Optimierte Platinen-Bestückung unter Einsatz einer Datenbrille (OptED)

Problemstellung
Der Produktionsstandort Deutschland ist immer stärker durch flexible, sich schnell verändernde Anforderungen geprägt. Dies gilt in besonderem Maße für die Fertigung elektronischer Baugruppen. Entsprechend haben sich deutsche Fertigungsunternehmen eher auf kleine und mittlere Stückzahlen bei hoher zeitlicher Flexibilität spezialisiert. Hier spielt die Handbestückung von Prototypen eine besondere Rolle. Besonders bei Entwicklungen aus Deutschland, deren Fertigung sich in der Regel durch eine hohe Komplexität auszeichnet, kann die Handbestückung aber sehr fehleranfällig sein. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Mitarbeiter bei der Handbestückung immer wieder zur Seite auf einen Bestückungsplan oder Monitor schauen muss, um das richtige Bauteil identifizieren zu können. Diese Arbeitsweise reduziert die Konzentrationsfähigkeit und kostet zusätzlich wertvolle Arbeitszeit.

Projektziel
Im Forschungsprojekt OptED wird ein innovatives Augmented-Reality-System zur Unterstützung des manuellen Bestückungsvorganges von elektronischen Baugruppen entwickelt. Hierzu soll eine geeignete Datenbrille zum Einsatz kommen, welche die vor dem Benutzer liegende Leiterplatte erfasst und für die Bestückung relevante Markierungen (sog. Passermarken) erkennt. Gleichzeitig werden die zu bestückenden Bauteile auf ihrer tatsächlichen Position für den Benutzer sichtbar auf der Leiterplatte einblendet.

Vorgehensweise
Dazu wird eine modular aufgebaute Softwareumgebung entwickelt und als prototypische Lösung in der eigenen Fertigung sowie bei weiteren Unternehmen aus dem Bereich der Elektronikfertigung erprobt. Das erste Software-Modul umfasst den automatisierten Import von Fertigungsdaten aus CAD-Systemen sowie die Erstellung eines Bestückungsplans. Ergänzt wird dieses Modul durch die eigentliche Bildverarbeitung. Hierzu zählen die Erkennung der Passermarken sowie die Transformation des Bildes, d. h. die Kompensation von Blickwinkel und Drehung sowie die Kompensation von Umgebungseinflüssen. So können die zu bestückenden Bauteile an der korrekten Stelle in das Sichtfeld des Benutzers auf die Platine projiziert werden. Ergänzt wird das Vorhaben durch eine integrierte optische Inspektion, die eine Qualitätskontrolle in Echtzeit gewährleistet. Falsch bestückte Bauteile werden optisch erkannt und sofort markiert, sodass der Nutzer sie korrigieren kann.

Anwendungspotenzial und erwartete Ergebnisse
Das Projekt OptED wird zukünftig die Effizienz in der Handbestückung steigern, da der Blick des Benutzers nicht mehr zwischen Baugruppe und Bestückungsplänen wechseln muss. Zudem verbessert sich die Bestückungsqualität durch ein geringeres Fehlerrisiko. Die Datenbrille führt den Benutzer durch den Arbeitsvorgang, indem die zu bestückenden Bauteile in der richtigen Reihenfolge eingeblendet werden. Die prototypische Implementierung von OptED in der Leiterplattenbestückung ist nach Projektende auch auf weitere Bereiche, wie beispielsweise die Kabelkonfektionierung, übertragbar.

• HANZA Tech Solutions GmbH