Mit Augmented Reality PCB-Prototypen in Betrieb nehmen und testen
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Software
Testen, Messen und mehr mit AR
Mit Augmented Reality PCB-Prototypen in
Betrieb nehmen und testen
Beim manuellen Test und bei der Inbetriebnahme von Leiterplatten kann Augmented Reality helfen,
die Arbeitsweise deutlich zu vereinfachen und Fehler leichter zu erkennen.
dem gemessen wird, fehlerträch-
tig. Mit dem inspectAR Overlay-
Viewer wird die Inbetriebnahme
von Leiterplatten durch Augmen-
ted Reality nach Ansicht des Her-
stellers revolutioniert.
AR Basics
Augmented Reality ist die com-
putergestützte Erweiterung der
Realitätswahrnehmung durch die
visuelle Darstellung von Informati-
onen, also die Ergänzung von Bil-
dern oder Videos mit computer-
generierten Zusatzinformationen
oder virtuellen Objekten mittels
Einblendung oder Überlagerung.
Der PCB-Overlay-Viewer inspec-
tAR nutzt diese Technologie der
erweiterten Realität.
Der zu testende Prototyp, die
Messspitzen und die Tastköpfe
werden von einer Web-Kamera in
Echtzeit gefilmt und auf einem Bild-
schirm dargestellt. Nachdem die
Software die Ecken oder markante
Bisher musste beim Messen von len, Datenblättern und dem Prototyp Punkte auf der Leiterplatte erkannt
Leiterplatten immer zwischen ver- gewechselt werden. Bei Fine-Pitch- hat, sind die Abmessungen und Ori-
schiedenen Ansichten eines Schalt- Bauteilen mit geringem Abstand entierung der Leiterplatte im Raum
plans, einer Beschreibung der Pin- zwischen den Pins ist das akri- bekannt und es können die CAD-
belegung von komplexeren Bautei- bische Abzählen bis zum Pin, an Layout-Daten als Overlay mit den
Autor:
Dirk Müller
FlowCAD EDA-Software
Vertriebs GmbH
www.flowcad.de Einmalige Kalibrierung des Overlays zur Leiterplatte
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Software
Abhaken entfallen, da Informati-
onen systematisch gefiltert ange-
zeigt werden. Teil der Netzliste ist
auch die Pin-Bezeichnung der Bau-
teile. Der Anwender kann wählen,
welche Informationen an den Pins
angezeigt werden sollen: Pin-Num-
mer, Pin- oder Signalname. Durch
die Überlagerung der virtuellen Infor-
mation zu dem Live-Bild der Leiter-
platte entfällt das manuelle Abzäh-
len von Pins an Bauteilen.
Das Identifizieren von gesuchten
SMDs der Größe 0201 oder 01005
ist ein Kinderspiel, auch wenn das
gesuchte Bauteil inmitten einer grö-
ßeren Ansammlung von kleinen Bau-
teilen platziert ist und keinen Typen-
bezeichnungs-Aufdruck hat. Durch
die digitale Zoom-Funktion kann der
Einfaches Lokalisieren von Messpunkten entsprechende Bereich der Leiter-
platte übersichtlich ohne Vergrö-
Koordinaten auf der Leiterplatte ver- spektivische Ansichten folgt, ver- den, ob ein Signal an allen Pins der ßerungsglas dargestellt werden.
knüpft und auf dem Bildschirm ein- liert man nicht den Überblick – wie beteiligten Bauteile richtig anliegt. Und ein möglicher Bestückungs-
geblendet werden. man die Leiterplatte auch dreht Bei komplexeren Schaltungen fehler, beispielsweise von ESD-
Nach der Kalibrierung folgt die oder wendet. sind Symbole der Bauteile auf meh- Entstör- bzw. TVS-Dioden, wird
Überlagerung der Design-Informa- Bei dichten Layouts lassen sich reren Seiten eines Schaltplans ver- schnell gefunden.
tionen mit dem Prototyp, wenn er gesuchte Leitungen einfach finden teilt und über Offpage-Konnektoren Schnell und sicher wird der rich-
bewegt, rotiert oder zur Ansicht der und ggf. besser zugängliche Durch- miteinander verbunden. Zur Signal- tige Pin mit dem Tastkopf gewählt,
Unterseite umgedreht wird. Durch kontaktierungen statt Bauteil-Pins verfolgung wird oft mit einem Text- was gerade bei Fine-Pitch-Bauteilen
Filterung der überlagerten CAD- als Messpunkt verwenden. Bei marker auf den ausgedruckten Sei- mit vielen Anschlüssen die Arbeit
Daten und dem Live-Bild der Kamera verästelten Topologien und vielen ten das Netz zwischen den Sym- erleichtert. Der Anwender muss sich
lassen sich gezielt nützliche Infor- Lagenwechseln kann schnell auf der bolpins nachgezeichnet und abge- nicht aufs Zählen und Lokalisieren
mationen für den nächsten Arbeits- Ober- und Unterseite geprüft wer- hakt. Das manuelle Markieren und konzentrieren, sondern kann sich
schritt einblenden.
Virtuelle Netzliste
In den CAD-Daten sind das
Routing auf und innerhalb der Lei-
terplatte, die Lötflächen für Bau-
teil-Pins, Durchkontaktierungen
und Testpunkte verfügbar. Durch
Selektieren und Filtern können nur
gewünschte Informationen aus den
CAD Daten übersichtlich eingeblen-
det werden. Bei einem so eingeblen-
deten Layout einer Verbindung eines
gesamten elektrischen Netzes erhält
man schnell einen Überblick über
die Signalverläufe bei der Inbetrieb-
nahme oder Fehleranalyse auf der
realen Leiterplatte. Signale lassen
sich leicht verfolgen und alle geeig-
neten Stellen, an denen gemessen
werden kann, sind auf einen Blick
zu sehen.
Die unterschiedlichen Farben
für Elemente auf unterschiedlichen
Lagen helfen dem Betrachter bei
der Orientierung.
Da das Overlay der CAD-Daten
auch beim Blick auf die Unterseite
der Leiterplatte den Bewegungen
durch Rotieren, Spiegeln und per- Pinbelegung, Simulationsergebnisse und Layout auf einem Blick
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Software
und -Leitfäden zu erstellen und
zu verteilen. Alle Benutzer profi-
tieren von den leicht zugänglichen
Dokumenten sowie der Möglich-
keit, schnell detaillierte Informa-
tionen einzublenden. Durch die
Möglichkeit zu filtern, stehen in
kürzester Zeit die gesuchten Infor-
mationen zur Verfügung und durch
das reale Bild im Hintergrund ent-
fällt das fehlerträchtige Suchen.
Integriertes Screenshot Markup
Tool
Ein Bild sagt mehr als tausend
Worte. Zur Kommunikation zwischen
Kollegen oder Dokumentation von
Fehlern werden häufig Fotos von
der Leiterplatte in einem separaten
Mal- Tool mit Kommentaren verse-
hen. inspectAR hat ein Screenshot
Markup Tool mit typischen Grafik-
Funktionen bereits integriert.
So lassen sich mit einem Pinsel
bzw. Stift Freihandzeichnungen
erstellen. Außerdem gibt es Funkti-
onen wie Radiergummi, Text, Recht-
Mit dem integrierten Tool die Probleme in einem Screeshot einfach festhalten ecke und Kreise. Zusammen mit
eingeblendeten Informationen und
Teilen des Routings ist ein Problem
seiner eigentlichen Aufgabe, der weitere projektbezogene Informa- Funktionsweise des Tools damit in Sekunden dokumentiert
Inbetriebnahme, widmen. tionen innerhalb des Entwicklungs- und kann als Screenshot an Kolle-
teams gleichzeitig auf verschiedenen Heutige Kameras verfügen über gen verschickt werden.
Unterstützt viele CAD-Formate Installationsgeräten zur Verfügung eine hohe Auflösung, sodass der
gestellt werden. Bildausschnitt selbst für HDI-Lei- Alles auf einen Blick
Alle gängigen Programme zum Für Cloud-Anwendungen gibt terplatten geeignet ist. Durch inter- Der ständige Wechsel zwischen
Design von Leiterplatten wie es eine kostenlose Version des aktives Auswählen von Komponen- gedruckten Schaltplänen, EDA-
Cadence Allegro, OrCAD, Siemens Viewers im Apple App Store oder ten auf dem Bildschirm wird gezeigt, Werkzeugen, losen Datenblättern
Xpedition, PADs, Altium oder Zuken im Google Play Store. Wenn die um welches Bauteil es sich handelt. und der bestückten Leiterplatte ent-
können Design-Daten im IPC-2581 Daten statt auf den Server in die Bei einem weiteren Klick zeigt sich fällt, denn inspectAR bringt alle Infor-
Format ausgeben. Diese lassen sich inspectAR Cloud geladen werden, das Datenblatt der Komponente. mationen an einem Ort übersicht-
einfach inspectAR einlesen. Mit kann man statt der Web-Kamera Das Routing für Netze wird über lich zusammen. Werte, Datenblät-
einem Klick auf ein Bauteil im Live- ein Smartphone oder Tablett ver- alle verwendeten Lagen im Layout ter, elektrische Netze und Kompo-
Bild können zusätzliche Informatio- wenden und praktisch überall auf angezeigt. So erhält der Betrach- nenteninformationen können sofort
nen über das Bauteil eingeblendet der Welt die Design-Daten ein- ter schnell einen Überblick, wel- überprüft werden. Wichtige Informa-
werden. Über die Bauteilbezeich- blenden. Dies eignet sich für die che Bauteile angeschlossen sind. tionen aus den Konstruktionsdaten
nungen kann auch das Datenblatt Installation, Inbetriebnahme und Auf den Punkt gebracht: Mit die- werden als Überlagerung zur ech-
des Bauteils verlinkt sein. ggf. Fehlersuche vor Ort in einem sem Augmented Reality Viewer kön- ten Leiterplatte eingeblendet. Sollte
In der kostenlosen Version als weltweiten Einsatz von Service- nen Leiterplatten inspiziert, analy- in den PCB-Daten kein Datenblatt
App für IOS und Android Smart- technikern, die ohne Schaltpläne siert, debugged und überarbeitet für ein Bauteil hinterlegt sein, so
phones oder Tablets werden die mit dem Telefon die Schaltung ana- werden. Mehrere Personen können kann automatisch vom Tool online
beiden nativen Datenformate von lysieren können und vor Ort Feh- gleichzeitig auf die Daten in einem nach dem Datenblatt bei Digikey
Eagle und KiCAD unterstützt. ler beheben müssen. Projekt zugreifen und zusammen- gesucht werden.
arbeiten sowie Kommentare hin- Um das Prinzip zu verstehen, rei-
Lokale und Cloud-Lösung Man sieht: terlassen. Wenn die Leiterplatte im chen die Beispiele in der App auf
Video-Stream rotiert oder umgedreht einem Smartphone, und statt einer
Für die Entwicklung und die Nut- inspectAR ist ein nahezu idea- wird, folgen die virtuell eingeblen- echten Leiterplatte kann auch ein
zung als Unterstützung beim Bring- les Tool für einen Funktionstest von deten Daten und das Routing den ausgedrucktes Bild vor die Kamera
Up der Baugruppe kann man auf Kleinserien, der meist von den Ent- Koordinaten auf der Leiterplatte. gehalten werden.Und schon wird
die CAD-Daten auf einem zentra- wicklern selbst durchgeführt wird. das Routing auf Innenlagen sicht-
len, firmeninternen Server im LAN Schritt für Schritt können Bauteil- Zugang zu Dokumentation bar.Augmented Reality ermög-
zugreifen. Durch die Server-Unter- platzierungen und Verbindungen Die Lösung inspectAR ermög- licht somit zeitsparendes, effizi-
stützung können Daten, Kommen- getestet und die Inbetriebnahme licht es Board-Designern, AR- entes Testen mit fortschrittlicher
tare, Kamerakalibrierungen und vereinfacht werden. betriebene Support-Dokumente Technik. ◄
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