Perfekter Sitz fürs Touchpad

Beispiel Touchpad

Bevor dieses in die Vertiefung des Gehäuses – die so genannte Touchpadtasche – eingesetzt wird, misst ein Lasersensor die Tiefe der Tasche sowie deren Topographie. Die Dicke und Topographie des Touchpads wird ebenfalls vor dem Einbau bestimmt. Beide Maße variieren aufgrund von Fertigungsschwankungen. Sind aber beide Maße schon vor dem Einbau bekannt, kann man aus diesen Werten den erforderlichen Höhenausgleich über ein 3D Matching-Verfahren berechnen und automatisch die passenden Unterlegscheiben einsetzen – eine manuelle Nacharbeit entfällt. Dabei werden vier Unterlegscheiben genutzt, die unterschiedlichen dick sein können. Das Touchpad kann so an jeder Seite auf die richtige Höhe gebracht werden. Die Unterlegscheiben variieren von 25 – 400 µm in 25 µm Abständen. Das Touchpad kann somit sehr exakt eingesetzt werden.

Manz besitzt langjährige Erfahrung mit der 3D-Lasertriangulation. Das Unternehmen hat die Methode bereits früher genutzt, um beispielsweise die Ebenheit und Dicken von Solarzellen zu messen. In der neuen Messmaschine arbeitet ein Sensorkopf, dessen Laser eine feine Linie aus blauem Licht auf das Objekt wirft. Eine im Winkel angeordnete Kamera misst das reflektierte Licht. Über den bekannten Triangulationswinkel kann damit eine Höhenlinie des Objektes gemessen werden. Höhenunterschiede etwa zwischen Touchpad und Gehäuse erscheinen im Bild als Stufen in der Linie des reflektierten Lichts. Fährt man den Sensorkopf über das komplette Notebook-Gehäuse, lässt sich aus den einzelnen Linienaufnahmen ein dreidimensionales Höhenbild erstellen. Innerhalb dieses Höhenbildes können dann die geforderten Messungen vollzogen werden. Die Messunsicherheit, korreliert gegen eine taktile Koordinaten-Messmaschine, betrug maximal 20 Mikrometer. Dabei wurde noch nicht mal auf eine vergleichbare Temperatur geachtet, die bei der Messung von Aluminiumteilen einen nicht zu unterschätzenden Einfluss hat. Daher ist sogar noch Potenzial zur Verbesserung gegeben.

Durch das hohe Messtempo der beiden Sensoren verdoppelt sich das Datenvolumen auf 200 Megabyte pro Gehäuse. Diese große Datenmenge muss nach der Messung innerhalb von fünf Sekunden verarbeitet werden, weil dann schon das nächste Notebook in die Arbeitsstation fährt. Dazu dient ein Industrie-PC, auf dem eine Bildverarbeitungs-Software-Suite läuft, die bei Manz entwickelt wurde. Für diese Aufgabenstellung musste eine neue Software-Schnittstelle zum Laser-Triangulations-Sensor programmiert werden. Außerdem wurde ein Auswerte-Algorithmus entwickelt, der die Sensor-Spuren über neue Kalibrierverfahren in einem topografischen Bild zusammensetzt und darin die geforderte Messung vornimmt. Zusätzlich zur Kompensierung von Sensor-Ungenauigkeiten gleichen die Kalibrierverfahren jegliche Fehler der Achssysteme aus (Schrägstellungen bzw. Berge und Täler), die durch deren Führungen auf „natürliche“ Weise vorhanden sind. Eine zweite Messmaschine von Manz, die zwar nur mit einer zweidimensionalen Messung – allerdings mit höherer lateraler Auflösung – Spaltmaße im Notebookgehäuse bestimmt, kommt sogar auf ein Datenvolumen von einem Gigabyte.

Die Manz-Messstation arbeitet seit März 2015 in der Serienproduktion, insgesamt sind mittlerweile vier bei Kunden im Einsatz – mit sehr guten Ergebnissen. Aktuell entwickelt Manz eine Messmaschine für ein neues Produkt mit einem Sensor mit besserer Optik und höherer Auflösung. Sie ist eigens für eine noch präzisere Tiefenbestimmung der Touchpadtasche ausgelegt, die Tastatur wird hier nicht mit vermessen.

Die 3D-Lasertriangulationsmessung ist Teil eines neuartigen modularen Montagesystems für Elektronikprodukte wie Smartphones, Tablet-Computer oder Notebooks. Es besteht aus verschiedenen kompakten, frei miteinander kombinierbaren Modulen – unter anderem zum Materialhandling, Verschrauben, Laserbeschriften oder zur Endkontrolle – aus denen sich eine passende Montagelinie für die Fertigung zusammenstellen lässt.