jeví ideálně, avšak pro běžné teploměry jsou tenké plastové fólie vysoce transparentní. Čili prakticky neměřitelné. Micro-Epsilon nabízí řešení – teploměr CTP-3.

Přesné upínání pro měřicí techniku

Měřicí technika je jednou ze základních součástí průmyslových výrobních procesů, výzkumu a vývoje i mnoha dalších aplikací. Kromě řídicí technologie patří mezi další klíčové požadavky možnost automatizace a vhodnost pro Průmysl 4.0.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit