Laser interferometry:Teknologi yang memungkinkan untuk manufaktur otomatis yang dioptimalkan
Oleh Tyler Steele, manajer produk – interferometer laser, Zygo
Dalam artikel ini, produsen cermin Berilium presisi Cambridge Technology menjelaskan bagaimana penggunaan solusi perangkat keras dan perangkat lunak interferometri telah merampingkan proses manufaktur dan menambah efisiensi serta penghematan waktu dan biaya di seluruh perusahaan.
Kemajuan teknologi selama beberapa tahun terakhir telah meningkatkan metrologi dari "kejahatan yang diperlukan" dalam skenario manufaktur menjadi teknologi yang memungkinkan, memungkinkan pengukuran karakteristik bagian yang sebelumnya tidak mungkin, dan oleh karena itu mendorong inovasi di berbagai sektor industri.
Dapat dikatakan bahwa solusi metrologi terbaik di kelasnya adalah katalis yang mendorong tren ke arah miniaturisasi, presisi lebih tinggi, throughput lebih cepat, dan lebih sedikit penolakan.
Seperti pepatah lama, "Jika Anda tidak dapat mengukurnya, Anda tidak dapat membuatnya", tetapi jika Anda dapat mengukur dengan akurasi yang diperlukan secara berulang, maka langit adalah batasnya dalam hal memproduksi suku cadang dan komponen mutakhir. .
Salah satu perusahaan yang beroperasi di ujung tombak presisi adalah Cambridge Technology, yang berbasis di Taunton di Inggris.
Cambridge Technology membanggakan silsilah pembuatan cermin berilium berlapis ultra-ringan selama lebih dari 50 tahun untuk fasilitas induknya di Bedford, Massachusetts, AS.
Cermin ini yang terintegrasi ke dalam rakitan kemudi sinar laser digunakan dalam berbagai aplikasi mulai dari pengeboran PCB hingga operasi mata laser.
Cambridge Technology memiliki tujuan untuk memajukan kemampuan desain dan manufakturnya dengan fokus pada integrasi dan pemanfaatan metrologi proses untuk mengoptimalkan kontrol kualitas dan hasil manufaktur.
Sifat presisi dari cermin yang diproduksi oleh Cambridge Technology berarti bahwa seiring waktu, ia telah belajar untuk bermitra dengan pemasok teknologi inovatif untuk memungkinkan proses manufaktur yang optimal.
Perusahaan yang dipilih untuk membantu memajukan kemampuan metrologinya adalah Zygo, yang memasok Cambridge Technology dengan sistem interferometer laser mutakhir yang beroperasi pada perangkat lunak metrologi Mx Zygo.
Artikel ini menganalisis peran interferometri laser sebagai bagian integral dari proses manufaktur otomatis yang dioptimalkan, menyoroti masalah utama dalam pemilihan pemasok dan memberikan kesaksian langsung dari Cambridge Technology tentang bagaimana ia menggunakan solusi metrologi optik canggih Zygo untuk memajukan inovasi dalam desain produk dan pengembangan proses manufaktur.
Menilai lanskap metrologi tingkat lanjut
Zygo telah meningkatkan status metrologi menjadi teknologi yang memungkinkan dan mengganggu, dengan profiler optik 3D non-kontak dan non-destruktif serta interferometer laser.
Metrologi optik sangat serbaguna dan memiliki peran penting dalam verifikasi kualitas dan tujuan desain.
Hari ini, dalam banyak skenario, telah menjadi solusi pilihan, diuntungkan dari fakta bahwa itu adalah non-kontak (artinya dapat digunakan untuk mengukur komponen deformable halus), non-destruktif, cepat, sangat sensitif, dan menunjukkan resolusi yang luar biasa dan karakteristik akurasi.
Namun, bagi Zygo, penggunaan instrumen metrologi optiknya melampaui kontrol kualitas karena manfaatnya digunakan dalam R &D tingkat lanjut, pengembangan proses, kontrol proses, dan optimalisasi manufaktur secara keseluruhan.
Cambridge Technology memahami bahwa interferometri adalah pilihan logis untuk karakterisasi lanjutan dari bagian-bagian kritisnya dan mengakui bahwa tidak ada inovator solusi metrologi lain yang mendekati tingkat pengalaman dan pemahaman Zygo.
Teknologi Cambridge dan Interferometri Laser Zygo
Cambridge Technology menggunakan interferometri laser untuk mengukur bentuk permukaan hampir setiap cermin berilium presisi yang diproduksi oleh produsennya, dan pada berbagai tahap dalam siklus hidup produksi untuk pemahaman yang jelas tentang karakteristik kinerja.
Solusi interferometri laser asli perusahaan dipandang kurang dalam dua bidang utama. Pertama, rentan terhadap getaran lingkungan, dan data pengukuran kedua disimpan sebagai file teks individual (atau laporan teks) yang berarti sangat sulit untuk dianalisis.
Setiap cermin unik dalam rangkaian Teknologi Cambridge memerlukan aplikasi berbeda yang pada gilirannya memerlukan konfigurasi khusus dari interferometer laser.
Hal ini membuat operator metrologi menjadi intensif, dan mengharuskan teknisi untuk memuat masker yang berbeda secara manual untuk setiap jenis cermin dan untuk setiap pengukuran yang dilakukan, terkadang tiga kali per cermin.
Untuk mengatasi kekurangan ini, perusahaan memerlukan solusi metrologi yang akan mempromosikan otomatisasi proses dan mengurangi tekanan beban kerja manual sambil meminimalkan kepekaan terhadap getaran lingkungan yang menyebabkan beberapa cermin memerlukan pengukuran ulang.
Solusi yang dipilih adalah mengganti interferometer laser yang ada dengan instrumen generasi saat ini yang beroperasi pada perangkat lunak Mx Zygo, yang segera memungkinkan perusahaan mewujudkan peningkatan waktu pemrosesan dan pengurangan kesalahan operator.
Greg Salter, Quality Engineer di Cambridge Technology melanjutkan, “Pengurangan waktu pemrosesan terjadi sebagai hasil dari kemampuan kami untuk menyesuaikan Mx menggunakan skrip.
“Pengurangan waktu pemrosesan untuk suku cadang dengan banyak topeng (bukaan) telah menjadi peningkatan besar-besaran, bersama dengan penghapusan kebutuhan operator dari keharusan memuat setiap topeng secara manual, atau harus memilih bagian topeng yang berbeda untuk menganalisis ulang yang berbeda. lubang cermin.”
Menggunakan perangkat lunak Mx Zygo dan skrip Python, Cambridge Technology kini memiliki database semua bagiannya, dengan toleransi, pengaturan, dan mask yang sesuai yang dapat dipilih dengan mudah oleh operator.
Toleransi dapat disesuaikan dari jarak jauh di database terpusat oleh teknisi produksi tanpa mengganggu alur kerja produksi.
Salter mengatakan:“MX memuat topeng dan toleransi yang benar untuk setiap bagian secara otomatis dengan memilih nomor bagian dari menu tarik-turun.
“Perangkat lunak interferometer laser Zygo sekarang dapat secara otomatis memuat dan menukar topeng yang berbeda selama pengukuran tanpa input operator, yang berarti pengukuran lebih cepat, throughput cermin meningkat, dan kesalahan operator telah berkurang.
“Data kerataan secara otomatis keluar ke database untuk memudahkan analisis dan pemantauan setiap tahap manufaktur (SPC dan sebagainya).
“Ini telah memungkinkan kami untuk menggunakan batas kontrol di berbagai tahap manufaktur untuk memastikan bahwa spion akan sesuai pada akhir proses manufaktur.
“Seiring kami terus meningkatkan metode pembuatan kami, analisis yang diberikan sistem ini akan memungkinkan kami untuk secara bertahap mengurangi jumlah cermin yang kami periksa per batch cermin, sambil tetap memberikan kepatuhan kerataan.”
Salter melanjutkan:“Jika cermin tidak cocok untuk aplikasi yang dimaksudkan, Mx dapat memeriksa jenis cermin serupa dan menyarankan apakah kita dapat menggunakan cermin itu untuk aplikasi alternatif sehingga mengurangi memo.
“Perusahaan induk kami di Bedford, MA, AS juga menggunakan basis data kami untuk mengontrol interferometer Zygo mereka, itu akan langsung diperbarui di kedua situs secara bersamaan, yang sekali dan untuk semua ketidaksesuaian antara metode pengukuran kami.
“Perusahaan induk kami juga menyimpan data pengukuran sehingga kami dapat memantau kinerja cermin seiring kemajuannya melalui manufaktur.
“Semua ini dicapai dengan menggunakan kemampuan Mx untuk memungkinkan kami menyesuaikan cara kerjanya dengan menggunakan skrip Python untuk beradaptasi dengan metode yang kami butuhkan.”
Sangat penting bahwa solusi perangkat lunak apa pun yang dipilih Cambridge Technology dapat diterapkan pada beberapa instrumen di seluruh fasilitas manufaktur di beberapa lokasi untuk mendukung operasi manufaktur 24/7.
Meminimalkan jumlah waktu henti dan tingkat pelatihan operator adalah suatu keharusan, dan ini dicapai melalui kemitraan yang baik antara Zygo dan Cambridge Technology.
Salter menjelaskan. “Kami menemukan MX sebagai solusi sederhana, efisien, dan dapat didukung yang meminimalkan dampak pada sumber daya dan kapasitas dalam lingkungan manufaktur.
Desain intuitif Mx dan kesederhanaannya secara keseluruhan sangat penting, seperti halnya bantuan dan bantuan dari Lambda Photometrics dan Zygo dengan masalah dan persyaratan khusus kami ketika menyangkut masalah yang kami tidak yakin bagaimana cara mengatasinya, terutama dengan skrip python.
Lambda dan Zygo memberikan pemahaman tentang cara mencapai tujuan tertentu menggunakan python (termasuk mengirimkan contoh kode kepada kami), dan memberi kami cara menggunakan katalog topeng Mx yang ada pada interferometer baru.”
Membuat lingkungan perangkat lunak aplikasi 'set-and-forget'
Penggunaan fungsi skrip dalam perangkat lunak Mx Zygo telah memungkinkan Cambridge Technology untuk membuat aplikasi "set-and-forget" yang digerakkan oleh resep.
Salter mengatakan:“Ini dicapai dengan memanfaatkan database yang kami rancang dan bangun untuk bekerja di dalam Mx, yang berisi semua parameter yang diperlukan untuk memungkinkan pengukuran cermin apa pun. Ini termasuk nama topeng, jumlah topeng, dan toleransi kerataan.
“Yang harus dilakukan operator adalah memilih nomor bagian dari daftar (atau memindai kode batang pada paket data manufaktur kami) dan Mx menerapkan pengaturan yang telah ditentukan untuk resep cermin tertentu, mencatat nomor serinya, memperoleh dan menganalisis data dan menginformasikan operator apakah itu lulus atau gagal secara sederhana.”
“Dengan instrumen metrologi berbasis Mx Zygo, kontrol konfigurasi kami jauh lebih efisien dan kami sekarang memiliki kemampuan untuk memulai metodologi kontrol proses statistik untuk memantau operasi kami.
“Solusi Zygo telah membantu kami mendorong hasil mirror kami hingga 99 persen dengan korelasi yang sangat baik antara kedua situs kami.”
Menghilangkan kemacetan
Menggunakan perangkat lunak metrologi Mx ZYGO, Cambridge Technology kini telah meningkatkan kemampuan interferometernya, mewujudkan penghematan yang signifikan.
Hal ini menyebabkan perusahaan mampu mewujudkan penghematan biaya dengan menghilangkan hambatan dalam produksi dan kontrol kualitas, dan pada gilirannya telah memberikan pemanfaatan sumber daya staf yang lebih baik dan peningkatan efisiensi manufaktur secara keseluruhan.
