Software-Innovationen erhöhen Bestückungs-Produktivität

Einfach zu bedienende, leistungsstarke grafische Werkzeuge eliminieren bekannte Problembereiche der Programmierung und erhöhen so Qualität und Produktivität.

Bild 1: Die 3D-Visualisierung erweckt Baugruppen zum Leben und hilft, schnell hochwertige Programme zu erstellen

In dem Bestreben, die Produktivität von SMT-Bestückungslinien zu erhöhen, haben neue Technologien Systeme hervorgebracht, die mit höheren Geschwindigkeiten und über längere Zeiträume zwischen den Stopps arbeiten, was zu einem höheren Ausstoß der Linie führt. Produktionsleiter wissen auch, wie wichtig es ist, Maschinenprogramme, wie z. B. Bestückungsprogramme, zu optimieren und die Anforderungen an einzelne Bestücker in jeder Linie und im gesamten Werk auszubalancieren, um die verfügbaren Ressourcen bestmöglich zu nutzen.

Beseitigung von Problembereichen der Programmierung
Herkömmliche Methoden zur Programmerstellung erforderten ein erhebliches manuelles Eingreifen, um Informationen aus verschiedenen Quellen – wie z. B. CAD/CAM-Daten, Gerberdaten, die Stückliste (BOM) und Leiterplattenbilder – zu einem funktionierenden Programm zusammenzuführen. Der Scharfsinn des Programmierers ist gefragt, wenn es darum geht, die Unterschiede zwischen den Daten aus verschiedenen Quellen abzugleichen, mit den diversen, von den Maschinenherstellern bevorzugten Datenformaten zu arbeiten und Hindernisse wie fehlende Komponentenbibliotheken zu überwinden.
Da die Software mit jeder neuen Generation leistungsfähiger wird, können mehr und mehr dieser Aufgaben automatisiert werden, um die bekannten Problembereiche zu entschärfen, die die Maschinenprogrammierung bislang verkompliziert haben. Dadurch kann die Produktion früher anlaufen. Die Baugruppenfertigung kann fast verzögerungsfrei starten, wodurch die Zeit für den Bau von Testmustern eingespart wird, die herkömmlicherweise für die Feinabstimmung des Bestückungsprogramms erforderlich waren.

Yamaha hat Tools zur Automatisierung von Programmieraufgaben geschaffen, die bekanntermaßen mühsam und zeitaufwändig waren, um die Programmerstellung und Feinabstimmung zu beschleunigen. Die Konsolidierung dieser Werkzeuge in der Plattform YsUP (Yamaha's Unique and Proven solutions), ermöglicht einen unkomplizierten Zugriff auf alle programmierbezogenen Anwendungen. YsUP basiert auf dem neuesten Ansatz der Maschinensoftware und wird zusammen mit Yamahas neuer Bestückergeneration YRM20 eingeführt. Zu den integrierten Materialmanagement-Werkzeugen zählen u. A. Überwachungs-,Setup- und Rückverfolgbarkeitstools sowie Setup-Verifizierung, Restmengenzähler, MSD-Management und LED BIN-Code-Verwaltung. Das Ergebnis ist ein vereinheitlichtes Portal mit zentraler Datenverwaltung und Materialhandhabung, das den Anwendern einen einfachen Wechsel zwischen verschiedenen Applikationen ermöglicht.
Mit der 3D-Darstellung des Leiterplattenbildes und der Komponenten kann der Benutzer die Baugruppe fast wie ein physisches Modell visualisieren (Bild 1), um zu sehen, wie alle Teile bestückt werden sollten und um die Koordinaten- und Winkeldaten der Komponenten klar nachzuvollziehen.



Bild 2: Grafische Echtzeitdarstellung steigert Qualität der Modell-Datengenerierung

Daten-Bearbeitung und -Konvertierung
Mithilfe der Anwendungen in YsUP können Produktionsteams die Programmerstellung beschleunigen und die Produktionsqualität verbessern. Sie erstellen die benötigten Komponentendaten und verifizieren die korrekte Montage der Teile, noch bevor sie mit der Produktion der ersten Baugruppe beginnen. Die Grafikdarstellung in Echtzeit ermöglicht es dem Benutzer, Komponentendaten zu generieren und diese ständig mit grafischen Darstellungen zu vergleichen (Bild 2), was die Erstellung erheblich vereinfacht und hilft, Fehler zu vermeiden.

In einer – verglichen mit der herkömmlichen, virtuellen Klebeband-Musterbestückung – früheren Phase verwendet die virtuelle Desktop-Probebestückung Gerber- und CAM-Daten, um zu prüfen, ob die Teile im Verhältnis zu ihren entsprechenden Landeflächen richtig positioniert werden (Bild 3). Wenn hier Fehler erkannt werden, können die notwendigen Korrekturen schon vorgenommen werden, bevor das erste Muster produziert wird, was zu einer höheren Produktionsqualität und -effizienz führt.



Bild 3:Eine frühzeitige Überprüfung der Komponentenplatzierung am Bildschirm erhöht Qualität und Effizienz

Automatische Konvertierungstools ermöglichen es dem Anwender, bereits nach kurzer Zeit mit der Baugruppen-Produktion zu beginnen. Standard-CAM-Daten in Formaten wie ODB++, GenCAD oder FABmaster liefern wesentliche Informationen wie Bestückungskoordinaten, Bauteilinformationen und Leiterplattenbild. In diesen Fällen wird das Bestückprogramm mittels Standard-CAM-Konverter einfach per Knopfdruck erstellt. Der CAM-Konverter beherrscht auch Details wie die Platzierung von Einzelschaltungen im Fertigungsnutzen und ist in der Lage, ein Bauteil-Layoutbild zu erzeugen. Schließlich wird das Programm automatisch für die Linienkonfiguration optimiert und Bauteile und Düsen können visuell auf mögliche Kollisionen überprüft werden. Vorlagen unterstützen die Einrichtung der Feeder.

Aufbereitung fehlender Daten
In der Vergangenheit litt die Programmierung oft unter ungeeigneten Daten für die zu fertigende Baugruppe. Das liegt oftmals einfach daran, dass die CAM-Daten und die Stückliste nicht in einem für den CAM-Konverter geeigneten Format vorliegen. Die Dateien können Daten wie Bestückwinkel oder Komponentenkoordinaten eventuell in Formaten bereitstellen, die nicht unterstützt werden. YsUP stellt nun Standardwerkzeuge zur Verfügung, die textbasierte Daten in ein für die Programmerstellung geeignetes Format konvertieren können.

Gerberdaten-Werkzeug
Durch die vorherige Überprüfung von Details wie Bestückungskoordinaten, Polarität und Winkel der Bauteile kann der Anwender sicherstellen, dass sein Programm auf Anhieb hochwertige Baugruppen produziert. Mit dem YsUP-Gerberdaten-Werkzeug (YsUP Gerber Image Tool) können Anwender schnell hochwertige Leiterplattenbilder aus den Gerberdaten der Leiterplatte erzeugen. Wenn sowohl das Leiterplatten-Bild als auch die Gerberdaten verfügbar sind, ermöglicht das Tool einen einfachen Vergleich, um eventuelle Abweichungen aufzuzeigen, die zu Problemen bei der Bauteilplatzierung in der Produktion führen könnten (Bild 4).



Bild 4: Das Gerberdaten-Werkzeug hilft, Platzierungsprobleme im Voraus am Bildschirm zu beseitigen

Darüber hinaus können die erfassten Gerberdaten auch zur Generierung von AOI-Daten verwendet werden, sodass der Anwender mit der Erstellung von Inspektionsprogrammen beginnen kann, ohne auf die Bereitstellung physischer Leiterplatten warten zu müssen.

Scan-Werkzeug
Andererseits gibt es Fälle, in denen die Gerberdaten, die zur Erstellung des Leiterplattenbildes benötigt werden, nicht zur Verfügung stehen. YsUP unterstützt den Anwender bei der Erstellung eines qualitativ hochwertigen Leiterplattenbildes, indem die unbestückte Leiterplatte gescannt und das Bild mithilfe einer Referenz-Glasplatte korrekt skaliert wird. Das Leiterplattenbild kann dann mit Hilfe eines visuellen Editors mit dem konvertierten Bestückungsprogramm kombiniert werden.
In extremen Fällen kann es sein, dass überhaupt keine schriftlichen Daten über die ursprüngliche Leiterplatte vorhanden sind. Mit dem YsUP-Scan-Werkzeug kann der Anwender die tatsächliche Leiterplatte scannen und alle erforderlichen Daten automatisch erstellen. In anderen Fällen liegt vielleicht nur eine Stückliste auf Papier vor. Hier kann der visuelle Editor von YsUP helfen, das Programm durch Platzieren von Bauteilen auf dem Leiterplattenbild mit Hilfe der Drag-and-drop-Technik zu erstellen. Nachdem der Anwender die Bauteile manuell an die richtigen Stellen platziert hat, kümmert sich das Werkzeug um die korrekte Feinjustierung jeder einzelnen Komponente. Dies geschieht mit Hilfe der Auto-Teach-Funktion des Werkzeugs.

Automatisches Einlernen & Polaritäts-Check
Die automatische Einlern-Funktion (AutoTeaching) vergleicht das Leiterplattenbild mit den entsprechenden CAD-Koordinaten und den Definitionen der Teilebibliothek, um sicherzustellen, dass alle Komponenten korrekt zu den zugehörigen Landeflächen-Mustern, einschließlich Pin-1- und Polaritätsmarkierungen, ausgerichtet sind.
Das Auto-Teaching korrigiert automatisch bis zu 1000 Teile pro Minute bezüglich jeglicher Bauteil-Verschiebungen, die durch falsche oder unvollständige Daten entstehen können. Dies kann z. B. passieren, wenn die CAM-Daten den Mittelpunkt des Bauteils und seine Bestückwinkeldaten in einer Weise beschreiben, die der Bestücker nicht erwartet. Die Folge wäre, dass der Bestücker die Bauteile nicht in der korrekten Position mit dem korrekten Bestückwinkel platzieren würde. Auto-Teaching korrigiert die Fehler und protokolliert fehlerhafte Daten in einer Fehlerliste. Eine Trace-Funktion hilft bei der Verifizierung der Korrekturen, ohne dass alle Bauteile auf der Leiterplatte visuell inspiziert werden müssen.

Assistent der Bauteil-Bibliothek
Ein Assistent für die Bauteil-Bibliothek hilft bei der Erstellung von Bauteil-Modellen, die in der Standard-Bauteil-Bibliothek nicht enthalten sind. Er unterstützt den Benutzer bei der Eingabe der Parameter, die für die Bauteilerkennung benötigt werden, wie z. B. Anzahl und Größe der Anschlüsse, Anschlussraster, Bauteilmitte und andere. Es ist auch möglich, neue Bauteile zur Bibliothek hinzuzufügen, indem ein gescanntes Bild des Bauteils verwendet wird. Das integrierte Werkzeug zur Bauteilskalierung dient hierbei zur Verifizierung der korrekten Abmessungen.

Stücklisten für Produktvarianten
Eine zusätzliche Skip-Variation-Funktion in YsUP unterstützt den Anwender bei der Handhabung mehrerer unterschiedlicher Produktvarianten, die auf derselben Leiterplatte basieren. Dies ist häufig in der Automobilbranche anzutreffen, wo verschiedene Fahrzeug-Varianten unter Verwendung der selben Basis-Leiterplatte bedient werden. Das Mount-Variation-Import-Werkzeug vergleicht die verschiedenen Stücklisten und generiert eine Variationsliste um daraus automatisch Bestückprogramme für jede einzelne Version zu erstellen. Das Programm nutzt ein gemeinsames Feeder-Setup für die Produktion aller Varianten und trägt so zur Rationalisierung in der Fertigung bei.

Fazit
Jede nachfolgende Generation von Hochgeschwindigkeits-SMT-Bestückern bringt wichtige Innovationen, um die Bestückungsgeschwindigkeit zu erhöhen, die Flexibilität zu steigern und erforderliche, manuelle Eingriffe zu minimieren. Leistungsfähige Software-Tools, die effiziente Management- und Programmieranwendungen mit automatisierten Funktionen und dem zusätzlichen Komfort von 3D-Grafiken kombinieren, vereinfachen die Programmierung und verbessern die Programmqualität und tragen damit wesentlich zur Steigerung der Gesamtproduktivität bei.

www.yamaha-motor.eu

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