Qualitätsschub

3D-Inspektion mit grafischer FPGA Programmierung

Für die optische Leiterplatteninspektion (AOI) in 3D mit 24 Bit Farbauflösung nutzt das japanische Unternehmen MEK Marantz Electronics den externen Framegrabber LightBridge. Das Bildverarbeitungsgerät erlaubt die Anbindung des AOI-Inspektionsgerätes über Thunderbolt an den Host-PC unter dem Apple-Betriebssystem Mac OSX. Die speziellen Prüfaufgaben wurden auf dem FPGA von LightBridge mit VisualApplets individuell programmiert, ganz ohne Hardware-Programmierkenntnisse einzusetzen.

 3D-Inspektion von Komponenten und L?tstellen: Es werden die Aufnahmen der Hauptkamera in einer zoombaren Gesamtansicht mit markierten Fehlern angezeigt, w?hrend die acht Seitenkameras zus?tzlich gezoomte Einzelaufnahmen von Fehlern aus verschiedenen Perspektiven ausgeben. (Bild: MEK Marantz Electronics)

3D-Inspektion von Komponenten und L?tstellen: Es werden die Aufnahmen der Hauptkamera in einer zoombaren Gesamtansicht mit markierten Fehlern angezeigt, während die acht Seitenkameras zusätzlich gezoomte Einzelaufnahmen von Fehlern aus verschiedenen Perspektiven ausgeben. (Bild: MEK Marantz Electronics)

Um eine hochauflösende, breitbandige Bildverarbeitung für die Qualitätskontrolle von PCB-Leiterplatten auch auf Apple-Rechnern zu erreichen, bot das externe Vision-Gerät LightBridge alle von MEK gewünschten Eigenschaften für eine hohe Bildqualität bei überschaubaren Systemkosten. Das integrierte Bildaufnahme- und Bildverarbeitungsgerät wurde über Camera Link an das Inspektionssystem PowerSpector GTAz und über optische Thunderbolt Kabel an einen Mac Rechner eingebunden. Da die Apple-Rechner keine Slots für PCIe haben und nur USB- und Thunderbolt-Schnittstellen unterstützen, ließen sich nunmehr unterschiedliche Kamera-Schnittstellen einsetzen und dank Thunderbolt höhere Bandbreiten und Geschwindigkeiten nutzen. Gleichzeitig wurde der Host-PC von Bildverarbeitungs-Berechnungen entlastet. Die von Intel und Apple vorangetriebene Thunderbolt-Technologie erlaubt mittlerweile eine Datenübertragung von bis zu 4GB/s. LightBridge ist in der aktuellen Version als 1GB/s-Variante verfügbar und bietet damit für Camera Link ausreichend Bandbreite. MEK Marantz Electronics konnte aufgrund umfangreicher Unterstützung durch Silicon Software eigenstständig Treiber für das Mac OSX Betriebssystem schreiben.

Neun Kameras synchronisiert

Das Inspektionssystem verarbeitet insgesamt Bilder von neun 24Bit Farbkameras: eine 4MP Hauptkamera mit einer Bildfrequenz von 60fps und acht umgebende Seitenkameras. LightBridge synchronisiert die Bildverarbeitung der Haupt- und Seitenkameras und leitet die Aufnahmeergebnisse an den Host-PC. Dadurch konnte die frühere dedizierte Schnittstelle durch LightBridge ersetzt werden. Dies ist als kleines, kompaktes Gerät im Inspektionssystem untergebracht und durch das eigene Gehäuse vor Staub geschützt. Anstelle eines im Host-PC verbauten Framegrabbers wird der integrierte FPGA als Bildverarbeitungs-Intelligenz verwendet. Für die Inspektion werden PCB-Leiterplatten anhand von zwei bis vier Passermarken millimetergenau im System ausgerichtet, das die über 2.000 Inspektionspunkte innerhalb von wenigen Sekunden inspiziert. „Dazu müssen unsere Kunden nicht mehr aufwändig und in kurzer Zeit programmieren, denn das Inspektionssystem vergleicht die Punkte mit fehlerfreien Musterplatten“, erläutert Henk Biemans, Geschäftsführer von Mek Europe BV. Das System analysiert SMT- und THT-Komponenten auf Anwesenheit, Typenerkennung, Polarität, Versatz, Text und Farbe sowie Lötstellen mit Reflow-, Wellen- und Selektiv-Verfahren. 3D-Lötstellen werden mit vier Winkel Multi Color Beleuchtung mit Meniskus-Profiler per Lichtreflektion gemessen. Als Messverfahren laufen im System der synthetische Bildvergleich sowie die Spektralanalyse und Grauwertprüfung über die Analyse von Helligkeit, Farbton und -sättigung.

Individuelle grafische FPGA-Programmierung

 MEK Inspektionsger?t mit externem verarbeitungsger?t LightBridge (links) mit integriertem FPGA (Bild: Silicon Software GmbH)

MEK Inspektionsgerät mit externem verarbeitungsgerät LightBridge (links) mit integriertem FPGA (Bild: Silicon Software GmbH)

Die Bildvorverarbeitung findet auf dem FPGA in LightBridge statt, wie etwa Weißabgleich, Rauschunterdrückung und Gamma-Korrektur (Anpassen von Helligkeitsunterschieden in der Farbwiedergabe). Bei der eigentlichen Bildverarbeitung werden vor allem Farbkorrekturen durchgeführt, um unechte durch hoch qualitative Farben zu ersetzen. Nach der Farbrekonstruktion durch einen Bayer-Filter, folgt eine Umwandlung des RGB- in den HSL-Farbraum, danach kommen weitere Farbfilter zum Einsatz. Der FPGA kann mit VisualApplets anhand grafischer Datenfluss-Diagramme programmiert werden. „VisualApplets ermöglicht uns, die benötigten Bildverarbeitungs-Anwendungen selbst zu entwickeln anstatt wie bisher von Entwicklungsdienstleistungen abhängig zu sein. Das gesamte System wird so zu einer offenen Plattform, auf der wir individuelle Anwendungen jederzeit anpassen und neue hinzufügen können“, erklärt Hideki Konishi, Projektleiter von Marantz Electronics in Japan. Nach der Klassifikation zusammengehörender Bildelemente mithilfe der Seitenkameras lassen sich die Bilder auswerten. Auf einem Bildschirm werden die Aufnahmen der Hauptkamera in einer zoombaren Gesamtansicht mit markierten Fehlern angezeigt, während die acht Seitenkameras zusätzlich gezoomte Einzelaufnahmen von Fehlern aus verschiedenen Perspektiven ausgeben. Da alle Fehler in 3D-Nahaufnahmen dargestellt werden, ist es nicht mehr notwendig, die Leiterplatten manuell mikroskopisch zu analysieren.

Qualitätsschub
Bild: MEK Marantz Electronics


Das könnte Sie auch interessieren

Stemmer neuer Lieferant für Intel-Technologie

Das Unternehmen Stemmer Imaging bietet ab sofort als Lieferant Kameras mit Intels RealSense-Technologie an. In dieser Position soll der europäische Bildverarbeitungsspezialist Stemmer die Integration der jüngsten D400er-Serie in Applikationen aus dem Industriebereich vorantreiben und Services sowie Support zur Implementierung zur Verfügung stellen.

www.stemmer-imaging.de

Anzeige
Rückblick: GOM 3D Metrology Conference

Mehr als 750 Messtechnik-Spezialisten aus über 50 Ländern kamen zur diesjährigen 3D Metrology Conference mit begleitender Fachmesse und Factory Walk vom 26. bis 27. September am GOM Firmensitz in Braunschweig zusammen, um sich über die Implementierung messtechnischer Automatisierungslösungen, virtuelle Zusammenbauanalyse, Materialprüfung und optische 3D-Inspektion auszutauschen.

www.gom-conference.com

Infratec: 10-jähriges Jubiläum in den USA

Im Jahr 2007 eröffnete der Infrarotsensorik- und Messtechnik-Spezialist seine erste internationale Niederlassung im US-amerikanischen Grapevine, unweit der Metropole Dallas. Damit einher ging die Gründung der Tochterfirma InfraTec infrared LLC, die seitdem die hohe Nachfrage nach Infrarotsensorik in Nordamerika und speziell den USA vom texanischen Standort Plano abdeckt.

 

www.infratec.de

Anzeige
30-jähriges Jubiläum von EVK

Das österreichische Unternehmen EVK DI Kerschhaggl GmbH aus der Steiermark feiert dieses Jahr sein 30-jähriges Firmenjubiläum. Seit seiner Gründung 1987 konzentriert sich der Hersteller und Entwickler von sensorbasierten Sortier- und Analysesystemen auf Lösungen für die Bewertung und Sortierung von Schüttgut in den Bereichen Recycling, Bergbau, Lebensmittel und Pharmazie.

www.evk.biz

Anzeige
Programm Vision Expert Huddles

Zum ersten Mal bietet der VDMA IBV an den ersten zwei Messetagen der SPS IPC Drives ein neuartiges Vortragskonzept an. Ziel ist, Experten aus der Bildverarbeitungsindustrie mit Messebesuchern und Anwendern ins Gespräch zu bringen. Die Vision Expert Huddles finden am Vision Pavillon in Halle 3A Stand 151 statt. Die Teilnahme am Forum ist kostenfrei.

ibv.vdma.org

High-End Sensors International Conference

Die zweitägige Fachkonferenz ‚High-End Sensors International‘ wird vom 11. bis 12. April 2018 im Sheraton Airport Hotel in Brüssel stattfinden. In über 30 Fachvorträgen in zehn verschiedenen Themenblöcken sowie einer begleitenden Ausstellung widmet sich die gesamte Konferenz den Möglichkeiten für Forschung und Maschinenbau, die der High-End-Sensor-Markt mit sich bringt.

www.highendsensors.net

Anzeige