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Industrielle Automation 1/2017

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Industrielle Automation 1/2017

Blick für das Detail

Blick für das Detail USB-3.0-Kamera als Qualitätsgarant in der automatisierten Bauteilprüfung von Leiterplatten Die korrekte Anordnung der richtigen Bauteile ist bei der Oberflächenmontage von Elektronikplatinen das A und O. Eine der neuesten USB-3.0-Kamera- Technologien ermöglicht beim Leiterplattenbestücker Norcott Technologies eine automatisierte Überprüfung. Hohe Auflösung, hohe Bildraten, eine universelle Softwareschnittstelle und zukunftsfähige Konnektivität über USB 3.0 waren überzeugende Argumente. Die Erstmusterprüfung ist einer der wichtigsten Schritte bei der Oberflächenmontage von Leiterplatten (surface mount technology, SMT), denn durch sie kann abschließend geprüft werden, ob sich die richtige Komponente in der richtigen Position auf der Platine befindet, bevor diese zum Löten freigegeben wird. Durch die Prüfung wird sichergestellt, dass das Endprodukt bei normaler Fertigung dem vom Kunden vorgegebenen Prozess entspricht. Ted Reilly, Senior Business Process Developer bei Norcott, erklärt: „Die Erstmusterprüfung ist im Grunde ein manueller Prüfprozess, doch bei Leiterplatten mit hunderten Komponenten ist es überaus zeitaufwendig, mühsam und fehleranfällig, jedes Bauteil mit dem menschlichen Auge zu kontrollieren und mit der Stückliste des Kunden zu vergleichen. Durch eine Automatisierung dieses Prozesses mittels Bildverarbeitungstechnologie können wir das Vorhandensein, die Positionierung und die Identität von SMT- Komponenten direkt anhand der Stückliste überprüfen. Dies macht einen großen Unterschied in Bezug auf Zeiteinsparung und Präzision. In unserem SMT Setup & Quality Department ist dies ein entscheidender Aspekt, und da die Prüfung vor dem Reflow erfolgt, ist sie zerstörungsfrei, was die Effizienz der Abteilung und die Erfolgsquote beim ersten Durchlauf erhöht.“ Vom visuellen Prüfsystem zur hochwertigen Optik Mit seinen drei unabhängigen Oberflächenmontage-Linien verfügt Norcott über eine flexible Fertigungsstätte, die einen schnellen Prototypenbau ermöglicht und zugleich den Anforderungen größerer, regelmäßiger Produktionsaufträge gerecht wird. Grundsätzlich kann jede Kombination von Oberflächen- (SMT) und Durchsteckmontage (PTH) durchgeführt werden: einseitige SMT, beidseitige SMT, einseitige sowie beidseitige SMT + PTH, beidseitige SMT + PTH sowie beidseitige SMT + beidseitige PTH. Norcott entwickelte sein erstes visuelles Prüfsystem FAI XY vor etwa acht Jahren, doch als die verwendete Hard- und Software veraltet war, wurde ein neues System benötigt. Dafür wählte Norcott die hochauflösende USB-3.0-Farbkamera IDS UI-3580CP mit 5 Megapixeln und hochwertiger Optik. Diese ist auf einer motorgesteuerten XY-Plattform montiert, wodurch Erstmusterprüfungen in starker Vergrößerung möglich sind. Das 01 Norcott Technologies prüft seine Erstmuster- Leiterplatten mit einem automatisierten Prüfsystem mit integrierter USB-3.0-Kamera

System verwendet eine selbst entwickelte Wpf.net-Software, die eine Integration in die umfangreiche Komponentendatenbank und das Repository von Norcott gestattet. Zahlreiche Informationen in Echtzeit Die vielseitige Kamera UI-3580CP verbindet sich mit der genannten Wpf.net-Anwendungssoftware von Norcott über die uEye- API, die Bestandteil des im Lieferumfang aller IDS-Kameras enthaltenen IDS Software Development Kit (SDK) ist. Die zu prüfenden Leiterplatten werden mit den Bauteilen bestückt und diese werden mittels Lötpaste in der richtigen Position gehalten. Das System verfügt über eine Reihe von Funktionen, mit deren Hilfe sich rasch die kundenspezifischen Stücklisten laden lassen, in denen die zu verwendenden Teile oder Komponenten und deren vom Kunden vorgegebene Anordnung auf der Leiterplatte aufgeführt sind. Beim Aufrufen jeder einzelnen Komponente in der Stückliste bewegt sich die Kamera automatisch an die zu prüfende Stelle. Einrichten ist nicht erforderlich – das System ist nach dem Start innerhalb von zwei Minuten einsatzbereit. 02 Das Kamerasystem erzeugt ein quadra tisches Sichtfeld und zeigt darin SMT-Komponente, Platine und Lötpaste 03 Die USB-3.0-Farbkamera IDS UI-3580CP verfügt über eine Auflösung von 5 Megapixeln und ist mit hochwertiger Optik ausgestattet Das Kamerasystem erzeugt ein quadratisches Sichtfeld von 50 mm Seitenlänge. Darin werden die SMT-Komponente, die Platine und die Lötpaste in einer Auflösung gezeigt, in der selbst 0201-Komponenten dargestellt werden. Für eine stärkere Vergrößerung ist eine Zoomfunktion vorhanden. Die erwähnte Software ermöglicht die Anzeige zahlloser Informationen in Echtzeit, sodass jede Komponente visuell auf Vorhandensein, Positionierung, Ausrichtung, Teilemarkierung, Polarität und viele andere Parameter geprüft werden kann. Leiterplatten, die die Prüfung bestehen, werden zum Löten weitergeleitet. Bei Diskrepanzen zwischen Platte und Stückliste kann die Software eine hochauflösende Kopie des Komponentenbildes in einem Ordner speichern, auf den das Technikerteam zur weiteren Überprüfung Zugriff hat. Hochpräzise Farbwiedergabe und kristallklare Bildqualität Die kompakte USB-3.0-Kamera UI-3580CP Rev. 2 misst nur 29 × 29 × 29 mm und verfügt über ein robustes, aber dennoch leichtes Magnesiumgehäuse. Sie ist ausgestattet mit dem 4,92-Megapixel-CMOS-Farbsensor MT9P006STC von ON Semiconductor, einem der größten Hersteller von CMOS-Sensoren weltweit. Der Sensor bietet eine Auflösung von 560 × 1 920 Pixeln sowie einen Rollingund Global-Start-Shutter, d. h., er kann sowohl bewegte Bilder als auch Standbilder aufnehmen. Dank der Pixeltechnologie A- Pix ist der Sensor extrem lichtempfindlich. Dies prädestiniert die Kamera für Auf gaben, bei denen es auf höchste Präzision in Farbwiedergabe und kristallklare Bildqua lität ankommt. Die Pixeltechnologie A-Pix basiert auf Lichtbündelung mittels eines Lichtleiters, der das vom Farbfilter einfallende Licht gebündelt auf die Oberfläche der Fotodiode weiterleitet. Durch Struktur- und Prozessverbesserungen in der Pixeltechnologie konnte die Empfindlichkeit des Sensors insbesondere im Rot- und Grünbereich gegenüber der früheren Version des Sensors um bis zu 30 Prozent gesteigert werden. Mit den von ihnen erzeugten scharfen und rauscharmen Bildern eignen sich diese Sensoren ideal für industrielle Prüfaufgaben. Mithilfe der Funktion „Area of Interest“ (AOI) ist eine Bildverarbeitung in Full-HD- Auflösung möglich. Durch den 128-MB- Bildpuffer eignet sich die Kamera bestens in Kons tellationen mit mehreren Kameras. Technische Daten im Überblick Die UI-3580CP wird wie alle IDS-Kameras mit dem vielseitigen Software-Entwicklungssystem IDS SDK geliefert, das mit Treibern und Schnittstellen (DirectShow, Twain, ActiveX und GenICam) bei allen IDS- Kameramodellen identisch ist – ganz gleich, ob sie über eine USB-2.0-, USB-3.0- oder GigE-Schnittstelle verfügen. Es unterstützt die gängigsten Bildverarbeitungsbibliotheken wie Halcon, LabView und NeuroCheck. Die neueste Version des SDK ist nicht nur für Windows 7, 8 und 10, sondern auch für Linux und Linux Embedded erhältlich. Das Sortiment an USB-3.0-Kameras von IDS umfasst eine Vielzahl von Kameras, von platinenmontierten Versionen bis zu Ausführungen in komplettem Gehäuse. Alle Modelle sind mit den neuesten CMOS- Sensoren ausgestattet und speziell für den jeweiligen Einsatzbereich mit verschiedensten Auflösungen und Bildraten verfügbar. Die USB-3-Schnittstelle ist dank ihrer Plug-and-Play-Konnektivität und ihrer schnellen Datenübertragung mit bis zu 420 MB/s sehr beliebt. Zudem bietet das IDS SDK flexible Anschlussmöglichkeiten an eine Vielzahl von Systemen sowie diverse Steuerungsfunktionen, über die sich die Bildqualität unter schwierigen Abbildungsbedingungen verbessern lässt. Viele diese Faktoren spielten bei der Entscheidung von Norcott eine maßgebliche Rolle. „Wir benötigten eine Kamera“, so Ted Reilly weiter, „die die für unsere Prüfung notwendige Bildqualität liefert und gleichzeitig effektiv und zukunfts fähig ist. Deshalb haben wir uns für die USB-3.0-Standardschnittstelle entschieden.“ Schlussendlich erwies sich IDS während der Testphasen als hilfsbereit und kooperativ, und dies war auch nach dem Erwerb der Ka mera. www.ids-imaging.de info@falcon-illumination.de +49 7132 99169-0 Anzeige Labor Pre-Test INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2017 53 Falcon-1.indd 1 15.02.2017 10:47:29

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