レーザー干渉法：最適化された自動製造を可能にするテクノロジー

Tyler Steele、プロダクトマネージャー、レーザー干渉計、Zygo

この記事では、高精度のベリリウムミラーメーカーであるCambridge Technologyが、干渉計のハードウェアおよびソフトウェアソリューションの使用により、製造プロセスが合理化され、効率が向上し、会社全体で時間とコストが削減された方法について説明します。

近年の技術の進歩により、計測学は製造シナリオにおける「必要悪」から技術を可能にするものへと上昇し、これまで不可能だった部品特性の測定が可能になり、多くの産業セクターでイノベーションが推進されています。

クラス最高の計測ソリューションが、小型化、より高い精度、より高速なスループット、およびより少ないリジェクトへのトレンドを推進する触媒であるということは議論の余地があります。

昔の格言通り「測れなければ出来ない」ですが、必要な精度で繰り返し測れれば、最先端の部品や部品を作るには空が限界です。 。

最先端の精度で事業を行っている企業の1つは、英国のトーントンに拠点を置くCambridgeTechnologyです。

Cambridge Technologyは、米国マサチューセッツ州ベッドフォードにある親施設向けに、50年以上にわたる超軽量コーティングベリリウムミラーの製造を誇っています。

レーザービームステアリングアセンブリに統合されたこれらのミラーは、PCB穴あけからレーザー眼科手術までさまざまなアプリケーションで使用されます。

Cambridge Technologyは、プロセス計測を統合および活用して品質管理と製造歩留まりを最適化することに重点を置いて、設計および製造能力を向上させることを目標としていました。

Cambridge Technologyによって製造されたミラーの厳密な性質は、時間の経過とともに、革新的なテクノロジーサプライヤーと提携して、最適な製造プロセスを可能にすることを学びました。

計測機能の向上を支援するために選択した会社はZygoでした。これは、CambridgeTechnologyにZygoのMx計測ソフトウェアで動作する新しい最先端のレーザー干渉計システムを提供しました。

この記事では、最適化された自動製造プロセスの不可欠な部分としてのレーザー干渉法の役割を分析し、サプライヤーの選択における重要な問題に焦点を当て、Zygoの高度な光学計測ソリューションを使用して製品設計の革新を推進した方法についてCambridgeTechnologyから直接証言します。および製造プロセスの開発。

高度な計測環境の評価

Zygoは、非接触、非破壊の3D光学プロファイラーとレーザー干渉計を使用して、計測のステータスを破壊的で可能にするテクノロジーにまで高めました。

光学計測は非常に用途が広く、品質と設計意図の検証に重要な役割を果たします。

今日、多くのシナリオで、非接触（繊細な変形可能なコンポーネントの測定に使用できることを意味します）、非破壊、高速、高感度、そして並外れた解像度を示すという事実の恩恵を受けて、それは好ましい解決策になりました。精度特性。

ただし、Zygoの場合、その利点は高度な研究開発、プロセス開発、プロセス制御、および全体的な製造の最適化に利用されているため、光学計測機器の使用は品質管理をはるかに超えています。

Cambridge Technologyは、干渉法が重要な部品の高度な特性評価のための論理的な選択であることを理解しており、Zygoの経験と理解のレベルに匹敵するほどの計測ソリューションイノベーターは他にないことを認識しています。

ケンブリッジテクノロジーとZygoのレーザー干渉法

Cambridge Technologyは、レーザー干渉法を使用して、製造しているほぼすべての精密ベリリウムミラーの表面形状を測定し、製造ライフサイクルのさまざまな段階で、性能特性を明確に理解しています。

同社のオリジナルのレーザー干渉法ソリューションは、2つの重要な領域で不十分であると見なされていました。まず、環境の振動が発生しやすく、2番目の測定データは個別のテキストファイル（またはテキストレポート）として保存されていたため、分析が非常に困難でした。

Cambridge Technologyの範囲内のそれぞれの固有のミラーには、異なるアプリケーションが必要であり、そのためには、レーザー干渉計の特定の構成が必要でした。

これにより、計測作業者は集中的になり、技術者はミラーの種類ごと、および実行される測定ごとに、場合によってはミラーごとに3回、異なるマスクを手動でロードする必要がありました。

これらの欠陥を克服するために、同社はプロセスの自動化を促進し、手作業の作業負荷を軽減すると同時に、再測定が必要な一部のミラーにつながる環境振動への感度を最小限に抑える計測ソリューションを必要としていました。

選択したソリューションは、既存のレーザー干渉計をZygoのMxソフトウェアで動作する現世代の機器に置き換えることでした。これにより、会社は処理時間の改善とオペレーターエラーの削減をすぐに実現できました。

CambridgeTechnologyの品質エンジニアであるGregSalter氏は、次のように続けています。「処理時間の短縮は、スクリプトを使用してMxをカスタマイズできる結果です。

「複数のマスク（アパーチャ）を備えたパーツの処理時間の短縮は大幅な改善であり、オペレーターが各マスクを手動でロードしたり、マスクの異なるパーツを選択して異なるものを再分析したりする必要がなくなりました。鏡の口径。」

ZygoのMxソフトウェアとPythonスクリプトを使用して、Cambridge Technologyは現在、すべてのパーツのデータベースを備えており、対応する公差、設定、マスクをオペレーターが簡単に選択できます。

公差は、本番ワークフローを中断することなく、本番エンジニアが中央に配置されたデータベースでリモートで調整できます。

ソルター氏は次のように述べています。「MXは、ドロップダウンメニューから部品番号を選択することにより、各部品の正しいマスクと公差を自動的にロードします。

「Zygoレーザー干渉計ソフトウェアは、オペレーターの入力なしで測定中に異なるマスクを自動的にロードおよび交換できるようになりました。つまり、測定が高速になり、ミラーのスループットが向上し、オペレーターのエラーが減少しました。

「平坦度データはデータベースに自動的に出力され、製造の各段階（SPCなど）の分析と監視が容易になります。

「これにより、さまざまな製造段階で管理限界を使用して、製造プロセスの最後にミラーが準拠するようになりました。

「製造方法を継続的に改善しているため、このシステムが提供する分析により、平面度のコンプライアンスを維持しながら、ミラーのバッチごとに検査するミラーの数を徐々に減らすことができます。」

ソルター氏は続けます。「ミラーが意図したアプリケーションに適していない場合、Mxは同様のミラータイプをチェックし、そのミラーを別のアプリケーションに使用してスクラップを減らすことができるかどうかをアドバイスできます。

「米国マサチューセッツ州ベッドフォードにある私たちの親会社も、データベースを使用してZygo干渉計を制御しています。このデータベースは、両方のサイトで同時に即座に更新されます。これにより、測定方法の不一致が解消されました。

「私たちの親会社は測定データも保存しているので、製造が進むにつれてミラーのパフォーマンスを監視できます。

「これはすべて、Mxの機能を使用して実現され、Pythonスクリプトを使用して必要なメソッドに適応させることで、Mxの動作をカスタマイズできます。」

Cambridge Technologyが選択したソフトウェアソリューションを、24時間年中無休の製造業務をサポートするために、複数の場所にある製造施設の複数の機器に展開できることが重要でした。

ダウンタイムの量とオペレータートレーニングのレベルを最小限に抑えることは必須であり、これはZygoとCambridgeTechnologyの良好なパートナーシップによって達成されました。

ソルターは説明します。 「MXは、製造環境内のリソースと容量への影響を最小限に抑えた、シンプルで効率的でサポート可能なソリューションであることがわかりました。

Mxの直感的なデザインとその全体的なシンプルさは非常に重要であり、Lambda PhotometricsとZygoによる特定の問題と要件に関する支援と支援は、特にPythonスクリプトで克服する方法がわかりませんでした。

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LambdaとZygoは、Pythonを使用して特定の目標を達成する方法（コード例の送信を含む）を理解し、新しい干渉計で既存のMxマスクのカタログを使用する方法を提供してくれました。」

「設定して忘れる」アプリケーションソフトウェア環境の作成

ZygoのMxソフトウェア内でスクリプト機能を使用することで、CambridgeTechnologyはレシピ主導の「設定して忘れる」アプリケーションを作成できるようになりました。

ソルター氏は次のように述べています。「これは、Mx内で機能するように設計および構築されたデータベースを利用することで実現されました。このデータベースには、ミラーの測定を可能にするために必要なすべてのパラメーターが含まれています。これらには、マスク名、マスクの数、および平坦度の許容範囲が含まれます。

「オペレーターがしなければならないのは、リストから部品番号を選択する（または製造データパックのバーコードをスキャンする）だけです。Mxはその特定のミラー処方に所定の設定を適用し、シリアル番号を記録し、データを取得して分析し、通知します。簡単に言えば、合格または不合格の場合はオペレーター。」

「ZygoのMxベースの計測機器を使用すると、構成制御がはるかに効率的になり、運用を監視するための統計的プロセス制御方法に着手できるようになりました。

「Zygoのソリューションは、2つのサイト間の優れた相関関係により、ミラーの歩留まりを最大99％向上させるのに役立ちました。」

ボトルネックの除去

Cambridge Technologyは、ZYGOのMx計測ソフトウェアを使用して、干渉計の機能をアップグレードし、大幅な節約を実現しました。

これにより、会社は生産と品質管理のボトルネックを取り除くことでコスト削減を実現できるようになり、その結果、スタッフリソースの活用が向上し、製造効率が全体的に向上しました。