Käsinladonnan optinen tarkastus

Tuotannon moduulivalmistuksessa piirilevylle käsin ladottavien komponenttien tarkastus tehdään ihmissilmällä, mistä aiheutuu epävarmuutta ja epätarkkuutta. Viallisen piirilevymoduulin eteenpäin pääseminen puolestaan aiheuttaa turhaa työtä ja kustannuksia. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia ja etsiä moduulituotantoon sopiva edullinen ja monistettava automaattinen optinen tarkastusjärjestelmä, jolla varmistettaisiin käsinladottavien komponenttien paikallaanolo. Alkuoletus oli, että tehtävään sopisi parhaiten älykamera. Käytännön kokeilujen perusteella se ei kuitenkaan ollut paras ratkaisu erilaisten rajoitteidensa vuoksi. Työssä kehitettiin ja rakennettiin kuvattavalle kohteelle sopiva ulkopuolisista valoista häiriintymätön valaistus sekä sen jälkeen testattiin sekä 2D- että 3D-kameroita. Kameroista parhaiten haluttuun käyttötarkoitukseen sopi 2D-kamera, jossa oli tavallinen kameraoptiikka yhdistettynä älykkääseen ja monipuoliseen tietokoneella toimivaan ohjelmistoon. Tällä ratkaisulla saataisiin tutkittua lähes kaikki halutut komponentit ja se voisi olla helposti hyödynnettävissä myös muualla tuotannossa. Lisäksi optisen tarkastuksen tarpeita voisi tulevaisuudessa huomioida yhä enemmän myös piirilevy-suunnittelussa, jolloin ainakin osaan tarkastuskohteista saataisiin vielä lisää luotettavuutta. Työn toisena osa-alueena kehitettiin juotosvikojen merkintä- ja keräysohjelmaa, jonka avulla uusissa piirilevyissä voitaisiin välttää jo aiemmin vastaan tulleita juotosongelmia. Sen tuloksena saatiin järjestelmä, jossa kosketusnäytöllä tehtävien merkintöjen avulla saadaan vikadataa tallennettua tietokantaan ja sieltä tarvittaessa koottua visuaalisesti havainnolliseen muotoon suunnittelun avuksi. Monessa asiassa tuli esille tekoälyn kasvava merkitys. Optisessa tarkastuksessa tekoälyä on jo nyt mukana ja tulevaisuudessa se tuo varmasti mukanaan lisää uusia mahdollisuuksia ja toimintoja. Tämän lisäksi eri järjestelmien keräämien datojen hyödyntäminen voisi tuoda erilaisia synergiaetuja, joiden avulla virheitä voitaisiin välttää tai ne olisi ainakin mahdollista huomata aikaisessa vaiheessa.Manually assembled components are inspected in production with the human eye which can lead to uncertainty and inaccuracy. If a defective printed circuit board module goes further in the production, it can cause additional costs and unnecessary work. The aim of the present study is to search and examine an inexpensive and duplicable automatic optical inspection system for manually assembled components. The initial presumption was that a smart camera would be the best device for this kind of inspection but after testing it turned out to be suitable for quite a limited use only. In this study, ambient lights excluding photo shooting environment that included a functional illumination for the examined object were designed and built. Both 2D and 3D cameras were tested and investigated. A 2D camera optics combined to intelligent and versatile computer-controlled software turned out to be the best optical inspection system for this case. With this system it is possible to check almost every desired component. To get even more reliable inspection results, it would be reasonable to take optical inspection into account already in the drawing phase of the printed circuit board layout. The same inspection system could be utilized also elsewhere in production. The other target of the study is to develop an idea for software that could collect information about the short circuits of solder joints or missing solder joints. The outcome was a touch screen - controlled system that collects data to a database. The information can be presented in a visually illustrative form afterwards. The increasing significance of artificial intelligence came out in many contexts. It is part of optical inspection software already and it will definitely generate additional new features and possibilities in the future. In addition to this, combining data from different systems could create synergy that could enable noticing problems at an early stage