Programmierfunktionen beschleunigen die 3D-Inspektion

Was die Leistungsfähigkeit und die Integration innovativer Technologien angeht, lassen moderne Linien in der Elektronikfertigung und Inspektion kaum zu wünschen übrig. Geht es aber um Programmiereigenschaften, trifft man häufig auf festgefahrene Prozesse. In den meisten Fällen ist die Programmierung immer noch abhängig von den Mitarbeitern und ihren Talenten. Neben deren Ausbildung spielen weitere Einflussfaktoren eine Rolle. So bedeuten Programmierung, Debugging der Inspektionsbibliotheken sowie Korrekturen in der Fertigung während der laufenden Prozesse ein spürbares Plus an Mehrarbeit.

Dabei ist ein wichtiger Bestandteil moderner Fertigungs-Konzepte, dass Maschinen unabhängig voneinander ohne größeren äußeren Einfluss komplikationslos funktionieren. Und das geht letztlich nicht ohne einen fehlerfreien Programmierprozess. Für einen automatisierbaren Programmierprozess hat der japanische Hersteller eine Software entwickelt, die ‚Saki Self-Programming Software‘ (SSP). Mit dem Self-Tuning-Tool gewinnt die Software eine weitere wichtige Funktionalität. Die Self-Tuning-Funktion ermöglicht einen fehlerfreien automatischen Programmierprozess, der die 3D-Inspektion beschleunigt und den Fertigungsprozess in M2M-Konfigurationen unterstützt.

Den Ausschlag gibt die Software

An die Hardware der Inspektions- und Messsysteme bestehen viele und hohe Anforderungen in der Fertigung, doch die Software und ihre Fähigkeiten gibt den letztlich den Ausschlag. Die Software definiert die Prozesskontrollen, die Datenerfassung, die Messfunktionen, den Ablauf, das Feedback, die Auswertungen und Reporting sowie grundsätzlich die Benutzerfreundlichkeit der Systemplattform. Software steuert die Kommunikation von Maschine-zu-Maschine (M2M) und ist ein Schlüsselfaktor in der Realisierung von Smart Factory und Industrie 4.0.

Die Art und Weise wie die Software programmiert wird, gehört zu den entscheidensten und wichtigsten Eigenschaften einer Software. Die Benutzerfreundlichkeit oder eventuell die Schwierigkeiten, Genauigkeit, Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit der Programmerstellung, Flexibilität sowie die Trainingsanforderungen können die Entscheidung, ein bestimmtes System zu erwerben, grundsätzlich beeinflussen oder sogar verhindern. Geht es zum Beispiel um die Einführung neuer Produkte (New Product Introduction, NPI), bei denen eine High-Mix-Fertigung mit relativ geringen Stückzahlen und kurzer Lieferzeit verlangt wird, lassen sich mit automatisch generierten Inspektionsprogrammen erheblich Zeit, Geld und weitere kostbare Ressourcen einsparen.

Sich selbst programmierende Software

Die Saki Self-Programming Software (SSP) ist die erste Inspektionssoftware, die keine aufwändigen Programmierarbeiten oder eine Referenz (Golden Board) voraussetzt und den Inspektionsprozess in wenigen Minuten vollständig selbst programmiert und in Echtzeit überprüft, wobei Abweichungen und Fehlbedienungen weitestgehend ausgeschlossen werden. Das SSP-System programmiert die Inspektionsdateien unter Berücksichtigung aller Parameter wie Benennung, Bauteil-Orientierung und weiteren Parametern entsprechend der Kriterien der IPC-Standards für Systeme der automatischen optischen Inspektion (AOI) und Lotpasteninspektion (SPI) – und das ohne jegliche Mitwirkung eines Programmierers. Damit stellt nun ein einziges Programm für alle Inspektionssysteme, gleich ob SPI, Pre-Reflow oder Post-Reflow, die Prüfprogramme mit nur einem Klick bereit.

Die Zeichenerkennung extrahiert automatisch die Beleuchtungssituation aus OK/NG-Farben. Saki Europe

Saki Self-Programming ist ein übergreifendes System, das keine DFM-Software (Design for Manufacturing) benötigt. Es kombiniert verschiedene Technologien, die ein komplettes 3D-Bild inklusive Höhen- und XY-Daten mit genau kalibrierten Angaben für das gesamte Board liefern. Mit der Goldenen Bibliothek stehen dem Anwender über 10.000 Komponenten zur Verfügung. Die Software umfasst eine Einstellungsfunktion für Optical Character Verification zur Erfassung von Zeichen, die Miniaturansichten der Komponenten anzeigt, sowie eine Preset-Einstellung für die Inspektion, die schnell und einfach zwischen verschiedenen Prozessen wechseln kann. Die generierten Bibliotheken entsprechen den einschlägigen IPC-Qualitätsstandards (Class 1,2,3). Die Programmierung erfolgt schnell und einfach und erfordert keine besonderen Programmierkenntnisse oder Schulungen. Alles, was man benötigt, sind die CAD-Daten entsprechend Gerber und Centroid. Den Rest übernimmt die Software.

Debugging von Inspektionsprogramm

Ein Programm ist ohne sorgfältiges Debugging nicht einsatzbereit. Debugging ist der Tuningprozess der Inspektionsbibliothek, um falsche Defekterkennungen zu reduzieren und gleichzeitig eine zuverlässige Inspektion zu gewährleisten, damit kein Fehlerschlupf stattfindet. Nach dem Debugging-Prozess und mit den Statistikdaten lassen sich die Inspektionsbilder zum besseren Verständnis der Ergebnisse und Fertigungstrends für spätere Analyse ablegen.

Debugging ist jedoch ein langwieriger und zeitaufwendiger Prozess, der von einem erfahrenen Programmierer verlangt, die Eingabeparameter oder Prüftoleranzen entsprechend der erfassten Aufnahmen, Resultate und Erfahrungswerte anzupassen. Die Aufnahmen und Ergebnisse entstehen während einer automatischen Inspektion. Das Debugging erfordert profunde Kenntnisse über die Produktionsschwankungen, die per Bildanalyse beobachtet werden, sowie das Verständnis, wie die Algorithmen zur Optimierung der Bibliotheken funktionieren. Saki war sich bewusst, dass für die M2M-Kommunikation eine automatisierte Tuning-Funktion (oder Debugging) der Programmiersoftware hinzugefügt werden musste. Das Ergebnis liegt nun vor als Saki Self-Tuning.

Self-Tuning optimiert Programmdaten

Saki Self-Tuning (SST) ist eine Funktion, die die Optimierung der Inspektionsdaten automatisiert. Sie ist für das Finetuning der Bibliothek wichtig. Das neue System optimiert die generierten Bibliotheken automatisch, indem es die Ergebnisse der gespeicherten Inspektionsdaten auswertet. Unter Verwendung definierter Kriterien bestimmt die Selbstoptimierung die Toleranzen für bestimmte Algorithmen-Stichprobenwerte aus den Daten, die von einer oder mehreren Baugruppen aufgenommen wurden. Toleranzen und Parameter werden mit einem statistischen Verfahren angepasst. Was ehedem ein sehr zeitaufwendiger Prozess war, nimmt nur noch einen Bruchteil der Zeit in Anspruch. Genau wie Saki Self-Programming ist auch Saki Self-Tuning nicht vom Know-how und Fertigkeit eines Programmierers oder Anwenders abhängig. Vereinfacht ausgedrückt, beseitigt es unzulässige Abweichungen. Eine Funktion zur Bibliothek-Validierung sowie für die Anwendung von Golden Board oder Silber Board unterstützen die Detektionsfähigkeiten und Leistungsparameter der Bibliothek, die nun optimal durch den Tuningprozess angepasst werden können.

Absolute Präzision ist eine Voraussetzung, um präzise Daten für die M2M-Kommunikation und die Detektionsfähigkeit zu erhalten. Dann können die Inspektionssysteme zuverlässige Ergebnisse für die M2M-Verbindung liefern. Saki Europe

Die Konfiguration von Saki Self-Programming und Saki Self-Tuning ist ziemlich einfach:

• Mit einem Klick importiert der Anwender die Gerber- und CAD-Daten.
• Anschließend weist er in der Bibliotheksverwaltung mit einem weiteren Klick seinem Projekt die benötigten Komponenten aus der Saki Golden Library zu. Das Bild der Baugruppe mit allen bestückten Komponenten erscheint.
• Mit „Generate Recipe“ kann die Maschine loslegen.
• Die Inspektionsdaten können nun der Optical Character Verification (OCV) zugewiesen werden. Die basiert auf den Stücklisteninformationen (BOM).
• Die Baugruppe wird geladen, gescannt und inspiziert. Das Bild der Baugruppe ist auf dem Bildschirm zu sehen.
• Nach der automatischen Inspektion werden Bilder und Prüfergebnisse in der SPC-Datenbasis gespeichert.
• Mit einem Klick werden die Toleranz- und Inspektionsparameter auf der Grundlage eines statistischen Verfahrens angepasst.

Viele Prüfschritte decken die Kriterien entsprechend der IPC-Standards ab. Andere weisen noch keine standardisierten Definitionen für alle Produkte und Produktionsabweichungen auf. Daher muss der Programmierer eine Optimierung durchführen, um solche Schwankungen zu berücksichtigen. Das manuelle Tuning der Parameter ist ein sehr zeitaufwendiger Prozess. Das Programmierer muss die Auswirkungen dieser Abweichungen gut verstehen. Denn nur so kann er die passenden Eingabeparameter und Inspektionstoleranzen einstellen, damit die Quote der falsch erkannten Defekte so gering wie möglich bleibt, und doch gleichzeitig die hohe Detektionsleistung erhalten bleibt.

Die Funktion Saki Self-Tuning führt die Optimierung der Inspektionsbibliothek für das gesamte Programm automatisch umgehend in einem Durchgang durch, dies erfolgt auf der Basis von standardisierten Qualitätsstandards oder benutzerdefinierten Spezifikationen. Das Self-Tunning kann anhand der Daten von der ersten Baugruppe, die für die Programmierung verwendet wurde, dem ersten Fertigungslos oder bereits länger vorliegenden SPC-Daten durchgeführt werden. Das Self-Tunning mit diesem schnellen, selbstoptimierenden Verfahren ersetzt zeitaufwendiges Programmdebugging und erleichtert die Arbeit des Programmierers. Es kompensiert und verengt automatisch Toleranzfenster basierend auf realen Fertigungsergebnissen oder -situationen; dennoch kann der Programmierer die Verdichtung und Sensitivität der Eingabedaten sowie der Toleranzen entsprechend den Erwartungen auch direkt festlegen. Saki Self-Tuning protokolliert und benachrichtigt den Anwender über alle Aktionen der Selbstoptimierung; daher ist der Tuning-Prozess keine Black Box, sondern alle Prozessänderungen werden transparent aufgezeichnet und verfolgt.

Softwaretools für AOI- und SPI-Systeme

Saki hat die benötigten Softwaretools entwickelt, um die Erstellung, Programmierung und das Tuning von Inspektionsbibliotheken vollständig automatisiert durchzuführen. Der Automated Programming Process von Saki beschleunigt somit 3D-Inspektion. Im Einsatz mit den 3D-AOI- und SPI-Systemen von Saki machen Saki Self-Programming und Saki Self-Tuning-Software die Programmierung für den Anwender einfacher und zuverlässiger. Das verbessert letztendlich die Fertigungsqualität und optimiert die M2M-Kommunikation.

Productronica: Halle A2 Stand 259 , Halle A2 Stand 506

(sp)