Optische Funktionsprüfung. Anzeigeelementen

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Gerhard Seidel
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1 Optische Funktionsprüfung von Anzeigeelementen an Kfz-Baugruppen Jens Kokott GÖPEL electronic GmbH

2 Inhalt Was macht GÖPEL electronic? Notwendigkeit der Prüfung von Anzeigeelementen Geforderte Prüfaufgaben der Hersteller Aufbau von Prüfsystemen Hardwarekomponenten Softwaremodule Prüffunktionen Applikationsbeispiele: Optische Prüfung von Kombiinstrumenten und Navigationssystemen Zusammenfassung Nr. 2

Hersteller Aufbau von Prüfsystemen Hardwarekomponenten Softwaremodule

3 Was macht GÖPEL electronic? Entwicklung und Fertigung von Systemen für die Qualitätssicherung elektronischer Komponenten und Geräte im Fertigungsprozess Optische und elektrische Prüfverfahren Für Produktentwicklung und Serienfertigung Für Baugruppen und Komplettgeräte Nr. 3

elektronischer Komponenten und Geräte im Fertigungsprozess Optische und

4 Was macht GÖPEL electronic? Effektive Qualitätssicherung durch intelligente Kombination einzelner Prüfverfahren Nr. 4

5 Geschäftsbereiche JTAG/Boundary Scan Hard- und Softwarekomponenten entsprechend IEEE Standard stand-alone-systeme sowie Ergänzungseinheiten für Funktions-, Flying Probe und In-Circuit Tester Prüfkonzeptionen, Programmentwicklungen, Engineeringleistungen Testhaus für Boundary Scan Automatische Optische Inspektion Automatische optische Inspektionssysteme für die Elektronikfertigung Optische Inspektionssysteme für universelle Prüfaufgaben Nr. 5

Prüfkonzeptionen, Programmentwicklungen, Engineeringleistungen Testhaus für Boundary Scan Automatische Optische

6 Geschäftsbereiche Automotive Test Solutions GPIB-, VXI- oder PXI-gesteuerte Funktionstestsysteme für Baugruppen und Geräte Testsysteme für die Automobilindustrie Prüfsysteme für CAN, LIN, K-Line und FlexRay Automatisierungslösungen Funktionstestsysteme Simulation des Einsatzfalls über natürliche Schnittstellen des Prüflings Funktionsüberprüfung des Gesamtsystems auch an den Systemgrenzen kundenspezifische Lösungen Nr. 6

Automatisierungslösungen Funktionstestsysteme Simulation des Einsatzfalls über natürliche Schnittstellen des

7 Unternehmensprofil Gründung: 1991 Umsatz 2005: Hauptsitz: Büros: 13 Millionen EURO Jena Deutschland (Schwetzingen) USA (Austin/ Texas, Sterling Heights/ Michigan) Canada (Quebec) Frankreich (Marignier, Paris) 14 Umsatz in Millionen 120 Zahl der Mitarbeiter Nr. 7

(Marignier, Paris) 14 Umsatz in Millionen 120 Zahl der Mitarbeiter 12 100 10 8 6 4 2 80 60 40 20 0

8 Optische Prüfaufgaben an Anzeigeelementen im Kfz

9 Elektronik im Kfz Permanente Erhöhung des Elektronikanteils im Kfz 2000: 25% 2006: 40%... der Materialkosten Nr. 9

10 Elektronik im Kfz Steigende Qualitätsanforderungen bedingt durch Sicherheitsrelevanz elektronischer Baugruppen Kundenforderungen Umsatzverlust durch Imageverlust Installierte Systeme von GÖPEL electronic bei Fahrzeug- Herstellern und Zulieferern: Nr. 10

Umsatzverlust durch Imageverlust Installierte Systeme von GÖPEL

11 Anzeigeelemente im Kfz LEDs für Piktogramme LEDs für Hinterleuchtung von Bedienelementen Punkt-Matrix-Anzeigen LCD- / TFT-Displays Zeigerinstrumente Nr. 11

12 Wozu optische Prüfung? Vermeidung von Fehlinformationen bedingt durch: Fehlerhafte Anzeigeelemente und Steuergeräte Nicht-Übereinstimmung von Steuersignal mit Anzeige Falsche Softwarestände in Steuergeräten Fehlerhaftes dynamisches Verhalten von Anzeigen Nr. 12

Anzeigeelemente und Steuergeräte Nicht-Übereinstimmung von

13 Anzeigeelemente im Kfz Geforderte Prüfaufgaben der Hersteller Verifizierung von Symbolen in Anzeigen Kontrolle alphanumerischen Werte in Displays Farbüberprüfung von Piktogrammen Bestimmung von angezeigten Skalenwerten Überprüfung der Anzeigen-Helligkeit Ermittlung der Anzeigendynamik von Symbolen und Zeigern Nr. 13

von Piktogrammen Bestimmung von angezeigten Skalenwerten Überprüfung der

14 Aufbau von Prüfsystemen

15 Aufbau von Bildverarbeitungssystemen Monitor Drucker Kameras mit Optik (s/w, hochauflösend, Farbe, asynchron) Standard Schnittstellen (RS 232) Basis-PC mit Frame Grabber LAN Spezifische Schnitt -stellen (RS 485, Profi- Bus, CAN-Bus) Angepasste Beleuchtungseinrichtungen Tastatur Maus Nr. 15

Basis-PC mit Frame Grabber LAN Spezifische Schnitt -stellen (RS 485, Profi-

16 Softwarekomponenten TOM-Systeme "Anlern-Modul" zum Erstellen von Prüfabläufen Programm zur Definition von Prüfbereichen per Maus innerhalb des Videobildes Enthält Funktionen für Prüfaufgaben, zur Systemsteuerung und Kommunikation Ablage des Prüfablaufs unter frei definierbarem Namen "Laufzeit-Modul" zur autom. Abarbeitung von Prüfabläufen Ausführung des Prüfprogramms und Bereitstellung der Ergebnisse Fernbedienung des Systems über RS232, CAN-Bus, DDE, Pipes oder potentialfreie Ein-/ Ausgänge "Model-Teach" zum Anlernen von Objekten und Schriftarten Anlernen von Schriftarten und Objekten Lernvorgang erfolgt anhand von aufgenommenen Bildern Nr. 16

Abarbeitung von Prüfabläufen Ausführung des Prüfprogramms und Bereitstellung der Ergebnisse Fernbedienung des Systems über RS232, CAN-Bus, DDE, Pipes oder

17 Grundfunktionen von Bildverarbeitungssystemen Objekterkennung Klarschrifterkennung (OCR) Helligkeits- und Farbprüfung Objektvergleich Vermessung Positionskorrektur Sonstige Funktionen Nr. 17

Helligkeits- und Farbprüfung Objektvergleich

Prüffunktionen im Detail Verifizierung von Symbolen in Anzeigen Einsatz von Objekterkennungsfunktionen auf Basis einer neuronalen Baumstruktur Aufnahme von

18 Prüffunktionen im Detail Verifizierung von Symbolen in Anzeigen Einsatz von Objekterkennungsfunktionen auf Basis einer neuronalen Baumstruktur Aufnahme von Bildern von zu prüfenden Symbolen als Gut-Muster Definition der Symbol-Dimensionen Start des Lernprozesses zur Generierung des Klassifikators Nr. 18

von Bildern von zu prüfenden Symbolen als Gut-Muster Definition der

19 Prüffunktionen im Detail Verifizierung von Symbolen in Anzeigen Erstellung von Prüfabläufen durch Definition der Prüfbereichen Objektsuche mit erstelltem Klassifikator Auswertung von Qualitäten und Positionen Nr. 19

der Prüfbereichen Objektsuche mit erstelltem

Bildern zum Anlernen des Zeichensatzes Definition der

20 Prüffunktionen im Detail Lesen alphanumerischer Werte (OCR) Einsatz von OCR-Funktionen auf Basis einer neuronalen Baumstruktur Aufnahme von Bildern zum Anlernen des Zeichensatzes Definition der Zeichen-Dimensionen Start des Lernprozesses zur Generierung des Klassifikators Nr. 20

21 Prüffunktionen im Detail Lesen alphanumerischer Werte (OCR) Erstellung von Prüfabläufen durch Definition der Lesebereiche Klarschrifterkennung (OCR) mit erstelltem Klassifikator Vergleich bzw. Auswertung der Zeichenketten Nr. 21

Prüffunktionen im Detail Dynamisches Verhalten von Symbolanzeigen Aufnahme einer Bildsequenz nach Triggersignal Ausführung der Prüffunktion

22 Prüffunktionen im Detail Dynamisches Verhalten von Symbolanzeigen Aufnahme einer Bildsequenz nach Triggersignal Ausführung der Prüffunktion Objekterkennung in jedem Bild an definierter Stelle Bestimmung von Verzögerungszeiten bzw. Blinkfrequenzen anhand der erkannten Objekte in der Bildfolge Nr. 22

Triggersignal Bestimmung der Zeigerposition durch

23 Prüffunktionen im Detail Überprüfung des Zeigergleichlaufs Aufnahme einer Bildsequenz nach Triggersignal Bestimmung der Zeigerposition durch Kantendetektion in jedem Bild Ermittlung von Absolut- und Differenzwerten Nr. 23

24 Prüffunktionen im Detail Prüffunktionen Referenzdaten Videobild Dynamikauswertung Prüfablauf Nr. 24

25 Applikationsbeispiel: Verifikation von Kombiinstrumenten Nr. 25

26 Anforderungen an das Prüfsystem TFT/LCD Displays Multiplexbetrieb der Displays, Dimmung mit Pulsweitensignal Prüfung mit Objekterkennung und OCR Erkennung von Symbolen Farbrichtigkeit von Piktogrammen Anwesenheitskontrolle über Objekterkennung und OCR Skalenwerte Skalendurchmesser bis 110mm, Skalenneigung zur Kamera bis 8 Messgenauigkeit <0.5 bei Zeigerlänge 50mm Dynamische Messungen: Bildaufnahme alle 50ms 8.5ms, konfigurierbare Anzahl von Bildern Triggerung der Messung über CAN-Bus Nr. 26

27 Technische Umsetzung Kameras s/w-kamera (1 MegaPixel / 4 MegaPixel) s/w-kamera (asynchron triggerbar, 768x572 Pixel) 3 Chip Farbkamera (768x572 Pixel) CAN-Kommunikation zur Synchronisation Ansteuerung des X/Y/Z-Positioniersystems Programmpaket TOM AutomotiveLine Modul zum Erstellen und Abarbeiten von Prüfabläufen Modul zur Konfiguration von Kombiinstrumenten Modul zum Anlernen von Objekten und Schriftarten Modul zum Anlernen von Farben Nr. 27

28 Mechanikkonzeption Aufnahme Kombisystem Verfahreinheit Kamerakopf Schaltschrank mit Steuerkomponenten und PC Nr. 28

29 Mechanikkonzeption: Verfahreinheit und Kamerakopf Nr. 29

30 Das Prüfsystem Flexible Beleuchtungseinrichtung Kamerakopf Manuelle Positionier-ung in Richtung optischer Achse (X) Verfahreinheit für Z-Richtung Aufnahme für Kombiinstrument Verfahreinheit für Y-Richtung Nr. 30

31 Konfiguration von Kombiinstrumenten Konfiguration Skalendaten Referenzpunkte für Positionskorrektur Stützstellen für Skaleneinteilung Nr. 31

32 Applikationsbeispiel: Dauerlauf-Prüfstand für Navigationssysteme Nr. 32

33 Anforderungen an das Prüfsystem Test unter Klimaveränderungen Vibrationsanregung Betätigung von Gerätetasten, Drehbewegung von Bedienelementen Display-Kontrolle (Symbole, Helligkeit, alphanumerische Zeichen) kontinuierliche akustische Signalüberwachung Nr. 33

34 Das Prüfsystem Nr. 34

35 Zusammenfassung Ständige Erhöhung des Elektronikanteils im Kfz stellt eine starke Herausforderung an die Qualitätssicherung Komplexe Anzeigeelemente erfordern leistungsfähige optische Prüfsysteme Enorme Produktvielfalt macht eine hohe Flexibilität des Hardwareaufbaus und der Softwarekomponenten notwendig Nur eine intelligente Kombination von Prüfverfahren kann eine hohe Fehlererkennung gewähren Nr. 35

36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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