Inhaltsverzeichnis
1. 3D-Inspect: Leistungsstarke Software für 3D-Punktewolken
2. Die Softwarefunktionen
3. 3D-Vermessung diffus reflektierender Oberflächen
4. Anwendung in der Elektronikindustrie
5. 3D-Vermessung spiegelnder Oberflächen
6. Anwendung in der Halbleiterindustrie
7. 3D-Laserscanner zur Inline-Qualitätsprüfung
8. Anwendung in der Batterieproduktion
Micro-Epsilon hat eine neue, leistungsstarke 3D-Generation entwickelt, die die Software 3D-Inspect mit berücksichtigt. Sie ermöglicht sogenannte echte 3D-Auswertungen und nicht nur 2.5D wie bei herkömmlicher Software. Das bedeutet, dass jeder x-y-Koordinate mehrere z-Koordinaten zur Verfügung stehen. Die Software ist mit den folgenden Sensoren kompatibel.
- surfaceControl zur Geometrie-, Form- und Oberflächenprüfung von matten Objekten,
- reflectControl zur Vermessung und Inspektion von spiegelnden Oberflächen sowie
- 3D-Laserscannern zur präzisen Inline-3D-Messung
3D-Inspect: Leistungsstarke Software für 3D-Punktewolken
3D-Inspect ist auf Bedienerfreundlichkeit ausgelegt und lässt sich intuitiv steuern. Ihre Werkzeugpalette ist vielseitig. Neben der Standard-Version wird die Funktionserweiterung „Automation“ für automatisierte Produktionsprozesse angeboten. Über verständliche Video-Tutorials können sich die User leicht mit Anwendung und Möglichkeiten vertraut machen. Zudem wird die Software permanent weiterentwickelt und bietet bei jedem Versionsupdate weitere nützliche Funktionen.
Sollten Anwender eine alternative Bildverarbeitungslösung verwenden oder selbst entwickeln wollen, steht ein umfangreiches Software Development Kid zur Verfügung. Dieses basiert auf den Industriestandards GigE Vision und GenICam inklusive zahlreicher Funktionsblöcke. Eine C/C++/C#-Bibliothek unterstützt mit zahlreichen Beispielprogrammen und Dokumentationen bei der Softwareentwicklung.
Die Softwarefunktionen
Die Software ermöglicht die Parametrierung der Sensoren, aber auch die Erfassung der Messdaten. Die ermittelten Daten lassen sich auf einfache Weise an die SPS ausgeben, können aber auch beliebig weiterverarbeitet werden. Die Messprogramme der Software lassen sich in drei Gruppen einteilen:
- Die „Datenverarbeitung“, der die Programme zur Selektion, Filterung, Transformation und Ausrichtung von Punktewolken unterliegen. Hier sind unter anderem Korrekturen der Einbaulage, Punktauswahl, die Ausrichtung anhand von Quadern, Ebenen, Linien oder Punkten möglich. Auch Mittelwert-, Median-, Tiefpass-, Hochpass- und Erosionsfilter zählen dazu.
- In der Gruppe „Objekte“ finden sich Programme zur Passung von geometrischen Objekten. Hier können beispielsweise Schwerpunkte oder Extrempunkte in der 3D-Punktewolke berechnet werden. Auch Passungen von Objekten, wie Kugeln oder Zylindern in die Punktewolke sind möglich. Hier finden sich Programme, die zuvor gefundene Objekte miteinander in Bezug setzen. Diesem Vorgang liegen verschiedene Berechnungen wie beispielsweise Abstand, Winkel oder Mittelpunkt zwischen zwei Objekten zugrunde.
- In der „Messwertausgabe“ können die Messergebnisse noch mathematisch kombiniert und verrechnet werden. Es stehen detaillierte Optionen zur Signalausgabe zur Verfügung. Die Ausgabe erfolgt mit hoher Kompatibilität über UDP, TCP, Modbus, wobei 3D-Inspect als jeweiliger Server funktioniert. Mit Hilfe von Zusatzmodulen ist eine Steuerung und Messwertübertragung über Profinet und Ethernet/IP möglich.
3D-Vermessung diffus reflektierender Oberflächen
Das 3D-Software-Paket ist unter anderem mit den Sensoren der Reihe surfaceControl kompatibel. Sie dienen der schnellen 3D-Vermessung und Inspektion diffus reflektierender Oberflächen wie Metall, Kunststoff oder Keramik im Einsatz. Der Sensor nutzt Streifenlichtprojektion, mit der sich diffus reflektierende Objekte erfassen lassen und errechnet aus den aufgezeichneten Daten eine hochgenaue 3D-Punktewolke. Anhand der Punktewolke ist es möglich, Geometrien und kleinste Defekte zu erkennen. Auch kleinste Strukturen auf Bauteilen sowie Formabweichungen werden sichtbar. Das Unternehmen liefert Sensoren mit unterschiedlichen Messflächen und Leistungsdaten. Dank der schmalen Bauform kann der Sensor auch in beengte Bauräume integriert werden.
Die Besonderheit der surfaceControl-Systeme liegt im Zusammenspiel aus automatischer Oberflächeninspektion, hoher Präzision ab 0,4 µm sowie schneller und zuverlässiger Erkennung verschiedener Objekt- und Oberflächengeometrien.
Anwendung in der Elektronikindustrie
Unbestückte Leiterplattensubstrate dienen als Grundelemente für Leiterplatten. Wegen der hohen Qualitätsanforderungen, die bei der Substratherstellung gelten, ist eine 100% Kontrolle durch hochgenau messende Sensoren notwendig. Entspricht beispielsweise die Ebenheit des Substrats nicht den Vorgaben, so lassen sich Baugruppen bei der Bestückung nicht exakt aufbringen. Für High-End-Substrate aus Keramik gelten höchste Messgenauigkeitsanforderungen von bis zu 2 µm. Der hochpräzise 3D-Snapshot-Sensor surfaceControl 3D 3500 misst direkt in der Produktionslinie auf die matte Oberfläche der Substrate. Die aufgenommenen Messwerte werden im Sensor verrechnet und über die integrierte Gigabit Ethernet Schnittstelle an einen externen PC ausgegeben. Eine Weiterverarbeitung, Beurteilung und Protokollierung der 3D-Daten ist mit der Software 3D-Inspect möglich. Werden Defekte an den Substraten erkannt, erfolgt über die Steuereinheit eine vollautomatische Aussortierung des Schlechtteils. Mit dem Sensor der Reihe surfaceControl ist eine vollautomatisierte Prüfung ohne manuelles Eingreifen möglich. Eine Messung mit anschließender Berechnung und Auswertung erfolgt, laut Hersteller, innerhalb von nur 1,5 Sek.
3D-Vermessung spiegelnder Oberflächen
Für 3D-Messungen auf spiegelnden und glänzenden Oberflächen wurde der reflectControl-Sensor konzipiert. Der Sensor kann für mikrometergenaue Messungen stationär zur Überwachung der Fertigungslinie oder für die Inline-Inspektion beispielsweise am Roboter eingesetzt werden. Auf dem Sensordisplay wird ein Streifenmuster generiert, das über die Oberfläche des Messobjekts in die Kameras des Sensors gespiegelt wird. Abweichungen auf der Oberfläche verursachen Verzerrungen im Streifenmuster, die mit der Software ausgewertet werden.
Anwendung in der Halbleiterindustrie
Die reflectControl-Systeme sind in der Halbleiterindustrie im Einsatz, beispielsweise zur 3D-Formerfassung von Wafern. Sie kontrollieren die Ebenheit beziehungsweise Planarität von Wafern mit nur einer Aufnahme. Der Sensor liefert eine genaue 3D-Darstellung der spiegelnden Oberfläche, mit der die Topologie mikrometergenau bestimmt werden kann.
3D-Laserscanner zur Inline-Qualitätsprüfung
Laut Micro-Epsilon zählen die Laserscanner der Reihe scanControl zu den leistungsfähigsten Profilsensoren weltweit im Hinblick auf Genauigkeit und Messrate. Um 3D-Scans zu generieren, muss eine Bewegung erfolgen. Entweder werden die Scanner beispielsweise per Roboter oder Verfahranlage über das Messobjekt bewegt oder die Messobjekte z.B. über Förderbänder am Scanner vorbeigeführt. Die Laserscanner von Micro-Epsilon bieten eine einmalige Kombination aus hoher Dynamik, Präzision und kompakter Baugröße. Der Sensorspezialist bietet ein umfassendes Portfolio mit zahlreichen Messbereichen, Red- und Blue-Laser-Technologien und umfangreichem Zubehör. Die Scanner können bei Integratoren und beim Serieneinsatz in der Fertigungslinie eingesetzt werden. Über die Ethernet-/GigE-Vision-Schnittstelle können sie optimal in Bildverarbeitungs-Softwarepakete eingebunden werden.
Anwendung in der Batterieproduktion
Eine wirtschaftlich effiziente Lösung für die Geometrieüberwachung von Battereipaketen bieten Laserscanner. Die Batteriepakete werden im Durchlauf geprüft. Dabei ist ihre korrekte Position und Ausrichtung entscheidend. Sie lassen sich einfach parametrieren und ohne Programmierkenntnisse in die Linie einbinden. Die Auswertung der 3D-Scans wird detailreich visualisiert, die Ergebnisse lassen sich dokumentieren und weiterverarbeiten. Die scanControl-Laserscanner liefern auf den schwierigen, glänzenden Oberflächen präzise Ergebnisse, bei kompaktem Design. (eve)
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