Steckverbinder, Dichtungen, Stopfen und Abdeckungen: sitzt wirklich alles?

Die teuersten Fehlteile einer Elektronikbaugruppe sind oft gar keine Bauteile. Es sind die Kleinteile, die zum Schluss dazukommen: ein Dichtring am Kühlanschluss, ein Stopfen gegen Kondenswasser, eine Abdeckung, ein Steckverbinder, der im Gehäuse liegt, ohne eingerastet zu sein. Kein elektrischer Test spricht sie an, sie sitzen häufig an Stellen, die von oben nicht einsehbar sind, und sie kommen als Feuchtigkeitsschaden oder als loser Kontakt beim Endkunden zurück. Dieser Beitrag beschreibt, wie sich Fügeelemente an Elektronikbaugruppen optisch absichern lassen, und trennt dabei drei Fragen, die in Lastenheften regelmäßig zu einer einzigen verschmelzen.

Wichtige Punkte im Überblick

Hinter einer Anforderung wie Dichtung prüfen stecken drei Prüfungen mit je eigenem Merkmal, eigenem Bild und eigener Schwelle: ob das Element überhaupt da ist, ob es vollständig sitzt und ob es das richtige Element ist.
Ein Presssitz von etwa einem Millimeter ist in der Draufsicht kaum ein Grauwert und im Seitenblick eine deutliche Kante, weshalb Dichtringe seitlich aufgenommen oder in der Einpresstiefe direkt gemessen werden, etwa mit einem CMOS-Lasersensor der Modellreihe LR-X.
Ein gesteckter und ein nur aufgelegter Steckverbinder unterscheiden sich in wenigen Zehntelmillimetern, sichtbar als Spalt, als überstehende Schulter oder als Rastnase vor statt hinter der Kante, und ein AI-Werkzeug erfasst die Merkmale des eingelernten Zustands, wobei bei grauen und schwarzen Rastnasen beide Farben eingelernt werden.
Gezählt werden die Prüfungen und nicht die Stationen, denn jede Blickrichtung von oben, von der Seite und von unten braucht eine eigene Aufnahmeposition, für die ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 mit Arbeitsabständen von 50 mm bis über 3 m die passende Größe hat.
Die Schwelle entsteht an Originalteilen aus mehreren Chargen und nicht am Schreibtisch, und liegen gefügt und nicht gefügt im Bild zu dicht beieinander, hilft eine andere Blickrichtung oder eine Höhenprüfung statt einer empfindlicheren Einstellung.

Vorhanden, gesteckt, richtig: drei Fragen, die oft vermischt werden

Hinter einer Anforderung wie Dichtung prüfen stecken meist drei Prüfungen. Die erste fragt, ob das Element überhaupt da ist. Die zweite fragt, ob es vollständig sitzt, also eingepresst, eingerastet oder bündig aufliegend. Die dritte fragt, ob es das richtige Element ist, etwa der schwarze statt des roten Dichtrings.

Jede dieser Fragen hat ein eigenes Merkmal, ein eigenes Bild und eine eigene Schwelle. Eine Dichtung, die in der Nut liegt, aber den geforderten Millimeter nicht eingepresst ist, besteht jede reine Anwesenheitsprüfung und fällt am Produkt durch. Dasselbe gilt für einen Steckverbinder, der im Gehäuse ruht, ohne dass die Rastnase über die Kante gesprungen ist. Wer die drei Fragen im Lastenheft auseinanderhält, bekommt eine Auslegung, die trägt. Ob das Element zusätzlich lagerichtig und unverdreht sitzt, ist eine vierte Frage und wird im Beitrag zur lagerichtigen Montage behandelt.

Dichtungen und O-Ringe: den Presssitz von einem Millimeter absichern

Dichtringe an Wasser- und Kühlanschlüssen sind der klassische Fall des unvollständigen Sitzes. In einem dokumentierten Projekt lautete die Anforderung nicht Anwesenheit, sondern das richtige Einpressen von etwa einem Millimeter. Ein Millimeter ist in der Draufsicht kaum ein Grauwert, im Seitenblick dagegen eine deutliche Kante.

Zwei Wege sind in der Anwendungspraxis dokumentiert. Der eine legt die Aufnahme seitlich an den Anschluss: An einer Ladeelektronik prüfen zwei AI Vision-Sensoren der Modellreihe IV4 aus rund 320 mm die Dichtringe von der Seite und fragen die Farbe der Ringe gleich mit ab. Der andere misst die Einpresstiefe unmittelbar, wofür CMOS-Lasersensoren der Modellreihe LR-X mit einem Messbereich bis 250 mm in genau dieser Rolle auftauchen. Sitzt der O-Ring in einem Steckergehäuse und zählt die Kontur mehr als die Farbe, liefert eine Aufnahme im Gegenlicht aus etwa 100 mm ein saubereres Bild als jede Auflichtvariante.

Steckverbinder wirklich eingerastet: woran man es optisch erkennt

Ein gesteckter und ein nur aufgelegter Steckverbinder unterscheiden sich in wenigen Zehntelmillimetern. Sichtbar wird der Unterschied als Spalt zwischen Gehäuse und Leiterplatte, als überstehende Schulter oder als Rastnase, die noch vor statt hinter der Kante steht. Damit wird aus der Anwesenheitsfrage eine Konturaufgabe, und die Auflösung entscheidet über das Ergebnis.

In einem Projekt an einer Umrichterplatine liegen die Verrastungen an vierzehn Stellen, sieben von oben und sieben von der Seite einsehbar. Ein anderes prüft in einem Bildfeld von 120 x 60 mm drei Rastnasen samt Profil. Solche Formunterschiede lassen sich mit dem Werkzeug `AI Identify` einlernen, das die Merkmale des registrierten Zustands erfasst und ihn auch bei Positions- und Umgebungsabweichungen wiederfindet, statt an einer festen Kantenschwelle zu hängen. Kommen dieselben Rastnasen grau und schwarz vor, wie es in einem Anwendungsfall der Fall war, gehören beide Farben in das zusätzliche Einlernen. Sonst lernt das Werkzeug die Farbe und nicht die Form.

Stopfen, Abdeckungen und Deckel an Gehäusen prüfen

Stopfen gegen Kondenswasser sitzen an der Gehäuseseite, Abdeckungen liegen oben auf, und der Deckel eines Ladeanschlusses ist von unten nach oben am besten einsehbar. In einer dokumentierten Ladedosenmontage prüft genau ein solcher Sensor mit Polarisationsfilter von unten gegen die Abdeckung, während andere Stellen derselben Linie von oben und von der Seite aufgenommen werden.

Bei Abdeckungen ist selten die Anwesenheit das Problem, sondern das bündige Aufliegen. Hebt sich eine Kante um wenige Millimeter ab, ist das im Grauwert schwach und in der Höhe eindeutig, weshalb bildbasierte Höhenvergleichssensoren der Modellreihe IX in dieser Rolle regelmäßig auftauchen. Wo mehrere Farbvarianten dasselbe Bauteil bezeichnen, etwa vier Stopfenfarben an einer Einpressstelle, genügt oft eine reine Farbabfrage aus 50 bis 100 mm Abstand, und die Station meldet nur, ob die richtige Farbe verbaut wurde.

Schrauben und Clips an der fertigen Baugruppe

Eine eingedrehte und eine nur angesetzte Schraube sehen von senkrecht oben fast gleich aus. Der Unterschied steckt im Überstand des Kopfes, und der wird erst sichtbar, wenn die Kamera leicht schräg steht. Ein Projekt an einer Montagelinie hat genau das festgehalten: Aufnahme aus rund 280 mm, leicht schräg, damit die Schrauben gut zu sehen sind, dazu ein Polarisationsfilter gegen den Glanz der Köpfe.

Aufschlussreich ist, was in solchen Stationen mit dem Ergebnis geschieht. Ein Anwendungsfall prüft drei Schrauben und einen Bügel, legt je Baugruppe ein Bild ab und benennt es nach einer Kennung. Fehlt diese Datei in der Endkontrolle, gibt es keine Freigabe. Das Anzugsmoment bleibt Sache des Schraubers, die optische Prüfung beantwortet, ob geschraubt wurde und ob der Kopf sitzt.

Kabel, Adern und Farben: Verlegung und Position kontrollieren

Bei Kabeln verschiebt sich die Frage von der Anwesenheit zur Lage im Raum. Dokumentiert sind Prüfungen auf vier und auf acht Adern mit Farbzuordnung, Kabelfarben in Schwarz, Rot und Gelb an definierten Positionen und eine Verlegekontrolle aus etwa 1,25 m über der Station. Zwei Punkte machen diese Aufgabe eigen:

Die Farbe trägt die Unterscheidung, und sie kippt mit der Beleuchtung. Externe Beleuchtung und ein Polarisationsfilter gehören deshalb zur Auslegung und nicht zum Zubehör.
Die eigentliche Anforderung ist häufig ein Freiraum. Vor einer Dosierstation musste in einem Projekt bestätigt werden, dass keine Ader in den Verfahrbereich des Kopfes ragt. Gelöst wurde das über einen definierten Höhenbereich je Bauteil, in dem nichts liegen darf, abgefragt aus rund 150 mm.

Schwarzes Isolierband auf schwarzer Litze fällt aus der Farblogik heraus. Dort entscheidet die Kontur im Gegenlicht oder die Höhe, nicht der Grauwert.

Mehrere Prüfstellen pro Station: von oben, von der Seite, von unten

Wer Fügeelemente prüft, prüft selten nur eine Stelle. Eine dokumentierte Ladeanschlusslinie führt zehn Prüfungen über fünf Stationen, jede davon doppelt für Links- und Rechtslenker. Die Blickrichtungen wechseln innerhalb derselben Linie: aus 1,5 m von oben auf die Kabelbinder, seitlich auf die Adern, von unten nach oben gegen die Abdeckung.

Für die Auslegung folgt daraus, die Prüfungen zu zählen und nicht die Stationen. Jede Blickrichtung braucht eine eigene Aufnahmeposition. Für eine einzelne Position mit wenigen Merkmalen hat der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 die passende Größe, mit Arbeitsabständen von 50 mm bis über 3 m, sodass auch der Blick aus anderthalb Metern über der Werkbank abgedeckt ist. Liegen zwei Ebenen in einer Prüfung, arbeitet eine All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS mit mehreren Aufnahmen. Laufen mehrere Positionen zu einem Ergebnis zusammen, trägt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G bis zu 8 Kameras an einem Controller. Dass Links- und Rechtsvarianten die Programmzahl verdoppeln, ist eine eigene Rechnung und Gegenstand des Beitrags zum Verwechslungsschutz.

Grenzfälle und Pseudoausschuss: wo die Schwelle herkommt

Gegen optische Prüfungen steht in der Praxis ein Einwand, der ernst gemeint ist. Eine Lehre sagt eindeutig ja oder nein, eine Kamera hat eine Schwelle. Der Einwand trifft einen wahren Punkt, denn die Schwelle ist Teil der Auslegung und keine Eigenschaft des Geräts.

Sie entsteht an Teilen, nicht am Schreibtisch. Gebraucht werden ein sicher gefügtes Muster, ein bewusst nicht gefügtes und die Fälle dazwischen, aufgenommen an Originalteilen aus dem laufenden Prozess und aus mehreren Chargen. Erst daraus wird sichtbar, wie weit gesteckt und nicht gesteckt im Bild auseinanderliegen. Ist der Abstand klein, hilft keine empfindlichere Auswertung, sondern eine andere Blickrichtung oder eine Höhenprüfung.

Dazu gehört die Festlegung, in welche Richtung der Zweifel fällt. Ein Anwender formuliert das ausdrücklich: lieber ein Pseudoausschuss als ein Schlechtteil, das als Gutteil durchläuft. Stabil bleibt die Schwelle nur mit eigener Beleuchtung und mit Schutz vor direkter Sonneneinstrahlung. Kratzer, Lotspritzer und Oberflächenfehler beurteilt eine andere Prüfung, und sobald ein Maß mit Toleranz gefordert ist, gehört die Aufgabe in die Messtechnik.

Häufige Fragen

F Woran erkennt eine Kamera, ob ein Steckverbinder wirklich eingerastet ist?

An einem Formunterschied von wenigen Zehntelmillimetern, etwa einem Spalt zwischen Steckergehäuse und Leiterplatte oder einer Rastnase, die vor statt hinter der Kante steht. Das Merkmal muss im gewählten Bildfeld sicher darstellbar sein, deshalb ist die Auflösung und nicht die Software die Grenze. Eingelernt wird der geforderte Zustand als Referenz und bei Bedarf durch zusätzliches Einlernen ergänzt, etwa mit dem Werkzeug `AI Identify`.

F Wie prüft man, ob eine Dichtung richtig eingepresst ist?

Über die Höhe oder über einen Seitenblick, nicht über die Draufsicht. In dokumentierten Projekten liegt der geforderte Presssitz bei etwa einem Millimeter, was von oben kaum Kontrast erzeugt. Bewährt sind zwei seitliche Aufnahmen, die Anwesenheit, Sitz und Farbe des Rings zusammen abfragen, oder eine direkte Messung der Einpresstiefe mit einem CMOS-Lasersensor der Modellreihe LR-X.

F Reicht eine Kamera pro Station für alle Fügeelemente?

Meist nicht. Stopfen an der Gehäuseseite, Abdeckungen von unten und Adern von schräg oben sind drei Blickrichtungen und damit drei Aufnahmepositionen. Für eine Position mit wenigen Merkmalen genügt ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4; sollen mehrere Positionen zu einem Ergebnis zusammenlaufen, trägt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G bis zu 8 Kameras an einem Controller.

F Was tun, wenn schwarzes Isolierband auf schwarzer Litze geprüft werden soll?

Die Farbabfrage aufgeben und auf Kontur oder Höhe wechseln. Im Gegenlicht zeichnet sich die Bandkante als Silhouette ab, und ein bildbasierter Höhenvergleichssensor der Modellreihe IX beurteilt den Aufbau als Fläche statt als Punkt. Externe Beleuchtung und ein Polarisationsfilter gehören in beiden Fällen zur Auslegung.

F Wie vermeidet man Pseudoausschuss bei Grenzfällen?

Indem die Schwelle an Originalteilen entsteht: ein sicher gefügtes Muster, ein bewusst nicht gefügtes und die Zwischenfälle aus mehreren Chargen. Liegen beide Zustände im Bild zu dicht beieinander, ist eine andere Blickrichtung oder eine Höhenprüfung die Lösung und nicht eine empfindlichere Einstellung. Ergänzend halten eigene Beleuchtung und ein Schutz vor Sonneneinstrahlung die Schwelle über die Schichten hinweg stabil.

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