Die Prozessgruppen an der Technischen Universität Wien entwickeln ein Inline-Ellipsometriesystem auf Basis robuster Polarisationskameras von SVS-Vistek, das Schichtdicken und Beschichtungsqualität messtechnisch erfasst. Mittels linearer und zirkularer Polarisation werden die Parameter R45 und Rz berechnet. So können Hersteller in der Elektronik-, Pharma-, Kunststoff- und Glasindustrie Beschichtungen effizient überwachen und Fehlstellen frühzeitig identifizieren. Die Inline-Messungen erfolgen berührungslos und in Echtzeit, prozesssicher und effizient. Die kompakte Bauform integriert sich problemlos in bestehende Anlagen.
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Polarisations-Bildverarbeitung etabliert sich als effizienter Standard für industrielle Qualitätskontrolle
Polarisationsbasierte Bildverarbeitung hat sich in zahlreichen Industriezweigen als leistungsfähiges Instrument etabliert, um interne Spannungen in transparenten Werkstoffen präzise zu detektieren, komplex strukturierte Oberflächen zuverlässig zu inspizieren und auffällige, schwarz-auf-schwarz gedruckte Schriften zu decodieren. Insbesondere in der Reifenproduktion ermöglicht die Methode eine frühzeitige Identifikation von Materialfehlern im Gummi. In der Pharmaindustrie wird sie in Blisterkontrollsystemen eingesetzt, um fehlerhaft gefüllte oder beschädigte Tablettenverpackungen automatisiert und effizient zu erkennen und verlässlich zu analysieren.
TU-Wien-Prozesstechnik setzt auf Inline-Ellipsometrie zur detaillierten Schichtdicken- und Qualitätsbestimmung
Die TU-Wien-Forschungsgruppe Prozesstechnik unter der Führung von Projektleiter Ferdinand Bammer verändert die Schichtanalytik grundlegend, indem sie Ellipsometrie anstelle herkömmlicher Transmissionsmessungen einsetzt. Hierbei werden die Polarisationszustände des reflektierten Lichts bei vier unterschiedlichen Orientierungen (0°, 45°, 90° und 135°) ermittelt. Anhand eines mathematischen Modells werden aus den gemessenen Intensitätsverhältnissen die klassischen Ellipsometriewinkel ? und ? berechnet, wodurch Informationen zu Schichtdicke und Materialqualität gewonnen werden und die Effizienz der Inline-Messtechnik so deutlich verbessert.
Durch den Einsatz einer optischen Viertelwellenplatte lässt sich der vollständige Polarisationszustand des reflektierten Lichts erfassen. Neben den vier linearen Orientierungswinkeln werden zusätzlich zirkular polarisierte Anteile detektiert, wodurch sich ein umfassendes Bild der Polarisationsebene ergibt. Durch die exakte Ermittlung von Linear- und Zirkularanteilen können Schichtdicken präzise abgeleitet werden. Diese Methode erhöht die Messgenauigkeit in Inline-Ellipsometrie-Systemen und erlaubt eine zuverlässige Kontrolle von Beschichtungen in Echtzeit bei dünnen organischen Schichten liefert sie entscheidende Messdaten.
Da die Umlaufrichtung der Polarisationsellipse aus den vier linearen Messwerten nicht eindeutig extrahiert werden kann, integrieren die Wiener Wissenschaftler eine zusätzliche Optikkomponente in Form einer Viertelwellenplatte. Dieses Element ermöglicht die Messung zirkular polarisierten Lichts und ergänzt die linearen Detektionen. Durch die anschließende Berechnung der Verhältnisse R45 und Rz wird der vollständige Polarisationszustand erfasst, was eine präzise Schichtanalyse und verbessertes Qualitätsmonitoring gestattet sowie optimierte Inline-Einsatzfähigkeit in anspruchsvollen industriellen Produktionsprozessen konsequent garantiert.
Wachsende Nachfrage nach Inline-Ellipsometrie in Elektronik, Pharma und Energieproduktion
Die zunehmende Nachfrage nach Inline-Ellipsometrie spiegelt sich in einer Vielzahl industrieller Anwendungen wider: In der Elektronikfertigung und bei der Herstellung von OLED-Displays ist eine präzise Bestimmung der dünnen Funktionsschichten entscheidend für Leistung und Lebensdauer. Gleichermaßen profitieren Brennstoffzellenmembranen und Batterie-Elektroden von einer lückenlosen Kontrolle der Schichtstärken, um Effizienz und Stabilität zu maximieren. Auch in der Photovoltaik sowie in pharmazeutischen Produktionslinien sowie der Lebensmittel- und Getränkeherstellung werden Fehler frühzeitig erkannt und Ausschuss minimiert.
SVS-Vistek-Kameras liefern rauscharme Bildraten von 24,5 bis 75 Bildern
Für Anwendungen mit Bildraten bis 24,5 Bildern pro Sekunde setzt Bammer das exo250ZGE GigE Vision-Modell ein, das 5 Megapixel auflöst. Steigen die Anforderungen auf bis zu 75 Bildern/s, wechselt er auf die USB3-basierte exo250ZU3 für höhere Durchsatzraten. Wo hingegen höchste Detailtreue in der Auflösung gefragt ist, nutzt er die exo253ZU3 mit 12,3 Megapixeln. Laut Hersteller bieten sämtliche SVS-Vistek Kameras derzeit die niedrigsten Rauschwerte am Markt in Industrieanwendungen.
SVS-Vistek unterstützt TU Wien mit Expertenwissen und schnellen Support
Bereits zu Projektbeginn punktete SVS-Vistek durch umfassende technische Expertise und zeitnahe Serviceleistungen. Dank intensiver Abstimmung zwischen den Ingenieuren der TU Wien und den Kameraspezialisten wurden die exo-Kameras reibungslos in das neue Inline-Ellipsometriesystem eingebunden. Dieser kooperative Ansatz verkürzte die Integrationsphase erheblich und sorgte für beschleunigte Entwicklungszyklen. Durch die Kombination aus tiefgehendem Know-how und proaktivem Support konnte das Forschungsteam frühzeitig valide Messergebnisse erzielen und Optimierungsprozesse deutlich vorantreiben sowie Ressourceneffizienz und Planungssicherheit erhöhend.
Bammer erklärt Polarisation und Schichtanalyse verständlich für industrielle Inline-Lösungen
Der Schlüssel liegt darin, den komplexen Zusammenhang zwischen Polarisation und Schichtdickenmessung in eine praxistaugliche, leicht verständliche Methodik zu überführen. Dazu müssen technisch versierte Konzepte so reduziert werden, dass sie von Entscheidungsträgern ohne tiefe Fachkenntnisse nachvollzogen werden können. Erst durch diese robuste, anschauliche Darstellung lässt sich die im Labor erzielte Genauigkeit in automatisierte Inline-Systeme integrieren und dauerhaft in industriellen Fertigungsprozessen einsetzen, ohne Kompromisse bei Stabilität und Präzision einzugehen und Effizienz nachzuweisen.
Wiener Ellipsometrie in Labor- und Industrieanwendungen sichert PET-Flaschenqualität präzise
Mehrere Pilotnutzer haben das Inline-Ellipsometriesystem der TU Wien bereits erfolgreich in Laboranwendungen und industriellen Prüfstationen für PET-Flaschen integriert. Obwohl die Inline-Kamera-Lösungen nicht die extrem hohe Auflösung klassischer Laborellipsometer erreichen, liefern sie mit einer Genauigkeit von etwa zehn Prozent der Schichtstärke verlässliche Ergebnisse. Für viele Prozesse in der Verpackungsindustrie, bei denen schnelle Auswertung und robuste Messung entscheidend sind, reicht diese Präzision vollkommen aus und ermöglicht unabhängig eine effiziente Qualitätssicherung im Echtzeitbetrieb.
Steigende Nachfrage nach Polarisations und Ellipsometrie für präzise Schichtkontrolle
Mit dem steigenden Bedarf an zuverlässigen, flächigen Qualitätskontrollen von Beschichtungen in Zukunftstechnologien wie Display-herstellung, Photovoltaikmodulen, Batteriezellen oder Katalysatoren prognostiziert der Experte Bammer eine wachsende Relevanz der Polarisations- und Ellipsometrietechnik. Leistungsfähige Polarisationskameras ermöglichen dank präziser Messionen und zuverlässiger Datenerfassung neue Einsatzfelder in unterschiedlichsten Industriezweigen. Von der Fertigungsüberwachung bei OLED-Displays über Qualitätsanalysen in Batterie-Blue-Print-Prozessen bis hin zur automatisierten Fehlererkennung in Katalysatorschichten bieten diese Systeme umfangreiche Optimierungspotenziale. So lassen sich effiziente Produktionsabläufe gestalten.
Ausnutzung reflektierter Polarisation für präzise kontaktlose Schichtdicken und Materialanalyse
Polarisation bezeichnet die spezifische Orientierung elektromagnetischer Lichtwellen, die sich mithilfe spezieller Filter auf definierte Ebenen oder Richtungen beschränken lassen. Beim Auftreffen auf eine Oberfläche und anschließender Reflexion ändert sich der Polarisationszustand dieser Strahlung je nach Materialeigenschaften und Schichtaufbau. Bildverarbeitungssysteme nutzen diese Variationen der Lichtpolarisation, um ohne Berührung präzise Aussagen über Schichtdicken, Materialstrukturen und Oberflächenqualität zu treffen und so Produktionsprozesse effizient zu überwachen und erlauben zielgerichtet eine schnelle Identifikation von Fehlerquellen.
TU Wien Ellipsometrie mit SVS-Vistek Kameras sichert inline Qualität
Das integrierte Ellipsometriesystem der TU Wien kombiniert mit SVS-Vistek Polarisationskameras ermöglicht eine hochstabile Inline-Qualitätskontrolle von Dünnschichtdicken und Oberflächenqualitäten. Durch simultane Messung linearer und zirkularer Polarisationskomponenten werden Materialfehler frühzeitig erkannt und Automatisierungspotenziale ausgeschöpft. In Elektronikfertigung, Pharmaindustrie und Verpackungsanwendungen sorgt die präzise, flächenhafte Analyse für minimierte Ausschussraten und höhere Ausbeuten. Bei steigendem Bedarf an zuverlässiger Inspektion eröffnet dieses System neue Chancen für moderne Fertigungsprozesse in verschiedensten Industriezweigen unter Nutzung schneller, effizienter Datenverarbeitungstechnologien.
