erschienen in der polyscope 10/2012
Dieses Inspektionssystem hat man speziell für die Prüfung von Erstmustern, Kleinserien, Prototypen und zur Rüstkontrolle entwickelt. Es bietet dem Anwender einen grossen Zeitvorteil, verbunden mit gleichzeitiger Steigerung von Qualität und Produktivität. Automatische optische Testsysteme – AOI – sind vorrangig für den Einsatz bei großen Losgrößen geeignet. Für diesen Einsatzzweck rechnen sich die hohen Anschaffungskosten, verbunden mit dem großen Teaching-Aufwand.
Dabei ist die automatische Erkennung abhängig von der Qualität und Quantität des «Erlernten». Nach der Erstellung eines Prüfprogramms muss man qualitativ gute «Pseudofehler » einpflegen, sodass sich die automatische Erkennung lernend verbessern kann. Erfahrungsgemäß liegt in Abhängigkeit von der Gesamtanzahl der Komponenten je Board die Schwelle zur Wirtschaftlichkeit der AOI bei 100 Boards. Damit prüft eine AOI in der Regel erst ab 100 Platinen wirklich zuverlässig automatisch und wirtschaftlich.
Manuelle Inspektion: Lupe oder Mikroskop sind das Arbeitsmittel
Viele der optischen Inspektionsaufgaben fallen allerdings nicht in den Einsatzbereich der AOI. Bei einer Erstmusterprüfung oder bei einer Kleinserie von weit weniger als 100 Boards ist der Teaching-Aufwand der automatischen Systeme sehr groß. Mangels Alternativen lässt man in solchen Fällen die Baugruppen zumeist manuell prüfen. Eventuell mit einer Lupe oder einem Mikroskop bewaffnet, überprüft man Vorhandensein, Polung und Ausrichtung der Bauteile aus dem Gedächtnis oder im Vergleich zu einem Gut-Muster oder dem Bestückplan.
Dabei benötigt das Prüfpersonal neben einem guten Gedächtnis ein hohes Maß an Konzentration auf den Ablauf der Inspektion. Das Auffinden und Kontrollieren gezielter Bauteile kostet zudem Zeit zum Suchen der Komponenten auf dem Board. Im Ergebnis bleibt eine Unsicherheit in der Qualität, da durch ein Ermüden der Prüfer die Fehleranfälligkeit steigt und keine Nachvollziehbarkeit der Sichtprüfung gegeben ist.
Der Mensch ist der beste «Sichtprüfer»
Das Inspektionssystem vereint die Kompetenz der Prüfer mit einem automatisch geführten und nachvollziehbaren Prüfablauf. Dennoch ist der Mensch als bewertende Instanz eine wichtige Komponente. Durch die gewonnene Erfahrung und die Möglichkeiten, auf unerwartete Situationen kompetent zu reagieren, ist der Prüfer ganz ohne «Prüfprogramm » gerade bei variablen Testaufgaben einem automatischen System überlegen. Das Inspektionssystem unterstützt daher die manuelle Sichtprüfung, indem es Prozesse, die sich automatisieren lassen, an den Computer übergibt.
Das Auffinden der Bauteile auf dem Prüfling oder die aufbereitete Darstellung aller notwendigen Informationen wie beispielsweise Bauform, Polarität, Sachnummer usw. sind dabei Grundlage zur Beurteilung durch den Experten. Das Prüfpersonal lässt sich automatisch durch die Inspektion führen, sodass kein Bauteil vergessen wird. Die Inspektion wird zusätzlich lückenlos protokolliert. Die optische Inspektion mit dem Prüfsystem unterstützt so optimal die Prozessabläufe und sichert gleichermaßen die Qualität der Produkte sowie die Wirtschaftlichkeit der Testaufgabe.
Das Inspektionssystem im Detail
Das Inspektionssystem besteht aus einer Hardwarekomponente und der Inspektionssoftware EFA-Inspection. Mit der Fotostation EFA-Picture-Touch steht ein guter «Allrounder » zur Verfügung, der für schnelle Aufnahmen mit wechselnden Platinengrößen im SMD- und THT-Bereich konzipiert ist. Die Scan-Lösung EFA-Scan300 eignet sich im Besonderen für große Platinen mit vielen kleinen SMD-Bauteilen.
Die Software ist das Herzstück der Inspektionslösung. Entsprechend dem aktuellen Programmdesign gestaltet, bietet sie einfachste, intuitive Bedienung bei gleichzeitig größtmöglicher Variabilität. Innerhalb weniger Minuten ist ein Projekt mit Koordinatendaten eingerichtet. Dabei ist es nicht notwendig, die Daten vorher aufzubereiten – das Inspektionssystem versteht über 200 unterschiedliche Bild- und Datenformate. Auch das Zusammenführen von Koordinatenlisten und BOM-Dateien kann man mit der Software schnell und einfach durchführen. Die Koordinatendaten lassen sich über eine einfache Zuordnung mit dem Bestückplan verbinden.
System ist für Kleinserien optimiert
Als weitere Funktionen stehen ein Variantenmanagement, die Berechnung der Koordinatendaten für ein Nutzen oder gar das Arbeiten ganz ohne Koordinatendaten auf der Grundlage eines Gut-Musters zur Verfügung. Für Kleinserien-Inspektionen konnte man das Prüfsystem speziell optimieren, sodass immer wiederkehrende Einrichtungs- und Ablauffunktionen automatisiert ablaufen. Der Anwender muss lediglich eine weitere Aufnahme des nächsten Prüflings erzeugen – und kann Sekunden später bereits die Baugruppe inspizieren.
Damit das Prüfpersonal sicher und schnell eine Inspektionsentscheidung treffen kann, lassen sich alle notwendigen Informationen optimiert anzeigen. So lässt sich beispielsweise der Bestückungsplan über das Bild des Prüflings einblenden. Oder die Beurteilung erfolgt aufgrund einer Wechselbildanzeige zwischen dem Prüfling und dem Golden Board. Fehler springen als Bewegung sofort ins Auge. Durch softwareseitig optimierte, automatische Ausrichtungen der beiden Bilder gegeneinander ist dieses Wechselbild unglaublich ruhig, und es bewegen sich allein die Unterschiede.
Vielfältige Nutzung des Systems bei einfacher Bedienung
Grundlage der Softwarekonzeption zum Inspektionssystem ist es, ein intuitiv zu bedienendes System zu erstellen, das auch ungeübten Computerbenutzern einen schnellen Zugang erlaubt. Gleichzeitig lässt sich jedoch auch eine große Bandbreite an unterschiedlichen Testszenarien und Varianten unterstützen. Damit passt sich das Prüfsystem dem bereits bestehenden Inspektionsprozess eines Unternehmens an und kann diesen optimal unterstützen.
Getreu diesem Prinzip kann man entsprechend der anfallenden Testaufgabe eine von insgesamt sechs Inspektionsarten wählen. Dabei wird sowohl die klassische Erstmusterprüfung abgedeckt als auch eine Inspektion nach Bildsegmenten oder nach ausgewählten Bereichen. Die Inspektion an sich ist automatisch geführt und stellt sicher, dass sich alle relevanten Bauteile oder Bildausschnitte zur Überprüfung anzeigen lassen. Die Inspektionsergebnisse kann man speichern. Diese lassen sich auch über einen Bericht oder eine Excel-Datei dauerhaft dokumentieren. Die Softwarelösung ist ein «lebendes» System, das direkt aus den vielfältigen Wünschen hervorgegangen ist.