عدسة زوم 12.5X لفحص أقراص المُرمِّزات البصرية

يحمل المُرمِّز التزايدي 512 P/R مسارَين من 512 خطًا لكل منهما بالإضافة إلى نافذة مرجع الصفر، وخط واحد ناقص أو موصول يتحول إلى نبضة مفقودة أو خطأ طور عند الخرج. تسجّل هذه المذكرة فحصًا مكتبيًا لقرص ذي ركيزة معدنية بعدسة زوم مستمرة من POMEAS بمعدل 12.5X، وتصحّح رقم مجال الرؤية الذي لا يصمد أمام الكاميرا الفعلية، وتفصل بين ما تُثبته الصور وما لا تُثبته.

نظرة عامة على المشروع

قطعة العمل قرص مُرمِّز بصري ذو ركيزة معدنية، موسوم 512 P/R، من النوع الذي يوضع بين LED ومصفوفة كواشف ضوئية داخل مُرمِّز دوار ويحوّل الموضع الزاوي إلى إشارات A وB وZ. المستخدمون في المراحل اللاحقة هم مصنّعو المحركات السيرفو، ومصنّعو مفاصل الروبوتات والمخفّضات، ومورّدو مُرمِّزات الأقراص الدوّارة بالمحرك المباشر ومُرمِّزات آلات التشغيل، ومصنّعو مستشعرات زاوية المقود أو صمام الخنق في السيارات.

الفحص هو تحقق تجميلي ومن حيث الاستمرارية قبل الشحن من الشبكة بعد الطباعة الحجرية أو النقش: خطوط مقطوعة، خطوط ناقصة، خطوط موصولة، نتوءات على الحواف، بقايا النقش، تلوث سطحي وخدوش. وهو ليس اختبارًا كهربائيًا وليس معايرة. يجب قراءة كل ما يلي بوعي بهذه الحدود.

تحدّي الفحص

يحمل القرص في الشكل 1 عدة آلاف من عناصر الخطوط عبر عدد قليل من المسارات المتركزة، بعرض يبلغ بضع عشرات من الميكرومترات للخط الواحد. عند هذا المقياس تعجز العين البشرية والمكبر اليدوي، ويكرّر المجهر ذو التكبير الثابت المشكلة الموصوفة في معظم أعمال فحص الخطوط الدقيقة: عند التكبير المنخفض لا يُرى الانقطاع، وعند التكبير المرتفع لا يمكن إيجاد الموضع الذي ينبغي النظر إليه.

المشكلة الثانية أخفت: العيوب الأهم بالكاد تغيّر الصورة. يختلف زوج الخطوط الموصولة عن زوج سليم بفجوة داكنة واحدة، ويغيّر النتوء حافةً بمقدار بضعة ميكرومترات. ولا يعتمد ظهور أي منهما على التكبير بقدر اعتماده على كيفية سقوط الضوء على الحافة، ولهذا تقف الإضاءة بجانب البصريات في هذه الحالة.

الشكل 1 — قطعة العمل: قرص مُرمِّز معدني 512 P/R. المسارات المتركزة هي قناتا A وB؛ يقع النقش 512 P/R ورقم القطعة على الأرضية بين المسارات والمحور. صُوِّر كما وُصل، مع الغبار.

التهيئة البصرية

يحتاج بندان إلى ملاحظة. يسجّل BOM العدسة على أنها 63010 + 12101D، وهو ترميز داخلي لدى POMEAS لا نموذج بيع؛ والأرقام البصرية المسجلة معه — 0.58X–7.5X و77 ± 2 mm — تطابق سلسلة LZL-12100، و12101D هو رمز المجموعة الفرعية المحورية في تلك العائلة. ولأن الإضاءة المسجلة ضوء حلقي ولا يظهر أي منفذ محوري موصول بالكابلات في صورة المنصة، تعامل هذه المقالة العدسة على أنها زوم يدوي من سلسلة LZL-12100 ولا تدّعي أن الفئة المحورية كانت مثبتة. صفحة LZL-12101 هي النسخة المحورية المقابلة، وهي مفيدة إذا احتاجت المحطة نفسها لاحقًا للنظر داخل تجويف.

الملاحظة الثانية تخص الكاميرا. الطراز كاميرا قياس HDMI من طرف ثالث، وليس منتجًا من POMEAS، وورقة بياناتها غير موجودة في ملف المشروع. لذلك يُحسب كل ما يلي مما يعتمد على هندسة المستشعر مرتين، انطلاقًا من منطقتين نشطتين محتملتين، ويُوسم كمشتق.

مجال الرؤية: تصحيح رقم 18.33 mm

ينص ملف المشروع على مجال 18.33 mm عند 0.58X. هذا الرقم حقيقي، لكنه يعود إلى مستشعر آخر. قسمة قطر 2/3″ البالغ 11.0 mm على 0.58 تعطي 18.97 mm؛ وقسمته على 0.6 تعطي 18.33 mm. بعبارة أخرى، 18.33 mm هو رقم 2/3″ عند 0.60X، نُقل إلى سجل كاميرته من فئة 1/2″. وعلى الكاميرا الفعلية تعطي العدسة نفسها مجالًا أصغر:

الفرق ليس نظريًا. عند 18.33 mm يتسع قرص بقطر يقارب ذلك في إطار واحد عند الطرف المنخفض؛ وعند 13.8 إلى 14.2 mm قد لا يتسع، وعندئذ يتعين على المحطة التنقل حول القرص بالفهرسة، مستخدمةً التكبير المنخفض للتنقل بدل صورة عامة بلقطة واحدة. وكلا الصفين المحسوبين من الدرجة C: حسابهما صحيح على أحجام مستشعرات مفترضة، وينبغي قراءة المنطقة النشطة من ورقة بيانات الكاميرا قبل كتابة أي مجال في مواصفة.

الشكل 2 — رسم تخطيطي وليس صورة فوتوغرافية. المجال القطري عند 0.58X لثلاثة صيغ مستشعر، مبيّنًا لماذا لا ينتقل رقم 18.33 mm المنشور إلى كاميرا 1/2 بوصة.

الإضاءة: الضوء الحلقي، والإضاءة الخلفية، وما تستخدمه الصور فعليًا

يسرد BOM ضوءًا حلقيًا واحدًا. وتُظهر صورة المنصة كذلك قاعدة مضاءة تحت الصفيحة الزجاجية، ويذكر نص المشروع إضاءة خلفية نافذة. وهذه ليست الادعاء نفسه: الضوء الظاهر في صورة ليس بالضرورة جزءًا من التهيئة المسلّمة، لذلك تُسجَّل الإضاءة الخلفية هنا بوصفها غير مؤكدة.

هذا التمييز مهم لأن الضوءين يجيبان عن سؤالين مختلفين. الضوء الحلقي يعمل بالانعكاس: يضع الطاقة على الأرضية المعدنية وعلى حواف الخطوط، والتباين في الصور أدناه ناتج عن ذلك الضوء المنعكس. والإضاءة الخلفية النافذة تعمل عبر القطعة: تنتج نوافذ ساطعة حيثما كانت الركيزة شفافة وداكنة حيثما حجبها المادة، وهو الأسلوب الطبيعي لإيجاد خط مقطوع على مقياس زجاجي أو غشائي. أما على قرص معدني معتم فلا يوجد ما ينفذ عبره، لذلك تسهم الإضاءة الخلفية قليلًا في تباين الخطوط وتساعد بالأساس على تحديد موضع الحواف وعلى الرؤية عبر الثقب المركزي.

إذا كان على محطة واحدة معالجة أقراص معدنية وزجاجية معًا، وجب أن تكون الإضاءة قابلة للتحويل وأن تسجّل وصفة الفحص أي ضوء أنتج كل نتيجة. العيب الظاهر تحت إضاءة واحدة وغير الظاهر تحت الأخرى نتيجة طبيعية، لا تناقض.

تسلسل الفحص

التنقل. ابدأ عند 0.58X، وتأكد من تخطيط المسارات، وعُدّها، واقرأ الوسم 512 P/R للتأكد من أن القطعة الصحيحة على المنصة. إذا لم يتسع القرص في المجال، تنقّل حوله بالفهرسة ودوّن المواضع الزاوية المغطاة.

التكبير. انتقل إلى التكبير العملي. يهبط عمق الميدان بسرعة: 2.75 mm عند 0.58X تصبح 0.27 mm عند 2X و0.05 mm عند 7.5X، لذلك تُضبط البؤرة مرة واحدة لكل نطاق عند التكبير المرتفع ولا تُلمس المنصة بين الإطارات.

المسح والتسجيل. اعمل شعاعيًا على طول مسار واحد ثم التالي، وأرشف كل إطار مع موضعه. العيب بلا موضعه غير قابل للتنفيذ بالنسبة للمهندس الذي عليه إصلاح آلة النقش.

ما تُظهره الصور

يغطي الشكل 3 ثلاثة مسارات متركزة إضافة إلى النقش المحفور في منظر واحد، وهو إطار التنقل. والشكل 4 هو القرص نفسه عند تكبير مرتفع، حيث تنفصل الخطوط الفردية وحوافها والأرضية المعدنية بين المسارات.

الشكل 3 — منظر بتكبير منخفض. ثلاثة مسارات متركزة ونقش 512 P/R في إطار واحد؛ البقع الساطعة المتناثرة جزيئات حرة على السطح المعدني، لا عيوب شبكة.

الشكل 4 — منظر بتكبير مرتفع لمسارين. حواف الخطوط نظيفة ومتصلة عبر هذا المجال؛ الأجسام الظاهرة جزيئات مستقرة على الأرضية بين المسارين. لم يُسجَّل أي خط مقطوع أو موصول في هذا الإطار، ولا يُدَّعى أي منها.

الحدود الهندسية وما لم يُتحقق منه

تُثبت الصور جودة الصورة، لا أداء الكشف. لا يوجد سجل بفحص بنسبة 100 بالمئة لجميع الخطوط الـ512 في كل مسار، ولا مكتبة عيوب بحقيقة مرجعية معروفة، ولا دراسة تكرارية. الإطار الذي يفصل خطًا بعرض 30 µm وعدم انتظام حافة بمقدار 3 µm شرط مسبق للكشف الموثوق، لا دليل عليه. إثبات أداء الكشف يتطلب عيوبًا مزروعة وقياسًا لمعدل الإفلات.

3.05 µm مواصفة عدسة، لا قدرة فحص. يصف أدق تفصيل تستطيع العدسة نقله في مستوى الجسم تحت الظروف الاسمية. أصغر عيب تستطيع محطة الحكم عليه بموثوقية يحدده التباين والإضاءة وأخذ العينات البكسل عند التكبير المختار وقاعدة القرار. وهو عادة أخشن عدة مرات من رقم العدسة، وينبغي قياسه على قطع حقيقية.

الفحص الشكلي ليس اختبارًا كهربائيًا. قد يبدو القرص مثاليًا ويفشل مع ذلك في خطأ الطور أو دورة العمل أو سعة الإشارة؛ وقد يجتاز قرص بخط حدّي كليهما. لا شيء هنا يقيس إشارة A/B أو علاقة الطور أو خطأ الاستيفاء، ولا تدّعي المقالة شيئًا عن دقة المُرمِّز.

أخذ العينات عند التكبير المنخفض. مع كاميرا 2 MP من فئة 1/2″، يغطي البكسل الواحد نحو 6.5 µm من الجسم عند 0.58X ونحو 0.5 µm عند 7.5X، مقابل دقة عدسة 3.05 µm. عند الطرف المنخفض الكاميرا هي الحد المقيِّد، وعند الطرف المرتفع العدسة؛ وهذا هو السبب العملي لاستخدام التكبير المنخفض في التنقل والمرتفع في إصدار الحكم.

التشوه. يقتبس ملف المشروع تشوه TV بنسبة 0.05 بالمئة أو أفضل. تذكر صفحة المنتج الحالية للعائلة تشوه TV أدنى بنسبة 0.001 بالمئة، والرقمان لا يتطابقان. ينبغي أخذ التشوه من مراجعة ورقة البيانات التي تُسلَّم مع العدسة، وقياسه إذا كان العمل البُعدي مقصودًا.

الشكل 5 — تهيئة المنصة. تثبيت رأسي مع مقبض ضبط البؤرة وضبط XY، وضوء حلقي عند العدسة، والقرص على صفيحة زجاجية فوق قاعدة مضاءة. الإضاءة الخلفية الظاهرة هنا غير مدرجة في BOM.

أين تناسب هذه التهيئة

كل قطعة ذات خطوط دقيقة يجب البحث عنها عبر مساحة كبيرة والحكم عليها بتكبير مرتفع مرشحة: أقراص المُرمِّزات والمقاييس، والمقاييس الزجاجية الخطية، والريتيكلات والأقنعة، والمشابك المحفورة، وأنماط مقاومات الأغشية الرقيقة ومصفوفات مسارات الدوائر المرنة. المدى نفسه يناسب إعادة العمل وفحص الوارد، حيث يتعين على المشغل إيجاد العيب أولًا ثم توصيفه.

أسئلة تثيرها هذه الحالة عادة

ما مجال الرؤية الذي تعطيه عدسة 12.5X على كاميرا 1/2 بوصة؟

نحو 11.0 x 8.3 mm عند 0.58X و0.85 x 0.64 mm عند 7.5X، بافتراض منطقة نشطة اسمية بمقاس 6.4 x 4.8 mm. إذا كانت الكاميرا مستشعر 1920 x 1080 ببكسلات 3.75 um يصبح مجال الطرف المنخفض 12.4 x 7.0 mm. رقم 18.33 mm المتداول لهذه العدسة هو قيمة 2/3 بوصة عند 0.6X ولا ينطبق على كاميرا 1/2 بوصة.

هل 3.05 um أصغر عيب يمكن لهذه العدسة كشفه؟

لا. 3.05 um هو الدقة البصرية المنشورة في مستوى الجسم، لا قدرة فحص. ما تكشفه المحطة بموثوقية يعتمد على التباين والإضاءة وأخذ العينات البكسل وقاعدة القرار، وهو عادة أخشن بمرات. وينبغي إثباته على قطع حقيقية بعيوب مزروعة بدل قراءته من ورقة بيانات.

ضوء حلقي أم إضاءة خلفية لفحص أقراص المُرمِّزات؟

الضوء الحلقي للسمات السطحية على قرص معدني معتم، حيث تُرى حواف الخطوط والنتوءات والوصلات والتلوث بالانعكاس. والإضاءة الخلفية للمقاييس الشفافة أو الغشائية، حيث يظهر الخط المقطوع كتغير في الضوء النافذ. إذا كان نوعا القطعتين مخططًا لهما، تحتاج المحطة الضوءين معًا ويجب أن تسجل وصفة الفحص أيهما استُخدم لكل نتيجة.

هل يمكن لمحطة الفحص هذه أن تحل محل الاختبار الكهربائي للمُرمِّز؟

لا. إنها تفحص الشبكة، وهي سبب فشل واحد فقط. خطأ الطور ودورة العمل وسعة الإشارة ودقة الاستيفاء خصائص كهربائية تُقاس والقرص يدور داخل مُرمِّز. الفحص البصري والاختبار الكهربائي متكاملان، وهذه الحالة لا تدّعي شيئًا عن أداء إشارة المُرمِّز.

لماذا لا نستخدم مجهرًا ذا تكبير ثابت لقرص 512 P/R؟

لأن مساحة البحث كبيرة والعيب صغير. التكبير الثابت المنخفض لا يستطيع فصل الانقطاع والتكبير الثابت المرتفع لا يستطيع إيجاده. زوم 12.5:1 يبقي تثبيتًا واحدًا ومسافة عمل واحدة وهو يغطي منظر التنقل ومنظر الحكم معًا، وهذا ما يجعل الفحص المكتبي لقرص كامل عمليًا.

اطلب حل فحص مشابهًا

أرسل القطر الخارجي للقرص أو المقياس، وعرض الخط وخطوته، وأصغر عيب يجب أن تلتقطه، وطراز الكاميرا وحجم المستشعر، ومسافة العمل المتاحة، وما إذا كانت القطعة معتمة أو شفافة. سنرد بنطاق تكبير وجدول مجالات واقتراح إضاءة بدل رقم قطعة واحد. تواصل مع POMEAS، أو ابدأ من عدسة الزوم المستمر LZL-12100 بمعدل 12.5X ومقارنة طرازات 12.5X. وللخطوة السابقة لهذه، الاختيار بين عائلات الزوم، يغطي دليل 6.5X مقابل 12.5X المقايضات.

دراسة حالة ذات صلة: عدسة زوم 14X مستخدمة داخل خلية فك تغليف بالليزر، حيث يجب إمالة المحور البصري ويصبح عمق الميدان هو العامل المقيِّد.