PCBのマルチセンサー測定システム

私たちはしばしば、医療分野のいくつかの重要な分野で働いています。 スペースが非常に小さく、医療機器に許容される公差が非常に小さいため、その多くはサブミクロンであっても、PCB 医療機器の開発、維持、品質向上のために、医療分野でマルチ センサー測定システムが広く支持されています。

人工股関節のボールソケットジョイントなどの形成外科移植の分野では、脛骨、膝、足首の全インプラントに高精度の測定方法が必要です。 これらのインプラントの表面は、非一様有理スプライン (NURBS) によって形成された高度な曲線です。 回路基板の編集者は、移植コンポーネントがプロテーゼ コンポーネントまたは人体に埋め込まれたコンポーネントと一致する必要があるため、不規則で湾曲していることが多いことに気付きました。 複雑な 3D 曲線により、一方向からすべての平面を測定することが難しくなり、一部のタイプのセンサーではそれらを効果的に測定することが難しくなります。

ビデオ測定システムは、面が交差する角柱ワークの測定に適しています。 平面が交差するとエッジが現れ、ビデオはエッジを簡単に測定できます。 形成外科移植部品は、通常、連続した規則的な曲線（人工股関節フィッティング）または複雑な輪郭面（人工膝関節フィッティング）で構成されており、その形状は人間の臓器の輪郭に似ています。 これらのサーフェスには、平面または交差するエッジがほとんどまたはまったくありません。

ビデオ センサーはエッジとサーフェス ポイントの測定には優れていますが、多数のデータ ポイントを使用して等高線サーフェスの直線部分のデータを取得することは非常に面倒であり、実際的ではありません。 トリガーされたプローブにも同じ制限があります。これは、プローブが各ポイントに接近し、トリガー後に元の位置に戻る必要があるためです。実行可能ですが、大量の製品の測定には適していません。

人工膝関節の生体曲線プロファイルが PCB 設計要件を満たしているかどうかを判断する最良の方法は、レーザー測定を使用することです。 マルチセンサー測定システムでレーザーセンサーはどのように機能しますか? レーザーセンサーがワーク表面に光を投射し、センサーが反射光と散乱光を取得し、レーザーとワーク間の距離を3D空間で自動計算します。 レーザーはポイントを測定できます。または、ワークピースがレーザーから下に移動するとき、またはレーザーが PCB ワークピースをスキャンするときに、一連のデータ ポイントを取得して計算することもできます。 サンプリング間隔とサンプリング レートをカスタマイズできます。

レーザー光線がワークピース上を移動すると、測定ソフトウェアは、レーザーとワークピース表面の間の距離を継続的に計算し、Z 軸プラットフォームによって制御される閉ループ ポジショニングを通じて、レーザー センサーをキャプチャ範囲内に保つことができます。 このようにして、データポイントの正確な位置をすばやく取得できます。 レーザー フォーカシングは、ビデオのオート フォーカシングよりも高速で正確です。 レーザーは非接触センサーであるため、ワークピース表面への潜在的な損傷や無菌ワークピースへの潜在的な汚染が回避されます。

ほとんどの場合、オペレータが人工膝関節を固定して、レーザーがすべての重要な表面に確実に向けられるようにすることは困難な場合があります。 現時点では、プロテーゼをロータリーインデックステーブルに取り付けるのが解決策です。 同時に、測定を高速化するために、ワークピースと治具を手動でロードおよびアンロードするステップが削減されます。

通常、プローブを使用して膝の曲げ面からベンチマークを確立し、インデックス テーブルを回転させて人工膝関節を回転させ、レーザー センサー測定に最適な面を提示します。 データムは測定面の反対側に設定されるため、測定システムには完全な 3D 測定ソフトウェアが装備されている必要があります。 インデクサーが回転すると、ソフトウェアは座標系を回転できます。 このように、ロータリーインデクサーの位置に関係なく、レーザーによってキャプチャされたすべてのデータポイントは、測定ソフトウェアによって制御された 3D 空間で見つけることができます。

人工膝関節の複雑な輪郭を測定するもう 1 つの方法は、レニショー SP25 コンタクト スキャニング プローブを使用することです。 PCB 工場は、レーザーと同様に、オペレータがスキャンの開始点と終了点を決定することを学びました。 違いは、システムがワークピース表面上を移動してデータポイントを取得するときに、プローブが常にプロテーゼ表面に接触することです。 トリガープローブとは異なり、SP25 接触走査型プローブは常にワークピースと接触しています。 レーザーと同様に、データ ポイント密度とスキャン速度をカスタマイズできます。 マルチ センサー システムに SP25 が装備されている場合、サポートする 3D 測定ソフトウェアをインストールして、3D 空間でデータ ポイントを追跡する必要があります。

ロータリーインデックステーブルに固定された人工膝関節を測定する方法は他にもあります。 前述のリニアレーザーとコンタクトプローブのスキャンにより、インデックステーブル上のプロテーゼの上面をスキャンできます。 リニア スキャンは 3D ワークピースの直線部分を表すため、この部分をビデオ センサーでエッジとして測定できます。 補綴物を90度回転させ、裏側から光を当てると断面がはっきりとした「エッジ」になります。 この技術には、作動距離が長く、人工膝関節の傾きの影響を受けにくい、優れた測定レンズ システムが必要です。

「セクション」は光学ウィンドウよりも大きいため、システムが自動的にエッジを追跡し、複数のウィンドウでデータポイントを取得する場合、「エッジファインダー」などの機能を適切に適用できます。

人工膝関節はロータリーインデックステーブルに取り付けられており、その表面全体を測定できます。 インデクサーをゆっくりと回転させて、毎回数角度だけ回転させます。その後、複数の線形スキャン (またはエッジ検索) を完了して、データ ラティスを生成できます。 これらのデータ ラティスは、3D フィッティング ソフトウェアにインポートできます。 回転中心が得られると、ソフトウェアは、ワークピース データがワークピースの CAD モデルとどのように一致しているかを示します。

一部のフィッティング PCB ソフトウェアは、複数の要件や、ダイアグラムと設計ドキュメント間の偏差を満たしながら、データ ラティスの幾何学的寸法と公差解析を実行することさえできます。 この分析は、各ワークピースの受け入れ段階で使用できるだけでなく、生産プロセス中の後続のワーク生産の精度と効率を向上させることができます。

医療機器メーカーは、PCB 製造プロセスをいつでも記録および管理する必要があります。これには、製品の品質を管理および監視するための試験装置の適用も含まれます。 回路基板工場は、マルチセンサー測定システムが医療機器の重要な寸法を迅速かつ正確に検出し、ワークピースのロードとアンロードの数を最小限に抑えることができることを発見しました。 生産されたアーティファクトが設計仕様を満たしていることを確認するのは、ゲームの名前です。 最終的な結果は、医療機器メーカーのバランスシートの健全性、そして最終的には患者の健康に影響を与えます。