antriebstechnik 4/2017

Mit High-Speed
durch die
Qualitäts kontrolle
Piezoaktoren als Antriebe in echtzeitfähigen Autofokus-Systemen
Viele großflächige Objekte müssen bei einer Qualitätskontrolle auf winzige Details
untersucht werden, die nur unter dem Mikroskop erkennbar sind. In der Halbleiter- und
Elektronikfertigung ist der Bedarf an mikroskopischen Prüfverfahren aufgrund des
Miniaturisierungsgrades besonders groß. Konventionelle Mikroskopie-Verfahren können
jedoch nicht mit der Geschwindigkeit der heute üblichen Automatisierungstechnik Schritt
halten. Der Einsatz von Hochdurchsatz-Mikroskopiesystemen soll jetzt Abhilfe schaffen.
Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Friedrich Schenk ist wissenschaftlicher Mitarbeiter
beim Fraunhofer IPT in Aachen; Dipl.-Phys. Steffen Arnold ist Leiter Markt
und Produkte bei der Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG in Karlsruhe;
Ellen-Christine Reiff, M.A. ist Fachjournalistin beim Redaktionsbüro
Stutensee in Stutensee
Sowohl in der Elektronik- und Halbleiterfertigung als auch in der
Biotechnologie oder Pharmazie ist das Problem bekannt: Bei
großflächigen Proben wie Platinen und Mikrotiterplatten dauern
mikroskopische Aufnahmeprozesse bei Vergrößerungen oft lange,
denn bis zu mehrere Zehntausend Einzelaufnahmen müssen erstellt
und ausgewertet werden, wobei der Probentisch das Objekt
für jede Einzelaufnahme exakt positionieren muss. Aus Zeitgründen
verzichten viele dann auf eine 100-Prozent-Prüfung und geben
sich mit Stichprobenuntersuchungen zufrieden, testen also nur an
einigen ausgewählten Stellen. Jetzt hat das Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT einen neuen Aufnahmeprozess entwickelt,
mit dem großflächige Objekte in Sekundenschnelle mikroskopiert
werden können. Erstmals wird so eine mikroskopische 100-
Prozent-Prüfung im industriellen Umfeld möglich.
Messen On-the-fly für hohe Bildraten
Dabei bewegt der Tisch das Objekt im Gegensatz zum herkömmlichen
„Stop-and-Go“-Betrieb kontinuierlich mit konstanter Verfahrgeschwindigkeit
während der Aufnahme. Die Probe kann dadurch
mit hohen Bildraten – je nach Kamera mit mehr als 100 fps
(frames per second/ Bilder pro Sekunde) – digitalisiert werden. Da
das Objekt dabei nur kurz mit einem Blitz beleuchtet ist, ist die Aufnahme
zudem frei von Bewegungsunschärfe. Der zeitoptimierte
Scanprozess ist mit einem echtzeitfähigen Datenhandling und Bildverarbeitungsschritten
kombiniert. Selbst rechenintensive Aufgaben
wie Stitching-Prozesse laufen nahezu ohne Verzögerung ab.
Durch die hohe Rechenleistung des Systems, der optimierten Software
sowie dem Einsatz der entsprechenden Hardware lassen sich
Einzelaufnahmen nahtlos zum Gesamtbild zusammenfügen, noch
während die Messung läuft.
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