Spettrometria esatta

B alla Sill Optics GmbH & Co. KG, specialista in componenti ottici di alta precisione, ogni sistema di rivestimento antiriflesso e dielettrico a specchio viene testato con uno spettrofotometro. Tuttavia, i delicati strumenti di misurazione si guastavano ripetutamente, causando fermi di produzione e costose ricalibrazioni. Come

È necessaria la massima precisione

L'analisi ha mostrato che c'erano frequenti fluttuazioni di potenza in questo punto, l'esperto di ottica ha installato due sistemi di condizionamento di potenza alla fine del 2011. I sistemi Security Plus di Powervar da un lato catturano i disturbi, i picchi e le cadute di tensione e dall'altro assicurano l'alimentazione in caso di mancanza di corrente. I problemi di alimentazione possono quindi essere esclusi come fonte di errore e i test di qualità, spesso lunghi, vengono eseguiti senza interruzioni.

Circa 1.400 lenti di precisione con diametri da 4 a 300 mm sono prodotte quotidianamente alla Sill Optics di Wendelstein. Inoltre, ci sono lenti di illuminazione fino a 650 mm e prodotti su misura. Questi sono utilizzati, tra l'altro, in lenti e sistemi completi per la tecnologia laser, di misurazione e medica, nonché per l'elaborazione delle immagini, l'illuminazione e la fotonica. Poiché le lenti sono decisive per il funzionamento dei dispositivi successivi, la qualità è la priorità assoluta - soprattutto in termini di rivestimento. "La maggior parte delle nostre ottiche sferiche e asferiche di precisione sono prodotte con rivestimenti AR o dielettrici a specchio", spiega Andy Stufler, ingegnere di processo alla Sill Optics. Il trattamento della superficie permette di cambiare le proprietà della lente creando selettivamente un'interferenza. Per esempio, un rivestimento antiriflesso (AR) può ridurre le perdite di luce alle interfacce aria-vetro dal quattro per cento fino allo 0,05 per cento e prevenire riflessi indesiderati.

I controlli più accurati

Tuttavia, i singoli strati del rivestimento devono essere applicati con molta precisione per generare l'interferenza necessaria. "La misurazione con lo spettrometro è essenziale per questo. I sistemi di strati depositati a vapore sono controllati con precisione dopo ogni processo di disposizione", dice Stufler. Questo è l'unico modo per individuare in tempo gli errori di produzione. A questo scopo vengono utilizzati due spettrofotometri UV/Vis/NIR di Perkin Elmer, appositamente progettati per l'analisi di campioni difficili come il vetro altamente assorbente o i rivestimenti ottici. Allo stesso tempo, i processi dei sistemi di rivestimento vengono analizzati successivamente e vengono determinati i parametri del materiale per la loro regolazione.

Le fluttuazioni di potenza provocano interruzioni

Tuttavia, i moduli di misurazione si guastavano sporadicamente senza una ragione apparente, con conseguenti analisi degli errori costose e dispendiose in termini di tempo. Inoltre, c'erano frequenti interruzioni di corrente che interrompevano i processi di misurazione, come riferisce l'ingegnere di processo: "Gli spettrometri dovevano essere reinizializzati, e dopo aver registrato le linee di base, spesso si perdevano dai 15 ai 45 minuti di misurazione. "Anche il processo di test doveva essere iniziato dall'inizio. Un sistema UPS convenzionale, a monte, non poteva risolvere il problema perché reagiva troppo lentamente e i sistemi di misurazione continuavano a bloccarsi in caso di mancanza di corrente.

Poiché non è stato possibile trovare una causa tecnica per i problemi degli spettrofotometri e al fine di escludere disturbi nell'alimentazione elettrica come fonte di errore, i tecnici dell'assistenza di Perkin Elmer hanno lavorato insieme all'esperto di qualità dell'alimentazione Powervar. "Durante il processo, una misurazione della corrente durata una settimana ha rivelato ripetuti cali di tensione sulla fase, nonché tensioni di interferenza tra i conduttori neutri e di terra", spiega il risultato Werner Karau, amministratore delegato di Powervar Germania. "Tali fenomeni sono di solito causati dal funzionamento di grandi consumatori adiacenti nel processo di produzione. "Le tensioni di interferenza erano ben oltre i valori massimi raccomandati dall'industria dei semiconduttori, per cui a lungo andare si sarebbero dovuti temere danni ai dispositivi di misurazione. "Ero un po' sorpreso che le fluttuazioni di tensione fossero così alte da poter addirittura portare a dei difetti", dice Stufler. Di conseguenza, i danni precedenti all'attrezzatura di rivestimento sono stati attribuiti anche ai picchi di tensione quando la rete elettrica è ripartita dopo un'interruzione.

Potenza senza disturbi

Per garantire un'alimentazione costante, Sill Optics ha quindi deciso di installare i cosiddetti sistemi Security Plus sui due spettrofotometri. Questi contengono varie barriere contro le interferenze dalla rete elettrica, tra cui un'efficace protezione contro le sovratensioni, un trasformatore di isolamento a bassa impedenza che ferma le tensioni di interferenza di modo comune, una rete di filtro contro il rumore ad alta frequenza e un regolatore di tensione. Anche le fluttuazioni di frequenza possono essere compensate. In questo modo, il sensibile dispositivo di misurazione è fornito esattamente della corrente necessaria per il funzionamento in qualità costante, indipendentemente da eventi o disturbi sul lato dell'alimentazione.

Inoltre, i sistemi includono anche un sistema UPS che colma senza soluzione di continuità le interruzioni di corrente e previene così i crash dei moduli di misurazione. A tal fine, i dispositivi Security Plus sono collegati all'alimentazione tramite un circuito a doppio convertitore.

Analisi degli errori ad alta intensità di tempo

Alimentazione integrata, in cui la corrente scorre in ogni caso - sia funzionamento a rete o a batteria - attraverso l'inverter interno, in modo che non ci siano interruzioni quando si passa da una modalità all'altra. In caso di emergenza, i sistemi forniscono energia immagazzinata per almeno 15 minuti a piena capacità; per fasi di ponte più lunghe, possono essere accoppiati con batterie esterne. Al fine di ridurre i costi operativi, è stata prestata attenzione all'alta efficienza: Il fattore di potenza in uscita è di 0,9, il che significa che circa il 30 per cento in più di potenza utilizzabile viene fornito rispetto ai sistemi UPS tradizionali.

Meno tempo richiesto

I lunghi tempi di inattività dopo un'interruzione di corrente non sono più un problema nel controllo della qualità alla Sill Optics. Si evita il dispendio di tempo per la reimpostazione che prima richiedeva fino a 45 minuti. "Si potrebbe staccare la spina anche durante un processo di misurazione sensibile senza influenzare il processo in alcun modo", riferisce l'ingegnere di processo Stufler. Anche possibili danni dovuti ai picchi di tensione

Alimentazione uniforme

sono ora prevenute in modo affidabile. Soprattutto, però, in caso di problemi con i dispositivi di misurazione, il fattore di qualità dell'alimentazione non deve più essere considerato come una causa potenziale nell'analisi dei guasti, cosa che prima comportava molti interventi di tecnici e molto tempo di produzione perso. Per il futuro, l'azienda sta addirittura pensando di installare ulteriori sistemi di protezione di Powervar: "Se è fattibile in termini di costi, vorrei proteggere anche le parti sensibili dell'impianto di tempra e rinvenimento, poiché qui un difetto è quasi garantito in caso di mancanza di corrente".