Les systèmes d'inspection optique et laser peuvent résoudre les défauts, les conditions de bord, les caractéristiques de surface et les erreurs de position que les équipements de production conventionnels ne peuvent pas détecter. Toutefois, leurs performances ne sont pas déterminées uniquement par les caméras, les lasers, les optiques, les encodeurs ou les logiciels. La plate-forme structurelle située sous ces composants doit préserver son alignement pendant que le système se déplace, chauffe, refroidit et fonctionne dans un environnement de production réel.
Les composants en granit de précision personnalisés sont largement utilisés dans l'inspection optique automatisée (AOI), la métrologie laser, l'inspection des semi-conducteurs, l'imagerie industrielle, la manipulation de plaquettes et les systèmes de mouvement à haute résolution-. Un bien conçusocle en granit, un pont, une voie de guidage ou un accessoire fournit une référence géométrique stable pour la chaîne de mesure complète. Le granit est particulièrement pertinent lorsque de faibles vibrations, une réponse thermique contrôlée, une géométrie à long terme et une résistance à la corrosion sont requises. Le granit est couramment sélectionné dans l’industrie optique pour sa stabilité dimensionnelle, son amortissement des vibrations et sa résistance thermique. reitz-naturelsteintechnik
La clé ne consiste pas simplement à commander un bloc de granit. Le composant doit être conçu autour du chemin optique, de l'architecture de mouvement, des charges, du budget de précision, des contrôles environnementaux et de la séquence d'assemblage du système d'inspection.
Commencez par l’exigence de mesure
La première question de conception devrait être la suivante : que doit mesurer ou inspecter le système, et quelle erreur structurelle est acceptable au point de mesure ?
Dans un système de déplacement laser, quelques microns de mouvement relatif entre le capteur, la cible et l'axe de mouvement peuvent affecter les résultats. Dans une plate-forme AOI grand-format, la planéité locale, la rectitude des rails, l'alignement de la caméra-avec-scène et les conditions de support peuvent tous influencer la cohérence de l'image. Pour la mesure interférométrique, la stabilité du trajet du faisceau-peut être plus importante que la simple capacité de charge statique.
Les ingénieurs doivent définir le volume de travail requis, la précision du positionnement, la répétabilité, la dérive admissible, le temps de cycle, la masse en mouvement et la plage de température ambiante. La composante structurelle peut alors être conçue pour soutenir ces objectifs.
Une erreur courante consiste à spécifier le granit uniquement en fonction de ses dimensions globales et de sa planéité. Cela laisse des questions importantes sans réponse : quelle surface est la référence référence ? Où les rails et les balances encodeurs seront-ils installés ? Quelles zones nécessitent une précision de rodage ? Quelles charges seront appliquées aux inserts ? Comment la base sera-t-elle supportée, expédiée, levée et calibrée ?
Ces détails doivent être établis avant le début de l’usinage final. Les modifications apportées aux emplacements des inserts filetés ou aux références des rails de guidage après une finition de précision peuvent créer des coûts inutiles et des risques de calendrier.
La stabilité thermique est un problème de système
Les systèmes d'inspection optique et laser sont sensibles à l'expansion différentielle. Le souci ne concerne pas seulement la température moyenne de la pièce. Un flux d'air inégal, la chaleur provenant des modules d'éclairage, des moteurs linéaires, des composants électroniques et des équipements de traitement à proximité peuvent créer des gradients locaux qui plient ou déforment lentement une structure.
Le granit a une dilatation thermique relativement faible et une faible conductivité thermique. Cela signifie qu’elle a tendance à réagir plus lentement aux changements de température locaux que de nombreuses structures métalliques. Son comportement thermique est l'une des raisons pour lesquelles le granit de précision reste un matériau pratique pour les équipements de métrologie, les plates-formes optiques et les bases de machines de haute-précision. Les directives de l'industrie pour les structures de support optique soulignent également que des changements de température non uniformes peuvent plier une structure sur de longues périodes et recommandent de contrôler l'environnement tout en concevant la structure pour qu'elle soit moins sensible à la température. Newport
Cet avantage n’élimine pas la gestion thermique. Les gros composants en granit peuvent encore développer des gradients, en particulier là où les rails métalliques, les supports de moteur, les chemins de câbles ou les équipements laser-haute puissance sont concentrés sur un côté. Les bonnes conceptions éloignent les principales sources de chaleur des données critiques lorsque cela est possible, permettent un acheminement judicieux des câbles et laissent de la place aux capteurs de température et aux stratégies de compensation.
La correspondance des matériaux est également importante. Les inserts-en acier inoxydable, les supports en aluminium, les rails en acier et le granit se dilatent tous différemment. Leur conception commune doit éviter de forcer la contrainte thermique dans le granit ou de déplacer une interface de précision lorsque la température de fonctionnement change.
Contrôlez les vibrations avant qu’elles n’atteignent l’optique
Les optiques haute-résolution peuvent réagir à des vibrations à peine perceptibles par les opérateurs. La circulation piétonnière, les machines-outils adjacentes, les pompes, les ventilateurs, les systèmes d'air comprimé-, les câbles en mouvement et l'accélération rapide des étages du système peuvent tous perturber l'acquisition d'images ou les lectures laser.
Le granit de précision offre une masse, une rigidité et un amortissement naturel qui aident à réduire la transmission des vibrations aux composants sensibles. Il est fréquemment utilisé comme base stable pour les structures de métrologie car il peut être usiné avec une grande planéité tout en restant résistant à la rouille et aux attaques chimiques.
Toutefois, le granit ne remplace pas un plan complet de contrôle des vibrations-. Le châssis de support, les points de nivellement, les isolateurs, l'état du sol, le centre de gravité de la machine, la masse en mouvement et le profil du servo contribuent tous au comportement dynamique final. Pour un système d'inspection laser sensible aux vibrations, il est judicieux de mesurer les vibrations du site et d'identifier les plages de fréquences pertinentes avant de sélectionner une isolation passive ou active.
Les conceptions intégrées peuvent également aider. Lorsque les rails de précision sont montés directement sur le granit, le système peut retirer les plaques de base intermédiaires, abaisser la hauteur de travail, améliorer la rigidité structurelle et réduire certaines contributions aux erreurs d'Abbe-. Cette configuration est utilisée dans les systèmes d'inspection multi-de plaquettes et de substrats.pi-usa
Spécifiez clairement les références, les insertions et les interfaces
Un composant en granit personnalisé devient précieux lorsqu’il fournit des interfaces utilisables, et pas seulement une surface stable. Les exigences typiques incluent :
Plans de montage rodés pour guidages linéaires, paliers à air, colonnes optiques ou cadres de caméra.
Inserts filetés-en acier inoxydable pour supports, couvercles, porte-câbles et luminaires.
Trous de précision, bagues, emplacements de chevilles, fentes ou patins métalliques collés pour un assemblage reproductible.
Faces de référence parallèles ou perpendiculaires pour l'alignement et l'étalonnage du système.
Évidements, passages de câbles, canaux de vide et zones protégées pour les services publics.
Trous de levage, dispositions de manutention et points de support définis pour une installation en toute sécurité.
Le dessin doit faire la distinction entre les surfaces fonctionnelles et les zones non-critiques. L'application de la tolérance la plus stricte à chaque face augmente les coûts sans nécessairement améliorer les performances du système. Une meilleure approche consiste à identifier un schéma de référence clair et à spécifier la planéité, la rectitude, le parallélisme, l'équerrage, la précision de localisation et l'état de surface uniquement là où ils influencent le système optique.
Pour les plaques de surface en granit et les structures de précision associées, un support approprié est également essentiel. Les directives du secteur recommandent généralement de prendre en charge ces produits à des emplacements spécifiés à trois- ou quatre-points afin de préserver leur géométrie calibrée. Les grandes bases en granit peuvent nécessiter un cadre de support personnalisé-et un plan de nivellement plutôt que des pieds génériques.starrett
Vérification de la précision et préparation aux salles blanches
Les responsables qualité doivent convenir avec le fournisseur de la méthode d'inspection avant l'achat. Une simple inspection de planéité peut suffire pour une base de luminaire. Une plate-forme d'inspection laser peut nécessiter un rapport plus complet couvrant la rectitude du guidage, le parallélisme des rails -, les coordonnées d'insertion, la perpendiculaire entre les faces et la vérification de l'assemblage avec le matériel fourni par le client -.
L'équipement d'inspection peut inclure des niveaux électroniques, des autocollimateurs, des interféromètres laser, des systèmes de mesure de coordonnées, des indicateurs à cadran et des artefacts de référence calibrés. La méthode, les conditions environnementales, les points d'acceptation et le format de rapport doivent être spécifiés dans le bon de commande.
L’utilisation en salle blanche introduit d’autres exigences pratiques. Le granit lui-même ne rouille pas-et peut être nettoyé facilement, mais l'assemblage complet nécessite une attention particulière : les matériaux d'insertion, les composés d'étanchéité, les interfaces collées, la stratégie de lubrification, les cache-câbles et l'emballage doivent tous être compatibles avec le niveau de propreté requis par l'installation.
Chez UNPARALLELED®, les composants en granit de précision personnalisés sont généralement développés à partir de dessins du client ou d'un examen conjoint de la configuration de la machine. Pour les systèmes optiques et laser, l'examen se concentre normalement sur la structure des données, les interfaces des rails et des inserts, la manipulation, les critères d'inspection et l'environnement d'installation réel. Ceci est plus utile que de traiter le granit comme un élément de base standard.
Une structure de granit bien-spécifiée offre aux équipements d'inspection optique et laser une plate-forme stable à partir de laquelle ils peuvent fonctionner. Il ne remplace pas une conception optique solide, un contrôle environnemental ou un étalonnage. Cela facilite la protection de ces investissements tout au long de la durée de vie du système.