Elektronikhersteller setzen Prüfsysteme der industriellen Bildverarbeitung im Fertigungsprozess ein. Das Erkennen von fehlerhaften Teilen vor der Auslieferung verbessert die Produktqualität und spart Zeit und Kosten. Die Process Photonics stellt Verarbeitungssysteme für den Leiterplattenmarkt, die Fertigung von elektronischen Bauteilen und medizinischen Geräten her. Die Produkte der Serie ProVision prüfen mit Bildverarbeitung die Platten und Schaltkreise auf Leiterplatten. Das System ProVision verbindet die Verarbeitung von Bildern mit dem automatisierten Materialtransport einer Großserienproduktion. ProVision erfasst Bilder mit mehreren parallel arbeitenden Kameras und einer Auflösung von über 5 Mikron und führt mittels implementierter Algorithmen hochpräzise und akkurate Messungen aus. Die Maschine kann Bilder in Echtzeit erfassen, verarbeiten und mehrere Parameter des Objektes analysieren - mit einer Rate von über 60 Teilen pro Sekunde, wobei eine höhere Auflösung und ein noch größerer Durchsatz eingestellt werden können.
Über der Platte sind medizinische Sensoren in 20 Spalten und 40 Reihen angeordnet. Die fünf bidirektionalen TDI-Line-Scan-Kameras wurden im Abstand von je 4 Spalten montiert. Die Platte wird in 4 Arbeitsgängen gescannt, mit der ersten Kamera die Spalten 1, 2, 3, 4, mit der zweiten Kamera die Spalten 5, 6, 7, 8 usw. Die Spalten mit ungerader Zahl werden von oben nach unten und die geradzahligen von unten nach oben gescannt. Die drei Vision-Prozessor-Boards Matrox Odyssey XCL sind mit den Kameras 1 und 2, 3 und 4 und Kamera 5 verbunden. An der Y-Achse der Platte gibt ein Drehwinkelgeber über einen spezifischen Schaltkreis ein Quadratursignal, das jeder Matrox Odyssey XCL alle 5,1mm für die Erfassung einer Reihe auslöst.
Zu Beginn des ersten Scans lokalisiert jede Zeilenkamera eine Referenzmarkierung und mißt die Graustufenfarben verschiedener Musterabschnitte der Platte. Die Lokalisierung der Referenzmarkierung dient der Ausrichtung des Sensors auf die zu prüfenden Bereiche. Die Graustufenmessungen werden für die Bestimmung der Digitalisierung der Schwellenwerte verwendet. Während der Verarbeitung des Bildes werden verschiedene Digitalisierungen und Teilchenanalysen ausgeführt, um das Bild auf die Messungen vorzubereiten. Für die Sicherstellung einer hohen Präzision werden beim Beginn jeder automatischen Prüfung Bilder des USAF-1951-Testmusters erfasst und gemessen. Die Verbindung der Teilchenanalyse und der Messung von Markierungen wurde eingesetzt, um die vertikalen und horizontalen Pixelskalierungsfaktoren jeder Kamera zu bestimmen.
Beim Start eines Scans erfassen die Matrox Odyssey Camera Link Framegrabber kleine Einzelbilder in einen zirkulären Zwischenspeicher. Immer wenn einer dieser Zwischenspeicher voll ist, wird durch eine Call-Back-Funktion ein Teil des Bildes in einen anderen Speicher kopiert, der das gesamte Bild der Platte speichern kann und die zu prüfenden Bereiche. Wenn ausreichend Bilddaten erfasst wurden, wird der Sensor durch einen Thread neu ausgerichtet.
Das erfasste Bild kann für weitere Ansichten gespeichert werden. Der Operator kann aber auch festlegen, ob alle Sensorbilder oder nur die, die den Test nicht bestanden haben, gespeichert werden.
Die größte Herausforderung für die Entwurfsingenieure war die Erfassung und Verarbeitung großer Datenmengen ohne Overhead. Die Ingenieure gingen davon aus, dass eine parallele Struktur der richtige Weg ist, das heißt, eine parallele Bilderfassung und Bildverarbeitung der Daten durch die Matrox Odyssey XCL Boards. Process Photonics mußte auch mehrere TDI-Line-Scan-Kameras mit der Bewegung der Teile synchronisieren, während die Matrox Odyssey XCL die Bilder jeder Kamera verarbeitet. Die Bilddaten werden durch das Matrox Odyssey Board erfasst und verarbeitet, ohne dass sie über den PCI-Bus zum PC übertragen werden müssen.
Die für die Bilder zuständige Software verwendet einen Mix aus Matrox Imaging Library (MIL) und ActiveMIL (Active X controls) verwendet. Das Benutzerinterface wurde in C# geschrieben und die Routinen für die Bildanalyse in C. Der C-Code verwendet MIL-Threads, um die Bildverarbeitungsaufgaben auf die Matrox Odyssey PowerPC Prozessoren aufzuteilen. ActiveMIL wurde hauptsächlich verwendet, um die Matrox Odyssey Boards, Bildpuffer etc. zuzuweisen und zu konfigurieren.
Die Zeilenkameras generieren umfangreiche Bilddaten und Matrox Odyssey XCL ist besonders geeignet, die Verarbeitungsaufgaben auf dem Host-PC zu verringern. Da die gesamte Bilderfassung und Bildverarbeitung über Matrox Odyssey XCL erfolgt, koordiniert der Host nur die Aufgaben und fragt die errechneten Meßdaten ab. Die Matrox Odyssey XCL erleichtert die Skalierbarkeit. Mit zehn an 5 Matrox Odyssey Boards angeschlossenen Zeilenkameras kann die Verarbeitungsmenge verdoppelt werden und das ohne wesentliche Belastung des Host-PC.
Die Vorteile von ProVision sind die hohe Präzision und die Möglichkeit, Bilder bei Prozessen mit einem umfangreichen Datendurchsatz zu analysieren. Darüber hinaus ist es ein einzigartiges kompaktes System mit geringen Abmessungen, das über eine hochpräzise X-Y-Bewegungssteuerung, selbstjustierende Kameras sowie eine automatische Steuerung für Bestückung und Ausschuss verfügt. Das lichtundurchlässige Gehäuse und die Sicherheitsschließung von ProVision entsprechen den CE- und FDA CDRH-Normen, die beim Einsatz von hochintensiver UV-Beleuchtung beachtet werden müssen. "Die Gesamtheit aller dieser Merkmale findet man bei anderen Produkten nicht," sagt Young. Er erläutert, dass das Team aufgrund der Erfahrungen von Process Photonics mit laserbasierten Zerspanungssystemen in der Lage war, ein Gerät zu entwickeln, dass die CE- und CDRH-Normen erfüllt.
Zum Zeitpunkt, als dieser Artikel geschrieben wurde, sind zwei Maschinen an eine Produktionsstätte von medizinischen Geräten geliefert worden. Diese Einheiten sind in den Produktionsprozess eingebunden. Die Bildanalysefähigkeiten des Systems ProVision wurden erweitert, damit sowohl Fehler von Leiterplatten (PCB) als auch gelaserten Präzisionsbohrungen von Leiterplatten geprüft werden können.
Sarah Sookman, Matrox Imaging
Direkt Link zur Matrox Odyssey XC:L
http://www.rauscher.de/...
Messehinweis:
VISION 2009
Halle 4 - Stand 4c15
RAUSCHER
Johann-G.Gutenberg-Str. 20
D-82140 Olching
Tel 0 81 42 / 4 48 41-0
Fax 0 81 42 / 4 48 41-90
E-Mail: info@rauscher.de
www.rauscher.de
Über der Platte sind medizinische Sensoren in 20 Spalten und 40 Reihen angeordnet. Die fünf bidirektionalen TDI-Line-Scan-Kameras wurden im Abstand von je 4 Spalten montiert. Die Platte wird in 4 Arbeitsgängen gescannt, mit der ersten Kamera die Spalten 1, 2, 3, 4, mit der zweiten Kamera die Spalten 5, 6, 7, 8 usw. Die Spalten mit ungerader Zahl werden von oben nach unten und die geradzahligen von unten nach oben gescannt. Die drei Vision-Prozessor-Boards Matrox Odyssey XCL sind mit den Kameras 1 und 2, 3 und 4 und Kamera 5 verbunden. An der Y-Achse der Platte gibt ein Drehwinkelgeber über einen spezifischen Schaltkreis ein Quadratursignal, das jeder Matrox Odyssey XCL alle 5,1mm für die Erfassung einer Reihe auslöst.
Zu Beginn des ersten Scans lokalisiert jede Zeilenkamera eine Referenzmarkierung und mißt die Graustufenfarben verschiedener Musterabschnitte der Platte. Die Lokalisierung der Referenzmarkierung dient der Ausrichtung des Sensors auf die zu prüfenden Bereiche. Die Graustufenmessungen werden für die Bestimmung der Digitalisierung der Schwellenwerte verwendet. Während der Verarbeitung des Bildes werden verschiedene Digitalisierungen und Teilchenanalysen ausgeführt, um das Bild auf die Messungen vorzubereiten. Für die Sicherstellung einer hohen Präzision werden beim Beginn jeder automatischen Prüfung Bilder des USAF-1951-Testmusters erfasst und gemessen. Die Verbindung der Teilchenanalyse und der Messung von Markierungen wurde eingesetzt, um die vertikalen und horizontalen Pixelskalierungsfaktoren jeder Kamera zu bestimmen.
Beim Start eines Scans erfassen die Matrox Odyssey Camera Link Framegrabber kleine Einzelbilder in einen zirkulären Zwischenspeicher. Immer wenn einer dieser Zwischenspeicher voll ist, wird durch eine Call-Back-Funktion ein Teil des Bildes in einen anderen Speicher kopiert, der das gesamte Bild der Platte speichern kann und die zu prüfenden Bereiche. Wenn ausreichend Bilddaten erfasst wurden, wird der Sensor durch einen Thread neu ausgerichtet.
Das erfasste Bild kann für weitere Ansichten gespeichert werden. Der Operator kann aber auch festlegen, ob alle Sensorbilder oder nur die, die den Test nicht bestanden haben, gespeichert werden.
Die größte Herausforderung für die Entwurfsingenieure war die Erfassung und Verarbeitung großer Datenmengen ohne Overhead. Die Ingenieure gingen davon aus, dass eine parallele Struktur der richtige Weg ist, das heißt, eine parallele Bilderfassung und Bildverarbeitung der Daten durch die Matrox Odyssey XCL Boards. Process Photonics mußte auch mehrere TDI-Line-Scan-Kameras mit der Bewegung der Teile synchronisieren, während die Matrox Odyssey XCL die Bilder jeder Kamera verarbeitet. Die Bilddaten werden durch das Matrox Odyssey Board erfasst und verarbeitet, ohne dass sie über den PCI-Bus zum PC übertragen werden müssen.
Die für die Bilder zuständige Software verwendet einen Mix aus Matrox Imaging Library (MIL) und ActiveMIL (Active X controls) verwendet. Das Benutzerinterface wurde in C# geschrieben und die Routinen für die Bildanalyse in C. Der C-Code verwendet MIL-Threads, um die Bildverarbeitungsaufgaben auf die Matrox Odyssey PowerPC Prozessoren aufzuteilen. ActiveMIL wurde hauptsächlich verwendet, um die Matrox Odyssey Boards, Bildpuffer etc. zuzuweisen und zu konfigurieren.
Die Zeilenkameras generieren umfangreiche Bilddaten und Matrox Odyssey XCL ist besonders geeignet, die Verarbeitungsaufgaben auf dem Host-PC zu verringern. Da die gesamte Bilderfassung und Bildverarbeitung über Matrox Odyssey XCL erfolgt, koordiniert der Host nur die Aufgaben und fragt die errechneten Meßdaten ab. Die Matrox Odyssey XCL erleichtert die Skalierbarkeit. Mit zehn an 5 Matrox Odyssey Boards angeschlossenen Zeilenkameras kann die Verarbeitungsmenge verdoppelt werden und das ohne wesentliche Belastung des Host-PC.
Die Vorteile von ProVision sind die hohe Präzision und die Möglichkeit, Bilder bei Prozessen mit einem umfangreichen Datendurchsatz zu analysieren. Darüber hinaus ist es ein einzigartiges kompaktes System mit geringen Abmessungen, das über eine hochpräzise X-Y-Bewegungssteuerung, selbstjustierende Kameras sowie eine automatische Steuerung für Bestückung und Ausschuss verfügt. Das lichtundurchlässige Gehäuse und die Sicherheitsschließung von ProVision entsprechen den CE- und FDA CDRH-Normen, die beim Einsatz von hochintensiver UV-Beleuchtung beachtet werden müssen. "Die Gesamtheit aller dieser Merkmale findet man bei anderen Produkten nicht," sagt Young. Er erläutert, dass das Team aufgrund der Erfahrungen von Process Photonics mit laserbasierten Zerspanungssystemen in der Lage war, ein Gerät zu entwickeln, dass die CE- und CDRH-Normen erfüllt.
Zum Zeitpunkt, als dieser Artikel geschrieben wurde, sind zwei Maschinen an eine Produktionsstätte von medizinischen Geräten geliefert worden. Diese Einheiten sind in den Produktionsprozess eingebunden. Die Bildanalysefähigkeiten des Systems ProVision wurden erweitert, damit sowohl Fehler von Leiterplatten (PCB) als auch gelaserten Präzisionsbohrungen von Leiterplatten geprüft werden können.
Sarah Sookman, Matrox Imaging
Direkt Link zur Matrox Odyssey XC:L
http://www.rauscher.de/...
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VISION 2009
Halle 4 - Stand 4c15
RAUSCHER
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Fax 0 81 42 / 4 48 41-90
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