- Steckverbinder zuverlässig, schnell und smart prüfen
Die NVIDIA Corporation ist einer der größten Entwickler von Grafikprozessoren und Chips für Personal Computer, Server und Spielkonsolen. Um sicherzustellen, dass die hochwertigen und komplexen Systeme genau wie vorgesehen funktionieren, ist die Inspektion entscheidend. Hier entschied sich das Unternehmen aus Santa Clara, Kalifornien, das smarte AVI-System KITOV zur Überprüfung der Endqualität von Geräten und Gehäusen einzusetzen. Dadurch konnte die Inspektion von Steckern und Pins innerhalb des Switches um 80 % reduziert werden.
„Damit die Inspektion erfolgreich durchgeführt werden kann, mussten die Produktionsmitarbeiter nach Schäden an den Steckverbindern suchen, bevor die Systeme die Produktionsstätte verlassen“, erklärt Olaf Römer, Geschäftsführer der ATEcare Service GmbH & Co. KG und Vertriebspartner des KITOV CORE. Da die Einführung eines automatisierten Systems, das Tausende von Punkten inspizieren konnte, Monate dauerte, wurde die Qualitätskontrolle im Werk des Zulieferers von NVIDIA manuell durchgeführt, bis das Unternehmen auf eine Lösung von KITOV aufmerksam wurde. Mit dieser lässt sich die visuelle Inspektion schnell und kostengünstig automatisieren.
Des Weiteren wusste NVIDIA, dass eine Inspektion aus unterschiedlichen Blickwinkeln notwendig sein würde, um alle Bereiche des Endproduktes überprüfen zu können. Durch den flexiblen Kamerakopf der KITOV-Lösung ist dies möglich. Aufgrund dieser Überlegungen und Möglichkeiten kann ein Prüfplan resultieren, der herkömmliche 2D- und 3D-Machine-Vision-Fähigkeiten mit leistungsstarker Deep-Learning-Software (DL) und der automatischen, robotergestützten Streckenplanung kombiniert. Da auch andere Produkte in der Zukunft geprüft werden sollten, musste die Inspektionslösung zusätzlich flexibel einsetzbar sein. Auch diese Vorgabe erfüllte KITOV.
Das Netzwerksystem NVIDIA Director Switch umfasst Hunderte von Steckverbindungen, die für die Kommunikation zwischen den Geräten im Netzwerk eines Unternehmens verwendet werden. Das System fungiert im Wesentlichen wie ein großer Switch, der den Datenfluss in einem Unternehmensnetzwerk durch die Verwendung mehrerer Anschlüsse verwaltet, die die Geräte eines Unternehmens miteinander verbinden. „Bei so vielen kleinteiligen Steckern, die sich an schwer zugänglichen Stellen befinden, ist es für Mitarbeiter schwierig, sicherzustellen, dass jeder Stecker und seine Pins richtig sitzen und frei von Hindernissen sind. Sie müssen mit Taschenlampen in das Innere von Serverschränken leuchten, um nach verbogenen Stiften, gebrochenen Rahmen und Fremdkörpern zu suchen. Zu den Fehlern können auch Teile gehören, an denen Kunststoffspritzgussmaterial oder andere Verunreinigungen angebracht sind, sowie defekte oder fehlende Stecker und Stifte, die die Funktionsweise eines Gerätes beeinträchtigen können“, führt Römer weiter aus. Die manuelle Prüfung erscheint noch schwieriger, wenn man bedenkt, dass jedes System fast 380 Steckverbinder enthält und dass jeder Steckverbinder 40 Stifte umfasst. Hinzu kommt die Größe eines Steckers. Dieser misst 50 × 45 Millimeter und ein Pinrahmen 4 × 7,5 Millimeter.
Da die Kosten für jeden Switch extrem hoch sind, müssen solche Systeme von Anfang an funktionieren. Ausfallzeiten des Netzes aufgrund fehlerhafter Vermittlungssysteme sind nicht akzeptabel. Da die Inspektion winziger Teile so komplex und zeitaufwändig ist und menschliche Prüfer Fehler machen, wusste NVIDIA, dass ein Prüfprozess mit einer automatisierten Lösung die effizienteste Maßnahme darstellt. Das Unternehmen suchte nach einer Lösung, mit der die Anzahl der Teileausfälle und Rückrufe reduziert und die Inspektionszeit verkürzt werden können, wodurch wiederum die Kosten in der gesamten Produktions- und Lieferkette reduziert werden konnten. Darüber hinaus sollte sich die gewünschte Lösung leicht an Änderungen am Switch sowie an zukünftige Versionen und Modelle anpassen lassen.
Das System enthält 1.024 Kommunikationsanschlüsse, die mit einer internen Wasserkühlung gekühlt werden. Dies macht den Montageprozess komplex, wobei der gesamte Aufbau etwa eine Woche dauert. Die Midplane wird in einem Werk hergestellt und dann zur Montage nach Israel geliefert. Im Anschluss werden die mechanischen Teile hinzugefügt, das System wird vollständig zusammengebaut und getestet und die Qualitätskontrolle durchgeführt. „Bei einem so großen (48,96 × 17,64 × 30,3 Zoll) und komplexen System wusste NVIDIA, dass es von den Daten profitieren würde, die ein automatisches visuelles Inspektionssystem liefert und dass es so verhindern kann, dass fehlerhafte Produkte ausgeliefert werden“, erläutert Römer.
Nach der Evaluierung mehrerer Optionen entschied sich NVIDIA für die Lösung von Kitov.ai, die intelligente Roboterplanungstechnologien, Deep Learning, 3D-Bildgebung und neuartige Algorithmen kombiniert, um die komplexesten Inspektionsanwendungen in der Fertigung zu gewährleisten. Die Lösung von Kitov.ai umfasst einen kundenspezifischen optischen Kopf, der aus einer Kamera und kundenspezifischen Leuchtmitteln besteht, sowie einer K-Box, die Verarbeitungseinheit von Kitov, auf der die Software KITOV Smart Planner and Inspection läuft, die sowohl herkömmliche 2D- und 3D-Bildverarbeitung als auch Deep-Learning-Funktionen umfasst. Die Software KITOV Smart Planner enthält auch die preisgekrönte CAD2SCAN-Funktionalität von Kitov.ai, die automatisch die Best Practices der Bildverarbeitungsprüfung und die Planung der Roboterwege auf der Grundlage der CAD-Dateien der Zielteile optimiert und die führenden CAD-Software-Systeme sowie den neuen ISO QIF-Standard (Quality Information Framework) unterstützt. Das Software-Paket umfasst auch „semantische Detektoren“ oder benutzerdefinierte Algorithmen, die für die Lösung spezifischer Aufgaben entwickelt wurden, wie z. B. die Prüfung aller Aspekte einer Schraube oder eines anderen Befestigungselements, die Prüfung elektronischer Anschlüsse und andere allgemeine Aufgaben.
Die KITOV-Softwareplattform ermöglicht eine einfache Integration mit allen wichtigen Robotermarken. Für die NVIDIA-Produkte wurde ein Universal-Robots-UR10e-Roboter zusammen mit einer KITOV K-Box und einem optischen Kopf gewählt. Durch die Implementierung der KITOV-Lösung für das Directory-Switch-System konnte die Inspektionszeit von einer Stunde auf fünf Minuten verkürzt werden. Gleichzeitig wurde eine visuelle Rückverfolgbarkeit in Echtzeit ermöglicht, die notwendig ist, um die Gültigkeit von Garantieansprüchen zu überprüfen und die Marke NVIDIA zu schützen.
NVIDIA war in der Lage, das System zu trainieren und seine Leistung für die komplexe Prüfroutine in nur wenigen Wochen zu maximieren. Die Software von KITOV die über KI- und Deep-Learning-Fähigkeiten verfügt, verbessert sich im Laufe der Zeit, indem sie lernt, zwischen tatsächlichen Fehlern und kleineren Problemen zu unterscheiden, die die Steckverbinder nicht beeinträchtigen und nicht als Fehler angesehen werden. Die Bediener erstellen und bearbeiten Inspektionspläne für den Director Switch mit der KITOV-Software, die eine Roboterbahnplanung und -inspektion ohne rechenintensives KI/DL-Training ermöglicht. Die Software bezieht automatisch Produktionstoleranzwerte aus den CAD/QIF-Dateien oder aus einem vom KITOV-System generierten digitalen 3D-Zwillingsmodell des Produkts ein. Zuvor wurden die Prüfergebnisse von menschlichen Prüfern mit einer maschinellen Bildverarbeitungsprüfung desselben Teils verglichen. Bei diesem Test simulierte das Unternehmen auch manuell Fehler, um zu sehen, ob das System gängige Fehler erkennen konnte. Das automatisierte System hatte keine Probleme mit der Lokalisierung der simulierten Fehler. Zur Unterstützung bei Gewährleistungsansprüchen speichert NVIDIA die tatsächlichen Bilder und die Prüfergebnisse jeder Prüfung in einem Archiv. Sollte der Kunde einen Fehler entdecken, kann er die vom System zurückgegebenen Informationen nutzen, um Prozessverbesserungen vorzunehmen, die zukünftige Fehler verhindern.
NVIDIA hat mit dem Einsatz des KITOV CORE die intern vorgegeben Ziele erreicht. Der Zeitaufwand für die Inspektion von Steckern und Pins innerhalb des Switches wurde um 80 % reduziert und seit der Einführung des KITOV-Systems gab es keine Garantieansprüche mehr.
Vorheriger Beitrag Nächster Beitrag