Aktive Justage mit OptoSpin
Das Ankoppeln von Glasfasern und Faser-Arrays ist ein kritischer Prozess. Konventionelle Koppelmethoden liefern qualitativ hochwertige Ergebnisse, jedoch dauert die aktive Justage oftmals zu lange. OptoSpin überwindet diese Hürde.
Das Rückführsignal dient zum Steuern der Antriebe von OptoSpin. Mit einer Antwortzeit im Mikrosekundenbereich dauert es in den meisten Fällen weniger als eine Sekunde, um die optimale Position zu erreichen. Im Vergleich zum passiven Platzieren ist OptoSpin fast genauso schnell, überzeugt jedoch durch wesentlich geringere Koppelverluste.
Im Idealfall ist das nanosystec-System von Anfang an mit OptoSpin ausgerüstet. Aber auch eine nachträgliche Aufrüstung ist möglich.
OptoSpin wurde für hohe Geschwindigkeiten konzipiert. Die zu bewegenden Massen sind klein und die Antriebskräfte hoch. Kapazitive Sensoren dienen zur Positionsauslese, die Auflösung beträgt wenige Nanometer. Trotz der extrem hohen Geschwindigkeit trägt OptoSpin relativ hohe hohe Lasten ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit.
Automatisierung
Die Automatisierung bietet wesentliche Vorteile in Produktionsprozessen. Die Produktquallität ist von Bauteil zu Bauteil konstant. Die Maschinerie wird besser ausgelastet, da die Systeme rund um die Uhr arbeiten und der manuelle Eingriff auf ein Minimum reduziert wird. Auf diese Weise lassen sich effiziente Produktionslinien auch dann realisieren, wenn die Lohnkosten hoch sind. Durch die Addition weiterer Stationen kann das Produktionsvolumen einfach erhöht werden, und das ohne lange Einarbeitungszeiten.
Die Nanosystec-Stationen kombinieren die automatische Bauteilzuführung mit dem Mikrofügen von optischen Elementen und anderen Miniaturkomponenten. Die aktiven Justagestationen oder passiven Platzieranlagen nutzen Mikrokleben, Laserschweißen, selektives Laserlöten und Feinschneiden.
In vielen Produktionsumgebungen startet die Fertigung mit einer Einzelstation, auf der die Prozessdefinition erfolgt. Die Produktionsanlagen von nanosystec werden dieser Anforderung gerecht und erlauben die zukünftige Aufrüstung auf vollständig automatisierte Prozessabläufe.
Die Bestückung der Anlage mit Werkstückträgern ist eine Möglichkeit. Diese Werkstückträger können auch über Förderbänder eingebracht werden. Eine Alternative hierzu bilden Feeder, die mit Standardabmessungen arbeiten, wie beispielsweise Jedec-Trays. Jeder Feeder nimmt bis zu 20 solcher Werkstückträger auf und die fertigen Komponenten werden in aufnahmetrays zurückgeladen. Werden die Bauteile bereits in Werkstückträgern geliefert, kann ein Roboter sie aufnehmen und in die Arbeitsposition bringen.
Arbeitet man mit unterschiedlichen Prozessen und/oder Komponenten auf demselben System, dienen Kennzeichnungsmarkierungen an den Werkstückträgern dazu, relevante Parameter und Prozesse aufzurufen. Auf einen manuellen Eingriff kann so verzichtet werden und alle Prozesse laufen automatisch ab.
Abängig vom Materialfluss und dem gewünschten Produktionsvolumen erarbeitet nanosystec einen bedarfsgerechten Vorschlag für die jeweilge Anwendung.
Bauteilaufnahmen
Die Bauteile werden auf einem spezifischen Werkstückträger montiert. Diese Träger haben eine gemeinsame Schnittstelle zur Produktionsanlage von nanosystec. Je nach Fertigungsaufgabe nimmt der Werkstückträger ein oder mehrere Bauteile auf.
Das Laden der Bauteile in den Werkstückträger findet außerhalb des Systems statt, um die Prozesszeit so kurz wie möglich zu halten. Mit zwei oder mehreren Werkstückträgern wird die Anlage optimal ausgelastet. Auch unterscheidliche Bauteilarten lassen sich so einfach aufnehmen.
Über die Werkstückträgererkennung werden alle relevanten Parameter und Prozesse initialisiert. Auf diese Weise ist kein manueller Eingriff notwendig und alle Prozessschritte laufen automatisch ab.
Beim Arbeiten mit Lichtwellenleitern erleichtert der Wekstückträger die Handhabung. Da die Fasern aufgerollt und sicher befestigt werden können, sinkt die Gefahr der Beschädigung.
Ein getaktetes Förderband führt zur kompletten Prozessautomatisierung. Die Anlage von nanosystec lässt sich nahtlos in eine Produktionsstraße integrieren.
Bildverarbeitung
Eine leistungsfähige Bildverarbeitung bildet die Basis für wiederholbare, automatisierte Prozessabläufe. Dazu bedarf es eines idealen Zusammenspiels zwischen der Beleuchtung der Objekte sowie angepasster Routinen, um eine sichere Erkennung zu erlauben.
Die Beleuchtung in den nanosystec-Anlagen arbeitet mit mehreren Farben uns lässt sich in der Intensität einstellen. Die Synchronisierung mit dem Kamerabild sorgt für eine schnelle Erfassung. Bei der Auswertung werden meist mehrere Verfahren miteinander kombiniert, wie Kanten- und Mustererkennung. Kritische Bilder werden während des Prozesses weiterhin aufgenommen, um die Algorithmen weiterhin zu optimieren.
Eine Kombination der Aufnahmen von mehreren Kameras verkürzt die Taktzeit und sorgt für maximale Zuverlässigkeit. Je nach Anwendung kommen telezentrische Objektive und Zoomobjektive zum Einsatz.
Messtechnik
Miniaturbauteile erfordern entweder vollständig berührungslose Messungen oder Methoden mit minimaler Krafteinwirkung.
Zum Fügen und Justieren optoelektronischer Bauteile benötigt man Distanzmessungen mit einer Auflösung und Präzision in Sub-Mikrometer-Bereich.
Als Standardmethode steht das Kamerasystem zur Verfügung, das in jeder Arbeitsstation eingebaut ist. Bildverarbeitungsroutinen – darunter auch Autofokus – bestimmen die Abstände und Ausrichtung der Bauteile für das Greifen und die Vorjustage. Ein kalibriertes Zoomobjektiv erlaubt die Auswertung unterschiedlicher Vergrößerungen.
Konfokale Sensoren liefern Messergebnisse im Sub-Mikrometer-Bereich. Sie haben einen Messfleck mit kleinem Durchmesser, arbeiten schnell und zeichnen sich durch ihre kompakte Bauweise aus. Das ist besonders bei sehr feinen Strukturen von Vorteil.
Sofern die Objekte eine Kraft tolerieren, kommen auch taktile Sensoren zum Einsatz. Sie passen in nahezu jeden Aufbau und liefern schnelle und präzise Messergebnisse. Alterntiv setzt man Messbrücken mit Dehmessstreifen ein, um die Kontaktfläche zwischen Bauteilen zu bestimmen.
Multistrahloptik
Um Schweiß- oder Lötpunkte zu generieren, kann man unterschiedliche Methoden wählen.
Die vielseitigste (aber auch langsamste) Möglichkeit besteht darin, einen einzelnen Punkt zu erzeugen. Um die nächste Verbindungsstelle zu erreichen, verfährt man entweder die Fokussieroptik oder das Objekt.
Diese Methode eignet sich bevorzugt für die Prozessentwicklung und zum Testen der Machbarkeit.
Schweißverbindungen erfordern hohe Energie bei einigen Millisekunden Einwirkdauer. Deshalb bieten XY-Scanner eine geeignete Methode, um den Laserstrahl schnell abzulenken. Ein Arbeitsbereich mit 50 mm bis 100 mm Kantenlänge lässt sich damit abdecken.
Multistrahloptiken wählt man, wenn Laserpunkte mit einer festen Geometrie wiederholt erzeugt werden müssen. Diese Methode vermeidet Grabsteineffekte, die beim einseitigen Schweißen oder Löten zum Kippen der Komponenten führen können.
Speziell beim Laserlöten lässt sich die Prozesszeit durch Multistrahloptiken deutlich verkürzen. Die Einwirkdauer beim Laserlöten beträgt mindestens eine Sekunde, um das Material zuverlässig aufzuschmelzen. Hingegen ist das erforderliche Leistungsniveau erheblich geringer als beim Laserschweißen. Insofern kann man die Energie auf mehrere Punkte verteilen.
Die von nanosystec eigesetzten Multistrahloptiken erlauben nicht nur die Teilung in mehrere Punkte. Zusätzlich können diese Punkte noch mit unterschiedlichen Energieniveaus versehen werden. Diese Methode ist die erste Wahl für selektive Laserlötprozesse mit hohem Durchsatz.
Präzisionsmechanik
Hochpräzise Mechanik sorgt für Fügeverbindungen im Submikrometerbereich. Unsere Systeme arbeiten mit industriellen Bewegungssystemen höchster Genauigkeit. Kreuzrollenführungen sorgen bei hoher Belastbarkeit für besonders präzisen Geradelauf.
Die Positionierbaugruppen sind auf massiven Granitstrukturen mit hoher Massenträgheit aufgebaut. Auch bei schnellen Bewegungen bleiben diese Strukturen stabil.
Die ultrapräzise Fertigung von herausnehmbaren Systemkomponenten sorgt für definierte Positionen im automatisierten Prozess. Daraus resultierte eine hohe passive Positioniergenauigkeit. Prozesszeiten werden auch bei der aktiven Justage aufgrund der definierten Startposition reduziert.
Sofern möglich, verwenden wir in unseren Systemen kommerziell erhältliche Baugruppen. Bauteilspezifische Greifer und Werkstückträger fertigt ein Netzwerk qualifizierter Anbieter. Diese bieten modernste Fertigungstechnologie, wie beispielsweise Drahterodieren, sphärisches Polieren und Schleifen sowie spezielle Oberflächenbeschichtungen.
Prozess-Software
Die Prozess-Software TestMaster dient als vielseitiges Instrument zur Prozessentwicklung und zur Produktionsautomatisierung. In einem modularen Konzept kombiniert sie eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionen und Gerätesteuerungen.
Diese lassen sich auf unterer Ebene einsetzen, um interaktiv zu arbeiten. Ein leistungsfähiger Sequenzeditor dient zur Programmierung automatisierter Prozesse.
Unterschiedliche passwortgeschützte Zugangsebenen beschränken die Zugriffsrechte. Diese lassen sich für die jeweiligen Ebenen frei konfigurieren.
Unsere Kunden haben vollen Zugriff auf die Prozessprogrammierung. Dies erlaubt eine langfristige Prozessoptimierung. Bestehende Abläufe können einfach auf neue Bauteile angepasst werden.
Leistungsfähige Algorithmen in der Bildverarbeitung, wie Kantenerkennung und Autofokus, erlauben die vollständige Automatisierung.
Algorithmen zur Positionsoptimierung werden typischerweise direkt auf der Ebene der Bewegungssteuerung ausgeführt, um die Prozesszeiten so kurz wie möglich zu halten. Diese Algorithmen umfassen unter anderem Spiralsuchen sowie Positionsoptimierung von bis zu 5 Achsen gleichzeitig.
Kundenspezifische Module können wir je nach Anforderung programmieren und in die Software und Ablaufsteuerung einbinden.