Perfilado Superficial Tridimensional con los Profilers de la Superficie de Dektak y el Software de Análisis de Vision

Temas Revestidos

Introducción
Medición 3D con Dektak y Vision
Caracterización de la Superficie 3D Más Allá del 2.o Ra
Aplanar los Filtros y el Enmascarado de los Términos
Adaptabilidad para Fijar los Programas 3D
Capacidades de la Mejora 3D
Interpretación Exacta de la Z-Altura
Mediciones Seguras del Ápice, del Formulario y del Declive
Conclusión
Sobre las Superficies Nanas de Bruker

Introducción

Esta nota de aplicación describe las ventajas de las opciones de la medición 3D disponibles con una combinación el software de análisis del Profiler y de Vision® 3D de la Aguja de Dektak® de Bruker.

Medición 3D con Dektak y Vision

Los profilers de la aguja de Dektak se diseñan para utilizar ambo 2.o y 3D superficiales perfilando, con los escenarios de la precisión, los contactos de alineación del fulminante, proyección de imagen del vídeo de color, las herramientas de análisis paramétricas avanzadas de datos y otras características para el establo, y las mediciones extremadamente repetibles, superficiales de la dimensión de una variable.

Las capacidades avanzadas de la resolución permiten que los utilizadores interpreten visualmente tosquedad del defecto, simetría y la resolución del proceso. Los profilers de la aguja de Dektak activan la exactitud del escalonamiento del eje de 1um Y para una caracterización 3D y una resolución totales más altas. Esta resolución más alta del eje de Y, tal y como se muestra en del cuadro 2, revela pequeños defectos y las marcas de los útiles y las dimensiones son exactamente tosquedad.

El Software de Análisis de Vision agrega un rango de análisis, de filtros, de capacidades de enmascarado, de databasing, de estadísticas y de la importación/de las funciones de la exportación a los profilers de Dektak. El Jefe entre estas características es la capacidad de combinar automáticamente trazos múltiples en una correspondencia exacta 3D de las superficies de la precisión y de manipularlos usando un menú muy corto, sin obstrucción, convivial.

Caracterización de la Superficie 3D Más Allá del 2.o Ra

En muchas aplicaciones, la 2.a tosquedad media (Ra) es el único parámetro especificado para vigilar la textura superficial. Mientras Que el Ra proporciona a un indicador rápido de la tosquedad general, proporciona a poco discernimiento en las características funcionales de la superficie. Inversamente, la metrología 3D proporciona a una imagen clara de la caracterización superficial sobre un área entera. Significantly more datos están disponibles que posible con una única línea perfil. El riesgo de usar el 2.o Ra como el único indicador es que una pieza puede estar en conformidad con el catión del specifi a través de un único 2.o perfil (o aún de un muestreo de los 2.os perfiles), con todo puede todavía fallar en la función real porque el único 2.o perfil faltó un defecto u otras características de la superficie que serían fácilmente evidentes en una correspondencia del área 3D (véase el cuadro 3).

Cuadro 3. imagen 3D generada en el Dektak 150 de los coloides del sílice 340nm en el cuarzo. Observe los pequeños topetones en características más grandes con las hendiduras profundas. Esta muestra muestra a diffi superficies complejas que caracterizan culty con los 2.os les del profi en comparación con generar una correspondencia del área 3D. (Muestra proporcionada por Tomika Velarde del Grupo de Investigación de Wirth.)

Una interpretación mucho más completa de las funciones superficiales se puede derivar usando las opciones de la visualización 3D, de la filtración y del análisis en Vision. Los parámetros Específicos 3D, tales como el conjunto del parámetro de S, pueden ser variables de mando de proceso tanto más significativas usadas. Como ejemplos, el análisis 3D puede cuantificar la capacidad de una superficie sustentadora de conservar el aceite, la brillantez visual de un metal aplicado con brocha fi nish, o la tendencia de una superficie de ajuste de rechinar debido a las marcas que labran a máquina regularmente espaciadas. Los parámetros Modificados para requisitos particulares se pueden también generar para seguir su trayectoria aspectos funcionales muy específicos de la textura superficial.

Las Figuras 4a y 4b muestran un perfil de los mismos datos mostrados en el cuadro 3. El software de Vision proporciona a una variedad de filtros de los datos, incluyendo paso programable y los filtros de paso bajo, medianos, altos de Fourier. La Figura 4a muestra un corte transversal del cuadro sin filtro 3 datos con un Ra medido de 833 nanómetros. La Figura 4b muestra el mismo grupo de datos después de que un filtro de paso alto se haya aplicado para filtrar fuera los picos y las limas hoyas más grandes de baja fricción, revelando los topetones más pequeños en la superficie. Los datos con el filtro de paso alto aplicado exhiben mucho más exactitud, reduciendo el Ra por más que un factor de diez a nominal cerca de 70 nanómetros.

Figura 4a. El software de Vision proporciona a un rango de los filtros para los datos de manipulación. Aquí, los datos ltered unfi del cuadro 3 se muestran. El corte transversal de datos tiene un Ra medido de 833nm.

Figura 4b. Un alto lter del fi del paso en el grupo de datos en la figura 4a filtra fuera los picos y las limas hoyas más grandes de baja fricción para revelar los topetones más pequeños en la superficie y para permitir a la tosquedad ser medido más exactamente (nota: Se ha aplicado el Ra = 70nm después del filtro de paso alto).

Aplanar los Filtros y el Enmascarado de los Términos

Un método secundario correctamente de interpretar las alturas de cada trazo es utilizar el Dektak “Que Aplana” características dentro del paquete de programas informáticos de Vision. La imagen de izquierda en el cuadro 5 muestra informaciones en bruto de una correspondencia 3D con los artefactos horizontales de la exploración que se pueden causar por la desviación o la vibración térmica. La imagen a la derecha muestra los mismos datos después de que se haya aplicado el algoritmo que aplanaba.

Cuadro 5. El software de Dektak 150 Vision tiene una característica especial que pueda filtrar fuera los artefactos de la exploración causados por la desviación o la vibración térmica durante una operación de la correspondencia 3D.

El software de Vision también permite que las máscaras de los términos sean aplicadas para quitar las características que pueden estar presentes a través de algunos trazos pero no en otras. Las máscaras de los Términos pueden permitir al algoritmo que aplana ser aplicado a un área seleccionada de datos para quitar los artefactos de la exploración. Junto, estos dos métodos proporcionan a la interpretación excelente de las Z-Alturas para cada trazo, y activan así la correspondencia excelente 3D de las características.

Además de lters del fi de los datos, el software de Vision proporciona a las paletas de colores múltiples que permiten a diversas características superficiales ser aumentadas y ser destacadas (véase el cuadro 6). Incluso proporciona a la capacidad de hacer la mirada superficial “brillante” o de cambiar el ángulo y la intensidad del shading pálido de la imagen.

El Cuadro 6. software de Vision se puede utilizar para acentuar los datos usando diversos lters y paletas de colores del fi para destacar y para poner en evidencia las diversas características de la imagen.

Adaptabilidad para Fijar los Programas 3D

El software de Dektak incluye varias características que permitan que un utilizador optimice la exploración para la mejores velocidad/mejor resolución. Puede de manera rápida y fácil ser utilizado para fijar y para ejecutar las correspondencias 3D con una variedad de diversos parámetros para acomodar aplicaciones múltiples. Los profilers de Dektak generan las correspondencias 3D combinando vario profi individual le measurements o trazos en un fichero de imagen 3D. El utilizador puede determinar visualmente el área que necesita ser correlacionada usando el microscopio del vídeo de color. El operador utiliza simple el ratón para seleccionar el fragmento de X y de Y del campo de interés, y el software calcula automáticamente la longitud y el ancho del área que se medirá, así como la ubicación del comienzo de la exploración (véase el cuadro 7). Una Vez Que el operador selecciona el área para ser correlacionado, la resolución de la correspondencia puede ser determinada seleccionando cuántos trazos individuales se desean para correlacionar el área, así como la resolución de cada trazo individual. Hasta 500 trazos se pueden utilizar para crear una correspondencia con una separación mínima de 1 micrón por trazo.

Cuadro 7. Esta imagen de vídeo de la misma muestra en cuadros 3-6 muestra cómo el escenario programable de la muestra se puede utilizar para determinar el fragmento X-Y de una correspondencia 3D.

Capacidades de la Mejora 3D

Los profilers de la Aguja todavía se utilizan en gran parte para obtener a 2.o profi le measurements bastante que generar las imágenes 3D. La razón primaria de esto es que los 2.os profilers son típicamente menos costosos que las herramientas de la medición 3D. Una ventaja importante del Dektak es que proporciona a una solución del costo relativamente bajo para la proyección de imagen 3D y el análisis. Otra ventaja (que ningún otro ler del profi de la aguja ofrece) es que el 2.o modelo del Dektak se puede aumentar a un sistema de la metrología 3D aumentando de un escenario manual de la muestra a la colocación programable de la muestra.

Interpretación Exacta de la Z-Altura

En un profiler de la aguja, una correspondencia 3D se acumula de una serie de 2.os trazos. Para correlacionar exactamente la superficie, es necesario interpretar correctamente la altura (vertical) de Z de cada trazo en relación con las otras. Otros profilers con las capacidades 3D hacen la suposición que cada trazo comienza en la misma altura de Z. Esta técnica haría imposible exactamente a las muestras de la imagen y de la dimensión como la que está en el cuadro 3, donde cada exploración comienza en una diversa punta en el eje de Z. El Dektak crea una correspondencia 3D refiriéndose a todos los puntos de referencias subsiguientes al primer punto de referencias admitido el primer trazo. Esto da lugar a mediciones y a la proyección de imagen exactas 3D de la superficie en la pregunta.

Mediciones Seguras del Ápice, del Formulario y del Declive

Se dirige un reto similar al medir la altura de superficies esféricas o asféricas, tales como microlenses, el lente moldea, soldadura topa, Etc. Con 2.as mediciones simples del perfil, es muy difícil determinar el ápice de una dimensión de una variable esférica con una única exploración. Una variación solamente de unas centenas micrones en la ubicación del comienzo de la exploración puede producir muy una diferencia en las mediciones del ápice. La desviación puede ser exponencial más alta dependiendo de la curvatura del lente. Usando 3D la correspondencia captura siempre el ápice verdadero, dando por resultado mediciones altamente seguras de la altura.

Durante una exploración, la aguja gira y hace pivotar verticalmente en un movimiento de formación de arcos. Este movimiento del arco puede producir desvíos en mediciones del declive como la aguja monta encima de una cara del declive y derriba la otra. El Cuadro 8 muestra un patrón configurado pirámide de la calibración, que es un 2.o perfil generado de una imagen 3D. La línea oscura muestra la influencia del movimiento de formación de arcos de la aguja a los datos como el declive en el lado izquierdo de la pirámide no es tan escarpado como el declive que se arrastra a la derecha de la pirámide, dando el aspecto que el patrón no es esférico. El software de Vision incluye un filtro especial de la Microforma para corregir para el movimiento de formación de arcos de la aguja. Figure 8a en las piezas de convicción del gris los mismos datos con el lter del fi de la Microforma aplicado para corregir los ángulos del declive y para proporcionar a la dimensión de una variable esférica verdadera del lente. Figure las demostraciones 8b la rejilla simétrica de 90 grados, que el confi rms el gris corrigió la imagen de la exploración.

El Cuadro 8. software de Vision contiene un lter del fi de la “Microforma” para proporcionar a un declive más exacto y las mediciones de la dimensión de una variable quitando la dimensión de una variable de la aguja forman arcos. La dimensión de una variable de inclinarse estándar de la calibración (línea) a la derecha debido al movimiento de la aguja durante la exploración se puede considerar en 8a. El área gris es la superficie real. La rejilla simétrica de 90 grados es evidente en 8b.

Además, el software de Vision incluye un Análisis de la Multi-Región que permita un ne del defi del utilizador y compara características múltiples dentro de un grupo de datos. El Cuadro 9 muestra una exploración y una correspondencia sin procesar de un arsenal del topetón de la soldadura. Usando la función multi del análisis de la región en Vision, la altura de cada topetón, del diámetro y del coplanarity puede ser fácilmente resuelta. Los datos se pueden también exportar como un fichero de .csv, y salvar en una base de datos adaptable para seguir su trayectoria y el mando de proceso.

Cuadro 9. La característica del análisis de la Multi-Región del software de Vision proporciona automáticamente a altura y las mediciones del diámetro de topetones múltiples dentro de un 3D correlacionan.

Conclusión

Tradicionalmente, los lers del profi de la aguja han sido confi ned al 2.o análisis, sin embargo, los avances en la dotación física y funciones del software han desplegado grandemente la aguja que perfilaba capacidades. Ahora, la medición 3D es posible, proporcionando a la visualización y a la cuantificación completas de las superficies de la precisión para la evaluación exacta de parámetros de proceso y de funciones de la parte. De profundidad del grabado de pistas de la nanómetro-escala que calibra a la tosquedad superficial de medición en piezas labradas a máquina, la combinación software de análisis de los Profilers y de Vision de la Aguja de Dektak ofrece el método más exacto y más repetible de la caracterización 3D disponible hoy.

Sobre las Superficies Nanas de Bruker

Bruker Nano proporciona a los productos Atómicos del Microscopio de la Fuerza/del Microscopio de la Antena de la Exploración (AFM/SPM) que se destacan de otros sistemas disponibles en el comercio para su diseño y facilidad de empleo robustos, mientras que mantiene el más de alta resolución. La carga de medición de NANOS, que es parte de todos nuestros instrumentos, emplea un interferómetro fibroóptico único para medir la desviación voladiza, que hace el compacto del ajuste tan que es no más grande que un objetivo estándar del microscopio de la investigación.

Fuente: Superficies Nanas de Bruker.

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