Perfilamento De Superfície Tridimensional com os Perfiladores da Superfície de Dektak e o Software de Análise da Visão

Assuntos Cobertos

Introdução
Medida 3D com Dektak e Visão
Caracterização da Superfície 3D Além do 2D Ra
Aplainando Filtros e Máscara dos Termos
Flexibilidade para Estabelecer os Programas 3D
Capacidades da Elevação 3D
Interpretação Exacta da Z-Altura
Medidas Seguras do Vértice, do Formulário e da Inclinação
Conclusão
Sobre Superfícies Nano de Bruker

Introdução

Esta nota de aplicação descreve as vantagens das opções da medida 3D disponíveis com uma combinação software de análise do Perfilador e do Vision® 3D do Estilete do Dektak® de Bruker.

Medida 3D com Dektak e Visão

Os perfiladores do estilete de Dektak são projectados apoiar ambo o 2D e 3D de superfície perfilando, com fases da precisão, pinos de alinhamento da bolacha, imagem lactente do vídeo de cor, ferramentas de análise paramétricas avançadas dos dados e outras características para o estábulo, e medidas extremamente repetíveis, de superfície da forma.

As capacidades avançadas da definição permitem que os usuários interpretem visualmente a aspereza do defeito, a simetria e a definição do processo. Os perfiladores do estilete de Dektak permitem a precisão do piso da linha central de 1um Y para uma caracterização 3D e uma definição totais mais altas. Esta definição mais alta da linha central de Y, segundo as indicações de figura 2, revela defeitos pequenos e as marcas do trabalho feito com ferramentas e exactamente medidas são aspereza.

O Software de Análise da Visão adiciona uma escala das análises, dos filtros, de capacidades de máscara, de databasing, de estatísticas e de importação/funcionalidade da exportação aos perfiladores de Dektak. O Chefe entre estas características é a capacidade para combinar automaticamente traços múltiplos em um mapa 3D exacto de superfícies da precisão e para manipulá-los que usam um menu muito curto, claro, de fácil utilização.

Caracterização da Superfície 3D Além do 2D Ra

Em muitas aplicações, a 2D aspereza média (Ra) é o único parâmetro especificado monitorando a textura de superfície. Quando o Ra fornecer um calibre rápido da aspereza geral, fornece pouca introspecção nas características funcionais da superfície. Inversamente, a metrologia 3D fornece uma imagem clara da caracterização de superfície sobre uma área inteira. Significativamente mais dados estão disponíveis do que é possível com uma única linha perfil. O risco de usar o 2D Ra como o único calibre é que uma peça pode estar bem dentro do cation do specifi através de um único 2D perfil (ou mesmo de uma amostra de 2D perfis), contudo pode ainda falhar na função real porque o único 2D perfil faltou um defeito ou outras características da superfície que sejam prontamente evidentes em um mapa da área 3D (veja figura 3).

Figura 3. imagem 3D gerada no Dektak 150 de colóides do silicone 340nm no quartzo. Note as colisões pequenas em características maiores com fissuras profundas. Esta amostra mostra ao diffi superfícies complexas de caracterização culty com 2D les do profi ao contrário de gerar um mapa da área 3D. (Amostra fornecida por Tomika Velarde do Grupo de Investigação de Wirth.)

Uma interpretação muito mais detalhada da funcionalidade de superfície pode ser derivada usando as opções do visualização 3D, da filtração e da análise na Visão. Os parâmetros 3D Específicos, tais como o grupo do parâmetro de S, podem ser variáveis controles de processos tanta mais significativas usadas. Como exemplos, a análise 3D pode determinar a capacidade de uma superfície de rolamento para reter o petróleo, o brilho visual de um metal escovado fi nish, ou a tendência de uma superfície de acoplamento vibrar devido às marcas fazendo à máquina regularmente espaçadas. Os parâmetros Personalizados podem igualmente ser gerados para seguir aspectos funcionais muito específicos da textura de superfície.

As Figuras 4a e 4b mostram um perfil dos mesmos dados mostrados em figura 3. O software da Visão fornece uma variedade de filtros dos dados, incluindo a passagem programável e filtros de passe baixo, medianos, altos de Fourier. A Figura 4a mostra um secção transversal da figura não filtrada 3 dados com um Ra medido de 833 nanômetros. A Figura 4b mostra o mesmo conjunto de dados depois que um filtro de passagem alta foi aplicado para filtrar para fora os picos e os vales maiores de baixa frequência, revelando as colisões menores na superfície. Os dados com o filtro de passagem alta aplicado exibem muito mais precisão, reduzindo o Ra por mais do que um factor de dez a nominal aproximadamente 70 nanômetros.

Figura 4a. O software da Visão fornece uma escala dos filtros para dados de manipulação. Aqui, os dados ltered unfi de figura 3 são mostrados. O secção transversal dos dados tem um Ra medido de 833nm.

Figura 4b. Um lter alto do fi da passagem no conjunto de dados na figura 4a filtra para fora os picos e os vales maiores de baixa frequência para revelar as colisões menores na superfície e para permitir a aspereza de ser medido mais exactamente (nota: O Ra = 70nm após o filtro de passagem alta foram aplicados).

Aplainando Filtros e Máscara dos Termos

Um método secundário correctamente de interpretar as alturas de cada traço é usar o Dektak “que Aplaina” características dentro do pacote de software da Visão. A imagem leftmost em figura 5 mostra dados brutos de um mapa 3D com produtos manufacturados horizontais da varredura que podem ser causados pela tracção ou pela vibração térmica. A imagem à direita mostra os mesmos dados depois que o algoritmo aplainando foi aplicado.

Figura 5. O software da Visão de Dektak 150 tem uma característica especial que possa filtrar para fora os produtos manufacturados da varredura causados pela tracção ou pela vibração térmica durante uma operação do mapa 3D.

O software da Visão igualmente permite que as máscaras dos termos sejam aplicadas para remover as características que podem estam presente através de alguns traços mas não em outro. As máscaras dos Termos podem permitir o algoritmo aplainando de ser aplicado a uma área selecionada dos dados para remover os produtos manufacturados da varredura. Junto, estes dois métodos fornecem a interpretação excelente das Z-Alturas para cada traço, e permitem assim o traço 3D excelente das características.

Além do que lters do fi dos dados, o software da Visão fornece as paletas de cores múltiplas que permitem várias características de superfície de ser aumentadas e destacado (veja figura 6). Fornece mesmo a capacidade para fazer o olhar de superfície “brilhante” ou para mudar o ângulo e a intensidade da protecção clara da imagem.

A Figura 6. software da Visão pode ser usada para acentuar os dados usando lters diferentes e paletas de cores do fi para destacar para fora e trazer várias características da imagem.

Flexibilidade para Estabelecer os Programas 3D

O software de Dektak inclui um número de características que permitem que um usuário aperfeiçoe a exploração para a melhores velocidade/melhor definição. Ele pode rapidamente e facilmente ser usado para estabelecer e executar os mapas 3D com uma variedade de parâmetros diferentes para acomodar aplicações múltiplas. Os perfiladores de Dektak geram os mapas 3D combinando diverso profi individual le medida ou traços em uma lima de imagem 3D. O usuário pode visualmente determinar a área que precisa de ser traçada usando o microscópio do vídeo de cor. O operador usa simplesmente o rato para seleccionar a extensão de X e de Y da área de interesse, e o software calcula automaticamente o comprimento e a largura da área a ser medida, assim como o lugar do começo da varredura (veja figura 7). Uma Vez Que o operador selecciona a área para ser traçado, a definição do mapa pode ser determinada selecionando quantos traços individuais são desejados traçar a área, assim como a definição de cada traço individual. Até 500 traços podem ser usados para criar um mapa com um afastamento mínimo de 1 mícron pelo traço.

Figura 7. Esta imagem vídeo da mesma amostra nas figuras 3-6 mostra como a fase programável da amostra pode ser usada para determinar a extensão X-Y de um mapa 3D.

Capacidades da Elevação 3D

Os perfiladores do Estilete são usados ainda pela maior parte para obter 2D profi le medida um pouco do que para gerar as imagens 3D. A razão principal para esta é que os 2D perfiladores são tipicamente menos caros do que ferramentas da medida 3D. Uma vantagem principal do Dektak é que fornece uma solução do custo relativamente baixo para a imagem lactente 3D e a análise. Uma Outra vantagem (de que nenhum outro ler do profi do estilete oferece) é que o 2D modelo do Dektak pode ser promovido a um sistema da metrologia 3D promovendo de uma fase manual da amostra ao posicionamento programável da amostra.

Interpretação Exacta da Z-Altura

Em um perfilador do estilete, um mapa 3D é acumulado de uma série de 2D traços. Para traçar exactamente a superfície, é necessário interpretar correctamente a altura (vertical) de Z de cada traço relativo à outro. Outros perfiladores com capacidades 3D fazem a suposição que cada traço começa na mesma altura de Z. Esta técnica faria impossível exactamente às amostras da imagem e da medida como essa em figura 3, onde cada varredura começa em um ponto diferente na linha central de Z. O Dektak cria um mapa 3D provendo todos os pontos de dados subseqüentes muito ao primeiro ponto de dados recolhido muito o primeiro traço. Isto conduz às medidas e à imagem lactente 3D exactas da superfície na pergunta.

Medidas Seguras do Vértice, do Formulário e da Inclinação

Um desafio similar é endereçado ao medir a altura de superfícies esféricas ou aspherical, tais como microlenses, a lente molda, solda colide, Etc. Com 2D medidas simples do perfil, é muito difícil determinar o vértice de uma forma esférica com uma única varredura. Uma variação somente de alguns cem mícrons no lugar do começo da varredura pode produzir bastante uma diferença nas medidas do vértice. O desvio pode ser exponencial mais alto segundo a curvatura da lente. Usar 3D que traça captura sempre o vértice verdadeiro, tendo por resultado medidas altamente confiáveis da altura.

Durante uma varredura, o estilete gira e balança verticalmente em um movimento formando arcos. Este movimento do arco pode produzir erros em medidas da inclinação como o estilete monta acima de um lado da inclinação e traga o outro. Figura 8 mostra um padrão configurado pirâmide da calibração, que seja um 2D perfil gerado de uma imagem 3D. A linha escura mostra a influência do movimento formando arcos do estilete aos dados como a inclinação no lado esquerdo da pirâmide não é tão íngreme quanto a inclinação de arrasto no lado direito da pirâmide, dando a aparência que o padrão não é esférico. O software da Visão inclui um filtro especial da Microforma para corrigir para o movimento formando arcos do estilete. Figure 8a nas exibições do cinza os mesmos dados com o lter do fi da Microforma aplicado para corrigir os ângulos da inclinação e para fornecer a forma esférica verdadeira da lente. Figure as mostras 8b o grating simétrico de 90 graus, que o confi rms o cinza corrigiu a imagem da varredura.

A Figura 8. software da Visão contem um lter do fi da “Microforma” para fornecer uma inclinação mais exacta e as medidas da forma removendo a forma do estilete formam arcos. A forma de uma inclinação padrão da calibração (linha) à direita devido ao movimento do estilete durante a varredura pode ser considerada em 8a. A área cinzenta é a superfície real. O grating simétrico de 90 graus é evidente em 8b.

Além Disso, o software da Visão inclui uma Análise da Multi-Região que deixe um ne do defi do usuário e compara características múltiplas dentro de um conjunto de dados. Figura 9 mostra uma varredura e um mapa crus de uma disposição da colisão da solda. Usando a multi função da análise da região na Visão, a altura de cada colisão, o diâmetro e o coplanarity podem ser prontamente determinados. Os dados podem igualmente ser exportados como uma lima de .csv, e ser armazenados em uma base de dados customizável para seguir e controle de processos.

Figura 9. A característica da análise da Multi-Região do software da Visão fornece automaticamente a altura e as medidas do diâmetro de colisões múltiplas dentro de um 3D traçam.

Conclusão

Tradicional, os lers do profi do estilete foram confi ned à 2D análise, contudo, os avanços no hardware e na funcionalidade do software expandiram extremamente o estilete que perfila capacidades. Agora, a medida 3D é possível, fornecendo o visualização e a quantificação detalhados de superfícies da precisão para a avaliação exacta de parâmetros de processo e de funcionalidade da parte. Da profundidade de calibragem gravura em àgua forte da nanômetro-escala à aspereza de superfície de medição nas peças feitas à máquina, a combinação software de análise dos Perfiladores e da Visão do Estilete de Dektak oferece o método o mais exacto e o mais repetível da caracterização 3D disponível hoje.

Sobre Superfícies Nano de Bruker

Bruker Nano fornece os produtos Atômicos do Microscópio da Força/do Microscópio Ponta De Prova da Exploração (AFM/SPM) que estão para fora de outros sistemas disponíveis no comércio para seus projecto e acessibilidade robustos, enquanto mantendo o mais de alta resolução. A cabeça de medição de NANOS, que é peça de todos nossos instrumentos, emprega um interferómetro original da fibra óptica para medir a deflexão do modilhão, que faz o estojo compacto da instalação assim que é não maior do que um objetivo padrão do microscópio da pesquisa.

Source: Superfícies Nano de Bruker.

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