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AOI im Produktionseinsatz

Bericht aus der Praxis eines Fertigungsdienstleisters
AOI im Produktionseinsatz

Das Bestreben die Fertigungsqualität zu verbessern und die Fertigungsprozesse zu optimieren, veranlasste die Firma Straschu Industrie-Elektronik, die als Systemhaus Elektronik entwickelt, fertigt und prüft, ein automatisches optisches Inspektions-System (AOI) einzusetzen. Hier werden die Auswahlkriterien und die Erfahrungen im praktischen Einsatz beim Anwender aufgezeigt.

Sabine Caesar, Straschu Industrie-Elektronik und Ronald Block, Prüftechnik Schneider & Koch

Das LaserVision-System der Firma Prüftechnik Schneider & Koch bietet mit seinen Werkzeugen für die gestellten Anforderungen beste Voraussetzungen. Straschu als Fertigungs- und Systemdienstleister legte bei der Auswahl des AOI-Systems besonderen Wert auf einen zeitoptimierten Produktwechsel, Programmierfreundlichkeit und wirtschaftlichen Betrieb. Häufig durchgeführte Erstmusterprüfungen lassen sich dadurch sehr kostengünstig durchführen. Das Ziel einer optimierten Prüfqualität wird mit dem LaserVision-System durch das gezielte Aufnehmen und Auswerten von Prozessparametern durch Statistikmodule, und durch die Möglichkeit das Serien-Debugging auch offline durchführen zu können, erreicht.
Optimale Fertigungsprozesse unter Zugrundelegung der DIN EN ISO 9001 gewährleisten den hohen Qualitätsstandard bei Straschu. Die partnerschaftliche Zusammenarbeit mit den Kunden in der Mess-und Regeltechnik, der Automatisierungstechnik, der Medizintechnik sowie der Luft- und Raumfahrt belegen diesen Anspruch. Dies gilt für die Serienproduktion, wie auch für die schnelle Erstellung von Prototypen und Nullserien. Die individuellen Anforderungen spiegeln sich in der Flexibilität wider, mit der die Firma technische, qualitative und quantitative Aufgabenstellungen umsetzt.
Das Spektrum reicht von Bauteilen der Größe 0402 über Fine-Pitch-BGA bis zur Bauteilgröße S028. Das Fertigungszentrum ist in der Lage, Prototypen und Kleinserien innerhalb von zwei Tagen zu liefern. Die besonderen Anforderungen an das auszuwählende automatische Inspektionssystem ergeben sich durch die Aufgaben. Insbesondere die Fehlererkennung, mit Angabe von Fehlerart und Fehlerort als Vorbereitung für gegebenenfalls notwendige Nacharbeit sowie Fehlerzuordnung, zählt zu den Leistungsanforderungen. Zusätzlich zu den hohen Qualitätsanforderungen steht die zuverlässige optische Prüfung von komplexen Baugruppen bei der Möglichkeit der großen Typenvielfalt im Vordergrund. Besondere Anforderungen an das System sind:
• Flexibler, wirtschaftlicher Einsatz, auch bei kleinen Losen,
• manuelle Zuführung der Prüflinge, kein In-Line-Einsatz,
• Durchfahrhöhe über 60 mm,
• einfache, schnelle Programmierung, auch auf separatem Arbeitsplatz,
• Unterstützung der Erstmusterprüfung vor Serienanlauf,
• einfache schnelle Programmierung der optischen Testprogramme,
• hohe Fehlerabdeckung,
• leistungsfähige Unterstützung der Fehleridentifizierung und Reparatur,
• geringer Schlupf, geringe Pseudofehlerrate,
• hohe Verfügbarkeit und Wartungsfreundlichkeit,
• Fernwartungsmöglichkeit,
• leistungsfähige Schrifterkennung, auch für Lasergravuren,
• aussagefähige Statistik-Funktionen und
• wirtschaftliche Anschaffungskosten, schneller „Return of Investment”.
Die Auswahl des Systems: Nach entsprechenden Marktrecherchen und Vergleich von Leistung und Preis hat sich Straschu für das System Laservision von Prüftechnik Schneider & Koch (Bild 1) entschieden. Dieses System erfüllte die gestellten Anforderungen. Nach mehreren Monaten praktischen Einsatz hat sich das System bewährt. Insbesondere folgende beschriebene Systemeigenschaften sollen hier besonders erwähnt werden.
Flexibler Systemeinsatz, manuelle Zuführung, hohe Typenvielfalt: Das ausgewählte System sollte für die Anforderungen bei Straschu als Dienstleister, insbesondere auch kleine Losgrößen bei komplexen Boards unterstützen. Es wurde daher die Systemversion mit manueller Zuführung über eine schubladenähnliche Baugruppenaufnahme angeschafft (Bild 2). Darin befindet sich eine einfach auf unterschiedliche Größen umrüstbare Aufnahmevorrichtung für die Baugruppen. Insbesondere die einfache Programmierung und die leichte Handhabbarkeit des Systems im praktischen Einsatz haben sich bewährt. Man merkt, dass hier in enger Kooperation mit Kunden entwickelt wird. Viele praktische Funktionen bestätigen die Angaben des Herstellers, dass dies ein System aus der Praxis für die Praxis ist.
Reparatur und Verifizier-Konzept: Aufgabe für die rechnergestützte Reparaturplatz-Funktion ist die Verifizierung und Behebung erkannter Feh-ler. Sie erzeugt auf einem Monitor nicht nur die Detailansicht eines jeden Fehlers, sondern auch ein Übersichtsbild des gesamten Boards zu seiner Lokalisierung. Beim Anklicken des Bauteils erscheint außer Bauteilnamen auch der Typ und eine ID-Nummer (z.B. Lagernummer). Erst ein stetiger Durchsatz garantiert hohe Produktivität.
Erstmusterprüfung: Die Verfügbarkeit einer Fertigungslinie reduziert sich mit jeder Umrüstung auf ein neues zu fertigendes Produkt. Typischerweise wird nach der Umrüstung eine Baugruppe gefertigt und dann eine manuelle Erstmusterprüfung vorgenommen. Hier wird sichergestellt, dass vor Anlauf der Serie alle Bauteile richtig bestückt sind. Diese Prüfung kann mittels Vergleich mit einem „goldenen Board” und Stückliste erfolgen. Eine derartige Prüfung kann auf manuellem Wege bei komplexen Baugruppen einige Stunden in Anspruch nehmen. Mit der Erstmusterprüfung wird diese Zeit auf wenige Minuten reduziert. Das System LaserVision erlaubt die automatische Erstellung von Erstmuster-Programmen, die eine halbautomatische Prüfung der Erstmuster ermöglichen. Die Erstellung des Testprogramms benötigt weniger als 10 min und erfolgt durch Generierung eines Testprogramms aus den bestückungsrelevanten Daten. Lage und Größe der darzustellenden Bilder werden automatisch aus den CAD-Daten generiert. Das Lernen aller Referenzbilder vom „goldenen Board” ist automatisiert. Es wird für jede Position ein eigenes Bild gespeichert. Bei der Erstmusterprüfung wird die erste Baugruppe in das LaserVision eingelegt. Das System nimmt an jeder Bauteilposition ein Bild auf. Das jeweilige Soll- und Ist-Bild wird angezeigt. Der Bediener kann nun „Pass” bzw. „Fail” quittieren. Durch die programmgesteuerte Überprüfung wird kein Bauteil bei der Kontrolle vergessen. Die Prüfung wird protokolliert.
Statistik: Die Prüfergebnisse je Baugruppe werden zusammen mit Datum und Uhrzeit sowie Angaben über die verwendete Programmversion und der Maschinennummer in einem Ergebnisfile festgehalten. Das Statistikmodul unterstützt die Fertigung und Qualitätssicherung bei der kontinuierlichen Prozess- und Fehlerquellen-Optimierung. Es ermöglicht vielfältige Darstellungsformen für die Ergebnisse der statistischen Auswertung und unterstützt damit die leistungsfähige Prozessüberwachung und Qualitätssicherung im Hause.
Fazit
Das AOI-System LaserVision hat die Erwartungen mehr als erfüllt. Insbesondere die flexible Handhabung und Programmierung, die Betriebssicherheit und die erwähnten Werkzeuge wie Statistik, Reparaturunterstützung und Fehlersuche haben dazu geführt, dass das System im Hause Straschu sehr schnell zu einem wichtigen Produktionswerkzeug wurde, auf das die Fertigung und Qualitätssicherung nicht mehr verzichten will. Durch die Statistik-Funktionen ist auch ein noch effizienterer Qualitätsregelkreis zur Optimierung der Prozesse sichergestellt.
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