Startseite » Allgemein »

Dritte Dimension

Universeller 3D-Scanner für die Qualitätskontrolle
Dritte Dimension

Hohe Qualität in der Produktion ist bei zunehmendem Kostendruck notwendig für das Überleben, das Risiko zu spät erkannter Fertigungsprobleme wird zur Existenzfrage. Bessere Prüfverfahren sind unumgänglich, oft müssen alte Testmethoden ergänzt oder ersetzt werden, um Restrisiken auszuschließen.

Optische Prüfungen sind inzwischen zum Standard geworden und werden kontinuierlich verbessert. Die optische Inspektion anhand eines 2D-Bildes kann nicht alle möglichen Produktionsfehler aufdecken, erst die dritte Dimension liefert die entscheidende Information. Am Beispiel der Qualitätskontrolle von Leiterplatten werden die Vorteile der 3D-Inspektion offensichtlich.

Schwächen gängiger Verfahren
Gängige Verfahren, wie die zweidimensionale optische Prüfung oder der Funktionstest, reichen bei weitem nicht mehr aus, um vorgegebene Qualitätsstandards zu halten bzw. zu erreichen. Während ein Funktionstest nicht das Risiko späterer Ausfälle durch unsaubere Verarbeitung findet, zeigt die herkömmliche optische 2D-Prüfung Schwächen, da sie sich im Normalfall auf eine Betrachtung von oben beschränkt. Fehler wie z.B. schräg eingelötete Bauteile (der sog. Grabstein-Effekt) können nicht gefunden werden, da bei der Bildaufnahme von oben keine Unterschiede zwischen einem korrekt und einem fehlerhaft gelöteten Bauteil zu erkennen sind.
Die Einbeziehung der dritten Dimension in den Prüfprozess führt zu einer Erkennung sonst unentdeckter Fehler und somit zu einer Erhöhung der Produktqualität.
Mehr als nur eine Alternative: der 3D-Scanner
Diese Möglichkeit der Qualitätskontrolle bietet ein 3D-Scanner. Hierbei wird eine Laserlinie in einem bestimmten Winkel auf ein gleichförmig bewegtes Objekt projiziert (Bild 1). Weist das Objekt eine Erhöhung oder eine Vertiefung im Profil auf, trifft der Laserstrahl früher oder später auf das Objekt, was bei einer Betrachtung von oben zu einer seitlichen Auslenkung der Laserlinie führt. Dieses einfache Prinzip wird bei einem 3D-Scanner ausgenutzt, um die dritte Dimension zu erfassen. Dazu nimmt eine Kamera in kurzen Abständen Bilder der Laserlinie auf, so dass deren Auslenkung berechnet werden kann (Bild 2). Durch die stetige Bewegung wird ein Höhenprofil des Objektes erstellt. Dieses Höhenprofil kann als 3D-Bild visualisiert werden, indem den Höhenwerten Grau- oder Farbwerte zugeordnet werden. Dadurch werden Höheneigenschaften des gescannten Objekts sichtbar, die bei der normalen zweidimensionalen Betrachtung völlig unsichtbar bleiben. Die eigentliche Fehlererkennung kann dann mit den aus der 2D-Prüfung bekannten Tools durchgeführt werden, zum Beispiel durch Vergleich mit einem 3D-Bild eines Produktmusters.
Leiterplattenkontrolle mit dem mvBL 3D-Scanner
Mit dem mvBL 3D-Scanner hat MATRIX VISION auf Basis der intelligenten Kamera mvBlueLYNX einen 3D-Scanner als kompakte Lösung entwickelt. Dabei werden die 3D-Daten direkt auf der Kamera berechnet und ausgewertet. Im konkreten Fall der Leiterplattenkontrolle wird mit einem Standard-Infrarot-Lasermodul eine dünne, präzise Linie auf die Leiterplatte projiziert. Der Vorteil des Infrarot-Lasers liegt darin, dass auf Seiten der Kamera ein Sperrfilter zum Einsatz kommen kann, der den kompletten Bereich des sichtbaren Lichts eliminiert. Somit werden Störungen durch Streulicht vermieden.
Zur Auswertung des aufgenommenen Bilds wird das 3D-Scanner Modul aus der Bildverarbeitungsbibliothek mvIMPACT verwendet. Das Modul liefert die oben erwähnten 3D-Bilder, welche dann zur Überprüfung der Lötstellen herangezogen werden. Durch die Integration des 3D-Scanner Moduls in die Bildverarbeitungsbibliothek mvIMPACT können weitere Aufgaben, wie zum Beispiel OCR zur Bestückungskontrolle, direkt auf der Kamera ausgeführt werden. Dadurch hat der Anwender die Möglichkeit mehrere Prüfungen in einem Schritt durchzuführen, zum Beispiel die Kombination der Lötstellenkontrolle mit der Kontrolle der Bauteile nach Beschriftung oder Größe (Bild 3).
Über die I/O Leitungen der Kamera kann Peripherie angesteuert werden, die das Aussortieren von fehlerhaften Leiterplatten veranlasst. Weitere Kontrollmöglichkeiten sind durch den Anschluss eines PCs an den mvBlueLYNX wahlweise über Ethernet oder über serielle Verbindungen gegeben. Über die Netzwerkverbindung können Statistikdaten in einer zentralen Datenbank gesammelt oder auch Informationen über Häufungen von bestimmten Fehlern an die Produktionsleitstelle gemeldet werden.
Ein universeller 3D-Scanner?
Natürlich eignet sich der mvBL 3D-Scanner nicht nur für die Leiterplattenkontrolle. Vielmehr ist er überall dort einsetzbar, wo die dritte Dimension zusätzliche, qualitätsrelevante Informationen liefern kann. Neben Leiterplattenkontrolle, Lötpastenkontrolle oder Kontrolle des Klebeauftrags sind unter anderem auch Anwendungen in der Lebensmittelindustrie denkbar, wo zerbrochene oder verformte Artikel aussortiert werden müssen.
Ferner sind Montagekontrolle (Bild 5) und Vorbereitung von Arbeitsgängen inklusive Abstandsmessungen (Bild 6) mögliche Anwendungsgebiete, ebenso das Überprüfen von Oberflächen in der Holzbearbeitung. Letzteres verdeutlicht die Schwächen der herkömmlichen 2D-Prüfung: Risse oder Astlöcher können nicht oder nur sehr unzuverlässig erkannt werden (Bild 4). Der mvBL 3D-Scanner hingegen sieht drei Dimensionen und kann somit die Details erkennen, bei denen die herkömmlichen zweidimensionalen Verfahren nur unzureichende Ergebnisse liefern.
Qualität im Doppelpack
Die Technik des 3D-Scannens in Verbindung mit einer guten und zuverlässigen Hardware und Software stellen die idealen Lösungen für die aufkommenden gesteigerten Anforderungen in der Qualitätskontrolle dar.
Mit der kostengünstigen, kompakten intelligenten Kamera mvBlueLYNX schafft MATRIX VISION GmbH nicht nur ein Einstiegsprodukt im Bereich des 3D-Scannens, sondern bedient durch die Flexibilität, Vielseitigkeit und Performance der intelligenten Kamera mvBlueLYNX auch fortgeschrittene Ansprüche. Unterstützt wird die intelligente Kamera von den mvIMPACT Bildverarbeitungstools, die einen schnellen Einstieg sowie die unkomplizierte Anpassung einer Anwendung ermöglichen.
Matrix Vision, Oppenweiler
QE 526

Kennziffern und Internet-Adressen
zu den vorgestellten Produkten finden Sie auf
von dort können Sie direkt zur Internet-Seite des Anbieters springen oder auf schnellem Wege, der Kennziffer online, nähere Informationen von den Anbietern anfordern.
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Quality Engineering
Titelbild QUALITY ENGINEERING 1
Ausgabe
1.2024
LESEN
ABO
Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Whitepaper zum Thema QS


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de