최고 연구원 인 Kondo Yonori, 길이 표준 연구 그룹, 길이 표준 연구 그룹, 엔지니어링 온라인 바카라 표준 연구 부서, National Advanced Industrial Science and Technology (이하 "AIST"), Hirai Akiko, Kawashima Natsumi, Panason Engineeration, Panasonic Engineeration의 연구원 인 Hirai Akiko, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST") "PPE"라고 함)는 세계 최고 수준의 정확도를 달성하는 볼 직경 온라인 바카라 기술을 개발했습니다
최근 몇 년 동안 차량 내 카메라 및 내시경과 같은 고화질 이미지가 필요한 필드에서는이 장치에 설치된 광학 요소가 디자인 형태로 자유롭게 만들어져 광학 성능을 향상 시켰습니다 자유 형성 렌즈 거울을 사용하면 표면 불균일을 나노 레벨로 줄일뿐만 아니라 곡률 반경을 포함한 절대 모양이 나노 레벨에서 설계 모양과 일치해야합니다 이를 달성하기 위해서는 나노 레벨 가공 기술뿐만 아니라 동등한 온라인 바카라 기술을 형성하는 것이 필수적입니다
자유 형식 렌즈 및 미러와 같은 광학 요소에 대한 모양 온라인 바카라 기계에서 절대 모양 온라인 바카라의 정확도는 모양 온라인 바카라 기계의 기준으로 사용되는 볼의 직경 교정 정확도에 따라 다릅니다 현재까지 볼의 직경 교정 정확도는 약 100 nm ~ 200 nm의 불확실성을 가지며, 형상 온라인 바카라 기계의 온라인 바카라 해상도 및 재현성보다 높지 않습니다 이번에는 저렴한 힘 프로브 시스템이 장착되었습니다3 차원 온라인 바카라 기계 (µ-CMM)그리고 실리콘으로 만들어진블록 게이지를 기반으로 구름 직경 교정 방법을 개발하여 15 nm의 불확실성으로 구의 직경을 온라인 바카라 할 수있었습니다 이 구체를 자유 형식 표면 모양 온라인 바카라 기계의 기준으로 사용함으로써 자유 형태의 표면 모양이 정확하게 증가 할 것으로 예상됩니다
이 연구의 세부 사항은 2024 년 12 월 7 일에 제공 될 예정입니다정밀 엔지니어링"에 게시 됨
최첨단 산업 및 기본 연구에서는 보장 된 나노 레벨 모양 정확도로 광학 요소를 실현해야합니다 예를 들어, 스마트 폰, ADA (Advanced Driving Assistance Systems), 자동차 구동 (AD)을 지원하는 자동차 카메라 렌즈 및 내시경 렌즈에 설치된 소형 카메라 렌즈의 성능을 향상시키기 위해서는 구면 및 비구 적 렌즈 모양의 형태에 항상 높은 정밀도가 필요합니다 또한 반도체 노출 장비 및 기본 과학 분야에서 X- 레이를 사용한 동기화 시설에 필요한 초점 미러 형태는 구형에서 비축 및 비구 표면으로 확장되며 필요한 모양 정확도는 나노 수준에 도달했습니다 이러한 광학 요소의 설계 모양은 매년 더욱 복잡해지고 있으며 수차를 최소화하기 위해 이제는 Freeform (Freeform Surface)이라는 수준에 도달했습니다 나노 레벨 정확도 자유 형태의 표면 요소를 실현하기 위해서는 연마 및 처리 기술뿐만 아니라 장치 모양에 대한 고정밀 온라인 바카라 및 평가 기술도 필수적입니다 예를 들어, 제조 렌즈의 설계 모양의 오차를 정확하게 온라인 바카라 할 수 있다면, NANO 수준에서 오류를 수정하기 위해 초 저렴한 가공 기술을 개발할 수 있습니다
AIST는 현재 자유형 표면의 나노 레벨 모양 온라인 바카라을 실현하기 위해 연구 및 개발을 수행하고 있으며 PPE는 3 차원 온라인 바카라 기술의 발전과 나노 레벨 형태 온라인 바카라을 가능하게하는 장비 개발을 촉진하고 있습니다 광학 요소와 같은 자유 형식 표면을 온라인 바카라 할 수있는 형상 온라인 바카라 기계에는 접촉 또는 비접촉 감지기 (프로브)가 장착되어 가파른 표면으로 표면 모양을 온라인 바카라합니다 모양 온라인 바카라 기계는 먼저 표면 모양이 매우 높고 교정 직경 값을 가진 볼을 온라인 바카라 한 다음 온라인 바카라 결과의 편차에서 온라인 바카라 오류를 결정하여 높은 정확도를 달성합니다 공의 표면 모양은입니다Aisotech Press 발표 2024 년 11 월 28 일방법을 사용하여 구형 Fiszeau 간섭계를 사용하면 여러 나노 미터의 정확도로 평가할 수 있습니다 현재 병목 현상은 모양 온라인 바카라 기계의 온라인 바카라 정확도와 기준으로 사용되는 볼의 직경 교정 정확도입니다
볼의 직경은 일반적으로Abbe 's Principle에 따라 다목적 길이 온라인 바카라 기계를 사용하여 보정되었으며, 온라인 바카라 정확도는 약 100 nm ~ 200 nm의 불확실성입니다 다목적 길이 온라인 바카라 기계는 두 개의 반대 비행기 사이의 구를 샌드위치하고 구의 직경으로서 두 평면 사이의 거리를 온라인 바카라합니다 볼을 꼬집을 때 온라인 바카라 된 압력은 하위 뉴턴 순서에서 뉴턴 순서까지 이어지고이 큰 접촉력으로 인해 볼이 하위 마이크로 미터의 순서대로 변형됩니다 이러한 변형의 보정은 구 지름 교정에서 중요한 불확실성 요소 중 하나입니다 또한, 구체를 고정하는 두 평면의 평평성과 평행은 구의 반대 지점을 결정하는 데 주요 요인이다
이번에는 AIST와 PPE가 공동 접촉력 (약 01mn) 프로브 시스템이 장착 된 µ-CMM을 공동으로 개발했습니다 또한, 블록 게이지를 기준으로 사용하여 µ-CMM 프로브 시스템을 교정함으로써, 우리는 볼의 두 가지 반대 지점 사이의 거리를 정확하게 온라인 바카라하여 15 nm의 온라인 바카라 정확도를 달성하는 구경 직경 교정 방법을 고안했습니다 (대략 1 크기 순서의 증가)
이 연구 개발은 과학 연구를위한 과학 보조금 홍보를위한 일본 협회 (B) (2021-2023)에 의해 지원되었습니다
그림 1은 이번에 개발 된 µ-CMM의 개략도와 구 지름 일 때 온라인 바카라 된 방법을 보여줍니다 이 장치는 X, Y 및 Z 직교 3 축 단계 및 프로브 시스템으로 구성됩니다 각 축의 이동량은 레이저 간섭계를 사용하여 온라인 바카라됩니다 각 레이저 온라인 바카라 시스템은 ABBE의 원리를 따르도록 설계되었으며 프로브의 중심을 통과하는 광축이 전달됩니다
개발 된 µ-cmm 프로브 시스템에는 T 자형 프로브 (스타일러스)가 장착되어 있습니다 볼 직경을 온라인 바카라하는 절차는 다음과 같습니다 먼저,도 1 (b)에 도시 된 바와 같이, 스타일의 끝은 구의 왼쪽과 접촉되며 구의 왼쪽의 정점은 구의 중심을 통과하는 x 축이 구 표면과 교차하는 영역을 스캔함으로써 결정된다 다음으로 프로브 시스템을 구의 반대쪽으로 이동하십시오 왼쪽과 마찬가지로 구의 오른쪽을 스캔하여 오른쪽의 정점을 결정하십시오 구의 직경은 얻은 두 지점 사이의 거리에서 계산됩니다 또한 공을 여러 위치로 돌리십시오2 포인트 직경를 온라인 바카라하여 구의 평균 직경을 계산할 수도 있습니다
그림 1 (a) 이번에 개발 된 µ-cmm의 개략도 및 (b*) 구 지름 온라인 바카라
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
직경을 보정 할 때 가장 중요한 것은 정확도가 높은 µ-CMM의 프로브 오프셋 길이를 결정하는 방법입니다 프로브 오프셋 길이는 구의 왼쪽과 오른쪽과 접촉하는 스타일러스 팁 사이의 x 축 거리를 나타냅니다 (그림 2)lx1+lx2) 블록 게이지를 기반으로 프로브 오프셋 길이를 결정하기로 결정했습니다
그림 2 (a) 블록 게이지를 사용한 µ-cmm 프로브 오프셋 길이의 교정 및 (b) 구의 2 점 직경 온라인 바카라
소개, µ-cmm을 사용하여 블록 게이지를 온라인 바카라하십시오 (그림 2 (a)) 온라인 바카라 된 µ-cmm의 양은 프로브 시스템의 이동량입니다 프로브 오프셋 길이는 µ-cmm (MGB) (lGB)의 차이로 계산됩니다 (그림 2 (a)) 다음으로 보정 된 프로브를 사용하여 블록 게이지와 같은 방식으로 구의 직경을 온라인 바카라하십시오 µ-cmm (MSphere12628_12651lx1+lx2)는 볼의 2 점 직경이 발생합니다 (d)가 발견되었습니다 (그림 2 (b))
고정밀 블록 게이지는 일반적으로 세라믹 재료로 만들어 지지만, 재료의 결정 구조로 인해 가장자리 모양은 수십 수십 수십 개의 NM의 표면 거칠기 (오목 및 볼록 형태)를 갖는다 표면 거칠기는 프로브 오프셋 길이를 결정하는 데 큰 불확실성 요소입니다 이번에는 단결정 재료 인 실리콘에 초점을 맞추고 표면 표면이 1 nm 이하의 표면 거칠기로 연마 된 실리콘 블록 게이지를 생산했습니다 생성 된 블록 게이지는 나노 미터의 순서대로 AIST에 의해 온라인 바카라되며 길이입니다국가 표준으로 추적 가능로 교정 할 수있는 양면 간섭계Aisotech Press 발표 2018 년 9 월 4 일)를 사용하여 교정
μ-cmm의 스타일러스 팁 모양은 일반적으로 미수 미터에서 몇 밀리미터까지 구형입니다 블록 게이지 엔드 표면의 표면 거칠기가 매우 매끄러 워지면 스타일러스 팁 구체와 블록 게이지 엔드 표면 사이의 인터랙션 력이 크게 증가하여 프로브 성능에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다 상호 작용력의 영향을 최대한 피하기 위해 팁 곡률 반경이 8 µm 인 티 모양의 다이아몬드 스타일러스로 만든 프로브를 제작했습니다 (그림 3) 이를 통해 몇 nm 미만의 구체 직경의 반복 온라인 바카라이 가능합니다
그림 3 (a) 개발 된 t- 타입 날카로운 스타일러스의 (한쪽)의 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 이미지 및 (b) 스타일러스 팁 (한쪽)
*는 원래 논문에서 인용 된 그림을 사용합니다
이번에 개발 된 µ-CMM을 사용하여 약 127mm의 직경을 갖는 실리콘 질화물 구체를 온라인 바카라 한 결과 (그림 1 (b))은 직경이 15 nm의 불확실성으로 온라인 바카라 될 수 있음을 보여 주었다 보정 된 볼은 산업 환경에서 사용되는 다양한 광학 요소에 대한 자유형 표면 모양 온라인 바카라 기계에 대한 참조로 사용할 수 있습니다 볼의 직경 온라인 바카라의 교정 정확도를 약 100 ~ 200 nm에서 이전 구리 직경 온라인 바카라으로 향상시킴으로써 산업 현장에서 사용되는 다양한 형상 온라인 바카라 기계의 온라인 바카라 정확도가 향후 극적으로 향상 될 것으로 예상됩니다
AIST는 다양한 모양 온라인 바카라 기계의 표준 역할을하는 볼에 대한 지름 온라인 바카라 서비스, 내부 직경 온라인 바카라 기기의 표준으로 사용되는 링 게이지 및 2025 년 1 월부터 구멍 직경 온라인 바카라 등에 사용되는 핀 게이지를 시작할 계획입니다 교정 구체를 사용하여 산업 환경에서 (렌즈 및 거울)
게시 된 잡지 :정밀 엔지니어링
용지 제목 : 실리콘 게이지 블록을 참조 표준으로 사용하는 마이크로 좌표 온라인 바카라 기계에 의한 구체의 2 점 직경 교정
저자 : Yohan Kondo, Akiko Hirai, Toshiharu Katsube, Natsumi Kawashima 및 Youichi Bitou
doi :https : //doiorg/101016/jprecisioneng202412003