Leiterplatten-Identifikation DataMatrix-Codes erkennen, prüfen und präzise bewerten

Das in diesem Applikationsbeitrag vorgestellte Vision-System erfüllt drei wichtige Aufgaben: Es vermisst die Leiterplatte, analysiert die Codes und Klarschriften und beurteilt deren Güte.

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Beta LAYOUT GmbH

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Cognex Germany Inc.

Leiterplatten sind als Bauteileträger heute und auch in ferner Zukunft unverzichtbar. Ihr Variantenreichtum in Form und Funktion ist ebenso groß wie es die Einsatzbereiche der Platinen sind. Aufgrund der gegebenen Schaltungskomplexität moderner Leiterplatten-Entwicklungen ist die Diversifizierung von Funktionen mit bloßem Auge nicht möglich. Dennoch darf es zu keinen Fehlern und Verwechslungen in der Fertigung, Auslieferung und Anwendung kommen.

Die notwendige Sicherheit geben optische Inspektionssysteme und per Laser aufgebrachte DataMatrix-Codes oder Klarschriften. Sie erlauben eine augenblickliche exakte Identifikation und Bestimmung der Leiterplatte.

Aufgebracht werden Codes und Klarschriften per Laserstrahl durch Abtragen oder Umwandeln der Lötstofflacke. Das erfordert höchste Präzision im Prozess. Die in diesem Beispiel skizzierte Anwendung einer neuen Laser-Markieranlage nutzt einen Laserscankopf mit beweglichem Umlenkspiegel, einen CO₂-Laser und das intelligente Vision-System In-Sight 5100 des Herstellers Cognex.

Der kompakte Prozess: vermessen, lesen, beurteilen

WL 700 LCS heißt die Anlage des Herstellers Rommel. Sie trägt nicht nur Codes und Schriften auf, sie liest diese auch in Sekundenbruchteilen gegen. Das intelligente und kompakte Vision-System von Cognex erfüllt dabei gleich drei wichtige Aufgaben: Es vermisst die Leiterplatte, analysiert die Codes und Klarschriften und beurteilt deren Güte.

Anhand des komprimierten Prozesses lassen sich Leistung und Markiergeschwindigkeit des Lasers einfach und exakt parametrieren, um eine konstant hohe Code-Qualität zu erzielen. Auf diese Weise bearbeitet das Inline-System von Rommel Leiterplatten verschiedener Größen, Materialien und Dicken der Lötstofflacke schnell und zuverlässig.

Schnelligkeit und Präzision haben höchste Priorität

Geschwindigkeit ist essentiell im Herstellungsprozess von Leiterplatten. Ein- und Auslaufzeit sowie Markier- und Kontrollzeit wurden bei der WL 700 LCS nachhaltig optimiert. Gelöst hat man die gewachsenen Anforderungen an Schnelligkeit und Präzision durch gleichzeitiges Auslenken des Laserstrahls auf die Leiterplatten und Gegenlesen des Codes mit dem in den Strahlengang eingekoppelten Vision-System. Zusätzlich ermöglicht ein neu entwickeltes Transportsystem mit mittenunterstützten Transportbändern die vollflächige Beschriftung bis in den Randbereich der Leiterplatten. Der Beschriftungsbereich beträgt 400 mm x 400 mm.

Zeit gewinnt man durch verkürzte Wege. So verzichtet die WL 700 LCS auf einen herkömmlichen XY-Tisch. An Stelle der massenträgen Tischmechanik sorgt ein optisches Zwei-Achsen-Ablenksystem (es besteht aus zwei schwenkbaren Spiegeln) für ein großes Inspektions- und Arbeitsfeld. Bewegliche Linsen fokussieren den Laserstrahl auf der Z-Achse. Auf ein F-Theta-Objektiv wurde verzichtet, um das Kamera-System der Laser-Optik nachgelagert in den Scankopf zu integrieren. Eingekoppelt wird das In-Sight-5100-System über einen halbdurchlässigen Spiegel.

Bei den optischen Linsen griffen die Entwickler bei Rommel auf Zink-Selenit-Komponenten zurück. Diese reagieren bei der hohen Wellenlänge des CO₂-Lasers von rund 10.000 nm nicht auf den Laser – im Gegensatz zu herkömmlichem Glas.

Erhöht die Zuverlässigkeit und Präzision

Für das beidseitige Beschriften von Leiterplatten besitzt die Anlage (Option) über ein zweites Laser-Kamera-System, das gleichzeitig Vorder- und Rückseite beschriftet und kontrolliert. Die Verbindung von Laser und intelligentem Vision-System in einem Scankopf trägt Früchte. Das Markier- und Kontrollsystem bringt je fünf DataMatrix-Codes mit einer Größe von je 3 mm x 3 mm von oben und unten in 8 s auf – inklusive Handhabung, Fiducial-Vermessung (Passer-Marken) und Qualitätsbewertung.

Weil In-Sight 5100 als Komplettsystem die erforderlichen Aufgaben erfüllte, entschieden sich die Anlagenentwickler in der Anlagenkonzeption für dieses System. Die einfache Handhabung mit der Software In-Sight Explorer nebst umfassender Bibliothek erprobter Vision-Tools festigten die Entscheidung. Das Vision-System ist im Edelstahl- oder Aluminium-Spritzgussgehäuse untergebracht, das auch hohen Vibrationsbelastungen gegenüber unempfindlich ist und wirkungsvoll vor Staub und Ablagerungen schützt.

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