激光干涉：优化自动化制造的支持技术

Tyler Steele，Zygo 激光干涉仪产品经理

在本文中，精密铍反射镜制造商 Cambridge Technology 解释了干涉测量硬件和软件解决方案的使用如何简化其制造流程并提高整个公司的效率以及时间和成本节约。

近年来的技术进步已将计量学从制造场景中的“必要之恶”提升为支持技术，允许测量以前不可能的零件特性，从而推动众多行业部门的创新。

可以说，一流的计量解决方案是推动小型化、更高精度、更快吞吐量和更少废品趋势的催化剂。

正如古语所说，“如果你不能测量它，你就不能制造它”，但如果你能重复测量到所需的精度，那么在生产尖端零部件方面，天空是极限.

位于英国汤顿的 Cambridge Technology 是一家在精度领域处于领先地位的公司。

Cambridge Technology 拥有 50 多年为美国马萨诸塞州贝德福德的母公司制造超轻质镀膜铍反射镜的血统。

这些反射镜集成到激光束转向组件中，用于从 PCB 钻孔到激光眼科手术的各种应用。

Cambridge Technology 的目标是提升其设计和制造能力，重点是集成和利用工艺计量来优化质量控制和制造良率。

Cambridge Technology 制造的镜子的严格性质意味着，随着时间的推移，它学会了与创新技术供应商合作，以实现最佳制造工艺。

选择帮助提升其计量能力的公司是 Zygo，该公司为 Cambridge Technology 提供了在 Zygo 的 Mx 计量软件上运行的最先进的新型激光干涉仪系统。

本文分析了激光干涉仪作为优化自动化制造过程不可或缺的一部分的作用，重点介绍了供应商选择中的关键问题，并提供了剑桥技术公司如何使用 Zygo 先进的光学计量解决方案推动产品设计创新的第一手证词和制造工艺开发。

评估先进的计量领域

Zygo 凭借其非接触式、非破坏性 3D 光学轮廓仪和激光干涉仪，将计量学的地位提升为一项颠覆性的支持技术。

光学计量非常通用，在质量和设计意图的验证中具有重要作用。

如今，在许多场景中，它已成为首选解决方案，这得益于它具有非接触式（意味着它可以用于测量精细的可变形部件）、无损、快速、高灵敏度以及具有出色的分辨率和精度特性。

然而，对于 Zygo 而言，其光学计量仪器的使用远远超出了质量控制，因为它的优势正被用于先进的研发、工艺开发、工艺控制和整体制造优化。

Cambridge Technology 深知干涉测量法是对其关键部件进行高级表征的合理选择，并认识到没有其他计量解决方案创新者能够与 Zygo 的经验和理解水平相媲美。

Cambridge 技术和 Zygo 的激光干涉仪

Cambridge Technology 使用激光干涉仪来测量其制造的几乎每一个精密铍镜的表面形状，并在生产生命周期的各个阶段清楚地了解性能特征。

该公司最初的激光干涉测量解决方案被认为在两个关键领域存在缺陷。一是易受环境振动影响，二是测量数据以单独的文本文件（或文本报告）形式存储，分析难度极大。

Cambridge Technology 系列中的每个独特反射镜都需要不同的应用，这反过来又需要激光干涉仪的特定配置。

这使得计量操作员变得密集，并且需要技术人员为每种反射镜类型和每次执行的测量手动加载不同的掩模，有时每个反射镜加载 3 次。

为了克服这些缺陷，该公司需要一种计量解决方案，该解决方案能够促进过程自动化并减轻人工工作量压力，同时最大限度地降低对环境振动的敏感性，这导致一些镜子需要重新测量。

选择的解决方案是用在 Zygo 的 Mx 软件上运行的当前一代仪器替换现有的激光干涉仪，这立即让公司实现了处理时间的改进和操作员错误的减少。

Cambridge Technology 的质量工程师 Greg Salter 继续说道，“处理时间的减少来自于我们使用脚本自定义 Mx 的能力。

“具有多个掩模（孔径）的零件的处理时间减少是一个巨大的改进，同时操作员不必手动加载每个掩模，或者必须选择掩模的不同部分来重新分析不同的镜子的光圈。”

使用 Zygo 的 Mx 软件和 Python 脚本，Cambridge Technology 现在拥有其所有部件的数据库，以及相应的公差、设置和掩码，操作员可以轻松选择。

生产工程师可以在位于中心的数据库中远程调整公差，而不会中断生产工作流程。

Salter 说：“MX 通过从下拉菜单中选择零件编号，自动为每个零件加载正确的掩模和公差。

“Zygo 激光干涉仪软件现在可以在测量过程中自动加载和交换不同的掩模，无需操作员输入，这意味着测量更快，反射镜的吞吐量增加，操作员错误也减少了。

“平整度数据自动输出到数据库，便于对制造的各个阶段（SPC等）进行分析和监控。

“这已经使我们能够在各个制造阶段使用控制限制，以确保镜子在制造过程结束时符合要求。

“随着我们不断改进制造方法，该系统提供的分析将使我们能够逐渐减少每批镜子检查的镜子数量，同时仍能提供平整度合规性。”

Salter 继续说道：“如果镜子不适合预期的应用，Mx 可以检查类似的镜子类型，并建议我们是否可以将该镜子用于替代应用，从而减少废品。

“我们位于美国马萨诸塞州贝德福德的母公司也使用我们的数据库来控制他们的 Zygo 干涉仪，它会在两个站点同时立即更新，从而一劳永逸地解决了我们测量方法之间的差异。

“我们的母公司还存储测量数据，因此我们可以监控镜子在制造过程中的性能。

“所有这一切都是使用 Mx 的能力来实现的，它允许我们通过使用 Python 脚本来适应我们所需的方法来自定义它的工作方式。”

至关重要的是，Cambridge Technology 选择的任何软件解决方案都可以部署在多个地点的制造设施中的多台仪器上，以支持 24/7 的制造运营。

必须最大限度地减少停机时间和操作员培训水平，这是通过 Zygo 和 Cambridge Technology 之间的良好合作关系实现的。

索尔特解释道。 “我们发现 MX 是一种简单、高效且可支持的解决方案，可最大限度地减少对制造环境中资源和产能的影响。

Mx 的直观设计及其整体简单性非常重要，当遇到不确定如何克服的问题时，Lambda Photometrics 和 Zygo 对我们的特殊问题和要求提供帮助和帮助，尤其是使用 python 脚本时。

Lambda 和 Zygo 让我们了解了如何使用 python 实现某些目标（包括向我们发送代码示例），并为我们提供了一种在新干涉仪上使用现有 Mx 掩模目录的方法。”

创建“一劳永逸”的应用软件环境

在 Zygo 的 Mx 软件中使用脚本功能使 Cambridge Technology 能够创建一个配方驱动的“一劳永逸”应用程序。

Salter 说：“这是通过利用我们设计和构建的数据库来实现的，该数据库可以在 Mx 中工作，其中包含能够测量任何镜子所需的所有参数。其中包括掩膜名称、掩膜数量和平整度公差。

“操作员所要做的就是从列表中选择一个零件号（或扫描我们制造数据包上的条形码），然后 Mx 为该特定镜像处方应用预定设置，记录其序列号，获取和分析数据并通知简单来说，是通过还是失败。”

“借助 Zygo 的基于 Mx 的计量仪器，我们的配置控制更加高效，我们现在能够采用统计过程控制方法来监控我们的运营。

“Zygo 的解决方案帮助我们将镜像产量提高到 99%，并且我们的两个站点之间具有出色的相关性。”

消除瓶颈

使用 ZYGO 的 Mx 计量软件，Cambridge Technology 现在已经升级了其干涉仪的功能，实现了显着的节省。

这使公司能够通过消除生产和质量控制中的瓶颈来实现成本节约，进而更好地利用员工资源并全面提高制造效率。