Fluoreszenzsysteme F-Scanner und F-Camera zur Partikeldetektion und Messung filmischer Verunreinigung

Ein UV-Laserstrahl scannt über das gesamte Objekt.
© Foto Fraunhofer IPM

Ein UV-Laserstrahl scannt über das gesamte Objekt.

Mit dem F-Scanner und der F-Camera hat Fraunhofer IPM zwei optische Systeme und bildgebende Verfahren entwickelt, mit denen sich Oberflächen und 3D-Strukturen in der Produktion analysieren und Prozesse regeln lassen. Damit gelingt die 100-Prozent-Kontrolle in Echtzeit – sowohl zur Partikeldetektion als auch zur Messung filmischer Verunreinigung.

Fertigungsschritte, die für die Qualität eines Produkts ausschlaggebend sind, müssen nicht nur immer häufiger, sondern auch mit höherer Präzision geprüft werden. Denn nur saubere Oberflächen lassen sich zuverlässig verbinden oder beschichten. Die bildgebenden Fluoreszenz-Messsysteme kontrollieren Oberflächen direkt in der Produktion.

Je nach Aufgabe: F-Scanner oder F-Camera

Beim »F-Scanner« rastert ein UV-Laser die Oberfläche punktweise ab. Bei diesen Wellenlängen zeigen viele organische Materialien, insbesondere Fette, Öle, Kleber und Trennmittel, eine starke Fluoreszenzaktivität. Sie wandeln einen Teil des UV-Lichts in sichtbares Licht um. Die meisten anorganischen Materialien hingegen – insbesondere Metalle – zeigen dieses Verhalten nicht. Die Fluoreszenz dieser Substanzen kann mittels einer spektralen Filterung kontrastreich und eindeutig gemessen werden. So lassen sich bereits einige Milligramm pro Quadratmeter einer organischen Substanz detektieren – ganz gleich, ob es sich um eine Verschmutzung oder eine gewünschte Belegung, z. B. eine Beölung, handelt. Ergänzend zum »F-Scanner« bietet Fraunhofer IPM für die Analyse planer Objekte bis Postkartengröße die »F-Camera« mit einer optischen Auflösung von wenigen Mikrometern an. In der Elektronikproduktion beispielsweise detektiert dieses kamerabasierte Fluoreszenz-Messsystem geringste Restverschmutzungen wie z. B. Flussmittel.

Das bildgebende Fluoreszenz-Messsystem F-Scanner
© Foto Fraunhofer IPM

Das bildgebende Fluoreszenz-Messsystem F-Scanner detektiert Verunreinigungen, auch auf Bauteilen mit komplexen 3D-Freiformflächen.

Bildverarbeitung für die Prozesssteuerung

Ein wesentlicher Bestandteil dieser Fluoreszenz-Messsysteme ist die automatisierte Bildverarbeitung. Das Fluoreszenzbild wird mittels Mustererkennung in Echtzeit ausgewertet. Überschreiten Defekte oder auch gewünschte Belegungen einen definierten Grenzwert, wird der nächste Prozessschritt angepasst: Das Bauteil wird aussortiert, erneut gereinigt oder die Beölungsmenge angepasst. Auf diese Weise hilft die ortsaufgelöste Auswertung, Produktionsabläufe optimal zu prüfen, zu dokumentieren und dadurch dauerhaft zu optimieren.