Automatisierung und intelligentes Datenmanagement im digitalen Zeitalter Industrie-4.0-taugliche Inspektionssysteme - EPP

Automatisierung und intelligentes Datenmanagement im digitalen Zeitalter

Industrie-4.0-taugliche Inspektionssysteme

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Industrie-4.0-Produktionsprozesse haben auch in der Elektronikfertigung längst Einzug gehalten. Durch die Vernetzung von Inspektionssystemen können gefundene Fehler inzwischen automatisch analysiert, die Fehlerursachen lokalisiert, die Mängel behoben und die Fehlerrate automatisiert gen null gesenkt werden.

Die Prüfinformationen von Inspektionssystemen werden heute automatisch verknüpft, analysiert und je nach Bedarf mit Fremdsystemen in der Fertigungslinie ausgetauscht. Der Schlüssel für die Automatisierung sind geeignete Datenschnittstellen und immer leistungsfähigere Softwaretools.

Datenaustausch mit der Lotpasteninspektion

Der Datenaustausch zwischen Lotpasteninspektion (SPI) und Pastendrucker erfolgt bei Viscom-Systemen in Echtzeit, um die Ergebnisse der Inspektion sofort auszuwerten und Aktionen unmittelbar ansteuern zu können. So lässt sich selbst typischen Anlauffehlern nachhaltig entgegenwirken. Wird beispielsweise ein andauernder Versatz der Lotpaste von der SPI ermittelt, sorgt die Rückkopplung zum Drucker automatisch für eine Korrektur des Druck-Offsets. Dies kann schrittweise erfolgen, um sich dem optimalen Ergebnis anzunähern und größere Regelausschläge zu vermeiden. Mithilfe der SPI-Prüfergebnisse lassen sich zudem die Schablonen-Reinigungszyklen automatisiert auf ein optimales Minimum reduzieren und so Zeit und Material einsparen.

Eine ähnliche Closed-Loop-Aufgabe kann die Forward-Loop-Kommunikation zwischen SPI und Bestückungsautomaten erfüllen. Ist ein Versatz vorhanden, kann die Bestückungsposition automatisch an die echte Druckposition angepasst werden, um eine sichere Lötung zu erhalten.

Vernetzung von Lotpastenkontrolle, optischer Inspektion und Röntgenprüfung

Eine noch umfangreichere Vernetzung bietet der gesamte Quality Uplink von Viscom, der alle Inspektionssysteme von der Lotpasteninspektion (SPI) inklusive der Closed-Loop-Funktionen über die automatische optische Inspektion (AOI) bis hin zur automatischen und manuellen Röntgeninspektion (AXI/MXI) verknüpft. Ebenfalls angebunden ist der Verifikationsplatz, an dem die Ergebnisinformationen und Bilddaten der Prüfsysteme den Bedienern bereitgestellt werden. Mit dem Quality Uplink werden die Prüftore für die Optimierung der Qualität aufeinander abgestimmt. Gleichzeitig kann die Prüfung variabel an vorhergehende Ergebnisse angepasst werden, um einen höheren Durchsatz zu erzielen.

Beispielsweise kann eine Pin-Inspektion im Röntgensystem gezielt aktiviert werden, wenn die SPI vorher einen Grenzfehler oder eine andere Auffälligkeit gemeldet hat. Mithilfe der statistischen Prozesskontrolle (SPC) von Viscom ist die Vernetzung der Systeme auch für eine laufende Fehlerauswertung nutzbar. Dafür erhält ein SPC-Monitor an der Fertigungslinie in vordefinierten, dem Linientakt angepassten Zeitintervallen ein Update. Wenn am AOI-System ein Fehler klassifiziert wird, erfolgt nun zeitnah an der Linie die entsprechende Anzeige und der Bediener bekommt „just in time“ die Information, ob man sich noch innerhalb der festgesetzten Grenzen bewegt oder eingeschritten werden muss. Die Datenanalyse von erfassten Pseudo- und Echtfehlern liefert wertvolle Erkenntnisse, ob Änderungen im Prozess notwendig sind oder ein Bauteil besonders fehleranfällig ist. Ist die Pseudofehlerrate gering und kein Schlupf vorhanden, es werden also weder fälschlicherweise Fehler angezeigt noch echte Fehler übersehen, ist der Prüfplan optimal eingestellt, während in anderen Fällen nachjustiert werden sollte. Mittels Integrierter Verifikation von Viscom lässt sich sicherstellen, dass eine korrekte Echtfehlerfindung auch langfristig gegeben ist. Dafür wird eine möglichst umfangreiche Datenbasis mit vielen vorsortierten Gut- und Schlechtbeispielen aus früheren Inspektionen angelegt.

In einem semi-automatischen Ablauf testet man optimierte und neue Prüfroutinen offline darauf hin, ob die Bilder aus der klassifizierten Datenbasis weiterhin korrekt bewertet werden.

Big Data für eine vollständige Traceability

Die Viscom-Inspektionssysteme liefern neben den Prüfergebnissen auch eine große Menge an Informationen für jede einzelne Baugruppe. In Kombination mit der statistischen Prozesskontrolle werden sie gesammelt und analysiert und können für den Anwender individuell grafisch aufbereitet werden. Aus diesen Daten lassen sich mitlaufend die statistischen Fehlerhäufigkeiten erfassen, die Prozessstabilität berechnen und überschrittene Toleranzbereiche ermitteln. Anhand dieser Daten können außerdem Querbezüge entlang der gesamten Fertigung ermittelt werden. So lassen sich aus dem Quality Uplink mittels statistischer Verfahren auch Layoutmängel oder andere Effekte auf der Leiterplatte ermitteln und zur Verbesserung des Prozesses heranziehen. Hat das SPI-System beispielsweise Lotdepots als fehlerhaft klassifiziert, kann es von den mit ihm vernetzten Viscom-Systemen für die sichere Verifikation zusätzliche Bildaufnahmen anfordern. Durch die Anbindung an MES-Systeme ist grundsätzlich auch eine vollständige Traceability entlang der Prozesskette sowie Prozessverriegelung der Maschinen möglich.

Herstellerunabhängige Kommunikations-Standards

Inline-SMT-Inspektionslösungen von Viscom unterstützen die Kommunikation der Maschinen untereinander über das SMEMA-Protokoll sowie zukünftig auch über das neue „The Hermes Standard“-Protokoll. Hermes ist die bislang größte De-facto-Standardisierungs-Initiative von Maschinenherstellern in der SMT-Industrie. „The Hermes Standard for vendor-independent machine-to-machine communication in SMT assembly“ ist ein neues, offenes Protokoll auf TCP/IP- und XML-Basis zur herstellerunabhängigen Maschine-zu-Maschine-Kommunikation in der SMT-Bestückung. Es hebt den Austausch von baugruppenrelevanten Daten zwischen den verschiedenen Maschinen in der Elektronikbestückung auf eine neue Ebene.

Darüber hinaus bietet Viscom Programmierungslösungen zur Anbindung in Fuji Smart Factory with Nexim, in der alle Daten aus der Fertigung automatisch gesammelt, ausgewertet und für Anpassungen des Prozessmanagements herangezogen werden. Ebenfalls unterstützt wird die iLNB-Lösung von Panasonic, die die zentrale Datensammlung, Analyse und Visualisierung der gesamten SMT-Linie ermöglicht. Weitere Schnittstellen sind aufgrund des internen Viscom Open Interface Protocol Layers leicht zu implementieren.

Viscom realisiert zudem für Kunden, die bereits eine Drittanbieter-SPI in der Linie integriert haben, über eine eigens entwickelte offene Schnittstelle, das Open Interface 4.0, eine Vernetzung zu den Viscom-AOI- und -AXI-Systemen. Der Vorteil liegt im Datenaustausch und der Möglichkeit, die SPI-Daten für gezielte optische Inspektionsaufgaben im nächsten Prüftor sowie zur Bedienerunterstützung an der Verifikationsstation zu nutzen.

SMT Hybrid Packaging, Stand 4A-122

www.viscom.de



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