Intelligente Farbinspektion für effektive Kleinserienprüfung Jens Kokott, GÖPEL electronic GmbH. Die Herausforderung der Kleinserienfertigung

Transkript

1 Intelligente Farbinspektion für effektive Kleinserienprüfung Jens Kokott, GÖPEL electronic GmbH Die Herausforderung der Kleinserienfertigung Für Unternehmen in der Elektronikbranche gehört das Outsourcing der Produktion von Flachbaugruppen zu einer immer mehr praktizierten Herangehensweise mit dem Ziel, Fixkosten im eigenen Haus zu minimieren. Dabei handelt es sich in vielen Fällen um kleine bis mittlere Fertigungslose, verbunden mit ständigem Produktwechsel, woraus sich hohe Anforderungen an die Logistik des Fertigers und die begleitende Produktprüfung ergeben. Zur Sicherung der Qualität sind dabei gerade bei kleineren Stückzahlen Lösungen zu suchen, welche die Einmalaufwände für die Prüfung eines Baugruppentyps minimieren. Somit sind unter diesem Gesichtpunkt adapterlose Prüfverfahren der einzig sinnvolle Weg. Als besonders effektiv hat sich dabei der Einsatz der Automatischen Optischen Inspektion (AOI) herausgestellt und in der Vergangenheit dementsprechend etabliert. Insbesondere Stand- Alone AOI-Systeme stellen bei einer nicht verketteten Fertigung ein geeignetes Prüfmittel dar, um flexibel die geforderte Produktqualität sicherzustellen. OptiCon SmartLine - AOI-System für portablen Einsatz Gerade der Einsatz an unterschiedlichen Positionen innerhalb der Fertigung gewährleistet eine hohe Effizienz eines AOI-Systems. Durch kompakte und portable Inspektionslösungen kann dabei die Prüfung z.b. innerhalb der SMD-Fertigung, zwischen THT-Bestückung und Wellenlötung oder nach Komplettmontage der Gesamtbaugruppe erfolgen. Speziell für diesen Einsatzfall bietet das AOI-System OptiCon SmartLine von GÖPEL electronic eine äußerst effektive Möglichkeit, hohe Fehlererkennung nach den unterschiedlichen Abschnitten der Baugruppenfertigung zu gewährleisten. Das System integriert alle notwendigen Komponenten inkl. des Basis-PCs in einem Auftisch- Gehäuse, sodass als zusätzlicher Platzbedarf lediglich der Monitor sowie Tastatur und Maus vorzusehen sind. Durch dieses All-In-One Konzept werden zusätzliche Verbindungskabel zwischen Grundgerät und PC vermieden, welche nicht nur einen erhöhten Aufwand beim möglichen Transport bedeuten, sondern zusätzlich auch eine potenzielle Fehlerquelle für Systemdefekte darstellen. Ein mit Rollen versehenes ergonomisches Untergestell mit integriertem Monitor- und Tastaturhalter ermöglicht zusätzlich die einfache Handhabung beim flexiblen Einsatz an unterschiedlichen Positionen innerhalb der Fertigung.

2 Bild 1: OptiCon SmartLine 1M von GÖPEL electronic Höchste Leistungsfähigkeit trotz kompaktester Bauweise Das seit April 2007 verfügbare kompakte Desktop AOI-System steht in den primären Inspektionsparametern den größeren Systemen der OptiCon-Familie in keiner Weise nach und bietet somit ein herausragendes Preis-/ Leistungsverhältnis. Erzielt wird diese hohe Leistungsfähigkeit durch Einsatz des bewähren Kamerakopfes in seiner 1M-Version, welcher sich u.a. durch ein telezentrisches Objektiv als eine Schlüsselkomponente für Bildaufnahmen höchster Qualität auszeichnet. Bild 2: Telezentrische Bildaufnahme mit dem Kamerakopf des OptiCon SmartLine Selbstredend stehen auch beim OptiCon SmartLine Beleuchtungsmöglichkeiten, wie z.b. die dreifarbige TopFlash-Beleuchtung sowie die flexible QuattroFlash-Beleuchtung mit wählbaren Beleuchtungsrichtungen in voller Vielfalt zur Verfügung.

3 Bild 3: Kamerakopf der OptiCon-Systeme Das mechanische Grundkonzept wurde in Anlehnung an das erfolgreiche Stand-Alone System OptiCon BasicLine entwickelt, welches im Rahmen der diesjährigen Elektronik-Fachmesse APEX in Los Angeles mit dem Best In Test -Award der weltweiten Zeitschrift Test and Measurement ausgezeichnet wurde. So kommen auch beim OptCon SmartLine Linearmotoren zum Einsatz, welche sowohl die zu prüfende Baugruppe als auch den Kamerakopf in jeweils einer Richtung orthogonal zueinander bewegen. Dieses Antriebskonzept zeichnet sich durch höchste Positioniergenauigkeit, hohe Verfahrdynamik sowie nahezu Wartungsfreiheit aus. Bauteilidentifizierung durch intelligente Farbinspektion Basierend auf der Extended Colour Technology TM sind, ebenso wie an allen anderen Systemen der OptiCon-Familie, auch mit dem OptiCon SmartLine brilliante Farbbilder ohne jegliche Einschränkungen in der Pixelauflösung verfügbar. Parallel dazu stehen in gewohnter Weise kontrastreiche Graustufenaufnahmen zur Verfügung, die speziell in Kombination mit der ausgewählten Beleuchtungsfarbe die Darstellung von kritischen Erkennungsmerkmalen, z.b. von Polaritätsmarkierungen, optisch verstärken können. Sowohl die homogene Ausleuchtung des gesamten Betrachtungsfeldes als auch die eingangs erwähnte telezentrische Optik gestatten den uneingeschränkten Einsatz der OptiCon-Bauteilbibliothek und sind damit Basis für die Kompatibilität aller Systeme untereinander. Zur weiteren Steigerung der Fehlererkennung mit dem OptiCon SmartLine steht zusammen mit der Extended Colour Technology TM eine weitere Prüffunktion zur Verfügung, welche die Identifizierung von farbcodierten THT- und SMD-Bauelementen sicher ermöglicht. Bekanntermaßen liefern auf Bildvergleich basierende Prüffunktionen (Korrelationsverfahren) nur eine Ja/ Nein Aussage und sind durch eine erhöhte Pseudofehlerrate bzw. durch

4 Fehlerschlupf gekennzeichnet. Aus diesem Grund wurde von GÖPEL electronic speziell für die Lösung der Prüfaufgabe ein optimierter Klassifizierungsalgorithmus entwickelt. Dieser basiert auf detaillierter Merkmalsanalyse hinsichtlich Farbe und Glanzgrad und liefert dem Anwender als Ergebnis den direkten Zahlenwert der Farbcodierung. Der Wert lässt sich dann auf intelligente Weise mit dem im jeweiligen Prüfschritt oder Bibliothekseintrag hinterlegten Sollwert verknüpfen, womit auch eine Definition von alternativen Bauteilwerten möglich ist. Bild 4: Farbringerkennung an THT-Widerständen Reduzierte Prüf- und Reparaturkosten durch optimale Fertigungsintegration Neben den Basis-Prüffunktionen wie Bauteilpositionierung, Lötstellenkontrolle und Klarschrifterkennung (OCR) ermöglicht gerade diese intelligente Farbprüfung den effektiven Einsatz des Systems, um mögliche Bestückfehler frühzeitig zu erkennen. So können z.b. durch die Prüfung von Widerstandwerten nach der Handbestückung bedrahteter Bauelemente falsche Widerstandswerte mit geringem Aufwand ausgetauscht werden. Kommen derartige Fehler erst bei einem elektrischen Test zum Vorschein, würde dies ein Vielfaches an Reparaturkosten bedeuten. Zusätzlich lässt sich durch die detaillierte Bauteilidentifikation der In-Cicuit-Test entlasten bzw. dessen First-Pass-Yield deutlich erhöhen. Gegebenenfalls kann durch diese erhöhte Fehlerabdeckung des AOI-Systems auf einen elektrischen Test vollständig verzichtet werden, wodurch neben Adapterkosten für den ICT auch Kosten für einen baugruppenspezifischen Funktionstest entfallen können. Neben der erhöhten Fehlererkennung ermöglicht Extended Colour Technology TM auch die realitätsnahe farbige Darstellung erkannter Fehler innerhalb der OptiCon- Reparaturplatzsoftware. Zur eindeutigen Fehleridentifizierung und lokalisierung stehen sowohl ein farbiges Übersichtsbild mit markierter Fehlerposition als auch ein Vergleichsbild des Fehlerbereiches zur Verfügung.

5 Bild 5: Reparaturplatzsoftware der OptiCon-Systeme Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass zum einen die Kompaktheit und Portabilität eines AOI-Systems entscheidend zu dessen effektivem Einsatz in der Fertigung beiträgt zum anderen aber auch intelligente Prüffunktionen zur Bauteilidentifikationen einen entscheidenden Beitrag für die Kostenoptimierung des Reparaturprozesses leisten. Diese dargelegten Möglichkeiten stehen dem Anwender mit dem OptiCon SmartLine zur Verfügung. Die darüber hinaus vorhandene Kompatibilität mit anderen Systemen der OptiCon-Serie bietet die Möglichkeit, Prüfprogramme untereinander auszutauschen und sowohl im Stand- Alone als auch In-Line Prozess auf eine gemeinsame Datenbasis zuzugreifen. Bild 6: In-line AOI-System OptiCon AdvancedLine