Schmerzpunkt der Branche
Mikroskopische Oberflächenfehler beeinträchtigen die Montagegenauigkeit optischer Komponenten
Obwohl Granit eine harte Textur aufweist, können bei der Bearbeitung mikroskopisch kleine Risse, Poren und andere Oberflächenfehler entstehen. Diese kleinen Defekte sind mit bloßem Auge nicht erkennbar, können aber die Montage optischer Komponenten erheblich beeinträchtigen. Wird beispielsweise eine hochpräzise optische Linse auf einer Granitplattform mit mikroskopischen Defekten montiert, lässt sich kein optimaler, fester Sitz zwischen Linse und Plattform erreichen. Dies führt zu einer Verschiebung des optischen Zentrums der Linse, was die Genauigkeit des optischen Strahlengangs des gesamten optischen Detektionssystems beeinträchtigt und letztendlich die Detektionsgenauigkeit verringert.
Die Freisetzung innerer Spannungen im Material verursacht eine Verformung der Plattform.
Obwohl Granit nach langer natürlicher Alterung seine inneren Spannungen verändert, kommt es während des Abbaus und der Verarbeitung zu Spannungen, die sich mit der Zeit abbauen und zu Verformungen der Granitplatte führen können. Bei optischen Prüfgeräten mit hohen Präzisionsanforderungen kann selbst eine minimale Verformung den optischen Strahlengang beeinflussen. Beispielsweise führt bei Präzisionsmessgeräten wie Laserinterferometern eine geringfügige Verformung der Platte zu einer Verschiebung der Interferenzstreifen, was Messfehler und eine erhebliche Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit der Messdaten zur Folge hat.
Es ist schwierig, den Wärmeausdehnungskoeffizienten optischer Elemente anzupassen.
Optische Inspektionsgeräte arbeiten üblicherweise in Umgebungen mit unterschiedlichen Temperaturen. Dabei stellt der Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten von Granit und optischen Komponenten eine große Herausforderung dar. Bei Änderungen der Umgebungstemperatur kommt es aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu unterschiedlichen Ausdehnungsgraden. Dies kann zu relativen Verschiebungen oder Spannungen zwischen dem optischen Element und der Granitplattform führen und somit die Ausrichtungsgenauigkeit und Stabilität des optischen Systems beeinträchtigen. Beispielsweise schrumpft Granit in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen anders als optisches Glas, was zum Lockern optischer Komponenten und damit zu Störungen des ordnungsgemäßen Betriebs der Prüfgeräte führen kann.
Lösung
Hochpräzisions-Oberflächenbehandlungsverfahren
Mithilfe fortschrittlicher Schleif- und Poliertechnologie wird die Granitoberfläche mit höchster Präzision bearbeitet. Durch mehrere Feinschleifprozesse mit hochpräzisen CNC-Maschinen lassen sich mikroskopische Oberflächenfehler effektiv beseitigen, sodass die Ebenheit der Granitoberfläche im Nanometerbereich liegt. Gleichzeitig optimieren modernste Technologien wie das Ionenstrahlpolieren die Oberflächenqualität weiter, gewährleisten die präzise Montage optischer Komponenten, minimieren durch Oberflächenfehler verursachte Abweichungen im optischen Strahlengang und verbessern die Gesamtgenauigkeit optischer Prüfgeräte.
Stressabbau- und Langzeitüberwachungsmechanismus
Vor der Granitbearbeitung wird eine Wärmebehandlung und Vibrationsalterung durchgeführt, um die inneren Spannungen maximal abzubauen. Nach Abschluss der Bearbeitung wird die Plattform mithilfe fortschrittlicher Spannungsmesstechnik umfassend auf Spannungen überwacht. Parallel dazu werden Wartungsdokumente für die langfristige Anlagenwartung angelegt und die Verformung der Granitplattform regelmäßig erfasst. Sobald geringfügige, durch Spannungsabbau verursachte Verformungen festgestellt werden, werden diese umgehend durch präzise Justierung korrigiert, um die Stabilität der Plattform im Langzeitbetrieb zu gewährleisten und eine zuverlässige Grundlage für die optische Inspektionsausrüstung zu schaffen.
Optimierung des Wärmemanagements und der Materialanpassung
Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wurde einerseits ein neues Wärmemanagementsystem entwickelt, um die Temperatur im Inneren der optischen Detektionseinrichtung durch präzise Temperaturregelung in einem relativ stabilen Bereich zu halten und die durch Temperaturänderungen verursachte Materialausdehnung zu reduzieren. Andererseits wurde bei der Materialauswahl die Übereinstimmung der Wärmeausdehnungskoeffizienten von Granit und optischen Komponenten berücksichtigt, Granitsorten mit ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgewählt und die optischen Komponenten entsprechend optimiert. Zusätzlich können Zwischenpuffermaterialien oder flexible Verbindungsstrukturen eingesetzt werden, um die durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung verursachten Spannungen zu verringern. Dies gewährleistet den stabilen Betrieb des optischen Systems in verschiedenen Umgebungstemperaturen und verbessert die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Umgebungsbedingungen sowie die Detektionsgenauigkeit der Detektionseinrichtung.
Veröffentlichungsdatum: 24. März 2025