Schnelle Blisterkontrolle für die Auslieferung von Leistungselektronik

Bildverarbeitung auch bei Millionen Stückzahlen

Die neue Kontrolle integriert sich nahtlos in die bestehende Infrastruktur (Bild: Semikron)

Qualitätskontrolle zu 100 % direkt in oder an der Produktionslinie ist heute bei hochwertigen Elektronikkomponenten Stand der Technik. Bei Stückzahlen von mehreren Millionen im Jahr hat aber auch die exakte Stückzahlbestimmung im Versand eine große Bedeutung. Zwar ist bei automatischer Zusammenstellung der einzelnen Lieferungen die Fehlerquote sehr gering, allein über die Stückzahl summieren sich aber selbst kleinste Abweichungen zu nicht tolerierbaren Summen. Eine flexible, leicht zu bedienende Blister- bzw. Traykontrolle per Bildverarbeitung schafft hier Abhilfe. Alle ausgehenden Verpackungen werden auf die auftragsgemäße Stückzahl hin kontrolliert und das Ergebnis in die zentrale Datenbank übernommen. Kundenreklamationen wegen abweichender Stückzahlen lassen sich so zuverlässig vermeiden.

Stückzahlabweichungen bei der Auslieferung kosten Geld und schaden dem Ruf des Versenders. Semikron, ein Elektronikhersteller mit weltweit verteilten Fertigungsstätten, plante daher die Auslieferung von Leistungs-Bauteilen in seiner Nürnberger Fertigung zu optimieren. Unter mehreren Möglichkeiten erwies sich eine Kamera gestützte Bildverarbeitung als optimale Lösung. Flexibel und schnell bei leichter Einrichtung konnte sie die gestellten Aufgaben erfüllen. Für den mechanischen Aufbau und die Einbindung in die bestehende Qualitätssicherungssoftware wurden die Experten für komplexe Komponenten-Abstimmung von Kutzschbach mit ins Boot geholt. Ergebnis ist eine 100-%-Kontrolle aller ausgehenden Teile nach Stückzahl exakt auf den jeweiligen Auftrag bezogen. Seit Einführung des Systems gab es keine Kundenreklamation wegen abweichender Stückzahlen mehr.

Komplexe Aufgabenstellung

Weicht die gelieferte Stückzahl von der bestellten Menge ab, so verursacht das schnell hohe Kosten. Sieht man von möglichen Produktionsauswirkungen beim Empfänger einmal ab, sind auch die Folgekosten fehlerhafter Lieferungen schon stattlich. Reklamationen bearbeiten, Ersatzlieferung vorbereiten und versenden, Erfassen des gesamten Vorganges etc. kosten Zeit und Geld. Die Nürnberger Elektronikfertigung sollte daher mit einer automatischen 100-%-Stückzahlkontrolle aufgerüstet werden.

Hauptproblem dabei war, die neue Kontrolle nahtlos in die bestehende Infrastruktur einzubinden. Für Hard- und Software waren dabei einige Randbedingungen zu beachten. Bei Modul-Stückzahlen von rund 14 Millionen im Jahr in sehr unterschiedlicher Ausführung war vor allem ein schnelles und dabei flexibles System gefragt. Bei neuen Modultypen mussten diese möglichst automatisch ohne manuelles “Teach-in“ erkannt und auch dabei die Stückzahl richtig bestimmt werden. Alle Prüfungen sollten über Barcodeerfassung auf Daten der bestehenden Datenbank, wie Modulart, Blisteranzahl bzw. Einzelstückzahl in den Trays, zurückgreifen und so die Qualitätssicherung exakt nach dem jeweiligen Auftrag übernehmen.

Kreativ gelöst

Die durchsichtigen Trays in Verbindung mit der Durchlicht-Lösung erlauben eine optimale Erkennung der eingesetzten Module (Bild: Semikron)

Die durchsichtigen Trays in Verbindung mit der Durchlicht-Lösung erlauben eine optimale Erkennung der eingesetzten Module

In der Praxis waren dazu einige Kunstgriffe nötig. Die Spezialisten von Kutzschbach analysierten die bestehenden Anlagen und entwickelten ein Grundkonzept. Da die einzelnen Module in den 500 x 300 mm messenden, durchsichtigen Trays auch leicht schräg stehen konnten, erwies sich eine Durchlicht-Lösung als optimal. Nachteil dabei war allerdings der nötige Abstand zwischen Produkt und Kamera von rund 2,80 m. Da die Trays schon auf 1,4 m Höhe angeliefert wurden, war die Produktionshalle für eine konventionelle Installation zu niedrig. Durch geschickte Anordnung der Kamera in Verbindung mit einem Umlenkspiegel und einem angepassten Weitwinkelobjektiv konnte der für die nötige Auflösung wichtige Kameraabstand trotzdem eingehalten und der umbaute Raum erheblich reduziert werden.

Gewusst wie: Kamera in Verbindung mit einem Umlenkspiegel und einem angepassten Weitwinkelobjektiv bietet beste Auflösung bei geringer Bauhöhe (Bild: Semikron)

Gewusst wie: Kamera in Verbindung mit einem Umlenkspiegel und einem angepassten Weitwinkelobjektiv bietet beste Auflösung bei geringer Bauhöhe

Die bei dieser Lösung entstehenden Spiegelbilder werden in der verwendeten Kamera von IDS-imaging durch die Funktion „Spiegeln“ wieder ausgeglichen. Mit diesen Kunstgriffen wurde das Ziel eingehalten, innerhalb von drei Sekunden den Barcode am Tray zu lesen, Auftragsdaten zu holen, Stückzahl auszuwerten und zu vergleichen sowie die Daten ans bestehende System weiterzuleiten. Die nötigen mechanischen Installationen und den Komponentenbau übernahm der langjährige Kutzschbach-Partner „Voland Automation“.

Schema Traykontrolle schematischer Aufbau der Anlage: 1 Lichtquelle, 2 Bodenplatte, 3 Tray, 4 Module, 5,6 Lichtquelle und Kamera für Barcodeerkennung, 7 Umlenkspiegel, 8 Kamera für Modulkontrolle

Schema Traykontrolle schematischer Aufbau der Anlage: 1 Lichtquelle, 2 Bodenplatte, 3 Tray, 4 Module, 5,6 Lichtquelle und Kamera für Barcodeerkennung, 7 Umlenkspiegel, 8 Kamera für Modulkontrolle

Software-Abstimmung

Nachdem verschiedene Sensorlösungen für die Erkennung der Module in den Trays getestet waren, erwies sich die Kameralösung in Verbindung mit der Bildbearbeitungssoftware Halcon 11 von MVTec als beste Lösung. Neben Auswerteroutinen zur Stückgutkontrolle bietet die softwareeigene Bibliothek auch für die Barcodeerkennung mit separater Kamera eine geeignete Lösung. Diese erlaubt neben der optischen Erkennung und Auswertung über das Barcode-Such-Verfahren eine leichte Weiterverarbeitung der Daten.

Auswertung des Trayinhaltes (Kamera 1)

Auswertung des Trayinhaltes (Kamera 1)

Um die so gewonnen Daten mit dem bestehenden System der EDV zu koppeln, setzten die IT-Spezialisten auf C#. Hier kam ihnen die einfache Einbindung der Halcon 11 Bibliotheken in die Microsoft Visual Studio Entwicklungsumgebung entgegen.

In der Praxis

Auswertung des Barcodes (Kamera 2)

Auswertung des Barcodes (Kamera 2)

Die Einrichtung und Inbetriebnahme konnten ohne Störungen im laufenden Betrieb abgeschlossen werden. Im Betrieb erfüllt das neue System alle geforderten Aufgaben perfekt. Die Anlage kann die breite Palette unterschiedlicher Komponententypen automatisch erkennen; die Einbindung in die bestehende EDV-Infrastruktur klappte auf Anhieb reibungslos. Projektleiter Georg Theis von Semikron dazu: „Kutzschbach konnte neben einem durchdachten Konzept als einziger Anbieter eine schlüsselfertige Anlage mit allen Komponenten und Dienstleistungen liefern, die die große Variantenvielfalt unserer Produkte komplett und zuverlässig abdeckt. Dies zeigt auch der bisherige Betrieb: Seit Einführung des Systems stieg die Abliefergenauigkeit auf 100 %. Anders gesagt, es gab seit der Einführung unserer Null-Fehler-Strategie keinerlei Stückzahlreklamationen von Kundenseite mehr.“ Das neue System verbessert nicht nur die Qualitätssicherung, sondern auch das Firmenimage als zuverlässiger Lieferant, was auf andere Weise nur schwer zu erzielen ist.

Das Ergebnis zeigt, auch komplizierte Aufgaben bei der Bilderkennung mit Einbindung in bestehende Produktionsanlagen und EDV-Systeme lassen sich mit Kreativität und Know-how zuverlässig lösen. Stammt die Lösung aus einer Hand, hat der Anwender nur einen Ansprechpartner und Abstimmungsverluste werden vermieden.

Bilder: Semikron

Über Kutzschbach
Kutzschbach ist ein serviceorientiertes IT-Systemhaus und Experte für Softwareentwicklung, Automatisierung und Messtechnik. Die Kutzschbach Electronic GmbH & Co. KG mit über 40 Mitarbeitern hat sich in den letzten 30 Jahren als national und international erfolgreiches Unternehmen, mit Büros in China und Mexiko, auf zwei Kernbereiche spezialisiert. Nach DIN ISO 9001 und 14001 zertifiziert bietet das Unternehmen umfangreiches Know-how zu Softwareentwicklung ̶ SPS in SCL (Structured Control Language), Hochsprachen, Robotik & SQL-Datenbanken, Automatisierung ̶ Technik trifft Produktanforderungen, Industrielle Mess- und Prüftechnik ̶ Parameter erfassen, bewerten, dokumentieren und Traceability ̶ Rückverfolgbarkeit von Produktionsdaten. Hinzu kommen umfangreiche Erfahrungen im Umgang mit IT-Produkten ̶ fachkundiger Hard- und Software-Vertrieb, IT-Lösungen ̶ stabile, sichere & zukunftsfähige Infrastruktur und IT-Dienstleistungen modulare und individuelle Dienstleistungspakete.

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Dipl.-Ing. (FH) Roland Schmid

Leitung SAM bei Kutzschbach

Andreas Zeiff

Andreas Zeiff

Studium des Chemie-Ingenieurwesens und der Chemie, Beschäftigung mit Elektronik, berufliche Tätigkeit im Maschinenbau, seit Ende 1998 journalistisch tätig für das Redaktionsbüro Stutensee.

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