DE10128160A1

DE10128160A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Extrahieren von Meßinformationen und zum Einstellen von Spezifikationen unter Verwendung einer dreidimensionalen Visualisierung

Info

Publication number: DE10128160A1
Application number: DE10128160A
Authority: DE
Inventors: Ronald Shane Fazzio; Dean C Buck
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2002-02-14
Also published as: US6825856B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrachten einer Abbildung eines Objekts (bespielsweise einer Lötverbindung) in einer mehrdimensionalen Weise, zum Formen bzw. Gestalten der Abbildung des Objekts unter Verwendung einer graphischen Benutzerschnittstelle zu oberen und unteren abnehmbaren Toleranzgrenzen und zum Speichern der Toleranzgrenzen für eine Verwendung in einer Test-/Prüfungs-Vorrichtung. Die Erfindung bezieht sich auf eine Übersetzung einer menschlichen Sichtprüfungsanalyse eines Objekts in physikalisch quantitativ bestimmbare Parameter, die bei einer Prüfungseinrichtung über eine graphische Benutzerschnittstelle verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Übersetzung von einer menschlichen Sichtprüfungsanalyse eines Objekts in physikalisch quantitativ bestimmbare Parameter, die bei einer Prüfungsvorrichtung über eine graphische Benutzer schnittstelle verwendet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Anzeigen einer mehrdimensiona len Darstellung eines hergestellten Gegenstands oder eines klassifizierbaren Gegenstands und dann auf ein Formen bzw. Ausbilden ("morphing") der dreidimensionalen Darstellung, um maximale und minimale Bereiche für verschiedene Dimen sionen und Aspekte des hergestellten Gegenstands festzuset zen.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansehen bzw. Betrachten einer dreidimensionalen Darstellung einer Lötverbindung, und dann auf ein Formen der Abbildung der Lötverbindung, um maximale und minimale annehmbare Grenzen für eine derartige Lötverbindung, die in einer Klassifikations-/Herstellungs- Testvorrichtung betrachtet und getestet wird, festzusetzen.

Ein Ziel von Prüfungsverfahren besteht darin, eine sich un ter einer Prüfung befindliche Vorrichtung in eine von zwei (oder vielen) Kategorien auf der Grundlage von einigen Kri terien (d. h. einem Gewicht: 1,4 kg (3 lbs.) oder größer bedeutet ein Durchkommen; geringer als 1,4 kg (3 lbs.) bedeu tet ein Versagen bzw. Durchfallen) zu klassifizieren. Es gibt viele verschiedene Typen von Prüfungsverfahren. Ein Typ kann einen menschlichen Prüfer verwenden. Menschliche Prüfer werden im allgemeinen bei Sichtprüfungen eingesetzt. Ein weiterer Typ einer Prüfung kann ein Werkzeug, eine Ma schine oder eine Vorrichtung, wie einen Taster ("caliper") verwenden, um beispielsweise einen Innendurchmesser eines Rohrs bzw. einer Leitung zu messen.

Es sei für einen Moment der Gegensatz zwischen menschlichen Prüfungssystemen und Werkzeugprüfungssystemen betrachtet. Bei einem menschlichen Prüfungssystem verwendet der Mensch menschliche Visualisierungs- und Entscheidungssysteme. Die Parameter, die verwendet werden, um einen Gegenstand oder ein Objekt, das sich unter einer Prüfung befindet, zu be schreiben oder zu messen, können Merkmale wie "glatt", "glänzend", "gebogen", usw. umfassen. Die Merkmale sind va ge ("fuzzy") (nicht genau quantitativ bestimmt, wie es phy sikalische quantitativ bestimmbare Parameter sind) und sind gewöhnlicherweise Auszüge (Zusammenfassungen) eines komple xen (einer großen Anzahl von und/oder eng zusammenhängen den) Satzes von physikalischen, quantitativ bestimmbaren Parametern. Beispielsweise kann ein Merkmal einer textu rierten Oberfläche eine "Glattheit" sein. Die Oberflächen textur bzw. die Oberflächenbeschaffenheit hat bei sehr ge nauer Prüfung tausende von kleinen Vertiefungen, von denen jede fünf Dimensionen (drei volumetrische Dimensionen, und zwei positionsmäßige Dimensionen) aufweist. Ungeachtet der möglichen tausenden von physikalischen quantitativ bestimm baren Parametern, die erforderlich sind, um eine Glattheit zu definieren, kann eine menschliche Sichtprüfung das vage Merkmal der Glattheit relativ leicht quantitativ bestimmen. Die Maße bzw. Größen einer menschlichen Sichtprüfung neigen dazu, nicht exakt zu sein (beispielsweise: ein wenig, sehr, oder extrem-glatt).

Andererseits verwendet ein Werkzeugmeßsystem im wesentli chen nur physikalisch quantitativ bestimmbare Parameter, die oft standardisierte bzw. normierte Maße sind (und in vielen Beispielen durch das "National Institute of Stan dards and Technology" definiert sind). Beispiele von physi kalischen quantitativ bestimmbaren Parametern sind Länge, Gewicht, Temperatur, Frequenz, Dichte, usw. Die Maße von physikalisch quantitativ bestimmbaren Parametern sind im allgemeinen numerische Werte (15, 12,5, 0,0026).

Automatisierte Prüfungssysteme sind ein wichtiger Teil von vielen Produktions- und Gegenstandsprüfungseinrichtungen geworden. Qualitätskontrolle und die Fähigkeit, zu wissen, wenn eine Fertigungsstraße gute, marginale oder schlecht hergestellte Produkte mit Bezug auf die vorbestimmten Spe zifikationen erzeugt, ist von größter Bedeutung bei der heutigen industrialisierten/informationsbasierten Gesell schaft.

Ein automatisiertes Testsystem kann hergestellte Objekte, wie Lötverbindungen, unter Verwendung einer querschnittsmä ßigen Röntgenbilderzeugung oder Tomographie bzw. Lamino graphie testen und prüfen. Ein derartiges System kann Feh ler in Lötverbindungen auf gedruckten Leiterplattenanord nungen (PCBAs: printed circuit board assemblies), die ein seitig oder doppelseitig sind, erfassen. Es werden zweidi mensionale Röntgenansichten von der Leiterplatte genommen. Das Testen und Überprüfen ist zerstörungsfrei, weil ein physikalischer Kontakt mit dem Objekt der Überprüfung nicht erforderlich ist.

Nachteile der automatisierten Testvorrichtung neigen dazu, sich auf die Einstellung bzw. Einrichtung und die Program mierung der Vorrichtung zu beziehen. Beispielsweise können Einstellungs- und Programmierungsverfahren für eine Test/Prüfungs-Vorrichtung wie folgt aussehen: Zuerst müssen die Grenzen eingestellt bzw. gesetzt werden. Dafür erhält ein Programmierer einen "guten" Referenz-"Gegenstand" (wie beispielsweise eine PCBA), die getestet werden soll. Dann verwendet der Programmierer eine Test/Prüfungs-Vorrichtung und erhält die angegebenen Parameter der Vorrichtung. Die Parameter werden gewöhnlicherweise als Ziffern bzw. Zahlen angegeben, die verschiedene Parameter eines "Objekts" dar stellen. Der Programmierer schätzt dann, wie viele der nu merischen Parameter bzw. Zahlparameter bezüglich des Ob jekts variieren können und innerhalb der Toleranz liegen. Die numerische Parameterschätzung ist eine Bestimmung von physikalischen Dimensionstoleranzgrenzen, die von einem Prüfungsapparat verwendet werden. Der Programmierer stellt wirksam geeignete Toleranzgrenzen für die physikalischen Dimensionen des Objekts ein. Im allgemeinen werden zwei Zahlen geschätzt und für jeden Parameter durch den Program mierer manuell eingegeben. Die zwei Zahlen können für eine obere und eine untere Grenze stehen. Wenn ein Objekt, wie eine Lötverbindung, viele Parameter und physikalische Di mensionen (beispielsweise mehr als 50) aufweist, und wenn es mehrere Objekte (Typen und Untertypen) bezüglich eines Prüfungsgegenstandes (beispielsweise einer PCBA) gibt, dann kann ein Programmierer hunderte von Schätzungen machen müs sen, um einen Test/Prüfungs-Apparat einzustellen und zu programmieren. Der Programmierer muß die Schätzungen in die Test/Prüfungs-Datenbank für den Gegenstand manuell einge ben.

Um die Grenzen, die von dem Programmierer geschätzt und eingegeben worden sind, zu verifizieren bzw. zu bestätigen, muß der Programmierer eine Reihe von Gegenständen durch die Test/Prüfungs-Vorrichtung laufen lassen. Die Test/Prüfungs- Vorrichtung wird Parameter von Objekten an dem Gegenstand messen und extrahieren, und die extrahierten Messungen ge gen die geschätzten Grenzen, die von dem Programmierer ein gegeben werden, vergleichen. Eine extrahierte Messung, die außerhalb der geschätzten Grenzen liegt, wird als "versagt bzw. durchgefallen" ("failed") angegeben. Eine extrahierte Messung, die innerhalb der geschätzten Grenzen liegt, wird als "in Ordnung bzw. durchgekommen" ("passed") angegeben. Der Programmierer wird dann die Objekte (Lötverbindungen) visuell prüfen, um zu bestimmen, ob die eingegebenen Schät zungen die Objekte korrekterweise bzw. ordnungsgemäß klas sifizieren. In vielen Fällen klassifizieren die Schätzungen die Objekte nicht ordnungsgemäß.

Der Programmierer muß die angemessenen Grenzen einstellen, wenn die eingegebenen Schätzungen das Objekt nicht korrekt klassifizieren. Um dies zu tun, betrachtet der Programmie rer die Form des Objekts, um zu bestimmen, welcher Parame ter bzw. welche Parameter des Objekts bewirken, daß das Ob jekt nicht korrekt klassifiziert wird. Dann muß der Pro grammierer bestimmen (gewöhnlicherweise auf der Grundlage von Erfahrung vermuten) welche geschätzte Grenze einge stellt werden sollte. Manchmal ist dies ein ziemlich einfa ches Verfahren, wenn es eine 1-zu-1-Beziehung zwischen dem Parameter und der geschätzten Grenze (wie beispielsweise der Breite eines Objekts und der Zahl, die die Breite des Objekts beschreibt) gibt. Sonst ist dieses Verfahren des "Vermutens bzw. Ratens" nicht einfach, wenn mehrere Parame ter zusammen wirken (wie beispielsweise eine Neigung, Posi tion, und Höhe einer Kante). Der Programmierer muß nun wie derholt schätzen, um wie viel der Wert der geschätzten Grenze bzw. der geschätzten Grenzen zu ändern sind.

Dieses Verfahren des Einstellens und Programmierens eines Test/Prüfungs-Apparats hat verschiedenartige Probleme. Der artige Probleme beinhalten, daß es langatmig und langsam ist. Es gibt viele Einträge bzw. Eingaben die zu verstehen und zu machen sind. Dieses Verfahren ist in hohem Maße ei nem menschlichen Fehler, menschlichen Wiederholbarkeitsfeh lern, und menschlichen Ermüdungsfehlern ausgesetzt. Dieses Verfahren hat ferner den Nachteil, daß es von dem Program mierer erfordert, daß er eine kognitive Fähigkeit hat, um physikalische Parameter (die sich beispielsweise auf eine Form beziehen) mit numerischen Parametern in Beziehung zu setzen. Dies ist sehr schwierig, wenn ein Mensch 10 oder mehr Parameter gleichzeitig visualisieren bzw. auf optische Weise darstellen muß.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Programmierer die sichtbare Form (oder Verformung) in einen Parameterwert übersetzen muß. Da ferner das Programmierungsverfahren langatmig und schwierig ist, "geben viele Programmierer auf", bevor das System ordnungsgemäß programmiert oder ab gestimmt ist. Sogar wenn ein System gut abgestimmt ist, können Bediener ferner glauben, daß die Grenzen nicht kor rekt eingestellt sind, und erlauben deshalb, daß nicht den Spezifikationen entsprechende Teile bei der Prüfung "durch kommen".

Mit einer Tomographie kann eine zweidimensionale Ansicht von beispielsweise einer Lötverbindung genommen werden. Die zweidimensionalen Daten können in eine Mehrzahl von Daten dateien übertragen werden und dann durch einen Systempro grammierer manuell bearbeitet werden, um die maximalen und minimalen Abmessungen oder Toleranzen für die Prü fungs/Test-Einrichtung zu verwenden.

Der Systemprogrammierer nimmt die Standardabmessungen oder idealen Abmessungen für einen hergestellten Gegenstand, wie eine Lötverbindung, und gibt manuell von Hand die Zahlen oder Daten ein, um die Informationen bezüglich des Maxi mums, Minimums, des Schwellenwerts, und/oder der Toleranz eine Datenbank zu setzen. Die Datenbank wird dann von einem Prüfungsapparat verwendet, um Objekte, wie Lötverbindungen, zu prüfen, um zu bestimmen, ob sie innerhalb oder außerhalb der von dem Programmierer definierten geschätzten Grenzen liegen.

Für ein beliebiges Objekt, wie eine Lötverbindung, ein Ku gellager, ein Kunststoffteil, ein Glasteil, ein mechani sches Teil, einen Stein, ein Stück einer Frucht oder ein Stück Holz, usw., gibt es eine Vielzahl (von 1 bis zu mehr als 100 in manchen Fällen) Dimensionen und Toleranzen, die durch eine automatisierte Test- und Prüfungsvorrichtung ge messen werden müssen.

Bei einem weiteren Beispiel des Einrichtens bzw. Einstel lens einer Test/Prüfungs-Einrichtung für eine gedruckte Leiterplatte kann ein Programmierer, der die herkömmlichen Techniken verwendet, versucht sein, eine Anwendung zu pro grammieren, die eine Anzahl von Lötverbindungen auf einer gegebenen Leiterplatte prüft. Es kann eine Vielfalt von verschiedenen Typen von Lötverbindungen auf der Leiterplat te geben (Knickflügel bzw. "gullwing", Kugelverbindung bzw. "ball joint", Widerstandsleitung bzw. "resistor lead", usw.). Die groben strukturellen Anforderungen von zwei Knickflügel-Lötverbindungen können aufgrund der Leitungs größe, des Stroms, der Belastung, der Wärmekapazität, usw. verschieden sein. Somit gibt es "Untertypen" von jedem Löt verbindungstyp. Ein Programmierer kann Daten für viele ver schiedene Typen von Lötverbindungen manuell einrichten bzw. einstellen müssen. Dies ist wiederum ein langer, langatmi ger und für Programmierungsfehler anfälliger Prozeß. Sind die Daten (Spezifikationen, Toleranz, Schwellenwerte, Di mensionen, geschätzte Grenzen usw.) einmal alle in Datenda teien gespeichert und möglicherweise durch eine Berichtsda tendatei ausgegeben, kann der Programmierer zurück in die Daten gehen müssen, um die Daten von Hand zu ändern oder zu modifizieren, und dann Tests der Daten, die von dem Prü fungs/Test-Apparat verwendet werden, wiederum durchführen müssen, um zu bestimmen, wie nahe all die Daten zu einer annehmbaren "physikalischen" Prüfung oder einem Test der Lötverbindungen auf einer gedruckten Leiterplatte sind.

Die Daten werden durch Eingeben von numerischen Daten manu ell eingestellt. Es werden eigentliche bzw. tatsächliche PCBAs durch den Prüfungs/Test-Apparat durchlaufen gelassen, um zu bestimmen, wenn der minimale/maximale Schwellenwert und/oder Toleranzdaten in der Realität annehmbar sind. Dann wird das Einrichtungsverfahren bzw. Einstellungsverfahren wiederholt, bis die Daten annehmbar sind. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig, ein wenig experimentell und auf Fehlern basierend, und manuell intensiv durchzuführen.

Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehr automatisierte und weniger manuell intensive Technik zum Befördern bzw. Transportieren von Dateninformationen für alle die verschiedenen Dimensionen, Toleranzen, Schwel lenwerte und Spezifikationsdaten, die sich auf ein herge stelltes Objekt beziehen, in einem Prüfungssystem zu schaf fen, so daß der Bediener des Systems die Aufgabe in weniger Zeit und mit höherer resultierender Genauigkeit durchführen kann.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich einer Vorrichtung gemäß An spruch 1, hinsichtlich eines Verfahrens gemäß Anspruch 11 und hinsichtlich eines mehrdimensionalen Anzeigesystems ge mäß Anspruch 20 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwindet die Nachteile von herkömmlichen Systemen, indem sie eine graphische Benutzerschnittstelle verwendet, um ein mensch liches Prüfungssystem und eine Analyse mit der quantitati ven Wiederholbarkeit eines automatischen Prüfungssystems zu kombinieren, das physikalische quantitative Parameter ver wendet, die einem Objekt unter Prüfung bzw. einem zu prü fenden Objekt zugeordnet sind.

Die vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen des vor liegenden Verfahrens und der vorliegenden Vorrichtung zum Extrahieren von Meßinformationen und zum Einstellen von Spezifikationen unter Verwendung einer mehrdimensionalen Visualisierung überwindet die Nachteile von herkömmlichen Systemen und Verfahren, indem eine mehrdimensionale Dar stellung eines Objekts, das auf einem Anzeigeschirm geprüft werden soll, bereitgestellt wird. Die mehrdimensionale Di mensionsabbildung auf dem Anzeigeschirm kann visuell ge formt bzw. gestaltet ("morphed") werden, um maximale und minimale Toleranzen darzustellen. Der Benutzer kann maxima le und minimale Toleranzen, Einstellungen, Schwellenwerte, Dimensionen, usw. auf dem mehrdimensionalen Bild auswählen und einstellen. Vorzugsweise wird das Bild in drei oder mehr Dimensionen dargestellt. Die ausgewählten maximalen und minimalen Einstellungen können dann durch das System von dem Bild extrahiert und in Datendateien, die von dem automatischen Prüfungssystem verwendet werden sollen, gespeichert werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Programmsteuerungsablaufdiagramm eines Ver fahrens und/oder einer Software einer beispiel haften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Er findung;

Fig. 3 ein Benutzersteuerungsablaufdiagramm eines Ver fahrens und/oder einer Software, die mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über einstimmt;

Fig. 4, 5, 6 und 7 eine beispielhafte Programmiererbenut zeranzeige einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ein beispielhaftes Verfahren zum Erhalten von quantitativ bestimmbaren Parametern; und

Fig. 9 ein beispielhaftes Verfahren zum Erhalten von quantitativ bestimmbaren Parametern gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird nun im folgenden ausführli cher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Er findung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und es sollte nicht angenommen werden, daß sie auf die hierin gezeigten Ausfüh rungsformen beschränkt ist; vielmehr sind diese Ausfüh rungsformen bereitgestellt, so daß diese Offenbarung gründ lich und vollständig ist und zur Sache gehörige Aspekte der Erfindung liefern wird.

Anders als herkömmlichen Prüfungssysteme, die einen Pro grammierer damit belasten, daß er gewünschte visuelle bzw. sichtbare Merkmale eines Objekts in physikalische quantita tiv bestimmbare Parameter übersetzt, stellen die beispiel haften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren dar, die die Übersetzung von menschlichen Begriffen bzw. Ausdrücken in physikalische quantitativ bestimmbare Parameter durchführen.

Es sei nun auf Fig. 8 verwiesen, zu der beispielsweise an genommen werden soll, daß ein physikalisches Objekt 801, wie ein Stück eines Rohrs, geprüft werden soll, und daß ein Programmierer einen Prüfungsapparat unter Verwendung eines Beispielstücks bzw. Musterstücks eines Rohrs programmieren möchte. Der Programmierer kann das Rohr 803 über eine ge steuerte Technik 802 mechanisch verformen. Das Rohr kann von einer maximalen Grenze zu einer minimalen Grenze ver formt bzw. deformiert werden. Das verformte Rohr 804 kann Messungen 805 aufweisen, die extrahiert werden. Beispiels weise kann der maximale und minimale Innendurchmesser des Rohrs gemessen werden. Die Messungen könnten dann als Kri terien für physikalische quantitativ bestimmbare Parameter gespeichert werden.

Es ist verständlich, daß ein Verformen/Verziehen ("distor ting/contorting") eines physikalischen Objekts in der "rea len Welt" schwierig sein kann. Durch Verwenden eines Compu ters mit einer graphischen Fähigkeit kann eine Abbildung oder ein Bild eines Objekts in Übereinstimmung mit Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung leicht verformt wer den. Einem Prüfungswerkzeugprogrammierer kann eine Abbil dung eines Objekts bereitgestellt werden. Der Programmierer kann die Abbildung des Objekts beispielsweise zu maximalen oder minimalen Grenzen verformen/verziehen. Jede der maxi malen und minimalen Grenzen kann ein Kriterium darstellen. Die Abbildung kann über ein Graphikprogramm gemessen wer den, um Werte für die Kriterien in der Form von physikali schen quantitativ bestimmbaren Parametern zu erhalten. Hierbei wird ein graphisch beschriebenes Bild verformt, um einen Programmierer zu unterstützen, physikalische Prü fungsparameter für eine Prüfungseinrichtung einzustellen. Der Programmierer stellt die physikalischen Prüfungsparame ter eigentlich unter Verwendung von menschlichen visuellen "vagen" Merkmalsparametern ein.

Es sei nun auf Fig. 9 verwiesen, in der ein beispielhafter Programmierprozeß 900 beschrieben wird. Ein physikalisches Objekt 901 wird durch eine beliebige Anzahl von Modellier techniken bzw. Formgebungstechniken nachgebildet. Bei spielsweise kann das physikalische Objekt nachgebildet wer den durch: 1) Simulationstechniken, die das Modell bzw. die Nachbildung durch einen Computer, der Algorithmen verwen det, erzeugen; 2) analytische Techniken, die die Nachbil dung unter Verwendung von mathematischen Gleichungen erzeu gen; 3) erlernte Techniken, bei denen die Nachbildung an hand einer Messung eines physikalischen Objekts extrahiert wird; 4) auf Standards bzw. Normen basierende Daten, bei denen die Nachbildung durch einen Körper von Standards bzw. Normen unter Verwendung von vordefinierten Kriterien er zeugt wird.

Das nachgebildete Objekt wird dann dargestellt 903 oder dem Programmierer unter Verwendung einer beliebigen Zahl von oder Typen von Anzeigetechniken gezeigt. Eine beispielhafte Ausführungsform verwendet einen Computermonitor. Der Pro grammierer kann unter Verwendung von Steuerungen 904 ein Merkmal des abgebildeten Objekts auswählen, beispielsweise kann er den Betrag bzw. die Menge an Lot, oder die Lei tungslänge wählen. Der Programmierer kann unter Verwendung von Steuerungen 906 das gewählte abgebildete Objektmerkmal wählen, um eine verformte Objektabbildung 907 hervorzubrin gen. Es sei zu beachten, daß 907 und 903 verschiedene Ab bildungen des gleichen Objekts sind. Das Verformungsverfah ren 905 ist derart gestaltet, daß es emuliert bzw. zu er reichen sucht, was in der realen Welt auftreten kann. Die verformte Abbildung 907 wird verformt, bis der Programmie rer bestimmt, daß die Verformung dem gleich kommt, was der Programmierer bestimmt hat, daß die Grenzen oder bevorzugte Bereiche eines annehmbaren, "durchkommbaren bzw. passablen" physikalischen Objekts sind. Der Programmierer kann eine Steuerung 909 verwenden, um die Vorrichtung anzuweisen, die physikalischen quantitativ bestimmbaren Parameter (PQPS) des verformten abgebildeten Objekts zu messen 908, um somit Werte (numerisch) für die physikalischen quantitativ be stimmbaren Parameter hervorzubringen, die als Grenzkriteri en gespeichert werden können. Es sei bemerkt, daß die Über setzung von menschlichen Ausdrücken (beispielsweise "ex trem" breit) in Vorrichtungsausdrücke (1,3 × 10^-5 m (0,50 mils) bei einem Ort a; 7,6 × 10^-6 m (0,30 mils) bei einem Ort b) durch den Meßprozeß 908 durchgeführt wird. Der Program mierer wiederholt die Schritte 903 bis 909 für die ver schiedenartigen notwendigen Objektmerkmale.

Eine beispielhafte Ausführungsform kann einen oder mehrere unterschiedliche Meßprozesse in 908 verwenden. Ein Meßpro zeß eines abgebildeten verformten/geformten Objekts könnte eine Nachbildungsmaschine, wie eine Volumenmodellkernrouti ne ("solid modeling kernel"), verwenden, die eine Extrakti on von geometrischen Informationen von dem abgebildeten Ob jekt, wie Orte von Punkten, erlaubt, und Beziehungen zwi schen Orten von Punkten durch Verwendung eines Abstands und von Vektoren erzeugt.

Ein weiterer beispielhafter Meßprozeß kann sowohl eine geo metrische Darstellung als auch einen entsprechenden Daten satz für vorbestimmte Objekte verwenden. Der Datensatz kann alle notwendigen beziehungsmäßigen Informationen umfassen, um bei der Bestimmung von physikalischen quantitativ be stimmbaren Parametern zu unterstützen. Eine Verformung und/oder ein Formen bzw. Gestalten einer geometrischen Ab bildung tritt in Verbindung mit einer synchronisierten Ver formung des Datensatzes auf. Physikalische quantitativ be stimmbare Parameter werden dann von dem Datensatz extra hiert, gegenüber der Messung von der geometrischen Darstel lung.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Gestalten bzw. Formen einer Lötverbindungsabbildung korreliert mit einer Interpolation zwischen Elementen und einem Datensatz, der den quantitativ bestimmbaren Parametern entspricht. Das Einstellen der quantitativ bestimmbaren Parameter (d. h. Wahl der Schwellenwert-(Maximum/Minimum)-Grenzen) tritt durch die Extraktion der interpolierten Werte in dem Daten satz auf.

Für beispielhafte Zwecke wird der Mittelpunkt des Interes ses der folgenden beispielhaften Ausführungsformen auf die Prüfung von Lötverbindungen gelegt, die bei zusammengebau ten oder hergestellten gedruckten Leiterplatten zu finden sind. Es sei zu verstehen, daß die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Systeme integriert bzw. eingebaut werden können, die natürliche Gegenstände, wie Orangen oder Edelsteine, sowie durch Menschenhand oder maschinell herge stellte Gegenstände, wie mechanische oder elektrische Vor richtungen oder Bekleidungsgegenstände, prüfen. Lötverbin dungen, wenn sie hergestellt sind, sind im allgemeinen nicht zueinander identisch, wobei es jedoch wünschenswert ist, daß sie als Ganzes Charakteristika aufweisen, die in nerhalb von wünschenswerten vorbestimmten Grenzen fallen. Verschiedene andere Herstellungsprozesse, die von den Typen des Schweißens bis zu der Herstellung von Schokoladen- Chips, bis zu Extrodierung von Glas, bis zu dem Wachsen von Kristall reichen, erzeugen ebenso Produkte, bei denen es wünschenswert ist, daß sie innerhalb von wünschenswerten vorbestimmten annehmbaren Grenzen oder Spezifikationen fal len. Ferner kann ein Prüfungsprozeß Röntgenstrahlen, ein Infrarot, ein Ultraviolett, oder eine beliebige andere Form eines strahlungsmäßigen, thermischen, visuellen, akusti schen, oder eines anderen Betrachtungs- oder Prüfungspro zesses umfassen, der verwendet wird, um ein Test- oder Bil derzeugungssystem für ein Produkt oder ein Objekt, das her gestellt worden ist, einzustellen.

Derzeit wird die Diskussion in Richtung der Prüfung bzw. Untersuchung von Lötverbindungen gerichtet, wobei dies je doch auf keine Weise diese Erfindung darauf beschränken soll. Fig. 1 zeigt eine beispielhafte perspektivische An sicht einer Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorlie genden Erfindung. Es wird die beispielhafte Vorrichtung 10 zum Extrahieren von Meßinformationen eines Objekts und zum Einstellen von Spezifikationen für eine Prüfung des Objekts unter Verwendung einer dreidimensionalen Visualisierung dargestellt. Der Bilderzeugungsabschnitt der Vorrichtung umfaßt drei Elemente. Eine Quelleneinheit 12, eine Sensor einheit 13, und eine Szintillatoreinheit 16 (die die von der Quelle erzeugte Energie in Energie umwandelt, die von dem Sensor erfaßt wird), die nicht in allen Fällen ge braucht wird. Mögliche Quelleneinheiten 12 könnten Röntgen strahlen, sichtbares Licht, ultraviolettes Licht, thermi sche Gradienten, oder akustische Wellen, usw. erzeugen. Mögliche Sensoren umfassen Kameras, CCD (CCD: charge cou pled device = ladungsgekoppeltes Element), akustische Sen soren oder Temperatursensoren, usw. Ferner umfassen mögli che Gesamtsysteme Radiographie- (Röntgenaufnahmen-), MRI-, akustische oder thermische Systeme usw.

Die Leiterplatte 14 in dieser Ausführungsform ruht auf ei nem Betrachtungstisch 15, der bewegbar und rotierbar ist. Die Quellenvorrichtung 12, der Sensor 13 und der Szintilla tor 16 können alle bewegbar sein, so daß sie gegenüber ver schiedenen Abschnitten der Leiterplatte 14 angeordnet wer den können. Der Bilderzeugungssensor 13 kann unter der Lei terplatte 14 angeordnet werden, um Strahlung von der Quel lenvorrichtung 12 (wenn sie beispielsweise eine Röntgenvor richtung ist) aufzunehmen.

Ein Computersystem 18, das einen Speicher (nicht genau dar gestellt) für Programme und Datendateien aufweist, umfaßt ferner eine Bedienerstation, die einen Anzeigeschirm 20 und zumindest eine Tastatur und ein Zeigersystem 22 aufweist. Das Computersystem stellt eine Eingabe/Ausgabe-Einrichtung zum Steuern der Funktionen der beispielhaften Erfindung 10, sowie eine Kommunikationsverbindung für Prüfungsdaten an einen Bediener bereit.

Im wesentlichen alles, was hergestellt, gewachsen, gesam melt, usw. ist, wie eine Lötverbindung, eine Orange oder Diamanten, kann es erforderlich machen, daß es getestet oder geprüft wird. Die beispielhafte Vorrichtung 10 kann diese Gegenstände/Objekte in einer zerstörungsfreien Weise prüfen bzw. untersuchen. Beispielsweise wird ein Bild der Lötverbindung erzeugt, indem die/das Betrachtungsvorrich tung/System 12 und 13 (beispielsweise Röntgenaufnahmen- oder MRI-System) verwendet wird. Die Technik der Bilderzeu gung bzw. des Abbildens des Objekts kann für die Erfindung nicht erfindungswesentlich sein. Die Bilderzeugungstechnik schafft eine mehrdimensionale und vorzugsweise eine dreidi mensionale ("3D") Bilddarstellung des Objekts und wieder holbare dimensionsmäßige Meßdaten. Ferner kann das Bilder zeugungssystem die Einrichtung zum Erzeugen eines Bildes eines Objekts bereitstellen, das geformt werden kann, um die gewünschten Grenzen für das Durchkommen/Durchfallen darzustellen. Ist einmal ein 3D-Bild der Lötverbindung (oder des Objekts) erzeugt, kann die vorliegende beispiel hafte Vorrichtung 10 verwendet werden, um eine Vielfalt von Toleranzen für zukünftige betrachtete Objekte einzustellen.

Es sei bemerkt, daß das 3D-Bild anhand von simulierten Da ten geschaffen werden kann, die durch ein anderes Mittel als das tatsächliche Objekt erzeugt werden. Ein derartiges simuliertes Objekt kann unter Verwendung eines 3D- Zeichnungssoftwarepakets oder von mathematischen Techniken erzeugt werden.

Um eine physikalische Lötverbindung oder eine Mehrzahl von Lötverbindungen zu testen oder zu prüfen, muß ein Program mierer zuerst die Schwellenwerte oder Maximum/Minimum- Grenzen für jede Lötverbindung, die untersucht werden soll, einstellen bzw. festsetzen. Sind einmal die Zurückweisungs- (oder Akzeptanz-)Schwellenwerte gesetzt bzw. eingestellt, so kann die beispielhafte Vorrichtung eine Mehrzahl von physikalischen Lötverbindungen einer "automatischen" Bil derzeugung unterziehen, geeignete Messungen durchführen, und bestimmen, wenn irgendeine der Lötverbindungen sich au ßerhalb der Maximum/Minimum-Grenzen befindet.

Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Programmsteuerungsablauf, der von einer beispielhaften Vorrichtung, wie der Vorrich tung 10, verwendet wird. Der Programmsteuerungsablauf ist im wesentlichen eine Softwaresystemsteuerung des Programms und der Vorrichtung, die dem Einstellen der annehmbaren To leranzen für eine Lötverbindung zugeordnet sind.

Es sei bemerkt, daß der Ausdruck "Toleranzen" maximale, mi nimale oder normale Dimensionen, Dichten, Größen, Gewichte, Brüche, Anomalien, Messungen, Durchmesser, Charakteristika, Schwellenwerte, Breiten, Höhen oder andere meßbare Dinge bezeichnet, die sich auf eine Prüfung eines Objekts bezie hen.

Der Programmsteuerungsablauf einer beispielhaften Vorrich tung und eines beispielhaften Verfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sieht wie folgt aus:
Durch den Start bei Schritt S200 wird die Hauptprogrammrou tine etabliert bzw. eingerichtet. Dies ist die Eintritts stelle zu dem Programm. Vorzugsweise ist die vorliegende beispielhafte Erfindung in Java programmiert, sie kann je doch auch in C++, FORTRAN oder einer großen Vielfalt von Programmiersprachen programmiert sein, die objektorientiert sein können oder nicht. Bei der Java-Programmierung, würde der Schritt S200 eine Hauptklasse für die Eintrittsstelle des Programms instantiieren. Der Hauptabschnitt kann der Abschnitt des Programms sein, der die Routinen und/oder Ma kros des Programms aufruft.

Ein Schritt S202 richtet die graphische Benutzerschnitt stelle (GUI: graphical user interface) ein. Hierbei richtet die Software die Knöpfe bzw. Tasten, Gleiteinrichtungen, Fensterfelder, usw. ein, die ein Benutzer betrachten wird, während er auf die Anzeige 20 blickt. Es sei bemerkt, daß die Schritte S202 bis S210 nicht notwendigerweise in der Reihenfolge, wie sie in Fig. 2 angegeben ist, stattfinden müssen. Diese Schritte S202-S210 können im wesentlichen in einer beliebigen Reihenfolge auftreten.

Die GUI der beispielhaften Ausführungsformen kann variiert werden. Es sei zu verstehen, daß die GUI zumindest Steue rungen zum Anzeigen von verschiedenen dreidimensionalen An sichten eines Objekts von Interesse, Steuerungen zum Formen bzw. Gestalten des Objekts und Steuerungen zum Speichern von von einem Benutzer vorbestimmten Toleranzen auf der Grundlage des geformten bzw. gestalteten Objekts umfaßt. Formen bzw. Gestalten ("morphing"), die Kurzform für Ge staltwandeln ("metamorphosing"), bezieht sich auf eine Technik zum Ändern einer Form, bei der ein Bild schrittwei se in ein anderes übergeführt wird. Bei einer beispielhaf ten Anzeige gibt es Radioknöpfe, Gleiteinrichtungen, Regel knöpfe, überprüfbare Kästen, eine Tabelle von Punkten bzw. Positionen, Menüpunkte bzw. Menüpositionen, und ein Anzei gefenster zum Anzeigen eines Bildes eines Objekts (bei spielsweise einer Lötverbindung von Interesse). Es sei fer ner bemerkt, daß ein "Objekt" die physikalische Einrichtung oder der Gegenstand ist, der in der realen Welt auftritt; und "Bild" oder "Abbildung" eine Darstellung des Objekts ist, die auf der Anzeigeeinrichtung wiedergegeben wird; und ein 3D-Bild eine dreidimensionale Wiedergabe des Bildes auf der Anzeigeeinrichtung ist.

Die Fig. 4, 5, 6 und 7 zeigen beispielhafte GUIs. Die bei spielhaften GUIs stellen Typen von graphischen Benutzer schnittstellen dar, die ein Benutzer einrichten bzw. ein stellen möchte oder muß, und die er bei der vorliegenden Erfindung verwendet. Es sei auf die Fig. 4, 5, 6 und 7 ver wiesen, bei denen jede Figur eine graphische Benutzer schnittstelle 400, 500, 600 und 700 in Blickrichtung des Anzeigeabschnitts des Schirms 20 darstellt. Die GUI (400, 500, 600 und 700) ermöglicht es, daß der Benutzer die Tole ranzen für verschiedene Attribute, die sich auf das ange zeigte Objekt beziehen, visuell einstellt bzw. setzt. Der Benutzer muß den Schwellenwert/die Toleranz (d. h. die in der Schwellenwertabelle 450 numerisch angezeigten Werte) nicht vollständig verstehen. Indem der Benutzer in die Lage versetzt wird, die maximalen und minimalen annehmbaren Ex trema bzw. Extremwerte zu betrachten, kann er die Toleran zen unter der Verwendung der GUI visuell einstellen bzw. setzen. Die Toleranzen werden dann von dem geformten Anzei geobjekt abgelesen und als Datendateien zu dem Prüfungsap parat gesandt, bei dem physikalische Lötverbindungen (Ob jekte) durch eine automatisierte Anordnung, die bestimmt, ob die geprüften Lötverbindungen (Objekte) in die oder aus den vorbestimmten Toleranzen fallen, überprüft werden.

Die Menüpunkte 402 entlang dem oberen Abschnitt der GUI können "DATEI", "HILFE", "VERBINDUNGSTYP", "GEOMETRIE- MODUS", und "ZEIGE-GRENZEN" umfassen.

Der DATEI-Punkt 404 kann zum Speichern, Öffnen und Starten von neuen Dateien oder zum Einstellen eines Druckers ver wendet werden. Der HILFE-Punkt 406 kann verwendet werden, um Hilfeinformationen herunter zu ziehen ("pull down"), um den Benutzer zu unterstützen, durch einen Vorgang durchzu navigieren. Ein Fachmann auf dem Gebiet würde die Verwen dung dieser GUI-Knöpfe verstehen.

Der VERBINDUNGSTYP-Punkt 408 kann verwendet werden, um ein Auswahlmenü 702 der Lötverbindungstypen (beispielsweise Knickflügel-, J-Leitung- oder Kugelrasterfeld-("ball grid array")-Werkzeuge) herunterzuziehen. Es sei zu verstehen, daß der VERBINDUNGSTYP-Punkt auch ein "OBJEKTTYP"-Punkt für ein Menü der verschiedenen Typen von Objekten sein kann, für die ein beispielhaftes Prüfungssystem 10 verwendet wer den könnte.

Der GEOMETRIEMODUS-Punkt 410 der Menüpunkte 402 ermöglicht es, daß der Benutzer das Verfahren auswählt, das verwendet wird, um die Objekt-(Lötverbindung-)Abbildung zu erzeu gen. Lötverbindungsdarstellungen können durch verschiedene Mittel bzw. Einrichtungen erzeugt werden, die die Punkte "Bild", "simuliert", "erzeugt", oder "erlernt" umfassen. Beispielsweise würde ein Lötverbindungsbild eines sein, das eine Nachbildung eines physikalischen Objekts der realen Welt ist, das über eine bestimmte Art von Informationser fassungsvorrichtung, wie einer Kamera, einem Scanner, einer Röntgenstrahlungsvorrichtung, oder einen Mikrometer mit fliegender Sonde abgebildet worden ist. Eine Simulation wä re eine Darstellung eines Objekts, das Charakteristika ähn lich zu dem Objekt erzeugt. Die Charakteristika können nachgebildet, viel mehr als direkt von einem Objekt gemes sen werden. Mathematische Modelle könnten geschaffen wer den, um ein Objekt zu simulieren.

Eine erzeugte Abbildung würde eine Darstellung eines Ob jekts durch eine Person bzw. durch Personen (Künstler) sein. Sie könnte eine Zeichnung, eine Malerei, ein Modell sein oder könnte in einem Computer-unterstützten Entwurfs programm (CAD-Programm) gezeichnet sein. Eine erlernte Ab bildung würde eine Darstellung eines Objekts sein, bei der eine Anzahl von gemessenen oder abgebildeten Objekten ma thematisch miteinander kombiniert sind, um die Abbildung zu erzeugen.

Die Lötverbindungsabbildungen können durch 3D- Graphiksoftwarepakete oder anhand von mathematischen Kon strukten erzeugt und "simuliert" sein. Alle Abbildungen können erzeugt und gespeichert werden. Die simulierte Löt verbindung kann in dem "pull down"-Menü 412 überprüft wer den.

Der Geometriemodus-Punkt 410 kann in dem Pull-down-Menü 412 verwendet werden, um beispielsweise eine "erlernte" Verbin dung zu benutzen. Eine 3D-Wiedergabe einer tatsächlichen Lötverbindung (Objekt) kann erzeugt werden, indem bei spielsweise eine Tomographie verwendet wird, um die Geome trie einer betrachteten physikalischen Lötverbindung zu ex trahieren. Die Geometrieinformationen werden extrahiert, um eine 3D-Abbildung der erlernten Lötverbindung zu erzeugen. Es kann eine einzelne Lötverbindung verwendet werden oder es können eine Mehrzahl von Verbindungen (eine Sammlung) betrachtet werden und deren Geometrie extrahiert werden und dann gemittelt oder normiert werden, um zu bestimmen, wie eine typische Lötverbindung des gleichen Typs in drei Di mensionen aussehen würde. Die gemittelten Daten könnten dann in die beispielhafte Ausführungsform 10 importiert werden.

Ein Benutzer könnte den Punkt STANDARDS Standards in dem Pull-down-Menü 412 wählen, um Objekte mit Standarddimensio nen für eine gute/annehmbare Lötverbindung abzubilden. Das Pull-down-Menü 414 zeigt einige Musterstandardtypen, die verwendet werden können, um Richtlinien darüber bereit zu stellen, wie die Toleranzen einer Lötverbindung konfigu riert werden sollen. Das Pull-down-Menü 414 kann ein Unter menü aufweisen, um minimale und maximale Toleranzen zu zei gen.

Der ZEIGE-GRENZEN-Punkt 416 befindet sich bei den Menüpunk ten 402. Fig. 7 veranschaulicht eine ZEIGE-GRENZEN- Beispielanzeige einer Lötverbindung (Objekt) 420, bei der eine maximale 422 und eine minimale 424 Lötfüllungstoleranz für die abgebildete Knickflügellötverbindung gezeigt ist.

Das Pull-down-Menü (nicht dargestellt) für den ZEIGE- GRENZEN-Menüpunkt 416 wird es ermöglichen, daß der Benutzer eine Ansicht von sowohl der oberen als auch der unteren Grenzen (Toleranzen), wie es in Fig. 7 gezeigt ist, aus wählt oder daß er nur die bestimmte obere Grenze (Fig. 6) oder untere Grenze (Fig. 4) wählt oder zeigt, wie es durch die Grenzauswahlknöpfe 426 gezeigt ist.

Die beispielhafte GUI 400, 500, 600 und 700 kann einen Schwellenwert oder eine Schwellenwerttabelle 450 aufweisen, die eine Liste von verschiedenen Toleranzen bereitstellt, die der ausgewählten Lötverbindung zugeordnet sind. Über prüfungskästen ("Check boxes") können verwendet werden, um auszuwählen, welcher der Schwellenwerte (Toleranzen) in dem Objekt 420 angezeigt und/oder in den Algorithmen verwendet werden wird. Es kann eine Farbcodierung oder eine Graustu fung verwendet werden, so daß die verschiedenen Schwellen wertgegenstände in verschiedenen Farben auf der abgebilde ten Lötverbindung 420 angezeigt und betrachtet werden. Bei spielsweise entsprechen einige der Schwellenwerte den sta tistischen Prozeßsteuerungsmessungen. Einige von ihnen ent sprechen einem annehmbaren Abstand, den die Leitung 500 von der Anschlußfläche bzw. dem Kontaktfleck 502 haben kann, andere können der Ausrichtung der Lötverbindung entsprechen und andere können den Dimensionen bezüglich der Größe und des Betrags des zugelassenen Lots entsprechen. Es gibt eine Vielzahl von Toleranzen, die unter Verwendung der 3D- Visualisierung und der zugeordneten Software der vorliegen den beispielhaften Ausführungsform betrachtet und gesetzt bzw. eingestellt werden können. Lötverbindungsvolumen kön nen berechnet und gemessen werden, winkelmäßige Abstände und Fehlausrichtungsbereiche können eingestellt und von ei nem Bediener schnell betrachtet und editiert bzw. bearbei tet werden.

Auf der rechten Seite der Schwellenwerttabelle 450 ist eine Wertespalte. Der Toleranz- oder Schwellenwert (d. h. der physikalische quantitativ bestimmbare Parameter) kann durch die beispielhafte Software eingefügt werden, indem Messun gen von dem Objekt 420 gelesen werden oder der Toleranzwert kann von dem Benutzer manuell eingefügt werden.

Wenn der Benutzer das angezeigte Objekt zu annehmbaren ma ximalen Grenzen geformt hat, kann der Benutzer den SETZE- GRENZEN-Knopf 560 verwenden, um alle Schwellen wert/Toleranz-Informationen (d. h. physikalische quantita tiv bestimmbare Parameter) von der angezeigten Lötverbin dung 420 abzulesen und die Toleranzzahlen/Einheiten zu dem Werteabschnitt der Schwellenwerttabelle 450 zur Überprüfung oder Bearbeitung durch den Benutzer zu importieren.

Der SPEICHERE-Schwellenwert-Knopf 562 bewirkt einen Dialog kasten bzw. eine Dialogbox 564, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, die den Benutzer auffordert, mit "Ja" oder "Nein" be züglich des Speicherns der Schwellenwert/Toleranz-Werte für die angezeigte Lötverbindung (Objekt) 420 in eine oder meh rere Dateien, die von einer Lötverbindungsprüfungsvorrich tung, wie der in Fig. 1 gezeigten, verwendet werden, zu antworten. Die Dateien werden von der Prüfungs- oder Test vorrichtung verwendet, um zu bestimmen, ob die Lötverbin dungen (Objekte), die sie abbildet, innerhalb der von dem Benutzer definierten Toleranzen liegen.

Der BETRACHTUNGSWINKELAUSWAHL-Abschnitt 601 stellt eine beispielhafte Gleiteinrichtungssteuerung bereit, die der X-, Y- und Z-Achsenrotation des betrachteten Objekts 420 entspricht. Die verschiedenen Fig. 4 und 5 stellen Ob jekte dar, die zu verschiedenen dreidimensionalen Betrach tungswinkeln gedreht sind.

Der Gleiteinrichtungsbalken 701, der sich direkt unterhalb des angezeigten Objekts 420 befindet, kann für eine oder mehrere Formungstechniken ("morphing techniques") verwendet werden. Der Gleiteinrichtungsbalken 701 kann beispielsweise verwendet werden, um die Verbindung derart zu formen, daß sich die Leitung 500 weiter weg oder näher hin zu der An schlußfläche 502 bewegt.

Ferner können weitere Gegenstände in die beispielhaften GUIs eingebaut werde. Beispielsweise könnte ein Benutzer auf den Schwellenwert-Punkt in der Schwellenwerttabelle 450 klicken und der Gleiteinrichtungsbalken 701 kann bewegt werden, um eine Änderung der speziellen Toleranz auf dem angezeigten Objekt 420 zu bewirken. Ein weiterer Punkt, der mit einbezogen werden könnte, ist das Hinzufügen einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Ansichtsfigur (oben, vorne, Seite) des Verbindungstyps auf dem Anzeige schirm als Bezug für den Benutzers.

Es sei nun wiederum auf Fig. 2 verwiesen, in der in Schritt S204 die Formungsroutine bzw. Formungsroutinen eingerichtet und/oder instantiiert werden. Anders ausgedrückt gibt es beispielsweise bei der Java-Programmiersprache eine Klasse, die Formungsberechnungen durchführt. Es können beispiels weise Endpunkte und ein Zwischenpunkt, die der Formungsrou tine zugeordnet sind, bereitgestellt werden, und die For mungsklasse führt die Geometrie- und Interpolationsberech nungen durch, so daß eine visuell glatte Formung durchge führt wird.

In den Schritten S206, S208 und S210 wird die Geometrie für die Verbindung, die Leitung und die Anschlußfläche (den Kontaktierungsfleck) geladen. Es sei zu verstehen, daß die Geometrie für ein beliebiges Objekt, das geprüft werden soll, oder die Beziehung zwischen Objekten, die geprüft werden sollen, importiert/erzeugt und/oder zu diesem Zeit punkt in das Programm geladen werden würden. Die Geometrie der Objekte oder Teile, die verbunden, befestigt und/oder geprüft werden sollen, werden für die Verwendung durch das Programm geladen.

In Schritt S212 wird die Formungsklasse von Schritt S204 frei gegeben, so daß ihr Verhalten mit den Geometrieklassen korrekt interagiert bzw. wechselwirkt, so daß sich das Ob jekt korrekt bewegt/formt. Dieser Schritt S212 muß kommen, nachdem die Formungsroutine S204 und die Geometrieschritte S206, S208 und S210 vollendet sind.

Ein Schritt S214 aktiviert die szenische Graphik. Er nimmt die Informationen, die von den vorhergehenden Schritten er zeugt worden sind, und stellt sie der graphischen Benutzer schnittstelle für die Anzeige auf dem Anzeigeschirm bereit. Dadurch bewirkt, werden sich die Elemente, wie Gleitein richtungen und Knöpfe, auf der GUI nun bewegen oder arbei ten bzw. wirksam sein, wenn der Benutzer mit ihnen in Wech selwirkung tritt. Die Gleiteinrichtungen und Knöpfe auf der GUI werden Vorgänge der 3D-Bildbewegung, der Ansichten und Wiedergabe bewirken.

Bei Schritt S215 wartet das System darauf, daß der Benutzer mit der Tastatur oder dem Zeigersystem, die mit der GUI verknüpft sind, interagiert. Schritte S216, S218, S220, S222 und S224 entsprechen den GUI-Schnittstellen, die der Benutzer in Verbindung mit der Hauptroutine verwenden kann, und zumindest der GUI-Schnittstelle, um die Prüfungstole ranzen eines angezeigten Objekts zu setzen, zu ändern, an zusehen und einzustellen. Der Benutzer kann ein Formen des Objekts in Schritt S216 durch Bewegen der Gleiteinrichtung 701 zurück und nach vorne durchführen.

Eine Drehung des betrachteten Objekts kann in Schritt S218 durch Bewegen der X-, Y- oder Z-Rotationssteuerungen 601 durchgeführt werden.

Der Schritt S220 des Umschaltens bzw. Hin- und Herschaltens der Grenzauswahl führt die Benutzerauswahl der oberen und unteren Grenzknöpfe in dem Grenzauswahlabschnitt 426 der GUI durch. Wenn er gewählt ist, stellt der Benutzer über die Gleiteinrichtung 701 die Grenzen des ausgewählten Knopfs für ein gewähltes Schwellenwertelement ein.

Der Schritt des Umschaltens der Menüknöpfe S222 führt die Steuerung und Interaktion des Benutzers mit den Punkten bzw. Positionen auf der Menüleiste 402, wie den Punkten DATEI, HILFE, VERBINDUNGSTYP, GEOMETRIEMODUS, und ZEIGE- GRENZEN, durch. Der Schritt S224 des Umschaltens der Schwellenwerte handhabt die Schnittstelle der Schwellen werttabelle 450, wobei die Schwellenwerttabelle angezeigt, oder nicht angezeigt, manuell eingestellt oder auf dem an gezeigten Objekt hervorgehoben werden kann.

Die beispielhaften Ausführungsformen ermöglichen es, daß ein Benutzer eine dreidimensionale Darstellung eines Ob jekts anzeigt, Toleranzwerte bezüglich des Objekts ein stellt bzw. setzt und betrachtet, und die Toleranzinforma tionen zu einer Prüfungseinrichtung für eine Verwendung bei einer zerstörungsfreien Prüfung und einem Test eines tat sächlich hergestellten Gegenstands überträgt. Das Einstel len bzw. Einrichten von Prüfungstoleranzparametern kann schneller als mit alten zweidimensionalen Systemen oder ma nuellen datenintensiven Systemen durchgeführt werden. Die vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen ermöglichen es, daß eine Vielfalt von Toleranzen (obere, untere und an dere Grenzen) eines Objekts zur gleichen Zeit eingestellt, betrachtet und gesetzt wird, während eine Darstellung des dreidimensionalen Objekts angezeigt und betrachtet wird.

Es sei nun auf Fig. 3 verwiesen, in der ein Benutzersteue rungsablauf dargestellt ist, der beschreibt, wie ein Benut zer eine beispielhafte Vorrichtung und ein Verfahren ver wenden kann, um die Prüfungstoleranzen eines speziellen Ob jekts, wie einer Lötverbindung, einzurichten.

Bei Schritt S300 beginnt der Benutzer eine Interaktion mit einer beispielhaften Vorrichtung, und das Programm startet. Die Reihenfolge von einigen der folgenden Schritte ist nicht notwendigerweise wichtig. Bei Schritt S302 kann der Benutzer einen Verbindungstyp wählen, für den es erforder lich ist, daß die Toleranzen festgesetzt werden. Bei Schritt S304 wählt der Benutzer einen Geometriemodus. Das bedeutet, es wird ausgewählt, ob die angezeigte Verbindung eine simulierte Verbindung, eine erlernte Verbindung oder eine auf einem Standard basierte Verbindung sein wird.

Wiederum sei es zu verstehen, daß ein Benutzer den Schritt S304 des Setzen der Geometrie vor oder nach dem Schritt S302 des Setzen des Verbindungstyps durchführen kann.

Das abgebildete und dargestellte Objekt oder die Lötverbin dung kann dann von dem Benutzer in Schritt S306 um die X-, Y- oder Z-Achse gedreht werden, um einen angemessenen Be trachtungswinkel zu erhalten, bei dem der Abschnitt von In teresse der Lötverbindung oder des Objekts gesehen werden kann. Die Rotation bzw. Drehung kann beispielsweise durch die Gleiteinrichtungssteuerung auf der GUI oder durch eine beliebige andere vorgesehene geeignete Einrichtung durchge führt werden.

Die abgebildete und dargestellte Lötverbindung kann dann in Schritt S308 geformt werden, um die oberen Grenzen oder To leranzen, die für eine tatsächliche Lötverbindung annehmbar wären, zu setzen. Ist die dargestellte Lötverbindung einmal zu annehmbaren oberen Grenzen geformt worden, kann der Be nutzer die obere Grenzauswahl in Schritt S310 setzen (es sei bemerkt, daß der Schritt S310 dem Schritt S308 vorange hen könnte). Durch Setzen der oberen Grenzauswahl hält oder speichert der Benutzer die oberen Toleranzen und Grenzen in einem temporären Speicher innerhalb der Vorrichtung, wäh rend er andere Aufgaben durchführt. Der Benutzer kann dann den "Setze Grenze"-Knopf verwenden, um obere Grenzdaten oder Toleranzen, die von der geformten Lötverbindung extra hiert werden, in die Schwellenwerttabelle zu importieren, in der die Toleranzen und Daten durch den Benutzer in Schritt S312 numerisch betrachtet werden können.

Der Benutzer kann dann andere Toleranzeinstellungen manuell in der Schwellenwerttabelle durchführen, indem er bei spielsweise einen Schwellenwert in Schritt S314 einstellt. Es sei zu verstehen, daß die oben erwähnten Schritte in un terschiedlichen Reihenfolgen von dem Benutzer wiederholt aufgesucht oder durchgeführt werden können. In der Hauptsa che wählt der Benutzer ein Objekt aus, das in drei Dimen sionen auf der Anzeige angezeigt werden soll, setzt die obere Grenztoleranz und die untere Grenztoleranz, die aus Sicht einer Qualitätskontrolle annehmbar wären, und spei chert die Daten, die von dem dreidimensional angezeigten Objekt abgelesen werden.

Schritte S316 bis S322 wiederholen die obigen Schritte zum Setzen der annehmbaren unteren Grenztoleranzen.

Sind einmal alle notwendigen Toleranzen gesetzt und/oder auf der Anzeige in Verbindung mit dem angezeigten Objekt betrachtet, kann der Benutzer die Schwellenwerte in Schritt S324 speichern bzw. sichern. Hier werden obere und untere Toleranzen, Grenzen, Schwellenwerte, usw., in eine Datei gespeichert, die von der Test- und Prüfungsvorrichtung ver wendet wird, die physikalische Objekte des "realen Lebens", wie Lötverbindungen, tatsächlich betrachtet und bestimmt, ob die betrachteten Lötverbindungen innerhalb oder außer halb der annehmbaren Toleranzen, die von dem Benutzer defi niert wurden, liegen.

Es sei bemerkt, daß es unter Verwendung der vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen für einen Benutzer leicht ist, zurückzugehen und Parametertoleranzen unter Verwendung der vorliegenden Erfindung zu ändern, ohne die Wechselbe ziehung von verschiedenen Parametern vollständig verstehen zu müssen. Es kann nicht erforderlich sein, daß der Benut zer einen einzigen numerischen Wert für eine Toleranz ein gibt. Anstatt dessen kann der Benutzer annehmbare Toleran zen unter Verwendung einer dreidimensionalen, skalierbaren Anzeige eines zu prüfenden oder zu testenden Objekts mit dem Auge festlegen.

Die vorliegende Erfindung kann für eine Verwendung in ver schiedenen Industrien einschließlich der Prüfung von Elek tronikeinrichtungen, Pharmazeutika, hergestellten Teilen, Schweißverbindungen jeglicher Art, hergestellten Kunst stoff-, Glas-, Metall-, und in der Natur auftretenden Ob jekten, oder anderen Produkten übernommen bzw. angewendet werden. Ferner kann eine Prüfung in der Lebensmittelindu strie oder fast in einer beliebigen ein Produkt produzie renden Industrie für Gegenstände, die aufgrund der Form, Größe oder Farbe zurückgewiesen werden sollten, auch durch geführt werden.

Es können Techniken basierend auf Röntgenstrahlung, Schall, Ultraschall, Infrarotlicht, sichtbarem Licht, Temperatur, Gewicht oder andere Techniken zum Abbilden eines tatsächli chen Objekts verwendet werden. Die beispielhaften Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung können in ein auto matisches Prozeßtestsystem-5DX von Agilent ("Agilent Auto mated Process Test System - 5DX") eingebaut werden.

Die beispielhafte Vorrichtung stellt ein neues und brauch bares Verfahren zum Setzen bzw. Einstellen und zum Überprü fen der Einstellungen der Lötverbindungsgeometrie bereit. Es findet seine Brauchbarkeit beim Setzen und Überprüfen von Schwellenwerten und Toleranzen für ein Analysieren von Verbindungen (oder praktisch jeglichem Qualitäts- kontrollierten Gegenstand) in einer Fertigungsreparatur schleife. Sie kann ferner zum Trainieren bzw. Anlernen von Personal mit Bezug auf die Prüfung und das Testen von einem hergestellten oder klassifizierbaren Gegenstand verwendet werden. Die beispielhaften Ausführungsformen umfassen eine Anzahl von Elementen, einschließlich einer Visualisierung einer Lötverbindung unter Verwendung von 3D-Techniken, ein visuelles Setzen bzw. Einstellen von Schwellenwertgrenzen durch Formen der Lötverbindung zwischen oberen und unteren Grenzen, und einen Einbau bzw. ein Vorsehen von Standardin formationen bzw. Norminformationen in die Grenzwert- und Toleranzeinstellungen. Der Begriff der 3D-Visualisierung, um Spezifikationen für eine Prüfung festzusetzen, kann ver schiedenartige Herstellungsbereiche umfassen. In der Tat kann ein beliebiges numerisches Attribut, das zur Durchfüh rung einer röntgenmäßigen oder eines anderen Typs von Prü fung gesetzt werden muß, eine 3D-Visualisierung bzw. 3D- Sichtbarmachung verwenden, um die Bedeutung des Attributs einem Benutzer zu veranschaulichen bzw. darzustellen, und um die numerischen Attribute und deren Wert automatisch zu bestimmen helfen. Folglich kann die vorliegende beispiel hafte Methodik auf eine PCBA-Ausrichtung, eine Oberflächen darstellung, eine Defektüberprüfung, auf papierlose Repara turbemühungen, zur Benutzerschulung, und auf diagnostische Verfahren bzw. Bemühungen bei der PCB-Herstellungs-, -Test- und -Reparaturindustrie ausgeweitet werden.

Die vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen und Ver fahren erleichtern viele Schwierigkeiten der herkömmlichen PCBA-Prüfungstesteinstellung, indem eine 3D-Darstellung ei ner Lötverbindung bereitgestellt wird, die zu den gewünsch ten Prüfungsgrenzen geformt werden kann. Toleranzen werden dann direkt anhand der auf dem Anzeigeschirm dargestellten Lötverbindung gemessen, und nicht durch einen Benut zer/Programmierer eingegeben. Der Benutzer/Programmierer hat noch eine Fähigkeit, sich über diese abgelesenen Tole ranzen hinweg zu setzen und manuell Toleranzen einzugeben, falls es notwendig ist.

Durch das Bereitstellen von oberen und unteren Grenzen so wie der Lötverbindung in einer 3D-Darstellung kann der Be nutzer/Programmierer unmittelbar die Beziehung der Verbin dung zu den Grenzen sehen. Dies ist sowohl für das Setzen bzw. Einstellen von anfänglichen Toleranzen als auch für das im wesentlichen Beseitigen des Bedarfs nach einem Tole ranzabgleich nützlich. Das Einstellen von Toleranzgrenzen unter Verwendung der Lehre der vorliegenden Erfindung ist viel schneller und einfacher als die derzeitige manuelle numerische Eingabetechnik. Ferner kann unter Verwendung der beispielhaften Techniken und Verfahren, um die Beziehung von Verbindungen in einem Datensatz zu visualisieren, um annehmbare Herstellungsgrenzen festzusetzen, einem Benutzer helfen, Schwellenwerte und Toleranzen einzurichten bzw. einzustellen, die effektiver bzw. wirksamer sind, was zu einem genaueren fertig bearbeiteten Produkt mit hoher Qua lität führt.

Obwohl verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung gezeigt und beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann erkennbar, daß Änderungen bezüglich dieser Ausfüh rungsformen gemacht werden können, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen, deren Schutzbereich in den bei gefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Übersetzen einer menschlichen Sicht prüfungsanalyse eines physikalischen Objekts (14) in Parameter für die Verwendung durch eine Prüfungsein richtung, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale auf weist:
eine Anzeigeeinrichtung (20) zum Anzeigen einer mehr dimensionalen Abbildung (420) eines Objekts, wobei die Abbildung zumindest eine tatsächliche, simulierte, analytische, erzeugte oder erlernte Abbildung des Ob jekts ist;
Steuerungen (22, 601, 701) zum Bearbeiten und Formen der angezeigten mehrdimensionalen Abbildung; und
einen Speicher zum Speichern von Parametern, die dem Objekt zugeordnet sind, wobei die Parameter von einer geformten Version der angezeigten mehrdimensionalen Abbildung (420) extrahiert werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuerungen zum Bearbeiten eine graphische Benutzerschnittstelle (400, 500, 600, 700) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Steue rungen folgendes Merkmal aufweisen: eine erste Steuerung zum Anzeigen einer Mehrzahl von Parametern (450), die eingestellt werden können, und zum Auswählen eines spezifischen Parameters, der an der mehrdimensionalen Abbildung einzustellen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der spezifische Parameter an der mehrdimensionalen Abbildung hervorge hoben ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Steuerungen folgendes Merkmal aufweisen: eine zweite Steuerung (701) zum Formen eines ausge wählten Parameters.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der die Steuerungen folgendes Merkmal aufweisen: eine dritte Steuerung zum Drehen der mehrdimensionalen Abbildung um eine Anzeigeachse (601), so daß ein Be nutzer einen spezifischen Abschnitt der mehrdimensio nalen Abbildung betrachten kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der die Steuerungen folgendes Merkmal aufweisen: eine vierte Steuerung zum Initiieren von Extraktionen (562) von Parametern von der angezeigten mehrdimensio nalen Abbildung (420).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Parameter eine obere und eine untere Toleranz auf weisen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die fer ner eine Testeinrichtung (10) aufweist, die die ge speicherten Parameter für das Objekt verwendet, wenn sie ein physikalisches Objekt prüft, um eine Unter stützung bei der Bestimmung dahingehend bereitzustel len, ob das physikalische Objekt innerhalb der Parame ter liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Testeinrich tung das physikalische Objekt unter Verwendung zumin dest von röntgenmäßigen, infraroten, ultravioletten, strahlungsmäßigen, thermischen, visuellen oder elek tromagnetischen Techniken prüft.

11. Verfahren zum Setzen von Toleranzen unter Verwendung von zumindest einer dreidimensionalen Visualisierung, wobei die Toleranzen von einer Vorrichtung (10) zum Prüfen eines physikalischen Objekts verwendet werden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Initialisieren eines Programms, das eine graphische Benutzerschnittstelle (200-215) bereitstellt;
Auswählen einer Abbildung, für die Toleranzen unter Verwendung der graphischen Benutzerschnittstelle ein zustellen sind;
Anzeigen der Abbildung auf einem Anzeigeschirm in zu mindest einer dreidimensionalen Weise;
Drehen der Abbildung zu einem Betrachtungswinkel (306);
Formen einer Toleranz, die der Abbildung zugeordnet ist, zu einer oberen Grenze (308);
Speichern der oberen Grenzdaten (310);
Formen der Toleranz, die der Abbildung zugeordnet ist, zu einer unteren Grenze (316);
Speichern der unteren Grenzdaten (318); und
Bereitstellen der oberen Grenzdaten und der unteren Grenzdaten an der Vorrichtung (10) zum Prüfen des phy sikalischen Objekts.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Schritte des Auswählens, Drehens, Formens und Speicherns in verschiedenen Reihenfolgen durchgeführt werden können.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Schritt des Initialisierens folgende Schritte auf weist:
Einrichten der graphischen Benutzerschnittstelle;
Einrichten von Formungsroutinen;
Laden einer Geometrie für Objekte, die in dem Auswahl schritt ausgewählt werden können;
Einrichten eines Formungsverhaltens; und
Warten auf eine Benutzereingabe über die graphische Benutzerschnittstelle.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem der Schritt des Auswählens ferner einen Schritt des Auswählens umfaßt, ob die Abbildung eine simulierte Abbildung, eine erlernte Abbildung, oder eine auf Standards basierende Abbildung ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem die Abbildung eine Lötverbindung (420) ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, das fol gende Schritte aufweist:
Abbilden eines physikalischen Objekts (14) mit der Ob jektprüfungsvorrichtung (10);
Extrahieren von physikalischen oberen Grenzdaten und physikalischen unteren Grenzdaten von dem abgebildeten physikalischen Objekt;
Vergleichen der physikalischen oberen Grenzdaten mit den oberen Grenzdaten; und
Vergleichen der physikalischen unteren Grenzdaten mit den unteren Grenzdaten.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem der Schritt des Speicherns den Schritt des Extrahie rens von Daten von dem abgebildeten Objekt und dann das Bereitstellen der extrahierten Daten an eine Spei chereinrichtung aufweist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem ein Benutzer keine numerischen Informationen mit Bezug auf die Toleranz eingeben muß.

19. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner einen Schritt des Auswählens der Toleranz von einer Mehrzahl von To leranzen, die dem ausgewählten Objekt zugeordnet sind, aufweist.

20. Mehrdimensionales Abbildungssystem (10), das es ermög licht, daß ein Benutzer annehmbare Toleranzdaten, die einem physikalischen Objekt zugeordnet sind, betrach tet, setzt, und einstellt, wobei das mehrdimensionale Anzeigesystem folgende Merkmale aufweist:
eine Anzeigeeinrichtung (20), die einem Benutzer eine ausgewählte Abbildung eines Objekts anzeigt, wobei die ausgewählte Abbildung mehrdimensional angezeigt ist; und
eine graphische Benutzerschnittstelle (400, 500, 600, 700), die es ermöglicht, daß ein Benutzer die Tole ranzdaten, die der Abbildung des Objekts zugeordnet sind, mehrdimensional betrachtet, wobei die graphische Benutzerschnittstelle ferner angepaßt ist, um es zu ermöglichen, daß ein Benutzer die ausgewählte Abbil dung formt, um die Toleranzdaten einzustellen und zu speichern, ohne notwendigerweise numerische Toleranz daten physikalisch eingeben zu müssen.