zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3dzto.mchtr.pw.edu.pl/download/90.pdf ·...
TRANSCRIPT
Zastosowanie deflektometrii
do pomiarów kształtu 3D
Katarzyna Goplańska
Metody pomiaru kształtuDeflektometria
Zasada działaniaStereo-deflektometriaKalibracjaZaletyZastosowaniaPrzykład
Podsumowanie
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Plan prezentacji
Metody pomiaru kształtu
Profilometry stykoweMikroskop ze Skanującą Sondą (SPM)Czujnik odległości oparty na metodzie ogniskowania InterferometryPomiary kształtu bazujące na pomiarze nachylenia
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Pomiary kształtu bazujące na pomiarze nachylenia
Interferometry różniczkujące oraz z podziałem czoła faliSensor frontu falowego Shack'a-Harman'aDeflektometry
Szybkie Skanowanie Optyczne Deflektometria 3DDeflektometria Pomiaru Fazy (PMD)
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Deflektometria
Szybkie Skanowanie Optyczne
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Deflektometria 3D
Deflektometria Pomiaru Fazyzasada działania
Podstawową zasadąpomiaru jest projekcjaprążków sinusoidalnychna ekran umieszczony nad próbką oraz obserwacji prążków odbitych od badanej powierzchni.
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Zasada działania
Do oceny obrazów prążkowych można zastosować znane metody z przesunięciem fazowym.
Trzeba projektowaćpoziome i pionowe prążki, żeby móc zdetekować nachylenie w obydwu azymutach.
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Stereo-deflektometria
Zastosowanie drugiej kamery CCDpomiar położenia punktów
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Zależność między detektorami:Normalna w punkcie s jednakowa dla obu kamer
Pomiar wysokości z bezwzględną niepewnością 200μm i szumem na poziomie 40 μm
Kalibracja
Aby obliczyć lokalne nachylenie powierzchni z mierzonej fazy konieczne jest skalibrowanie czujnika w pięciu stopniach swobody: położenie w trzech wymiarach oraz lokalne nachylenie w dwóch azymutach.
Kalibracja jest podzielona na 3 oddzielne procedury:
kalibrację projektora kalibrację kamerygeometryczną kalibrację całego systemu
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Deflektometria Pomiaru Fazy - zalety
Duża dokładność pomiarówOdtwarzanie lokalnego nachylenia do kilku sekund kątowychBezwzględna dokładność pomiaru do kilku minut kątowych
Szybkość pomiaru Pomiar bezdotykowyMniejszy szum niż w metodach zbierających informację o kształcieBrak przesuwu
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
ZastosowaniaBardzo dokładne pomiary(np. wafli krzemowych lub bardzo precyzyjnej optyki – zwłaszcza wyznaczanie lokalnych krzywizn w progresywnych soczewkach okularowych)
Szybka kontrola większych obiektów (np. karoserii czy przednich szyb samochodowych)
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Przykład - pomiar progresywnych soczewek okularowych
Obecnie pobieranych jest 20 obrazów dla całego pomiaru.Czas akwizycji wyniku dla 1 pomiaru wynosi 10 sekund.
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Większa krzywizna oznacza szybszą zmianę nachyleniapowierzchni, a zatemwyższą częstośćprzestrzenną prążków.
Przykład - pomiar progresywnych soczewek okularowych
Mapa krzywizny progresywnej soczewki okularowej.
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Falistość: 0,01dpt.
Wymiar ekranu: 600×500mm²Odległość obiektu od ekranu ~250mmRozdzielczość kamer: 1000×1000 pikseli
Obszar pomiaru o średnicy ~100mmObszar pomiaru lokalnejkrzywizny: 3×3mm²
System Obiekt
Podsumowanie
Pomiar kształtu powierzchni odbijającychZasada – ugięcie prążków na powierzchniDosyć szybki i dokładny pomiarDuże możliwości zastosowańNiezależna kalibracja
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
BibliografiaPhase Measuring Deflectometry: a new approach to measure specular free-form surfaces
http://www.optik.uni-erlangen.de/osmin/upload/pdf/MCK_PMD_photonics04.pdf
The 3D Deflectometry Consortiumhttp://www.deflectometry.info
3D-SHAPE GmbHhttp://www.3d-shape.com/produkte/pmd_e.php
3D-deflectometry. Fast nanotopography measurementfor semiconductor industry
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska
Dziękuję za uwagę ☺
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Katarzyna Goplańska