WO2020216894A1 - Fehleridentifikation in einem fertigungs- oder bearbeitungsprozess für ein bauteil, insbesondere für eine steuerplatine, mit einem sensor-trägerteil - Google Patents

Fehleridentifikation in einem fertigungs- oder bearbeitungsprozess für ein bauteil, insbesondere für eine steuerplatine, mit einem sensor-trägerteil Download PDF

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WO2020216894A1
WO2020216894A1 PCT/EP2020/061449 EP2020061449W WO2020216894A1 WO 2020216894 A1 WO2020216894 A1 WO 2020216894A1 EP 2020061449 W EP2020061449 W EP 2020061449W WO 2020216894 A1 WO2020216894 A1 WO 2020216894A1
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WO
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component
sensor
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manufacturing
measured value
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PCT/EP2020/061449
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Daniel Schneider
Holger FLATT
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41875—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by quality surveillance of production
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/083—Quality monitoring using results from monitoring devices, e.g. feedback loops
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a method for identifying a fault in a manufacturing and / or machining process for a component, in particular for a printed circuit board (control board) provided or to be provided with control electronics.
  • the invention also relates to a corresponding sensor carrier part for identifying an error in the manufacturing and / or machining process.
  • production process modules are combined in a network to form a manufacturing or machining process.
  • the production process modules “assembly of a circuit board”, “soldering of the assembled circuit board”, “programming of the soldered circuit board” and “quality control of the programmed circuit board” are combined into the manufacturing or machining process for the component.
  • This finished The manufacturing or machining process does not usually run perfectly, which leads to scrap.
  • manufacturing defects are typically only discovered at the end of the process, during quality control. The cause of the error is accordingly difficult to understand and is sometimes not discovered.
  • a solution approach used so far is the use of process and / or system-external sensor elements in order to uncover faults which the associated (production or processing) system cannot detect itself or which cannot be perceived by an operator.
  • the problem with this approach is the selection of the suitable measurement method and the associated, possibly very large amount of measurement data that has to be interpreted in order to find a fault in the system.
  • the initial assessment is typically the greatest challenge here, since in the vast majority of cases it is unclear whether certain measurement data represent an incorrect course of the process or a normal course of the process. In some cases this can be assessed by an expert, although this method reaches its limits with increasing plant size and complexity.
  • Machine learning processes on the other hand, also reveal complex causes of errors without the need for expert knowledge. However, these methods have so far only been effective if sufficient training data are available for pattern recognition. When using machine learning methods to identify errors in manufacturing or machining processes, a large amount of rejects must always be produced.
  • US 2018 350165 A1 describes a distributed monitoring system for monitoring a vehicle, in which a large number of sensor elements are attached to the vehicle and make measurement data available.
  • WO 2018 195 488 A1 provides methods and devices that are used to monitor objects such as motors, bearings, rollers, conveyor belts, gears and water pumps.
  • the monitoring systems contain a number of sensors that are attached to an object to be monitored and collect movement information from the object. This movement information is then processed by a remote analysis device.
  • WO 2018 177669 shows a method for acquiring at least one characteristic value of a tool, for example a drilling machine, which is connected to an additional module which acquires said characteristic value.
  • a training process can also be carried out in which at least one reference value is derived from the at least one characteristic value and stored.
  • at least one reference value is derived from the at least one characteristic value and stored.
  • the task is therefore to improve the troubleshooting in and the optimization of manufacturing and / or machining processes in a manufacturing and / or machining system.
  • One aspect relates to a method for identifying an error in a manufacturing and / or machining process, in particular a machine manufacturing and / or machining process, for components in a manufacturing and / or machining system.
  • the component can be or comprise, for example, an electronic control board.
  • the process accordingly includes a number of process steps.
  • One method step is the acquisition of at least one geometric property of the component to be manufactured and / or processed, that is to say one or more, in particular all of the geometric properties of the component.
  • the at least one geometric property can in particular comprise or be an outer dimension of the component.
  • Further properties of the component for example a weight, can also be recorded.
  • the recorded property is preferably an important property for the production and / or machining process, ie that the production and / or machining process is coordinated with the recorded property.
  • an external dimension such as the length and width of a control board for the manufacturing and machining process can be important in that, for example, a gripper of the corresponding manufacturing and / or machining system is configured as a function of this property.
  • Another method step is the production of a sensor carrier part with a geometric property which is identical to the geometric property of the component, preferably is identical to the geometric property of the component.
  • the geometry of the sensor support part is at least partially se, d. H. in an area in which the geometry was previously recorded, identical to the geometry of the component.
  • the sensor carrier part can also have an overall geometry that is the same as that of the component (preferably the starting component).
  • the sensor carrier part can therefore be designed according to the geometry of the construction part to the extent that the manufacturing and / or machining process requires so that the sensor carrier part can go through the manufacturing and / or machining process instead of the component.
  • the sensor carrier part has at least one sensor element, i.e. one sensor element or several sensor elements for measuring one or more measured variables, as well as a readout element connected to the sensor element with a data connection for reading out at least one measured value measured by the at least one sensor element Measurand.
  • the at least one sensor element and / or the readout element is preferably integrated into the geometry of the sensor carrier part, so that the sensor and / or readout element does not impair the compatibility of the sensor carrier component with the manufacturing and / or machining process.
  • Another method step is the introduction of the sensor carrier component with the sensor element and the readout element in the manufacturing or machining process instead of the component.
  • Another method step is running through the manufacturing and / or machining process with the introduced sensor carrier component, the sensor element measuring the measured variable at one or more points in time while running through the process.
  • the detected geometric property of the component is the same as the geometric property of the sensor carrier part so that the replacement of the component in the production and / or machining process by the sensor carrier part does not cause any errors and thus quality losses.
  • a further method step is reading out the at least one measured value, preferably the entire series of measured values, and identifying an error in the manufacturing and / or machining process based on the measured value or series of measured values read out.
  • the measured values or measurement data can e.g. B. can be analyzed by a manual target / actual comparison or by machine processes, as are known in the prior art. The evaluation is simplified considerably with the method described, since there is now a significantly smaller number of product status data, the measured measured values, compared to the large number of all system measured values.
  • the measured value can, for example, receive a time stamp or be read out in various stages of the manufacturing and / or machining process.
  • the measured value, in particular the series of measured values can also be correlated with the data of other sensors, for example the known external sensors, which represent the external system behavior, in their course or their measurement time, and this again enables improved identification of the error in the process .
  • the method described solves the basic problem described at the beginning with regard to the high complexity and difficult interpretability of measurement data in manufacturing and / or machining processes.
  • the known external system measurement data are supplemented or replaced by direct product measurement data, thus offering the possibility of directly identifying the causes and locations of errors.
  • This is also generic and can therefore be used across industries.
  • the solution is implemented by replacing a product component in the manufacturing and / or machining process with a sensor carrier part.
  • the sensor carrier part is modeled on the product component in such a way that the sensor carrier part can go through the manufacturing or machining process without having to be adapted on the system side.
  • the sensor carrier part and the product component are suitable for the manufacturing and / or processing
  • the system assigned to the process is indistinguishable.
  • any geometries and product components can be modeled, which enables the analysis of production and / or machining processes in different products and industries.
  • the sensor element and readout element can be incorporated into a bottle-shaped or printed circuit board / circuit board-shaped sensor carrier part without the outer shape, which is reflected in one or more geometric properties of the sensor carrier part, differing from the outer shape of the usually bottle used in the manufacturing and / or machining process differs.
  • the additive method enables, in particular, the embedding of a large number of sensors within the recorded specified geometry, ie the recorded geometric properties of the component.
  • a large number of measurands can be measured, for example temperature and / or vibration.
  • Temperature sensors can, for example, determine if a soldering temperature is exceeded on a printed circuit board, which would otherwise remain hidden in an indirect measurement by external sensor elements.
  • Integrated vibration sensor elements can, for example, determine whether components move on the circuit board before or during the soldering process.
  • the additive method can also be used for additional sensors can easily be integrated into the sensor carrier part and thus enable particularly precise process and product monitoring that is not possible with conventional methods.
  • the sensor carrier part has a memory element connected to the at least one sensor element and / or the readout element for storing the at least one measured value, in particular the series of measured values, of the at least one sensor element, and the measured value when passing through , in particular the series of measured values, is stored in the memory element.
  • the at least one measured value is read out during the run and that the read-out measured values, in particular the series of measured values, are stored in an external storage element outside the sensor carrier part.
  • the readout element is or comprises a wireless readout element for wirelessly reading out the at least one measured value and the reading out takes place wirelessly, preferably while the manufacturing and / or machining process is running.
  • the readout can also take place during the run and additionally after the run, for example to achieve prompt processing of the measured value (or measured values) and to use the measured value (or values) read after the run through the manufacturing and / or machining process Measured values) to check error-free transmission of the measured value (or measured values).
  • the at least one sensor element repeats the measured variable while running through the production and / or machining process, in particular continuously, over the duration of part of the production and machining process or over the duration of the entire production and / or the machining process and in particular the measured variable is read out and / or stored as a series of measured values.
  • the information on the temporal progression of the measured variable has the advantage that measured values can be correlated temporally and / or locally with the system assigned to the manufacturing and / or machining process, and thus errors can be found particularly quickly and easily.
  • the error in the manufacturing and / or machining process is identified using the read-out measured value, in particular the read-out series of measured values, and the identification is a comparison, preferably an automatic comparison, of the measured value, in particular the read-out series of measured values, with a predetermined target measured value, in particular a predetermined target measured value series.
  • This has the advantage that an error in the manufacturing and / or machining process is particularly easily discovered.
  • individual tolerances can be established for specific sections of the process, for example a certain deviation from a target temperature when soldering a board can be assessed differently than the same deviation from the target temperature when programming or cleaning the board.
  • the at least one sensor element is used as a measured variable to include a vibration and / or a humidity and / or a temperature and / or a force, in particular a material tension, and / or an optical transmission and / or an optical Reflection is measured.
  • Sensor elements assigned to the different measured variables can be provided for the different measured variables.
  • the named measured variables have proven to be particularly advantageous for identifying errors in manufacturing and / or machining processes, that is, for checking manufacturing and / or machining processes.
  • the at least one sensor element can comprise one or more (in particular respective) printed sensor components, for example optical channels, their optical transmission and / or optical reflection (the two
  • translucency is temperature-dependent and / or force-dependent and / or vibration-dependent.
  • a respective local temperature, local force or local vibration can thus be determined indirectly via an optical (and preferably non-contact) measurement process.
  • the at least one measured variable is measured in each case by several different sensor elements.
  • the measured variable or, in the case of several measured variables, each of the measured variables can each have several different ones
  • Monitoring of temperatures in a soldering process is particularly advantageous, and enables a further improved identification of errors in the manufacturing and / or machining process.
  • detecting at least one geometric property of the component a length of the component over all and / or a width of the component over all and / or a thickness of the component over all is detected as a geometric property and the sensor carrier part with the detected length and / or with the detected width and / or is generated with the detected thickness.
  • the length is a cuboid length and / or the width is a
  • the component is preferably a printed circuit board or control board. This has the advantage that the sensor carrier part imitates the product component in a particularly simple manner, since typically, especially in the case of printed circuit boards or control boards, these
  • Another aspect relates to a sensor carrier part for identifying a fault in a manufacturing and / or machining process assigned to a component, the sensor carrier part for at least one sensor element
  • the geometry of the sensor carrier part is at least regionally, that is to say regionally or completely, the same as the geometry of the component (preferably of the starting component), see above
  • the sensor carrier part can go through the manufacturing and / or machining process instead of the component without an adaptation to the sensor carrier part being necessary in the system associated with the manufacturing and / or machining process.
  • the geometry of the sensor support part or at least one geometric property of the sensor support part can therefore be the
  • a characteristic of the sensor carrier part in particular a mechanical stability and / or an electronic functionality and / or another for the intended use
  • BO use of the component required characteristic is less pronounced than for the component.
  • a component 1 embodied by way of example as a control board, with a specified cuboid length I, a specified cuboid width b, and a prescribed cuboid thickness d as geometric properties.
  • a large number of solder points 8a-8e are present, to which corresponding electronic elements are soldered on the control board.
  • the electronic elements for example microprocessors, transistors and other elements, are not shown in the figures.
  • Fig. 2 also shows a sensor support part 2 with a corresponding cuboid width b ', a cuboid length G and a cuboid thickness d' as corresponding geometric properties, which the respective geometric properties b, I, d of the component 1 are the same.
  • the sensor carrier part 2 has at least one sensor element, in the present case several sensor elements 3a-3e, which are connected to a readout element 4 via a corresponding data line 5.
  • an upper part 6 of the sensor carrier part 2 is shown removed from the rest 7 of the sensor carrier part 2 in the manner of an exploded view in the positive x-direction, in order to improve the elements 3a-3e, 4 arranged in the interior of the sensor carrier part 2 to represent.
  • the ele ments 3 a-3e, 4 thus in the example shown do not influence the geometric properties of the sensor carrier part 2, here accordingly the cuboid width b ', the cuboid thickness d' and the cuboid length I ', so that the sensor carrier part 2 is indistinguishable from the component 1, for example, for a gripper of a production and / or processing system. This can be achieved, for example, by an additive production method for the sensor carrier 2.
  • optical sensor elements Ba-Be can be integrated directly into the geometry of the sensor carrier part 2 determined by the geometric properties of the component 2, be it as discrete sensor components or printed sensor components such as transparent optical channels, the translucency of which is temperature-dependent and / or force-dependent and / or is dependent on vibration. This ensures that the
  • Sensor carrier part 2 runs through the manufacturing or machining process completely without influencing it disadvantageously.
  • the sensor elements 3a-3e are spatially distributed according to the soldering points 8a-8e so that the sensor elements 3a-3e can measure the measured variable, for example a temperature during soldering at the soldering points 8a-8e, in a spatially resolved manner in the areas of the respective solder points 8a-8e.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Fehleridentifikation in einem Fertigungs‐ oder Bearbeitungsprozess für ein Bauteil (1), insbesondere zum Überprüfen eines Fertigungs‐ oder Bearbeitungsprozesses für eine mit einer Steuerelektronik versehene oder zu versehende Leiterplatte, mit einem a) Erfassen zumindest einer geometrischen Eigenschaft (b, d, l) des Bauteils (1); b) Erzeugen eines Sensor‐ Trägerteils (2) mit einer geometrischen Eigenschaft (b', d', l'), welche der geometrischen Eigenschaft (b, d, l) des Bauteils (1) gleicht, wobei das Sensor‐ Trägerteil (2) zumindest ein Sensorelement (3a‐3e) zum Messen einer Messgröße und ein mit dem Sensorelement (3a‐3e) verbundenes Ausleseelement (4) zum Auslesen von zumindest einem von dem Sensorelement (3a‐3e) gemessenen Messwert der Messgröße aufweist; c) Einbringen des Sensor‐ Trägerteils (2) in den Fertigungs‐ oder Bearbeitungsprozesses anstelle des Bauteils (1); d) Durchlaufen des Fertigungs‐ oder Bearbeitungsprozesses mit dem eingebrachten Sensor‐Trägerbauteil (2), wobei das Sensorelement (3a‐ 3e) die Messgröße misst; und e) Auslesen des zumindest einen gemessenen Messwerts, um die Fehlersuche in und die Optimierung von Fertigungs‐ und/oder Bearbeitungsprozessen in einer Fertigungs‐ und/oder Bearbeitungsanlage zu verbessern. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Sensor‐ Trägerteil.

Description

Fehleridentifikation in einem Fertigungs- oder Bearbeitungsprozess für ein Bauteil, insbesondere für eine Steuerplatine, mit einem Sensor-Trägerteil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren eines Fehlers in einem Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess für ein Bauteil, insbesondere für eine mit einer Steuerelektronik versehene oder zu versehende Leiterplatte (Steuerplatine). Ebenfalls betrifft die Erfindung auch ein entsprechendes Sen sor-Trägerteil zum Identifizieren eines Fehlers in dem Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess.
In einer modernen Fertigung werden Produktionsprozessmodule in einem Verbund zu einem Fertigungs- oder Bearbeitungsprozess kombiniert. Bei spielsweise werden so bei der Produktion von elektronischen Steuerplatinen die Produktionsprozessmodule „Bestückung einer Leiterplatte", „Verlötung der bestückten Leiterplatte",„Programmierung der verlöteten Leiterplatine" und „Qualitätskontrolle der programmierten Leiterplatine" zu dem Ferti gungs- oder Bearbeitungsprozess für das Bauteil kombiniert. Dieser Ferti- gungs- oder Bearbeitungsprozess läuft in der Regel nicht perfekt ab, wodurch Ausschuss entsteht. Typischerweise werden Fertigungsfehler jedoch erst am Ende des Prozesses, bei der Qualitätskontrolle, entdeckt. Die Fehlerursache ist entsprechend schwierig nachzuvollziehen und wird zum Teil nicht aufgedeckt.
Ein bisher verwendeter Lösungsansatz ist der Einsatz von Prozess- und/oder Anlagen-externen Sensorelementen, um Störungen aufzudecken, welche die zugehörige (Fertigungs- oder Bearbeitungs-) Anlage nicht selbst detektieren kann, oder welche durch eine Bedienperson nicht wahrnehmbar sind. Prob lematisch bei dieser Herangehensweise ist die Auswahl der geeigneten Messmethode und die damit verbundene, unter Umständen sehr große Men ge an Messdaten, die zu interpretieren sind, um einen Fehler in der Anlage zu finden. Hierbei ist typischerweise bereits die initiale Bewertung die größte Herausforderung, da in den allermeisten Fällen unklar ist, ob bestimmte Messdaten ein fehlerhaftes Verlaufen des Prozesses oder ein normales Ver laufen des Prozesses repräsentieren. In einigen Fällen ist dies von einem Ex perten bewertbar, wobei diese Methode mit zunehmender Anlagengröße und -komplexität an Grenzen stößt. Maschinelle Lernverfahren auf der anderen Seite decken auch komplexe Fehlerursachen auf, ohne dass Expertenwissen hierfür erforderlich ist. Allerdings sind diese Verfahren bisher nur effektiv, wenn ausreichend Trainingsdaten zur Mustererkennung vorhanden sind. Beim Einsatz von maschinellen Lernverfahren zum Identifizieren von Fehlern in Fer tigungs- oder Bearbeitungsprozessen muss also auch immer eine große Men ge an Ausschuss produziert werden.
In dem Artikel„Recent trends in the Classification of remote sensing data: ac- tive and semi-supervised machine learning paradigms" von Lorenzo Bruzzone und Claudio Persello, veröffentlicht auf dem IEEE International Geoscience And Remote Sensing Symposium, Honolulu, USA zwischen dem 25. und 30. Juli 2010, wird ein Verfahren zur Zustandsüberwachung mit halbüberwachten, maschinellen Lernverfahren vorgestellt, um Anlagen zu überwachen.
Ein anderer Ansatz verwendet darüber hinaus unterschiedliche Sensoren und Kombinationen maschineller Lernverfahren, um Anomalien im Betrieb festzu stellen und auszuregeln. Dies ist in dem Artikel„Novel Industrial Wireless Sen sor Networks for Machine Condition Monitoring and Fault Diagnosis" von Liqun Hou und Neil W. Bergmann, veröffentlicht am 11. Juni 2011 in den IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 61, issue 10, October 2012, beschrieben.
Demgegenüber verwenden andere Lösungen externe, statisch installierte Sensoren entlang einer Messstrecke, um cloudbasierte Analysen anfertigen zu können. Dies ist beispielsweise in dem Artikel„Enabling the multiple use of Condition Monitoring Devices for Realtime Monitoring, Realtime Data Logging and Remote Condition Monitoring" von E. P. C. Morris et al., veröffentlicht zwischen 27. und 28. September 2016 auf der 7. IET Conference on Railway Condition Monitoring in Birmingham, UK, zu finden oder in dem Artikel "loT Platform for Condition Monitoring of Industrial Motors" von D. Shyamala et al., veröffentlicht zwischen dem 19. und 20. Oktober 2017 auf der zweiten International Conference on Communication and Electronic Systems in Coim- batore, Indien. In dem Artikel "Condition Monitoring Of Railway Tracks Using Compact Size On-Board Monitoring Device" von H. Tsunashima et al., veröffentlicht zwischen 17. und 18. September 2017 auf der 6. IET Conference on Railway Condition Monitoring, Birmingham, UK, wird ein Sensorsystem vorgestellt, das die Beschaffenheit einer Führungsstrecke vom Fahrzeug aus misst.
Die US 2018 350165 Al beschreibt ein verteiltes Überwachungssystem zur Überwachung eines Fahrzeugs, bei welchem eine Vielzahl von Sensorelemen ten an dem Fahrzeug angebracht ist und Messdaten zur Verfügung stellen. Etwas allgemeiner stellt die WO 2018 195 488 Al Verfahren und Vorrichtun gen bereit, welche der Überwachung von Objekten wie Motoren, Lagern, Rol len, Fließbändern, Getrieben und Wasserpumpen dienen. Die Überwachungs systeme beinhalten dabei eine Anzahl von Sensoren, welche an einem zu überwachenden Objekt angebracht werden und Bewegungsinformationen des Objekts sammeln. Diese Bewegungsinformation wird dann von einem entfern ten Analysegerät verarbeitet. Die WO 2018 177669 zeigt ein Verfahren zum Erfassen mindestens eines charakteristischen Wertes eines Werkzeugs, bei spielsweise einer Bohrmaschine, welches mit einem zusätzlichen Modul ver bunden ist, welches besagten charakteristischen Wert erfasst. Dabei kann auch ein Trainingsvorgang durchgeführt werden, bei dem aus dem mindes tens einen Kennwert zumindest ein Referenzwert abgeleitet und gespeichert wird. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Fehlersuche in und Optimie rung von einem Bauteil zugeordneten Fertigungs- oder Bearbeitungsprozes sen auf zwei unterschiedliche Ansätze zurückgreift. Dabei wird entweder vo rausgesetzt, dass ein Norm-und/oder Fehlverhalten maschinell gelernt wird oder durch einen Experten und zusätzliche Messdaten ausgewertet wird.
Es stellt sich also die Aufgabe, die Fehlersuche in und die Optimierung von Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozessen in einer Fertigungs- und/oder Bearbeitungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprü che gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Ein Aspekt betrifft ein Verfahren zum Identifizieren eines Fehlers in einem Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess, insbesondere eines maschinellen Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozesses, für Bauteile in einer Fertigungs und/oder Bearbeitungsanlage. Das Bauteil kann dabei beispielsweise eine elektronische Steuerplatine sein oder umfassen. Das Verfahren beinhaltet entsprechend eine Reihe von Verfahrensschritten.
Ein Verfahrensschritt ist das Erfassen zumindest einer geometrischen Eigen schaft des zu fertigenden und/oder zu bearbeitenden Bauteils, also einer oder mehrerer, insbesondere aller geometrischen Eigenschaften des Bauteils. Die zumindest eine geometrische Eigenschaft kann dabei insbesondere eine Au ßenabmessung des Bauteils umfassen oder sein. Es können auch weitere Ei genschaften des Bauteils, beispielsweise ein Gewicht, erfasst werden. Bevor zugt ist die erfasste Eigenschaft eine für den Fertigungs- und/oder Bearbei tungsprozess wichtige Eigenschaft, d. h., dass der Fertigungs- und/oder Bear beitungsprozess auf die erfasste Eigenschaft abgestimmt ist. Beispielsweise kann eine Außenabmessung wie eine Länge und Breite einer Steuerplatine für den Fertigungs- und Bearbeitungsprozess insofern wichtig sein, dass bei spielsweise ein Greifer der entsprechenden Fertigungs- und/oder Bearbei tungsanlage in Abhängigkeit von dieser Eigenschaft konfiguriert wird. Unter dem Begriff „Bauteil" kann entsprechend im Rahmen des vorliegenden Do kuments das Ausgangs-Bauteil, also das Bauteil wie es zu Beginn des entspre chenden Fertigungs- oder Bearbeitungsprozesses beschaffen ist, oder das End-Bauteil, also das Bauteil, wie es nach Durchlaufen des entsprechenden Fertigungs- oder Bearbeitungsprozesses beschaffen ist, oder ein, mehrere, oder sämtliche Übergangszustands-Bauteile, also das Bauteil wie es an einem, mehreren, oder sämtlichen Zeitpunkten des entsprechenden Fertigungs- oder Bearbeitungsprozesses beschaffen ist, verstanden werden. Bevorzugt sind die erfassten geometrischen Eigenschaften dabei geometrische Eigenschaften, welche in dem Prozess nicht verändert werden.
Ein weiterer Verfahrensschritt ist ein Erzeugen eines Sensor-Trägerteils mit einer geometrischen Eigenschaft, welche der geometrischen Eigenschaft des Bauteils gleicht, bevorzugt mit der geometrischen Eigenschaft des Bauteils identisch ist. Die Geometrie des Sensor-Trägerteils ist also zumindest teilwei se, d. h. in einem Bereich, in welchem die Geometrie zuvor erfasst wurde, mit der Geometrie des Bauteils identisch. Das Sensor-Trägerteil kann dabei auch insgesamt eine zu dem Bauteil (bevorzugt dem Ausgangs-Bauteil) gleiche Ge ometrie aufweisen. Das Sensor-Trägerteil kann also der Geometrie des Bau teils in dem Maße nachgestaltet sein, wie es der Fertigungs- und/oder Bear beitungsprozess erfordert, damit das Sensor-Trägerteil den Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozess anstelle des Bauteils durchlaufen kann.
Dies dient dazu, dass das Sensor-Trägerteil, wie weiter unten noch erläutert, anstelle des Bauteils in den Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess einge bracht werden kann, ohne dass dafür Änderungen an der entsprechenden Anlage vorgenommen werden müssen. Dabei weist das Sensorträgerteil zu mindest ein Sensorelement, also ein Sensorelement oder mehrere Sensor elemente zum jeweiligen Messen einer oder mehrerer Messgrößen auf, sowie ein mit dem Sensorelement mit einer Datenverbindung verbundenes Auslese element zum Auslesen von zumindest einem von dem zumindest einem Sen sorelement gemessenen Messwert der Messgröße. Das zumindest eine Sen sorelement und/oder das Ausleseelement ist dabei bevorzugt in die Geomet rie des Sensor-Trägerteils integriert, sodass durch Sensor- und/oder Auslese element die Kompatibilität des Sensor-Trägerbauteils mit dem Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozess nicht beeinträchtigt wird. Es kann also durch das Sensorelement, in einem dem Bauteil geometrisch ähnlichem oder identi schem Träger, ein Messwert oder mehrere Messwerte der Messgröße, bevor zugt eine Messwertreihe der Messgröße gemessen werden. An die Geometrie des Bauteils sind dabei keine besonderen Anforderungen gestellt, das Sensor- Trägerteil kann beliebigen Bauteil-Geometrien nachgebildet sein.
Ein weiterer Verfahrensschritt ist das Einbringen des Sensorträgerbauteils mit dem Sensorelement und dem Ausleseelement in den Fertigungs- oder Bear beitungsprozess anstelle des Bauteils. Ein weiterer Verfahrensschritt ist das Durchlaufen des Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozesses mit dem einge- brachten Sensorträgerbauteil, wobei das Sensorelement bei dem Durchlaufen des Prozesses zu einem oder mehreren Zeitpunkten die Messgröße misst. Für diese beiden Verfahrensschritte ist entsprechend wichtig, dass die erfasste geometrische Eigenschaft des Bauteils der geometrischen Eigenschaft des Sensor-Trägerteils gleicht, damit das Ersetzen des Bauteils in den Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozess durch das Sensor-Trägerteil keine Fehler und damit Qualitätseinbußen verursacht.
Ein weiterer Verfahrensschritt ist das Auslesen des zumindest einen gemesse nen Messwerts, bevorzugt der ganzen Messwertreihe, und das Identifizieren eines Fehlers in dem Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess anhand des ausgelesenen Messwerts oder der ausgelesenen Messwertreihe.
Das hat den Vorteil, dass prozessrelevante Messgrößen wie beispielsweise Vibrationen, Feuchte, Temperatur und Materialspannung im Prozess direkt am Ort des Bauteils, nämlich direkt am Sensor-Trägerteil, gemessen werden können. Dadurch kann der Sensor-Trägerteil die Fertigungseinflüsse messen, die unmittelbar am Bauteil auftreten und damit das Produkt beeinflussen. Das beschriebene Verfahren ermöglicht somit den Zustand des Bauteils und damit des Produkts während der Fertigung unmittelbar (direkt) zu verfolgen. Dies erlaubt eine hohe Genauigkeit und Sensitivität der Prozessüberwachung. Auch eine Vereinfachung der Fehlersuche bei dem Fertigungs- und/oder Bearbei tungsprozess wird somit erreicht, da eine Fokussierung auf die direkt produkt- oder bauteilrelevanten Einflüsse erfolgt. Überdies ermöglicht der vorgeschla gene Ansatz eine vollständige, d. h. durchgängige Prozessüberwachung aus Sicht des Produktes, wodurch Fehler mit einer höheren Wahrscheinlichkeit gefunden werden können. Schließlich kann das Verfahren auf nahezu beliebig geformte Bauteile und Fertigungs- bzw. Bearbeitungsprozesse angewendet werden. Beispielsweise können nicht nur Leiterplatten bei Bestückung, Verlötung und Programmierung als Fertigungs- oder Bearbeitungsprozess überwacht werden, sondern auch Flaschen bei einer Reinigung als Bearbei- tungsprozess. Über die Betrachtung eines Verlaufs der gemessenen Messgrö ße wird auch die Möglichkeit geboten, Fehlerursachen und Fehlerorte in dem Fertigungs- oder Bearbeitungsprozess zu identifizieren, beispielsweise inner halb bestimmter Produktionsprozessmodule.
Die gemessenen Messwerte oder Messdaten können z. B. durch einen manu ellen Soll-Ist-Vergleich oder durch maschinelle Verfahren analysiert werden, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Dabei vereinfacht sich die Auswer tung mit dem beschriebenen Verfahren erheblich, da nunmehr gegenüber der großen Zahl sämtlicher Anlagenmesswerte eine deutlich geringere Anzahl von Produktzustandsdaten, den gemessenen Messwerten, vorhanden sind. Wer den anhand dieser Produktzustandsdaten Auffälligkeiten festgestellt, kann ein Fehlverhalten identifiziert und einem Teilabschnitt der Fertigungs- und/oder Bearbeitungsanlage zugeordnet werden. Zu diesem Zweck kann der gemesse ne Messwert beispielsweise einen Zeitstempel erhalten oder in verschiedenen Stadien des Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozesses ausgelesen werden. Der gemessene Messwert, insbesondere die Messwertreihe, kann in ihrem Verlauf bzw. ihrem Messzeitpunkt auch mit den Daten weiterer Sensoren, beispielsweise der bekannten externen Sensoren, welche das äußere Anla genverhalten repräsentieren, korreliert werden und was nochmals ein verbes sertes Identifizieren des Fehlers im Prozess ermöglicht.
Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass durch das beschriebene Verfahren das eingangs beschriebene Grundproblem bezüglich der hohen Komplexität und schwierigen Interpretierbarkeit von Messdaten in Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozessen gelöst wird. Dazu werden die bekannten externen Anlagenmessdaten durch unmittelbare Produktmessdaten ergänzt oder ersetzt und somit die Möglichkeit geboten, Fehlerursachen und Fehleror te direkt zu identifizieren. Dies ist zudem generisch und somit branchenüber greifend anwendbar.
Die Lösung wird umgesetzt, indem ein Produktbauteil im Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess durch einen Sensor-Trägerteil ersetzt wird. Dabei ist das Sensor-Trägerteil dem Produktbauteil derart nachgebildet, dass das Sensor trägerteil den Fertigungs- oder Bearbeitungsprozess durchlaufen kann, ohne dass anlagenseitig eine Anpassung erfolgen muss. Sensor-Trägerteil und Pro duktbauteil sind entsprechend für die dem Fertigungs- und/oder Bearbei- tungsprozess zugeordnete Anlage ununterscheidbar.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Erzeugen des Sensor- Trägerteils ein additives Erzeugungsverfahren und/oder additive Er zeugungsschritte umfasst oder das Erzeugen ein additives Erzeugen ist. Das hat den Vorteil, dass das Sensor-Trägerteil besonders leicht mit der geometri schen Eigenschaft versehen werden kann, so dass es für die Anlage von dem normalen Bauteil nicht unterschieden werden kann. Es können so auch die Sensorelemente oder weitere Elektronikelemente in das Sensor-Trägerteil eingebettet werden, ohne dass die geometrische Eigenschaft oder die geo metrischen Eigenschaften des Sensor-Trägerteils von den erfassten geometri schen Eigenschaften des Produktbauteils abweicht, so dass der Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozess nicht oder nur vernachlässigbar beeinflusst wird.
Durch das additive Erzeugungsverfahren bzw. additive Verfahrensschritte bei dem Erzeugen des Sensor-Trägerteils lassen sich beliebige Geometrien und Produktbauteile nachmodellieren, was die Analyse von Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozessen in unterschiedlichen Produkten und Branchen ermög licht. So kann beispielsweise durch additive Verfahrensschritte Sensorelement und Ausleseelement in ein flaschenförmiges oder leiterplatten- /platinenförmiges Sensor-Trägerteil eingearbeitet werden, ohne dass sich die äußere Form, die sich in einer oder mehreren geometrischen Eigenschaften des Sensor-Trägerteils spiegelt, von der äußeren Form der üblicherweise in dem Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess verwendeten Flasche unter scheidet.
Das additive Verfahren ermöglicht insbesondere das Einbetten einer Vielzahl von Sensoren innerhalb der erfassten vorgegebenen Geometrie, d.h. der er fassten geometrischen Eigenschaften des Bauteils. Eine Vielzahl an Messgrö ßen kann dabei gemessen werden, beispielsweise Temperatur und/oder Vib ration. Temperatursensoren können so z.B. eine Überschreitung einer Löttemperatur auf einer Leiterplatine selbst feststellen, welche sonst in einer mittelbaren Messung durch externe Sensorelemente verborgen bliebe. Inte grierte Vibrationssensorelemente können beispielsweise feststellen, ob sich vor oder während des Lötvorgangs Bauteile auf der Leiterplatine verschieben. Auch weitere Sensoren können durch das additive Verfahren auf besonders leichte Weise in das Sensor-Trägerteil integriert werden und so eine beson ders genaue Prozess- und Produktüberwachung ermöglichen, wie sie mit kon ventionellen Methoden nicht möglich ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Sensor-Trägerteil ein mit dem zumindest einen Sensorelement und/oder dem Ausleseelement verbundenes Speicherelement zum Speichern des zumindest einen Messwerts, insbesondere der Messwertreihe, des zumindest einen Sen sorelements aufweist, und bei dem Durchlaufen der Messwert, insbesondere die Messwertreihe, in dem Speicherelement gespeichert wird. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Auslesen des zumindest einen ge messenen Messwerts während des Durchlaufens erfolgt und die ausgelesenen Messwerte, insbesondere die Messwertreihe, in einem externen Speicher element außerhalb des Sensor-Trägerteils gespeichert werden. Das hat den Vorteil, dass ein zeitlicher Verlauf des Messwerts abgespeichert werden kann, so dass die Einflüsse auf das Bauteil im Fertigungs- und/oder Bearbeitungs prozess besonders genau verstanden werden können.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Aus leseelement ein Drahtlos-Ausleseelement zum drahtlosen Auslesen des zu mindest einen Messwerts ist oder umfasst und das Auslesen drahtlos erfolgt, bevorzugt während des Durchlaufens des Fertigungs- und/oder Bearbeitungs prozesses. Das Auslesen kann auch während des Durchlaufens und zusätzlich nach dem Durchlaufen erfolgen, um beispielsweise eine zeitnahe Bearbeitung des Messwerts (oder der Messwerte) zu erreichen und mit dem (oder den) nach dem Durchlaufen des Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozesses aus gelesenen Messwert (oder Messwerten) eine fehlerfreie Übertragung des Messwerts (oder der Messwerte) zu überprüfen.
Das hat den Vorteil, dass das Auslesen besonders komfortabel ist und im Sen sor-Trägerteil selbst besonders wenig Elemente, insbesondere kein Speicher element vorhanden sein müssen, so dass sich eine besonders große Flexibili tät bezüglich der Geometrie des Sensorträgerteils ergibt. Dadurch kann eine besonders große Vielzahl an Bauteilen durch das Sensorträgerteil imitiert werden und entsprechend eine besonders große Vielzahl von Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozessen überprüft werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zumindest eine Sensorelement die Messgröße bei dem Durchlaufen des Ferti- gungs- und/oder Bearbeitungsprozesses wiederholt, insbesondere fortwäh rend, über die Dauer eines Teils des Fertigungs- und Bearbeitungsprozesses oder über die Dauer des gesamten Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozes ses hinweg misst und insbesondere die gemessene Messgröße als Messwert reihe ausgelesen und/oder gespeichert wird. Die Information zum zeitlichen Verlauf der Messgröße hat den Vorteil, dass Messwerte zeitlich und/oder ört lich mit der dem Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess zugeordneten Anlage korreliert werden kann, und somit Fehler besonders schnell und ein fach gefunden werden können.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Fehler im Ferti gungs- und/oder Bearbeitungsprozess anhand des ausgelesenen Messwerts, insbesondere der ausgelesenen Messwertreihe, identifiziert wird, und das Identifizieren ein Vergleichen, bevorzugt ein automatisches Vergleichen, des Messwerts, insbesondere der ausgelesenen Messwertreihe, mit einem vorge gebenen Soll-Messwert, insbesondere einer vorgegebenen Soll- Messwertreihe umfasst. Das hat den Vorteil, dass ein Fehler im Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozess besonders leicht entdeckt wird. Insbesondere können so für spezifische Anschnitte des Prozesses individuell Toleranzen festgelegt werden, beispielsweise kann eine bestimmte Abweichung von einer Soll-Temperatur bei dem Verlöten einer Platine anders bewertet werden als die gleich Abweichung von der Soll-Temperatur bei dem Programmieren oder einem Reinigen der Platine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass durch das zumindest eine Sensorelement als Messgröße eine Vibration und/oder eine Feuchtigkeit und/oder eine Temperatur und/oder eine Kraft, insbesonde re eine Materialspannung, und/oder eine optische Transmission und/oder eine optische Reflektion gemessen wird. Dabei können für die unterschiedli chen Messgrößen jeweilige den unterschiedlichen Messgrößen zugeordnete Sensorelemente vorgesehen sein. Die genannten Messgrößen haben sich da bei als besonders vorteilhaft für das Identifizieren von Fehlern in Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozessen, also für das Überprüfen von Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozessen erwiesen. Das zumindest eine Sensorelement kann eine oder mehrere (insbesondere jeweilige) gedruckte Sensorkomponenten umfassen, beispielsweise optische Kanäle, deren optische Transmission und/oder optische Reflexion (die beiden
5 Eigenschaften können unter dem Begriff der Transluzenz zusammengefasst werden) temperaturabhängig und/oder kraftabhängig und/oder vibrationsab hängig ist. So kann mittelbar über einen optischen (und bevorzugt berüh rungsfreien) Messvorgang eine jeweilige lokale Temperatur, lokale Kraftein wirkung oder lokale Vibration ermittelt werden.
10
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zu mindest eine Messgröße jeweils durch mehrere unterschiedliche Sensorele mente gemessen wird. Es können also der Messgröße oder, im Falle von meh reren Messgrößen, jeder der Messgrößen jeweils mehrere unterschiedliche
15 Sensorelemente zugeordnet sein. Das hat den Vorteil, dass die entsprechen den Messgrößen an unterschiedlichen Orten des Sensor-Trägerteils und damit für unterschiedliche Orte auf dem Bauteil gemessen werden können und so mit beispielsweise eine Messwertverteilung für die jeweilige Messgröße über das Bauteil hinweg erzeugt werden kann. Dies ist beispielsweise bei dem
20 Überwachen von Temperaturen in einem Lötprozess besonders vorteilhaft, und ermöglicht eine nochmals verbesserte Identifizierung von Fehlern in dem Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei dem
25 Erfassen zumindest einer geometrischen Eigenschaft des Bauteils eine Länge des Bauteils über alles und/oder eine Breite des Bauteils über alles und/oder eine Dicke des Bauteils über alles als geometrische Eigenschaft erfasst wird und das Sensor-Trägerteil mit der erfassten Länge und/oder mit der erfassten Breite und/oder mit der erfassten Dicke erzeugt wird. Insbesondere handelt
BO es sich bei der Länge um eine Quader-Länge und/oder bei der Breite um eine
Quader-Breite und/oder bei der Dicke um eine Quader-Dicke. Bevorzugt ist das Bauteil dabei eine Leiter- oder Steuerplatine. Das hat den Vorteil, dass das Sensor-Trägerteil das Produktbauteil auf besonders einfache Weise imitiert, da typischerweise, gerade im Fall von Leiterplatten oder Steuerplatinen diese
35 von der Anlage von außen gegriffen werden, wofür in erster Linie die Länge und/oder Breite des entsprechenden quaderförmigen oder zumindest recht eckigen Bauteils durch das Sensor-Trägerteil nachgebildet sein muss. Ein weiterer Aspekt betrifft ein Sensor-Trägerteil zum Identifizieren eines Fehlers in einem einem Bauteil zugeordneten Fertigungs- und/oder Bearbei tungsprozess, wobei das Sensor-Trägerteil zumindest ein Sensorelement zum
5 Messen einer Messgröße und einem mit dem Sensorelement verbundenes
Ausleseelement zum Auslesen von zumindest einem von dem Sensorelement gemessenen Messwert der Messgröße aufweist. Dabei gleicht die Geometrie des Sensor-Trägerteils zumindest bereichsweise, also bereichsweise oder voll ständig, der Geometrie des Bauteils (bevorzugt des Ausgangs-Bauteils), so
10 dass das Sensor-Trägerteil den Fertigungs- und/oder Bearbeitungsprozess anstelle des Bauteils durchlaufen kann, ohne dass in der dem Fertigungs und/oder Bearbeitungsprozess zugeordneten Anlage eine Anpassung an das Sensorträgerteil erforderlich ist. Die Geometrie des Sensor-Trägerteils oder zumindest eine geometrische Eigenschaft des Sensor-Trägerteils kann also der
15 Geometrie des Bauteils oder zumindest einer geometrischen Eigenschaft des
Bauteils derart gleichen, dass die dem Fertigungs- und/oder Bearbeitungspro zess zugeordnete Anlage das Bauteil nicht vom Sensor-Trägerteil unterschei det oder unterscheiden kann. Der Aspekt kann auch die Kombination von Sen sor-Trägerteil mit dem entsprechenden Bauteil, dessen Geometrie die Geo
20 metrie des Sensor-Trägerteils zumindest bereichsweise gleicht, betreffen.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Sensor-Trägerteils bezie hungsweise der Kombination von Sensor-Trägerteil mit dem entsprechenden Bauteil entsprechen dabei Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen
25 des beschriebenen Verfahrens und umgekehrt.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass eine Charakteristik des Sensor- Trägerteils, insbesondere eine mechanische Stabilität und/oder eine elektro nische Funktionalität und/oder eine sonstige für den bestimmungsgemäßen
BO Gebrauch des Bauteils erforderliche Charakteristik, weniger ausgeprägt ist als bei dem Bauteil.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung
35 genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und
Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen oder abhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer sche matischen Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt Fig. 1 ein beispielhaft als Steuerplatine ausgeführtes Bauteil 1, mit einer vorgegebenen Quaderlänge I, einer vorgegebenen Quaderbreite b, und einer vorgegebenen Quaderdicke d als geometrische Eigenschaften. Im vorlie genden Beispiel sind dabei eine Vielzahl von Lötstellen 8a - 8e vorhanden, an welchen entsprechende Elektronikelemente auf der Steuerplatine verlötet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Elektronikelemente, bei spielsweise Microprozessoren, Transistoren und sonstige Elemente, in den Figuren nicht gezeigt.
Fig. 2 zeigt ebenfalls ein Sensor-Trägerteil 2 mit entsprechend einer Quader breite b', einer Quaderlänge G und einer Quaderdicke d' als entsprechende geometrische Eigenschaften, welche den jeweiligen geometrischen Eigen schaften b, I, d des Bauteils 1 gleichen. Dabei weist das Sensor-Trägerteil 2 zumindest ein Sensorelement, vorliegend mehrere Sensorelemente 3a-3e auf, welche mit einem Ausleseelement 4 über eine entsprechende Datenleitung 5 verbunden sind. In der Darstellung wurde ein Oberteil 6 des Sensor-Trägerteils 2 nach Art einer Explosionszeichnung in positiver x-Richtung von dem Rest 7 des Sensor-Trägerteils 2 entfernt dargestellt, um die im Inneren des Sensor- Trägerteils 2 angeordneten Elemente 3a-3e, 4 besser darzustellen. Die Ele mente 3 a-3e, 4 beeinflussen also im gezeigten Beispiel die geometrischen Eigenschaften des Sensorträgerteils 2, hier entsprechend die Quaderbreite b', die Quaderdicke d' und die Quaderlänge I' nicht, so dass das Sensor-Trägerteil 2 beispielsweise für einen Greifer einer Fertigungs- und/oder Bearbeitungsan lage von dem Bauteil 1 ununterscheidbar ist. Dies kann beispielsweise durch ein additives Erzeugungsverfahren für den Sensor-Träger 2 erreicht werden. So können beispielsweise optische Sensorelemente Ba-Be unmittelbar in die durch die geometrischen Eigenschaften des Bauteils 2 bestimmte Geometrie des Sensor-Trägerteils 2 integriert werden, sei es als diskrete Sensorbauteile oder gedruckte Sensorkomponenten wie beispielsweise transparente optische Kanäle, deren Transluzenz temperaturabhängig und/oder kraftabhängig und/oder vibrationsabhängig ist. Damit kann gewährleistet werden, dass das
Sensor-Trägerteil 2 den Fertigungs- bzw. Bearbeitungsprozess vollständig durchläuft, ohne diesen nachteilig zu beeinflussen. Die Sensorelemente 3a-3e sind vorliegend räumlich verteilt entsprechend den Lötstellen 8a-8e angeord net, sodass die Sensorelemente 3a-3e die zu messende Messgröße, beispiels- weise eine Temperatur bei dem Löten an den Lötstellen 8a-8e, ortsaufgelöst gemessen werden kann, hier in den Bereichen der jeweiligen Lötstellen 8a-8e.

Claims

Ansprüche
1) Verfahren zum Identifizieren eines Fehlers in einem Fertigungs- oder Bearbeitungsprozesses für ein Bauteil (1), insbesondere zum Identifi zieren eines Fehlers in einem Fertigungs- oder Bearbeitungsprozess für eine Steuerplatine, mit den Verfahrensschritten:
a) Erfassen zumindest einer geometrischen Eigenschaft (b, d, I) des Bauteils (1);
b) Erzeugen eines Sensor-Trägerteils (2) mit einer geometrischen Ei genschaft (b', d', I'), welche der geometrischen Eigenschaft (b, d, I) des Bauteils (1) gleicht, wobei das Sensor-Trägerteil (2) zumindest ein Sen sorelement (Ba-Be) zum Messen einer Messgröße und ein mit dem Sensorelement (3a-3e) verbundenes Ausleseelement (4) zum Auslesen von zumindest einem von dem Sensorelement (3a-3e) gemessenen Messwert der Messgröße aufweist;
c) Einbringen des Sensor-Trägerteils (2) in den Fertigungs- oder Bear beitungsprozesses anstelle des Bauteils (1);
d) Durchlaufen des Fertigungs- oder Bearbeitungsprozesses mit dem eingebrachten Sensor-Trägerbauteil (2), wobei das Sensorelement (3a- 3e) die Messgröße misst;
e) Auslesen des zumindest einen gemessenen Messwerts.
2) Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Erzeugen gemäß Verfahrensschritt a) ein additives Erzeugungsver fahren umfasst.
3) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sensor-Trägerteil (2) ein mit dem zumindest einen Sensorelement (3a-3e) und/oder dem Ausleseelement (4) verbundenes Speicherele ment zum Speichern des zumindest einen Messwerts, insbesondere einer Messwertreihe, des zumindest einen Sensorelements (3a-3e) aufweist, und bei dem Durchlaufen gemäß Verfahrensschritt d) der Messwert, insbesondere die Messwertreihe, in dem Speicherelement gespeichert wird.
4) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ausleseelement (4) ein Drahtlos-Ausleseelement (4) zum drahtlo- sen Auslesen des Messwerts ist und das Auslesen gemäß Verfahrens- schritt e) drahtlos erfolgt, insbesondere während des Durchlaufens gemäß Verfahrensschritt d).
5) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zumindest eine Sensorelement (3a-3e) die Messgröße bei dem Durchlaufen gemäß Verfahrensschritt d) wiederholt, insbesondere fortwährend, über die Dauer eines Teils des Fertigungs- oder Bearbei tungsprozesses oder über die Dauer des gesamten Fertigungs- oder Bearbeitungsprozesses hinweg misst und die gemessene Messgröße als Messwertreihe ausgelesen und/oder gespeichert wird.
6) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein
Überprüfen des Fertigungs- oder Bearbeitungsprozesses anhand des ausgelesenen Messwerts, insbesondere der ausgelesenen Messwert reihe, welches ein Vergleichen des Messwerts, insbesondere der aus gelesenen Messwertreihe, mit einem vorgegebenen Soll-Messwert, insbesondere einer vorgegebenen Soll-Messwertreihe, umfasst.
7) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch das zumindest eine Sensorelement (3a-3e) eine Vibration und/oder eine Feuchtigkeit und/oder eine Temperatur und/oder eine Kraft, insbesondere eine Materialspannung, und/oder eine optische Transmission und/oder eine optische Reflexion gemessen wird.
8) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Messgröße jeweils durch mehrere unterschiedliche Sensorelemente gemessen wird.
9) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei dem Erfassen gemäß Verfahrensschritt a) eine Länge des Bauteils (1) und/oder eine Breite des Bauteils (1) und/oder eine Dicke des Bau teils (1) als geometrische Eigenschaft (b, d, I) erfasst wird und das Sen sor-Trägerteil (2) mit der erfassten Länge und/oder Breite und/oder Dicke erzeugt wird. 10) Sensor-Trägerteil (2) zum Identifizieren eines Fehlers in einem Ferti- gungs- und/oder Bearbeitungsprozess für ein Bauteil (1), wobei das Sensor-Trägerteil (2) zumindest ein Sensorelement (Ba-Be) zum Mes- sen einer Messgröße und ein mit dem Sensorelement (3a-3e) verbun denes Ausleseelement (4) zum Auslesen von zumindest einem von dem Sensorelement (3a-3e) gemessenen Messwert der Messgröße aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Geometrie des Sensor-Trägerteils (2) zumindest bereichsweise der
Geometrie des Bauteils (1) gleicht.
11) Sensor-Trägerteil (2) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Charakteristik des Sensor-Trägerteils (2), insbesondere eine me chanische Stabilität und/oder eine elektronische Funktionalität und/oder eine sonstige für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des Bauteils (1) erforderliche Charakteristik, weniger ausgeprägt ist als bei dem Bauteil.
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