Industrielle Automation 5/2019

Thomas Schäffler, Sr.

Thomas Schäffler, Sr. Director Industrial Optics & Systems, Qioptiq GmbH & Co. KG, Feldkirchen Das Verborgene sichtbar machen Hochauflösende Objektive sorgen für eine präzise Produktüberwachung Immer engere Toleranzen in der industriellen Fertigung stellen wachsende Anforderungen an die optische Inspektion und Qualitätssicherung. So sorgen neue hochauflösende Objektive eines Herstellers photonischer Systeme und Komplettlösungen für eine zeitsparende Entwicklung digitaler Mikro-Inspektionssysteme – auch für sichtbares Licht und kurzwelliges Infrarot (SWIR) – mit unterschiedlichen Vergrößerungen und Arbeitsabständen. Lesen Sie mehr. Veränderte Prozessabläufe und neue Fertigungstechnologien in den Smart Factories der Industrie 4.0 stellen auch erweiterte Anforderungen an die Messtechnik bzgl. Echtzeitdatenanalyse, Einbindung in verschiedenste Kommunikationsarchitekturen sowie Dokumentation und Rückverfolgbarkeit. Die industrielle Bildverarbeitung wird in diesem Kontext eine Rolle in der Industrie 4.0 spielen: Hochaufge­ löste Aufnahmen, Aufnahmen in engen Wellenlängenbändern (Hyperspectral Imaging) und multispektrale Aufnahmen haben zunächst in der Labor- und Me dizintechnik, dann auch im industriellen Bereich bereits Anwendungen gefunden und werden sich noch stärker durchsetzen. Die entsprechenden Machine-Vision-Systeme für diese Anwendungen benötigen spezielle Bildsensoren, ggf. ab gestimmte Beleuchtungslösungen und vor allem Optiken, die die Auflösungen und Sensorgrößen voll ausnutzen und für optimale Abbildung im jeweiligen Wellenlängenbereich sorgen. Plattform für multi- und hyperspektrale Aufnahmen Optikdesign, -entwicklung und die Führung zur Marktreife sind zeitaufwändig und erfordern eine große Expertise. Für OEMs, die optische Messgeräte und Mikro-Inspektionslösungen fertigen, sind sie ein großer Investitionsposten. Spezialisten wie Qioptiq, ein Tochterunternehmen von Excelitas Technologies, unterstützen Hersteller, die über keine ausreichenden internen Ressourcen verfügen, bei der Optikentwick­ 01 Die modulare Produktplattform ermöglicht eine schnelle Konfiguration und Veränderung von Mikroskopsystemen 76 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2019

lung und -fertigung. Darüber hinaus bietet Qioptiq jedoch auch unabhängig von der appli ka tionsspezifischen Fertigung ein großes Sortiment an Optikkomponenten für die schnelle Konfiguration individueller Messsysteme. Die modulare Produktplattform Optem Fusion richtet sich speziell an OEMs von Mikro-Inspektionssystemen. Die Objektive ermöglichen hochauflösende Aufnahmen mit marktüblichen Industrie kameras. Die Kameras werden auf das Optem-Fusion- System aufgesetzt und können mit Computern oder Monitoren für die automatisierte Bildverarbeitung bzw. für die Auswertung durch menschliche Beobachter verbunden werden. Industrielle Anwendungen für die Digitalmikroskopie finden sich u. a. in der Halb leiterfertigung, in der Leiterplattenprüfung, in der Lasermaterial bearbeitung und bei der Qualitätskontrolle mit feinsten Toleranzen bis < 1 µm. Die Automatisierung dieser Messaufgaben verbessert das Qualitätsmanagement, weil nur so industriell gefertigte Produkte hundertprozentig überwacht werden können. Das Optem-Fusion-Sortiment umfasst Unendlich-Objektive für verschiedene Wellenlängen, Vergrößerungen und Arbeitsabstände sowie multi- und hyperspektrale Aufnahmen. Darüber hinaus ergänzen neue Planfeldobjektive – für Aufnahmen mit großen Arbeitsabständen – und eine neue SWIR- Baureihe das Programm. Mikrorisse und Fehler werden sichtbar Neue modulare Mikroskopie-Plattform beschleunigt Entwicklung digitaler Mikro-Inspektionssysteme Das Verschieben des Inspektionsfensters aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich eröffnet völlig neue Möglichkeiten in industriellen Anwendungen sowie in Forschungszentren und Laboren. Mit Sensoren, die durch und in Silizium blicken können, lassen sich in der Halbleiterindus trie Dinge sichtbar machen, die bisher verborgen waren: Z. B. Mikrorisse in Wafern und Fehler in fertigen Schaltungen. Auch eingeschlossene Flüssigkeiten detektieren diese Sensoren. So wird in verschiedensten Anwendungen die Trocknung überprüft. Die Produktpalette Optem Fusion bietet diverse Objektive für sichtbares Licht (400 bis 800 nm, VIS). Auf Nachfrage seitens der Anwender, die auch im SWIR-Spektrum messen wollten, untersuchte der Hersteller zunächst den Markt für SWIR-Kameras und eruierte den genauen Bedarf für die unterschiedlichen Applikationen. Erst im Anschluss daran erarbeitete Qioptiq komplett neue Optikdesigns für den Wellenlängenbereich von 800 bis 1 700 nm. Dieser umfasst einen Anteil Nahinfrarot (700 bis 900 nm, NIR) sowie das kurzwellige Infrarot (900 bis 1 700 nm, SWIR). Im Zusammenspiel mit der VIS-Version von Optem Fusion kann das modulare Inspektionssystem seine Stärken ausspielen: Über ein zentrales Hauptobjektiv und einen dichroitischen Strahlteiler werden nun multispektrale Systeme möglich, die eine für den jeweiligen Spektralbereich optimierte Kamera bedienen können. Darüber hinaus sind hyperspektrale Aufnahmen möglich. Dafür muss nur der entsprechende Bildsensor aus gewählt werden, der das Licht in den gewünschten eng begrenzten Wellenlängenbändern aufnimmt. Produktplattform unterstützt alle SWIR-Kameras Die SWIR-Familie umfasst Objektive und Module, die feste Vergrößerungen und Zoomsysteme mit einem Zoomverhältnis von 7:1 ermöglichen. Qioptiq wird das Angebot zukünftig um weitere Komponenten ergänzen. Das bestehende Sortiment bietet eine große Flexi- 02 Apochromatische Planfeldobjektive für die Digitalmikroskopie sorgen für große Auflösungen und Vergrößerungen bilität bei der Konfiguration von Messlösungen und auch bei nachträg lichen Adaptionen. Es enthält vielfältige Beleuchtungsoptionen für Auflicht, Durchlicht und Dunkelfeldbeleuchtung, Tubuslinsen, Zoom-Module, Strahlteiler und weitere optische und mechanische Komponenten. Zoom und Fokus lassen sich motorisieren und fernsteuern, um vollauto matische Inspek tionslösungen zu erhalten. Durch unterschiedlich hoch vergrößernde Tubuslinsen unterstützt die Produktplattform nahezu alle marktüblichen Sensorformate und insbesondere alle derzeit auf dem Markt erhältlichen SWIR-Kameras. Darüber hinaus ergänzt der Hersteller sein Sortiment an Inspektionslösungen um eine neue Baureihe von Optem-Fusion-LWD- Objektiven für die Digitalmikroskopie im sichtbaren Bereich. Diese wurden für Bildsensoren bis 24 mm Diagonale über arbeitet und gewährleisten hohe Auflösungen über das gesamte Sichtfeld bis zum Bildrand. Die Baureihe umfasst fünf apochromatische Objekte mit 2-, 5-, 10-, 20- und 50-facher Vergrößerung und ermöglicht Arbeitsabstände von 13 bis 34 mm. Michael Bulk, Application Engineer bei Qioptiq: „Immer mehr Anwender wollen die Smart Factory und Systeme für eine vollständige Automatisierung. Mit der Erweiterung der Produktplattform Optem Fusion werden wir diesem Trend gerecht. Die neuen Objektive ermöglichen die hochauflösende Digitalmikroskopie nicht nur im sichtbaren, sondern auch im NIR- und SWIR-Spektrum. Diese sind für Echtzeitanwendungen in der industriellen Fertigung ausgelegt. Das modulare Konzept der Produktplattform erlaubt OEMs, ihre neuen Produktideen für die Mikro-Inspektion schnell zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, weil sie die Optik nicht selbst entwickeln lassen müssen.“ Bilder: Qioptiq www.excelitas.com www.qioptiq.de KERNKOMPETENZ LED Beleuchtungen für die Bildverarbeitung +49 7132 99169 0 www.falcon-illumination.de INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2019 77 Falcon.indd 1 06.02.2018 14:45:58