DE102016202581A1

DE102016202581A1 - Verfahren zur Überwachung eines Montagevorgangs

Info

Publication number: DE102016202581A1
Application number: DE102016202581.3A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-08-24

Abstract

Bei einem Verfahren zur Überwachung eines Montagevorgangs, wobei der Montagevorgang mehrere in einer vorgegebenen Reihenfolge von einer Person händisch auszuführende Montageschritte umfasst wird der Montagevorgang mit einer 3D-Kamera erfasst und die Bildfolge analysiert, um den räumlichen Bewegungsablauf der Hand bei dem Montagevorgang zu ermitteln. Weicht der räumliche Bewegungsablauf von einem für den Montagevorgang charakteristischen Bewegungsablauf ab, wird ein Alarmsignal generiert. Der charakteristische Bewegungsablauf wird über eine Mittelwertbildung vorhergehend getätigter Bewegungsabläufe gewonnen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Montagevorgangs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der industriellen Fertigung wird der Zusammenbau von Bauteilen und/oder Baugruppen zu Erzeugnissen bzw. zu Baugruppen einer höheren Erzeugnisebene als Montage bezeichnet. In der Elektronikfertigung werden viele Bauteile mittels Bestückautomaten auf Leiterplatten platziert und anschließend in einem Lötprozess verlötet. Trotz des hohen Automatisierungsgrades ist bei bestimmten Montagevorgängen insbesondere bei der Herstellung von Näherungsschaltern immer noch Handarbeit notwendig.
Als Beispiel ist die Montage eines induktiven Näherungsschalters zu nennen. Hier muss nach der Bestückung der Leiterplatte noch ein Steckeranschluss und eine Spule mit Schalenkern montiert werden.
Dabei wird zuerst der Steckeranschluss auf die bestückte Leiterplatine aufgesetzt und anschließend zusammen in eine Montagevorrichtung eingesetzt. Auch der Schalenkern muss noch von Hand in die Vorrichtung eingelegt werden bevor der Lötvorgang beginnen kann.
Bei den manuellen Montageschritten können immer wieder Fehler auftreten, die zu einer unerwünschten erhöhten Ausfallrate bei der Endgeräteprüfung führen.
Es sind bereits Werker-Assistenzsysteme mit Bewegungserkennung bekannt. Diese Systeme erfordern aber einen großen Aufwand bei der Ersteinrichtung. Sie sind teilweise für die Überwachung von feinmotorischen dreidimensionalen Bewegungsabläufe nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Überwachung eines Montagevorgangs anzugeben, bei dem Fehler im Montageablauf schnell, sicher und einfach erkannt werden und das ein Warnhinweis signalisiert, wenn signifikante Abweichungen auftreten und das eine schnelle Fehlersuche ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Überwachung eines Montagevorgangs, wobei der Montagevorgang mehrere in einer vorgegebenen Reihenfolge von einem Werker händisch auszuführende Montageschritte umfasst, wird durch folgende Verfahrensschritte realisiert:
Der Montagevorgang wird mit einer 3D-Kamera erfasst und die aufgezeichnete Bildfolge in einer Auswerteeinheit analysiert. Bei dem aktuell erfassten Montagevorgang wird der räumliche Bewegungsablauf der Hand bzw. der Hände ermittelt. Dieser räumliche Bewegungsablauf wird mit einem für den Montagevorgang charakteristischen gespeicherten Soll-Bewegungsablauf verglichen und wenn eine merkliche Abweichung zwischen dem aktuellen Bewegungsablauf und dem gespeicherten Soll-Bewegungsablauf vorliegt, wird eine Warnmeldung generiert, die dem Werker signalisiert, dass der Montagevorgang möglicherweise nicht korrekt ausgeführt wurde. Um das Verfahren besonders benutzerfreundlich zu gestalten, kann der für den Montagevorgang charakteristische Soll-Bewegungsablauf durch die Aufzeichnung vorhergehend durchgeführter Montageschritte sehr einfach ermittelt werden.
Um auch eine Anpassung an das Verhalten des Werkers zu ermöglichen, wird der gespeicherte Soll-Bewegungsablauf über eine gleitende Mittelwertbildung von mehreren früher getätigten Bewegungsabläufen ermittelt. Damit ist eine Adaption an ein sich langsam veränderndes Verhalten des Werkers oder eines anderen Werkers nach dem Schichtwechsel möglich.
Zur Qualitätssicherung wird eine Korrelation der Bewegungsabläufe mit Warnmeldung und der Fehlerfälle bei der Endgeräteprüfung bestimmt. Damit können Fehlerursachen leichter behoben und ein hoher Beitrag zur Qualitätssicherung geleistet werden.
Weiterhin kann einer Warnmeldung ein Analogwert zugeordnet werden, der ein Maß für die Abweichung des aktuellen räumlichen oder zeitlichen (auch, wenn ein Montagevorgang länger als normal dauert kann das ein Hinweis auf eine Störung sein) Bewegungsablaufs und des Sollbewegungsablaufs ist.
Damit können die Warnmeldungen klassifiziert werden und drohende fehlerhafte Montagevorgänge rechtzeitig vermieden werden.
Die Handbewegung des Werkers beim Montagevorgang entspricht quasi einer etwas komplexeren Geste. Wird die Handbewegung beim Montagevorgang richtig ausgeführt, so erkennt die Auswerteeinheit, dass die „Geste“ und damit der Montagevorgang richtig durchgeführt wurden.
Als 3D-Kamera ist eine pmd-Kamera, wie sie von der Anmelderin bzw. der Fa. pmdtechnologies gmbh vertrieben wird, vorteilhaft. Derartige Kameras sind für eine Gestenerkennung insbesondere im Nahbereich bis 4m sehr gut geeignet.
Es kann hier auch kein „Bewegungsablauf“ sondern eine „Belegtkarte“ erstellt werden, d.h. der Arbeitstisch wird in Segmente unterteilt und der während der Produktion minimal vorkommende Abstand innerhalb des Segmentes zur Kamera ermittelt. Damit wird die Analyse des Montagevorganges zeitunabhängig, das kann eine zuverlässigere Auswertung sein.

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Montagevorgangs, wobei der Montagevorgang mehrere in einer vorgegebenen Reihenfolge von einem Werker händisch auszuführende Montageschritte umfasst, dadurch gekennzeichnet, das der Montagevorgang mit einer 3D-Kamera erfasst wird und die Bildfolge analysiert wird, um bei dem aktuellen Montagevorgang den räumlichen Bewegungsablauf der Hand bzw. der Hände zu ermitteln, wobei der aktuelle räumliche Bewegungsablauf mit einem für den Montagevorgang charakteristischen gespeicherten Soll-Bewegungsablauf verglichen wird, wobei der für den Montagevorgang charakteristische Soll-Bewegungsablauf durch die Aufzeichnung vorhergehend durchgeführter Montagevorgänge ermittelt wurde und wenn eine merkliche Abweichung zwischen dem aktuellen Bewegungsablauf und dem gespeicherten Soll-Bewegungsablauf vorliegt, ein Warnmeldung generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gespeicherte Soll-Bewegungsablauf ein gleitendes Mittel über mehrere früher getätigte Bewegungsabläufe darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Qualitätssicherung in der Produktion eine Korrelation der Bewegungsabläufe mit Warnmeldung und der Fehlerfälle bei der Endgeräteprüfung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Warnmeldung ein Analogwert zugeordnet ist, der ein Maß für die Abweichung des aktuellen räumlichen Bewegungsablaufs und des Soll-Bewegungsablaufs ist.