Seit 2006 arbeitete Roman Wieser rund um den Vertrieb von AOI-Systemen mit Zeilenkameras. Recht bald interessierte ihn eine Lösung zu einem hochaktuellem Problem: Wie kann man mit Zeilenkameras ein schnelles, einfaches 3D-Inspektionssystem realisieren.
Bis Herbst 2008 diskutierte das im tschechischen Hovorčovice angesiedelte Entwicklerteam der Wickon, heute bestehend aus 4 Software-Spezialisten sowie 3 Technikern und Applikationsmitarbeitern, wie so eine Lösung aussehen kann. Seitdem hat man viel Zeit und Entwicklungsarbeit in die jetzt marktreife Lösung einfließen lassen.
Die Grundidee ist die, weißes Licht in seine Bestandteile aufzuspalten und das so entstehende Spektrum auf über das zu prüfende Objekt zu legen. Die verschiedenen Farben werden in jeder Höhe anders reflektiert, d. h. man bekommt am Ende für jede Höhe einen anderen Farbort im Kamerabild. Zwar gibt es die Umsetzung dieser Grundidee schon in Form des konfokalen Sensors, der allerdings nur bezogen auf einen Punkt bzw. Pixel arbeiten kann. „Unser Sensor arbeitet mit 7.500 Pixeln auf einen Schuss“, erläutert Roman Wieser, CEO der Wickon Hightech s.r.o. bzw. der deutschen Niederlassung in Wittenberg, der Wickon Hightech GmbH.
Der von Wickon zum Patent angemeldete konfokale Sensor ist dabei mit 20.000 Höhenstufen spezifiziert. Das eigens dafür entwickelte optische System, deren Design die größte Hürde bei der Realisierung des Systems darstellte, bringt eine Auflösung von 0,5 µm. bei 10 mm Detektionstiefe „Mit dieser RGB-Zeilenkamera schaffen wir es jetzt, 6.500 Zeilen/s zu scannen“, so Wieser. „Das entspricht der Geschwindigkeit von heute üblichen 2D-Maschinen. Damit generieren wir aber jetzt ein 3D-Bild. Wir verbinden also den Vorteil der Zeilenkamera mit dem Messprinzip anderer 3D-SPI-Systemanbieter.“
Die Technik im Detail
Das Lichtspektrum trifft dabei mit einem Winkel von 75° auf das Prüfobjekt. Andere Systeme arbeiten hier mit einem Winkel von 50 bis 60°. „Also findet bei unserm System auch noch eine geringere Schattenbildung“, meint Roman Wieser.
Der Bildaufbau geschieht wie folgt: Die Zeilenkamera nimmt parallel 7.500 Pixel jeweils in rot, gelb und blau auf. Jedes Pixel weist dabei 24 Bit Farbtiefe auf. „Der Trick liegt dann darin, wie man das Bild auswertet“, so der CEO. „Dabei ist unser größtes Problem die Rechnergeschwindigkeit. Dieses Problem wird täglich kleiner. Vor allem müssen wir aber nicht so viele Filtervorgänge implizieren, wie es mancher Mitbewerber tut.“
Stand der aktuellen Wickon-Technik ist die Spezifikation der Messhöhe auf 10 mm und 20.000 Höhenstufen, was einer Höhenauflösung von 0,5 µm entspricht. Die Messgenauigkeit wird mit +/-2,5 % bezogen auf 4 Sigma angegeben.
Ausblick
Das SPI-System Speed Cube wir auf der productronic 2011 zu begutachten sein. Demnächst will man bei Wickon die Zeilengeschwindigkeit auf 15.000/s mehr als verdoppeln.
Für die Inspektion von Solarzellen entwickelt man bereits eine Lösung für Produktionsgeschwindigkeiten von 2 s pro Wafer, d. h. mit einer lateralen Auflösung von 10 µm wird eine Fläche von 250 cm² in 2 s inspiziert – Produktwechsel inklusive.
Für Wickon ist es wichtig, dass man immer den Zugriff auf das gesamte System hat, damit kundespezifisch modifiziert werden kann. Für alle anderen Aufgaben arbeitet man mit verschiedenen Firmen zusammen. Auch beim internationalen Vertrieb setzt man auf Partner.
Hilmar Beine
(hb)
