10.08.2016

Robotergestützte Testapplikationen für mobile Kommunikationsgeräte

Präzision ist alles

In der Fertigung wie in der Messtechnik steht die nötige Präzision an erster Stelle. Automatisierte Lösungen mithilfe von Robotern tragen dazu bei, dass Ergebnisse von Präzisionstests bis zu zwanzigmal schneller vorliegen als bei vergleichbaren Lösungen. Sie kommen zum Beispiel in der Telekommunikationsbranche zum Einsatz.


Nach sieben Stunden Dauereinsatz: Sechsachsroboter vom Typ RS003N in einer Testanwendung für Mobiltelefone.
Bild: Kawasaki Robotics GmbH

Kaum jemand macht sich Gedanken darüber, warum das Smartphone, der Tablet-PC, die EC-Karte oder der Internet-fähige Flachbildfernseher gut und richtig funktionieren. Denn deren einwandfreie Funktion garantieren die jeweiligen Hersteller. Und sie betreiben dafür - unter Einbinden ihrer Zulieferer und Ausrüster - einen hohen Aufwand, damit vom scheinbar unbedeutenden Zukaufteil bis zur aktuellen Softwareversion alles den Ansprüchen der Kunden entspricht. Dazu gehören nicht zuletzt auch umfangreiche Tests, um beispielsweise das fehler- und störungsfreie Zusammenwirken von SIM-Karten und Mobiltelefonen zu untersuchen und sicherzustellen. Denn das ist die Voraussetzung für den korrekten Datentransfer verschiedener Kommunikationsstandards sowie Techniken der Telekommunikation und damit für die benötigten Zertifikate, um mobile Kommunikationsgeräte in den Handel zu bringen.

Robotereinsatz in der Testapplikation

Einer der Hersteller von zertifizierten Testsystemen, Simulatoren und Prüfsoftware für die mobile Kommunikation ist Comprion. Das Unternehmen beliefert und berät die Entwicklungsabteilungen von Mobiltelefon- und Chipkarten-Anbietern sowie Netzbetreibern und zertifizierter Testlabore weltweit. Zudem unterstützt es aktiv die Arbeit wegweisender Standardisierungs- und Zertifizierungsgremien wie beispielsweise NFC Forum, GCF, PTCRB und ETSI. "In jedem Mobiltelefon", erklärt Ralph Kamp, Produktmanager für NFC-Testlösungen, "gibt es verschiedene Komponenten, die über Schnittstellen miteinander interagieren. Beispiele hierfür sind die SIM-Karte oder der NFC-Controller. NFC steht für Near Field Communication und beschreibt einen Standard für kontaktlose Datenübertragung, der insbesondere bei mobilen Bezahlsystemen zum Einsatz kommt. Die ordnungsgemäße Funktion der einzelnen Bestandteile ist ebenso unverzichtbar wie das reibungslose Zusammenspiel im Gesamten, um mobiles Bezahlen oder Ticket Services zuverlässig anzubieten. Für den Nachweis, dass alle Elemente und deren Schnittstellen tatsächlich kompatibel sind und sicher und störungsfrei miteinander funktionieren, ist es teilweise nötig, umfangreiche Tests durchzuführen. Denn nur dann gibt es die Marktzulassung für diese Smartphones." Der Testaufbau, in dem ein Kawasaki-Roboter zum Einsatz kommt, ist eher unspektakulär: Über das zu testende Mobiltelefon hinweg bewegt er eine Antenne zu einigen Dutzend exakt definierten Messpunkten, sowohl in X- und Y-Richtung wie auch auf der Z-Achse. Dies geschieht mit einer Genauigkeit von ±0,05mm, obwohl im Standard nur ±0,5mm gefordert sind. Jeder dabei gewonnene Messwert wird für die Dokumentation aufgezeichnet und mit einem entsprechenden Soll-Wert verglichen. Die Toleranzen sind eng und für die Zertifizierung dringend einzuhalten. "Wenn unsere Kunden diese Testverfahren und Geräte anwenden", erläutert Produktmanager Kamp, "wollen sie so schnell wie möglich verifizierbare und reproduzierbare Ergebnisse haben. Schnell ist in diesem Zusammenhang relativ. Jedes Positionieren der Antenne braucht seine Zeit. Da bis zu sechs Antennen zum Einsatz kommen, müssen für einen vollständigen Testdurchlauf ca. 3.500 Positionen angefahren werden." Angesichts der geforderten Präzision und der hohen Anzahl an Messpunkten ist das manuelle Handhaben der Antennen nicht praktikabel. Daher lag die Entscheidung für einen Industrieroboter auf der Hand. Kamp und sein Kollege Hajo Sandschneider, Marketingdirektor bei Comprion, spezifizierten die technischen Anforderungen an eine solche Roboterlösung und fragten bei einigen Roboterherstellern an, mit unterschiedlichem Erfolg, wie Sandschneider schildert: "Während wir von den meisten keine uns zufriedenstellende Reaktion erhielten, hat Kawasaki Robotics sofort unserer Aufgabenstellung angenommen und uns ausführlich beraten, wie sich unsere geplante Roboteranwendung realisieren lässt."

Komfortabel programmierbarer Sechsarmroboter

Wichtig war für das Unternehmen zudem, dass einige der Mitarbeiter die Möglichkeit hatten, Schulungen zum Einrichten und Programmieren von Robotern bei Kawasaki in Neuss zu absolvieren, und dass sie dadurch nun ihrerseits in der Lage sind, Unternehmenskunden in der Roboterbedienung zu unterweisen. "Ein weiteres nicht zu unterschätzendes Argument", sagt Sandschneider, "ist das weltweite Netzwerk an Servicestationen, das Kawasaki Robotics bietet, beispielsweise für den Fall, dass ein Eingriff in die Robotersteuerung erforderlich ist. Außerdem war Kawasaki uns behilflich beim Finden eines Partners, der Sicherheitseinrichtungen für unterschiedlichste Anwendungen konzipiert und realisiert." Entschieden haben sich die Verantwortlichen für den kompakten Sechsachs-Roboter vom Typ RS003N mit 3kg Traglast, 620mm horizontaler Reichweite und ±0,05mm Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Damit liegt dieser Robotertyp um den Faktor 10 unter den vom NFC-Forum geforderten Toleranzen. Würden diese jemals enger definiert, wäre das Unternehmen mit dem Sechsarmroboter trotzdem noch auf der sicheren Seite. Ähnlich viel Potential gibt es auch bei der maximalen Verfahrgeschwindigkeit. Comprion nutzt sie aus Gründen der Sicherheit nur zu zehn Prozent aus. Mit einem Kawasaki-Roboter dauert ein vollständiger Testdurchlauf zwar immer noch bis zu 7h. Doch vergleichbare Lösungen benötigen teilweise das Zwanzigfache für einzelne Messpunkte und insgesamt drei- bis viermal so viel Zeit. Als weiteren Pluspunkt nennt Kamp die komfortable Programmierung und Bedienung des Roboters. Die bisherige Verkaufszahl roboterbasierter Testlösungen liegt laut Sandschneider im zweistelligen Bereich, was für derartige Nischenprodukte ein guter Wert ist. Die Tendenz sei jedoch steigend, denn einerseits entwickelten sich die Märkte für mobiles Bezahlen in Europa, Amerika und vor allem in Asien gerade erst. Andererseits plant das Unternehmen derzeit Erweiterungen, um das System auch in anderen Anwendungsbereichen zu platzieren.

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