Optimale Optische Inspektionslösung

Entsprechend der Philosophie „Spezielle Aufgaben erfordern spezielle Lösungen!“ bietet die Hörmann IMG GmbH innovative Produkte mit kundenorientierten Lösungen. Als Teil der Hörmann Unternehmensgruppe hat sich das Unternehmen aus Nordhausen auf die Tätigkeitsfelder hochwertige elektronische Systeme, innovative Fahrzeug-Antriebstechnik, wie Hybrid- und Elektroantriebssysteme, Energietechnik im Bereich der erneuerbaren Energien sowie EMV- und Werkstoff- Prüfdienstleistungen spezialisiert. Die enge Zusammenarbeit mit Hochschulen sowie Wissenschafts- und Forschungseinrichtungen sichert zukunftsorientierte Leistungen und Produkte mit hoher Qualität und Zuverlässigkeit.

Aus dieser Ausrichtung als E²MS-Dienstleister ergibt sich ein breites Produktspektrum mit hohen Erwartungen an die Flexibilität in der Fertigung. Viele Produktwechsel, kleine Stückzahlen und eine hohe Bauteildichte stellen dabei auch an die optische Inspektion hohe Anforderungen.

Bisher erfolgte die Sichtkontrolle mittels eines Visionssystems VS8 rein manuell. Vorhandensein und Polungen wurden im 4-Augen-Prinzip überprüft. Die Erstmusterkontrolle von Baugruppen kann mit dieser Methode je nach Bauteilmenge und –dichte teilweise 8-10 Stunden mit 2 Arbeitskräften umfassen. Eine bauteilweise Überprüfung erforderte ein hohes Maß an Konzentration – auch auf den Ablauf der Prüfung. Das lange Arbeiten mit dem Mikroskop und die ständigen Fokuswechsel führten zu einer hohen Belastung der Augen und ein dauerhaftes Arbeiten länger als 4h ist unmöglich. Die Stichprobenkontrolle hinterließ zudem häufig das ungute Gefühl, eventuell einen Bereich nicht kontrolliert zu haben.

Um den hohen Qualitätsstandard unter den weiter steigenden Anforderungen für die Zukunft zu sichern, suchte Hörmann 2012 eine Lösung zur Unterstützung der optischen Inspektion. Dabei sollten die Nachteile der manuellen Prüfung entfallen und eine deutliche Beschleunigung des Prozesses erfolgen.

Als mögliche Lösung wurde zunächst ein AOI-System favorisiert. Bei den Präsentationen und Referenzbesuchen stellte sich allerdings sehr schnell heraus, dass das Vorgehen der AOI für die Anforderungen von kleinen und mittleren Serien nicht rentabel ausführbar ist. Der hohe Programmieraufwand und die Menge an manuell nachzubearbeitenden Pseudofehlern führen nicht zu einer Beschleunigung des Prüfprozesses. Damit entstehen sehr hohe Programmier- und Einmalkosten, die sich auf kleine Stückzahlen zu kontrollierender Baugruppen nicht umlegen lassen. Zudem wäre für die AOI-Programmierung und Bedienung auch mindestens eine qualifizierte Fachkraft notwendig gewesen, die zusätzliche Ressourcen gebunden hätte. Damit war klar, dass ein anderes Inspektionsverfahren gefunden werden musste.

Kleine und mittlere Stückzahlen fordern flexible optische Inspektionen

Hörmann evaluierte nun mehrere Semi-AOI Systeme und entschied sich im Oktober 2012 für die Lösung EFA Inspection der LEBERT Software Engineering (kurz LSE).

„Das System befindet sich mit dem Kamerasystem auf einem technisch besseren Stand als vergleichbare Lösungen, ist bedienerfreundlich und bietet vielfältige Möglichkeiten des Einsatzes.“, so Herr Linde, Prokurist und Bereichsleiter Electronic Systems bei Hörmann.

Überzeugt hat auch die Zukunftsorientierung der Lösung.

„Uns ist es ein wichtiges Anliegen, Kundenanforderungen immer wieder in die bestehende Software zu integrieren. Nur so entsteht ein praxisnahes System, das vielfältigen Einsatz findet!“, unterstreicht Herr Lebert, Geschäftsführer der LSE, diesen Aspekt. 

EFA Inspection automatisiert den Prozessablauf der Inspektion und stellt alle benötigten Informationen auf einer Bildebene dar. Mit diesen Voraussetzungen kann der Bediener schnell und sicher eine Bewertung abgeben. Der Programmieraufwand für das System beträgt nur wenige Minuten. Dabei lässt sich sowohl mit Koordinaten- und BOM-Informationen arbeiten, als auch alternativ „nur“ ein Golden-Board-Vergleich einrichten. Die Entscheidungskriterien zur Inspektion und die Segmentierung des Bildvergleichs lassen sich individuell vorgeben. Mit 7 unterschiedlichen Inspektionsarten liefert EFA Inspection ausreichend Flexibilität, um sich an unterschiedliche Prüfszenarien anzupassen. 

Bereits kurze Zeit nach der Einführung von EFA Inspection waren positive Auswirkungen festzustellen.

„Der zeitliche Aufwand für die optische Inspektion ging erdrutschartig nach unten.“, beschreibt Herr Linde die ersten Ergebnisse des Einsatzes von EFA Inspection.

Anstelle von 8-10 Stunden Inspektionsdauer mit 2 Personen, benötigt nur noch eine Person mit EFA Inspection  1-1,5 Stunden für eine Erstmusterprüfung. Dies bedeutet eine reine Zeiteinsparung von 80-90% sowie eine Personaleinsparung von 50%!

Die Inspektion an sich erfolgt mittels einer Aufnahme des Boards. Die hochwertigen Bilder werden schnell und einfach über das EFA Picture Touch Gerät erstellt.

„Unser breites Spektrum an Bauteil-, Bauformen und Baugruppen kann mit dem Kamerasystem in guter Auflösung abgedeckt werden.“, so Herr Linde zu der Aufnahmequalität.

Dabei lässt sich die optimale Beleuchtung je Board individuell über den Touch Screen Computer anpassen. Für Platinen mit besonders großen Abmessungen steht auch eine HR-Variante der EFA Picture Touch Geräte zur Verfügung. Diese erstellt mehrere Teilbilder je Platine, die im Anschluss zu einer Gesamtaufnahme zusammen gestitcht werden. 

Der Schwerpunkt der optischen 2D-Inspektion liegt auf der Überprüfung von Vorhandensein und Polung der Bauelemente. Mit veränderbaren Farbeinstellungen hat Hörmann zudem einen 3D-Effekt erzielen können, der eine Lötstellenbeurteilung am Bildschirm ermöglicht.

Gewinn für den gesamten Prozess

Herr Linde berichtet, dass die signifikante Veränderung des Prozesses der optischen Inspektion Auswirkungen auf den gesamten Durchlaufprozess in der Fertigung hat. So konnte Hörmann durch eine engere Verzahnung der Produktionsschritte das Durchlaufkonzept optimieren. Zudem bietet EFA Inspektion quasi nebenbei eine Rückverfolgbarkeit der Baugruppen. 

Auch für den Bediener hat sich die optische Inspektion stark verbessert. Eine Betrachtungsebene, alle Informationen an einem Ort sowie die 100%ige Sicherheit, alle Bauteile oder Segmente der Platine inspiziert zu haben, unterstützen den Prüfer effektiv. Damit kann länger und konzentrierter inspiziert werden. 

Als EMS-Dienstleister konnte Hörmann außerdem die optische Prüfung der Leiterkarten im Leistungsumfang integrieren. Der Einsatz der Semi-AOI-Lösung garantiert eine geringe Fehlerwahrscheinlichkeit.

Damit ist „EFA Inspection als Verkaufsargument für EMS-Dienstleister im Segment kleine und mittlere Stückzahlen unverzichtbar“ unterstreicht Herr Linde die rundum positiven Aspekte. 

EFA Inspection ist Teil der EFA SmartSuite, einer prozessbegleitenden Gesamtlösung der LSE, die die gesamte Fertigung von der Arbeitsvorbereitung bis zur Endkontrolle durch speziell dafür entwickelte Anwendungen unterstützt. Dabei ist EFA SmartSuite ein „lebendes“ System, das direkt aus vielfältigen Kundenwünschen hervorgegangen ist und in regelmäßigen Abständen um neue Lösungen erweitert wird.