Inline-Detektion von Verschmutzungen und Defekten

Fertigungsschritte, die für die Qualität eines Produkts ausschlaggebend sind, müssen nicht nur immer häufiger, sondern auch mit höherer Präzision geprüft werden. Die beiden bildgebenden Fluoreszenz-Messsysteme von Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM, Freiburg, der »F-Scanner« und die »F-Camera«, kontrollieren 100 Prozent der relevanten Oberflächen direkt in der Produktion auf Verschmutzungen und Defekte, denn nur saubere Oberflächen lassen sich zuverlässig verbinden oder beschichten.

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 um einen Oberflächendefekt 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.

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