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

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

Ein UV-Laserstrahl scannt über das gesamte Objekt.

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

Jene Fertigungsschritte, die für die Qualität eines Produkts maßgebend sind, müssen nicht nur immer öfter, sondern auch mit höherer Präzision geprüft werden. Denn nur saubere Oberflächen lassen sich zuverlässig verbinden oder beschichten. Durch bildgebende Fluoreszenz-Messsysteme können Oberflächen direkt in der Produktion kontrolliert werden.

Je nach Aufgabe: F-Scanner oder F-Camera

Beim »F-Scanner« wird die Oberfläche durch einen UV-Laser punktweise abgerastert. 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. Dagegen zeigen die meisten anorganischen Materialien – insbesondere Metalle – dieses Verhalten nicht. Die Fluoreszenz dieser Substanzen kann mithilfe einer spektralen Filterung kontrastreich und eindeutig gemessen werden. So lassen sich bereits einige Milligramm pro Quadratmeter einer organischen Substanz detektieren – egal ob es sich um eine Verschmutzung oder eine gewünschte Belegung, z. B. eine Beölung, handelt. Zusätzlich 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 detektiert dieses kamerabasierte Fluoreszenz-Messsystem  beispielsweise geringste Restverschmutzungen wie z. B. Flussmittel.

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

Das bildgebende Fluoreszenz-Messsystem F-Scanner
© Fraunhofer IPM

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

Bildverarbeitung für die Prozesssteuerung

Ein ausschlaggebender 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 angeglichen: Das Bauteil wird aussortiert, erneut gereinigt oder die Beölungsmenge angepasst. Mit dieser Vorgehensweise hilft die ortsaufgelöste Auswertung, Produktionsabläufe optimal zu prüfen, zu dokumentieren und dadurch dauerhaft zu optimieren.