Line confocal imaging (LCI) ist eine einzigartige optische Technologie für Messungen, die eine Auflösung bis zu 50 nm erfordern. In der Vergangenheit war Konfokaltechnologie auf Einzel- oder Mehrpunktsensoren beschränkt und basierte auf einem gleichachsigen Design. Die LCI-Technologie bietet dabei einen neuen innovativen Ansatz mit einem einzigartigen achsenfernen konfokalen Design sowie Linienscanfunktionen. Dies bietet einige Vorteile gegenüber dem traditionellen gleichachsigen Design. In diesem Blog befassen wir uns mit der Technologie und den Vorteilen gegenüber herkömmlichen punktbasierten Produkten.

Beim achsenferne Design der konfokalen Liniensensoren, trennt die optische Baugruppe das projizierte Licht in Wellenlängen und fokussiert eine horizontale Linie jeder Farbe in einem anderen Abstand vom Sensor, wodurch eine Brennebene gebildet wird.

Was konfokale 3D-Liniensensoren einzigartig macht

Der Hauptvorteil von konfokalen Liniensensoren ist die Fähigkeit gleichzeitig 3D-Tomographie, 3D-Topographie und 2D-Intensitätsdaten über einen 2k-Linienscan bei hohen Messfrequenzen (z. B. 3 kHz) zu erzeugen. Konfokales Scannen schützt vor unerwünschten Reflexionen auf glänzenden Metalloberflächen und die achsenferne Anordnung ermöglicht das Scannen von mehreren Schichten (Tomographie).

Darüber hinaus lassen sich konfokale Sensoren wesentlich einfacher montieren, um qualitativ hochwertige Scandaten mit einer Winkelleistung von +/- 20 Grad auf spiegelartigen Oberflächen und +/- 80 Grad auf undurchsichtigen, matten Oberflächen zu erfassen. Die ausgezeichnete Leistung unter einem Winkel macht konfokale Liniensensoren bei der Erfassung von Scandaten unempfindlicher gegenüber der Oberflächenorientierung. Außerdem kann konfokales Scanning nahezu jede Oberfläche verarbeiten – von transparent und spiegelartig bis hin zu undurchsichtig und glänzend. Bevor die konfokale Linienmessung möglich war, waren koaxiale konfokale Einzel- oder Mehrpunkt-Systeme der Standard. Diese Systeme benötigen jedoch viel Zeit, um ein Profil oder einen Bereich zu erzeugen und sind auf die Messung der oberen Oberfläche beschränkt.

Anwendungsbeispiele

Inspektion von gekrümmten Displaykanten

Konfokale Liniensensoren werden zum Scannen, Messen und Prüfen des Profils von gebogenem Bildschirmglas, wie sie in Smartphone- und Tabletdesigns vorkommen, bei einem Oberflächenwinkel von bis zu +/- 20 Grad eingesetzt. Das macht den Sensor ideal für die Qualitätskontrolle von 2,5D- und 3D-Display-Glas. Konventionelle Bildverarbeitungslösungen können Qualitätsdaten nur bei Oberflächenwinkeln von +/- 7 Grad oder weniger erfassen.

Inspektion von mehrschichtigem transparentem Material

Konfokale Liniensensoren eignen sich hervorragend für die transparente Materialprüfung und Qualitätskontrolle. Dies ist eine der Hauptanwendungen bei der Oberflächenerfassung von Displays mobiler Geräte und der Erkennung von Schichten innerhalb und unter dem Bildschirm.

Die Kombination aus 3D-Tomographie (mehrschichtig) und 2D-Intensitätsdaten werden verwendet, um Defekte wie Delaminierung, Kratzer oder Staub auf der Oberfläche oder im Inneren von Verbundglas, Handy-Displays oder jeder anderen Art von transparentem Mehrschichtmaterial wie versiegelte medizinische Verpackungen zu identifizieren. Im Gegensatz zu anderen Arten von Bildverarbeitungssystemen erkennen konfokale Liniensensoren nicht nur den Bereich des Defekts, sondern auch, in welcher Schicht der Mangel vorliegt. Der Sensor bestimmt sogar die Größe des Fehlers bis in den Submikrometerbereich.

Smartphone-Displayebenen werden als 2D-Graustufen-Intensitätsbilder dargestellt. Durch den großen Messbereich des konfokalen Liniensensors lassen sich einzelne Displayschichten deutlich visualisieren.

Scannen einer Smartphone-Kamera-Struktur mit dem FocalSpec LCI1201-Sensor. Zusätzlich zu den dimensionalen Messungen, können Partikel und delaminierte Kameraoptiken identifiziert werden.

Weitere Vorteile bei der Verwendung konfokaler 3D-Liniensensoren

• Für die Analyse sind keine zusätzlichen Filter erforderlich
• Fähigkeit jede Farbkombination zu messen, einschließlich matt, glänzend, dunkel oder hell
• Fähigkeit alle Oberflächentypen zu messen, einschließlich spiegelartig, glänzend, transparent, durchsichtig, durchscheinend, gekrümmt, konvex, konkav, weich, zerbrechlich oder porös
• Die messtechnische Auflösung und Genauigkeit wird bei hoher Geschwindigkeit (bis zu 3 kHz bei vollem Messbereich) bereitgestellt.
• Einfache Montage und Erfassung von sauberen Scandaten auf jeder Oberflächen

In Teil 2 behandeln wir dann konfokale 3D-Liniensensoren bei der Prüfung von Komponentenbaugruppen, der Elektronikprüfung und medizinischen Anwendungen. Um mehr über unsere konfokalen 3D-Liniensensoren, besuchen Sie unsere FocalSpec Website.