Sensoreinsatz in der telepräsenten Mikromontage (PDF)
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Trotz aller Bestrebungen zur Automatisierung von Produktionsabläufen bei der Montage variantenreicher, hybrider Mikrosysteme in Kleinst- und Kleinserien werden auch in Zukunft manuell durchgeführte Montageoperationen unverzichtbar bleiben. Die begrenzten sensormotorischen Fähigkeiten des Menschen stellen jedoch ein erhebliches Hindernis für die Handhabung von Mikrobauteilen dar.
Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist daher die Unterstützung des Menschen bei der manuellen Montage miniaturisierter Bauteile durch den Einsatz von Telepräsenz. Hierzu wurde eine Methodik zur Erstellung einer telepräsenzspezifischen Sensorbibliothek sowie ein Vorgehensmodell zur telepräsenzgerechten und prozessbezogenen Auswahl von Sensormodulen und deren Integration in eine telepräsente Mikromontageanlage entwickelt. Die Praxistauglichkeit der entwickelten Sensorbibliothek wurde an Hand einer Pilotanlage am Beispiel eines transatlantischen Teleoperationsexperiments nachgewiesen.
2.1 Systeme zur manuellen Mikromontage
Derzeitige Arbeitsplätze zur manuellen Mikromontage (vgl. Abb. 2-1) bestehen typischerweise aus den folgenden Komponenten (HENSCHKE 1994):
- ,Mikropositioniertische mit manuell zu bedienenden Mikrometerschrauben,
- ,Substrathalter,
- ,Stereomikroskop zur dreidimensionalen Beobachtung des Montageprozesses, gegebenenfalls mit angeschlossener CCD-Kamera und Bildschirm,
- ,Beleuchtungseinrichtungen,
- ,Pinzetten und Mikrogreifer,
- ,Mikrolötwerkzeuge, Lotabscheider,
- ,Dispenswerkzeuge, UV-Lampen zur Kleberaushärtung,
- ,Bondwerkzeuge, Gap-Welding-Werkzeuge,
- ,Heizeinrichtungen (Heizplatten, -tische, -lampen, Heissluftgebläse) sowie
- ,diverse Zubehör- und Peripheriegeräte.
Aufgrund der Dimensionen der zu handhabenden Bauteile stößt die Montage mit manuell geführten Werkzeugen jedoch an ergonomisch zumutbare und technisch realisierbare Grenzen. Insbesondere sehr große mechanische Untersetzungen führen beim Operator zu einer sehr ungewohnten Hand-Auge-Koordination. Zudem erfolgt die Handhabung der Bauteile ausschließlich durch visuelle Beobachtung, so dass eine Beurteilung der aufgebrachten Prozesskräfte gar nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich ist. Eine feinfühlige und reproduzierbare Handhabung der Mikrobauteile ist daher praktisch nicht durchführbar, so dass die Gefahr der Beschädigung von Bauteilen besteht. Zudem ist mit dem Einsatz stark vergrößernder Optiken eine Reihe spezifischer Probleme verbunden. Insbesondere die geringe Tiefenschärfe sowie das eingeschränkte Sichtfeld behindern manuelle Montageoperationen sehr stark. Für den Operator ist es äußerst anstrengend und ermüdend, mehrere Stunden hinweg über ein Stereomikroskop gebeugt arbeiten zu müssen. Die eingeschränkte Bedienbarkeit manueller Mikromontagearbeitsplätze stellt in der industriellen Praxis ein erhebliches Problem dar, weshalb von der REFA eine
2.2 Telepräsenz- und Teleaktionssysteme
2.2.1 Begriffe und Definitionen
Aufgrund der zahlreichen Ausprägungen und Entwicklungen, die Telepräsenz- und Teleaktionssysteme in den letzten Jahrzehnten in den verschiedensten Anwendungsbereichen, wie z. B. Raumfahrt, Unterwasserforschung, Nukleartechnik etc., durchlaufen haben, hat sich eine Fülle von zum Teil ähnlichen oder sich überschneidenden Begriffen herausgebildet. Für das allgemeine Verständnis hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise von Telepräsenz- und Teleaktionssystemen wird daher zunächst eine Übersicht über die wesentlichen fachterminologischen Begriffe gegeben.
- Autor: Michael Ehrenstraßer
- 2008, 1. Auflage, 181 Seiten, Deutsch
- Verlag: Herbert Utz Verlag
- ISBN-10: 3831607435
- ISBN-13: 9783831607433
- Erscheinungsdatum: 01.01.2008
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