100-Prozent-Bauteilprüfung mit mikroskopischer Auflösung
100-percent component inspection with microscopic resolution
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Neues Inline-Mikroskop prüft im Takt der Produktion.
Aachen, 30. März 2023 Der neue MICRO.SPECTOR von MABRI.VISION scannt die Oberfläche von Bauteilen vollflächig mit einer Auflösung von weniger als 1 µm und erkennt Fehler in Mikrostrukturen – zum Beispiel Formabweichungen, Störstellen oder Partikel. Es arbeitet so schnell, dass es in Produktionslinien integriert werden und jedes einzelne Bauteil im Takt der Produktion vollflächig prüfen kann.
Während die klassische visuelle Inspektion eines einzigen miniaturisierten Bauteils mit dem Mikroskop ja nach Komplexität der Komponente Stunden dauert, prüft und bewertet der MICRO.SPECTOR Bauteile innerhalb von wenigen Sekunden. So kann er in die Produktion integriert werden und eine automatische 100-Prozent-Prüfung durchführen.
Typische Einsatzbereiche des Highspeed-Mikroskops sind Bauteile mit Abmessungen bis etwa 300 x 300 mm, die Mikrostrukturen aufweisen. Einige Beispiele: Beim Spritzguss mit Formelementen im Bereich von 10 bis 50 µm erkennt es Formfehler wie Materialüberschuss, Grate oder Verschlüsse. Sie sind etwa bei der Herstellung mikrofluidischer Elemente entscheidend für deren zuverlässige Funktion. Bei der Fertigung von Displays oder von Präzisionsbauteilen aus Metall detektiert das System kleinste Formabweichungen. Im Reinraum erfasst es bei der Herstellung von Halbleiterelementen Kratzer oder eingetragene Partikel auf Wafern oder Prozessoren.
Der Prozess ist vollständig in die Fertigungslinien integriert und läuft automatisch: Nachdem die Bauteile im Takt der Produktion auf Warenträgern in die Messzelle gefahren wurden, scannt die Kamera die Oberfläche. Dabei wird der Warenträger mit einer Geschwindigkeit von bis zu 40 mm/s unter der stationären Beleuchtungs- und Kameraeinheit bewegt. Bei einer Auflösung von beispielsweise 0,75 μm und etwa 18.000 Pixel pro Zeile ergeben sich rund 13 mm breite Streifen, die das System nacheinander scannt und zu einem vollständigen Bild zusammenfügt.
Nach wenigen Sekunden ist die Prüfung beendet, der Warenträger verlässt die Messzelle und die Bewertung „iO“ oder „niO“ wird angezeigt. Durch die schnelle, parallelisierte Verarbeitung der Daten erreicht der MIKRO.SPECTOR je nach Größe des Bauteils Taktzeiten von weniger als 30 Sekunden.
Dr. Ulrich Marx, einer der beiden Geschäftsführer der MABRI.VISION: „In vielen Industrien geht der Trend zu immer höherer Miniaturisierung. Die klassische Bildverarbeitung war bisher jedoch meist auf große Objekte ausgerichtet. Wir bringen die Inspektion von Oberflächen nicht nur in die mikroskopische Welt, sondern liefern Systeme, die im Takt der Produktion arbeiten. Dabei geht es sowohl um Software als auch um höchste Präzision bei der mechanischen Positionierung von Werkstück und Kamera sowie um Schnittstellen für die Integration in die Prozesssteuerung unserer Kunden. All das haben wir im MICRO.SPECTOR umgesetzt.“
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Über MABRI.VISION
Dr. Ulrich Marx und Dr. Nicolai Brill haben die MABRI.VISION GmbH im Jahr 2015 am Technologiestandort Aachen gegründet. Das Unternehmen entwickelt, fertigt und liefert optische Sensoren und schlüsselfertige Prüfsysteme für die Offline- und Inline-Qualitätsprüfung in der industriellen Produktion.
Auf dem Gelände der ehemaligen Philips-Glühlampenfabrik arbeiten zurzeit 35 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an Entwicklung und Produktion innovativer optischer Messsysteme.
Zu den Kunden von MABRI.VISION zählen Firmen aus der Verpackungstechnik, dem Kraftfahrzeugbau, der Metallverarbeitung, der Elektronikbranche und der Medizintechnik.
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Bild 1: Der neue MICRO.SPECTOR von MABRI.VISION scannt die Oberfläche von Bauteilen vollflächig mit einer Auflösung von weniger als 1 µm Fig. 1: The new MICRO.SPECTOR from MABRI.VISION scans the complete surfaces of components with resolutions smaller than 1 µm. |
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Bild 2: Mit der automatischen Z-Fokus-Nachführung erfasst der MICRO.SPECTOR auch nicht ebene Komponenten Fig. 2: By means of Z autofocusing, the MICRO.SPECTOR also captures nonplanar features. |
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Bild 3: Die Kamera scannt das Bauteil mit einer Geschwindigkeit von bis zu 40 mm/s, während es unter der stationären Beleuchtungs- und Kameraeinheit in Mäandern verfahren wird. Fig. 3: The camera scans the component travelling below the stationary lighting and camera unit in meandering movements at speeds of up to 40 mm/s. |
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Bild 4: Die Bauteile werden im Takt der Produktion auf Warenträgern in die Messzelle gefahren und geprüft. Fig. 4: Sitting on sliding carriers, the components are fed into the measuring cell and inspected. |
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Bild 5: Der MICRO.SPECTOR ist für den Einsatz in einer vollautomatisierten Produktionsumgebung in Reinräumen ausgelegt. Fig. 5: The MICRO.SPECTOR is designed to operate within a fully automatic production environment in clean rooms. |
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Bild 6: Einschnürung in einem Mikrofluidik-Bauteil Fig. 6: Necking in a microfluidic device |
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Bild 7: Einschlüsse in einem Mikrofluidik-Bauteil Fig. 7: Inclusions in a microfluidic device |
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Bild 8: Kratzer auf einem Mikrofluidik-Bauteil Fig. 8: Scratches on a microfluidic device |
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Bild 9: Spritzfehler in einem Mikrofluidik-Bauteil Fig. 9: Injection-moulded microfluidic device with cavity filling defect. |
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Bild 10: Dr. Ulrich Marx (links) und Dr. Nicolai Brill haben die MABRI.VISION GmbH am Technologiestandort Aachen gegründet. Fig. 10: Dr. Ulrich Marx (left) and Dr. Nicolai Brill founded MABRI.VISION GmbH in the German city of Aachen, an international technology hub. |
Bildrechte | Copyright Photos: Werksfotos MABRI.VISION
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Optical inspection of components containing microfeatures
100-percent component inspection with microscopic resolution
New inline microscope inspects at production speed
Aachen, Germany, March 30, 2023 The new MICRO.SPECTOR from MABRI.VISION scans the complete surface area of components at resolutions smaller than 1 µm. Thus, the system can reliably detect the smallest shape deviations, inclusions or particles in microstructures. Its extremely high operating speed allows the system to be integrated into production lines and scan the products’ entire surface area at the pace of production.
While the visual inspection of a miniaturized component by means of traditional microscopes can take several hours, depending on the complexity of the part, the MICRO.SPECTOR can perform this task, including result evaluation, in a matter of seconds. This capability makes the system suitable for being integrated into production processes and performing 100-percent surface inspections fully automatically.
Typical applications of the new high-speed microscope are components of up to 300 mm x 300 mm size with features in the micro-range. For example, on injection moulded parts with geometrical features measuring between 10 to 50 µm, the system detects form defects, such as excess material, fins or necking. For manufacturers of products that contain elements with microfluidic functions, it is essential that these flaws are reliably detected to guarantee that the elements work as intended. In the manufacturing of screens and high-precision metallic components, the system detects even the smallest form deviations. The MICRO.SPECTOR is also suitable for performing inspection tasks under cleanroom conditions. Here, it can be used to capture scratches on semiconductor elements or inclusions in wafers or processors.
The measuring process is completely integrated into the manufacturing process and performed fully automatically: A sliding carrier feeds the components into the measuring cell at the pace of production for the camera to scan the surface. The carrier travels at speeds of up to 40 mm/s below the stationary lighting and camera unit. At, let’s say, a resolution of 0.75 µm and about 18,000 pixels per line, the system would successively capture the surface in stripes of about 13 mm that the software combines into a complete picture.
The measurement takes just a few seconds to be completed. The sliding carrier moves out of the measurement cell, with the measurement result, “OK” or “not OK”, being instantly indicated on the HMI. The high processing speed and the parallelized processing of the data enables the MIKRO.SPECTOR to achieve cycle times of less than 30 seconds, depending on the component size.
Dr. Ulrich Marx, one of the two Managing Directors of MABRI.VISION, says: “We see a growing trend towards increasing miniaturization in many industrial sectors. In quality control, the application of classical image processing has so far concentrated on objects of larger dimensions. With our innovative approach, we are now not only entering the world of microscopic surface inspection, but also supplying systems that can operate at the pace of production. This, of course, calls for sophisticated software. But, utmost mechanical precision to ensure that the item to be measured and the camera are accurately positioned, and excellence in interface expertise to enable smooth integration into the customer’s process control system are just as important. All these features have been implemented in our MICRO.SPECTOR system.”
About MABRI.VISION
Dr. Ulrich Marx (left) and Dr. Nicolai Brill founded MABRI.VISION GmbH in 2015. The company, located in the German city of Aachen, a renowned international technology hub, develops, manufactures and supplies optical sensors and turn-key inspection systems for offline and inline quality control in industrial production environments.
On the premises of the former Philips bulb factory, the currently 35 employees of the company are engaged in the development and production of innovative optical measuring systems.
MABRI.VISION supplies its products to customers in industries such as packaging technology, automotive, metals processing, electronics and medical engineering.