Bildverarbeitung im Einsatz -  Anwendungsbeispiele aus zahlreichen Branchen

Industrielle Bildverarbeitung

in der Praxis

Kundenreferenzen und Anwendungsbeispiele

Automobilindustrie: Zuverlässige Platinenbestückung

Januar 2019

Ein neuer Ansatz zur Überprüfung von Montageprozessen bei der manuellen Leiterplattenbestückung hat bei einem Hersteller von Platinen für Car-Audiosysteme für einen deutlichen Qualitätssprung gesorgt. Ein in sich geschlossenes Kamerasystem garantiert die fehlerfreie Bestückung von Platinen mit fast 50 Komponenten, bevor diese weiterverarbeitet werden.

Obwohl die meisten Fertigungsprozesse mittlerweile automatisiert ablaufen, gibt es immer noch eine große Anzahl von Komponenten, die eine manuelle Montage erfordern. Diese lassen sich zwar nach dem Montageprozess mit einem Bildverarbeitungssystem auf Vollständigkeit und andere Qualitätskriterien überprüfen, jedoch können festgestellte Fehler zu zeitaufwendigen und kostspieligen Nacharbeiten oder gar zum vollständigen Ausschuss des Werkstücks führen.

Ein neues, in sich geschlossenes Kamerainspektionssystem von Ricoh, das in Europa exklusiv bei STEMMER IMAGING erhältlich ist, bietet einen anderen Ansatz: Hier wird industrielle Bildverarbeitung bereits während des Montageprozesses eingesetzt. So soll sichergestellt werden, dass jeder einzelne Arbeitsschritt korrekt und vollständig ausgeführt wird, bevor der nächste erfolgt. Der gesamte Arbeitsablauf wird automatisch mit unterschiedlichsten Bildverarbeitungstechniken überprüft.

“Human Assistance”-Kamerasystem

Die Ricoh-SC10 ist eine sogenannte “Human Assistance”-Kamera. Sie kombiniert eine Kamera mit einem 1/3”-Farb-CMOS-Sensor, Bilderkennungssoftware und Steuerung in einem kompakten, eigenständigen System und hilft Anwendern, manuelle Montageprozesse zu analysieren und fehlerfrei auszuführen.

Eine Reihe von Arbeitsanweisungen kann in die Kamera geladen und auf einem Monitor angezeigt werden, während die Kamera das Werkstück scannt. Ein PC ist nicht erforderlich. Der Mitarbeiter befolgt die Montageanweisungen auf dem Bildschirm, während das System die Arbeitsschritte mit der gespeicherten Vorlage vergleicht und den nächsten Arbeitsschritt erst frei gibt, wenn der vorige korrekt ausgeführt wurde. Wurde ein Arbeitsschritt unvollständig oder fehlerhaft ausgeführt, wird dies dem Anwender angezeigt, damit er den Fehler korrigieren kann. Bei korrekter Ausführung kann der Anwender mit der nächsten Arbeitsanweisung fortfahren.

Jeder abgeschlossene und überprüfte Schritt wird in einer CSV-Datei gespeichert, der entsprechende Zeitaufwand protokolliert sowie optionale Inspektionsaufnahmen aufgezeichnet. Somit lässt sich das System auch für Analysen von Montageprozessen und zur Rückverfolgung einsetzen. Außerdem ist es in der Lage, Zeichenfolgen zu erkennen und zu überprüfen. Über eine Tastatur oder einen Barcode-Leser lassen sich Angaben zu Teile- oder Seriennummern sowie Benutzer-IDs machen. Die erfassten Daten können auch zur Rückverfolgung eingesetzt werden. So können beispielsweise Seriennummern der Montageteile erfasst und protokolliert werden. Das Kamerasystem ist mit zwei verschiedenen Vergrößerungen erhältlich, womit sich die meisten Montagearbeiten bewältigen lassen.

Bildverarbeitung

Das Kamerasystem beinhaltet eine Bildverarbeitungssoftware zur Erkennung und Prüfung von Mustern, Farben und Texturen. Das Mustererkennungstool ist eines der wichtigsten Werkzeuge der Ricoh SC-10 und deckt die meisten Anwendungen ab.

Beispiele sind unter anderem:

  • Überprüfung auf korrekte Ausrichtung von Steckverbindungen
  • Etikettenprüfung
  • Prüfen auf korrekte Verpackungsgrößen

Die Kombination von Mustererkennung und Prozesssteuerung bzw. Sequenzierung steigert die Leistungsfähigkeit der Ricoh SC-10 noch weiter. Das System ist in der Lage, die korrekte Ausführung ganzer Montageabläufe sicherzustellen.

Beispiele dafür sind:

  • Das Vorhandensein und die korrekte Ausrichtung eines Teils, das zu einem späteren Zeitpunkt im Montageprozess verdeckt wird
  • Die Sicherstellung der Stabilität von Komponenten beispielsweise durch Überprüfung der verwendeten Schrauben auf korrekte Reihenfolge und Fixierung

Das Farberkennungswerkzeug ist besonders nützlich für Baugruppen, bei denen verschiedene Teile spezielle Farben haben. Sicherungskästen sind ein sehr gutes Beispiel dafür: Hier zeigt die Farbe die Stromstärke der verschiedenen Teile an, die sich ansonsten weder in Form noch in Größe unterscheiden.

Hohe Qualität bei der Bestückung von Platinen für Car-Audiosysteme

Die zu prüfenden Leiterplatten enthalten eine Reihe verschiedener Komponenten wie Relais, Kondensatoren und Spulen, die mehr als 50 Sichtkontrollen erfordern, um sicherzustellen, dass alle Teile vorhanden und korrekt positioniert sind. Diese große Anzahl an Kontrollen stellt hohe Anforderungen an die Mitarbeiter, so dass sehr häufig Fehler gemacht wurden und unvollständige Leiterplatten in die nächste Fertigungsstufe gelangten.

Die Einführung des Ricoh-SC10 hat hier einen deutlichen Qualitätssprung möglich gemacht. Für diese Anwendung ist die Version mit höherer Vergrößerung im Einsatz, was die Inspektion der kleinen Komponenten auf den Platinen erleichtert. Neben der Überprüfung der korrekten Montage ist es sogar möglich, den Status von Jumpern und DIP-Schaltern zu überprüfen. Das System führt fast 50 Prüfungen in rund fünf Sekunden durch, so dass sich dadurch auch die Arbeitseffizienz deutlich gesteigert hat.

Weitere Vorteile

Neben der Vermeidung von Fehlern in der Fertigung kann das System dem Mitarbeiter auch helfen, neue Arbeitsabläufe zu erlernen, da er die Anweisungen Schritt für Schritt befolgt und sofort sehen kann, ob er etwas falsch macht. Die Arbeitsanweisungen sind auf die jeweilige Aufgabe abgestimmt und werden entweder lokal von einer SD-Karte oder über das interne Netzwerk (ein Ethernet-Anschluss ist vorhanden) in die Kamera geladen. Die Dateien mit Arbeitsanweisungen lassen sich auch in verschiedenen Sprachen erstellen, so dass auch multinationale Arbeitsteams davon profitieren.

Ricoh SC-10

"Human Assistance"-Kamera zur Überprüfung und Verbesserung manueller Montageprozesse