KONENÄKÖ PAINETTAVASSA ELEKTRONIIKASSA R2R-PAINOKONEELLA : Esitutkimus ja testaus konenäön vaatimuksille ja toteutukselle

Painettavan elektroniikan silkkipainokoneella painetaan haluttua vaihtuvaa kuviota tai sen osia alustamateriaaliin useampia kerroksia kerroksittain. Halutun painojäljen saaminen oikeaan kohtaan kullakin painokierroksella vaatii avukseen kohdistusmerkit, jotka yritetään saada jokaisella painokierroksella osumaan päällekkäin. Työn tilaajan silkkipainokoneelle haluttiin tutkia, miten konenäköä mahdollisesti voitaisiin käyttää kohdistuksessa apuna. Tavoitteena oli tutkia, mitä laitteistojen, olosuhteiden ja prosessin mahdollisesti aiheuttamia rajoi-tuksia sekä toteutuskeinoja tunnistetaan. Työn tuloksista haluttiin apua ja tukea sille kehitykselle, mitä kohdistuksen mittaaminen ja säätäminen jatkossa toteutuessaan tarvitsisi. Työssä huomioitiin painettavan elektroniikan yleistä teoreettista taustaa ja sen mahdollisia käytännön vaikutuksia. Samalla varmistettiin kameroiden ja optiikan soveltuvuutta kohteeseen. Lisäksi haettiin tietoa ohjelmistosta, jota tapaustyyppisesti haluttiin tässä yhteydessä tutkia. Ympäristö- ja käyttöolosuhteiden vaikutusta arvioitiin myös ja apuna käytettiin tutustumiskäyntiä VTT:n painettavan elektroniikan laitetiloihin. Lisäksi toteutettiin käytännön testejä yhteistyössä meneillään olevan oppilasprojektin kanssa. Työssä saatiin aikaan tavoiteltua esitutkimusmateriaalia, jota voi hyödyntää jatkokehityksessä. Tulokset antavat myös yleistietoa, joka on hyödynnettävissä muidenkin ympäristöjen konenäkösovelluksiin. Kokeiltavana oli optiikkaa ja kamera, jotka kytkettiin ohjelmistoon, jolloin käytöstä ja rajapintavaatimuksista saatiin kokemuksia ja lisätietoa. Ohjelmistokokonaisuuksien laajuus ja käyttöönottomahdollisuuksia saatiin selvitettyä valitulla ohjelmistolla. Alustava kohdistamista ja mittaamista tekevän ohjelman toimintaperiaate ja käytettävät mallit pystyttiin määrittelemään. Graafista ohjelmointia kokeiltiin, ja valitulla laitteistolla saatiin luettua kuvaa. Lisäksi huomioitiin asioita, joilla voi olla vaikutusta käytännön toteutusprosessin onnistumiseen. Näistä nostettakoon esille valaistuksen ja taustavärien kokonaisvaikutus. Tulevaisuudessa tehtävä säätäminen kannattaa tehdä lukemalla pituus- ja sivuttaisrekisteriä keskilinjan suhteen, jolloin korjaavia säätöjä ei tehdä reunaan mittaamalla. Koko yksikön siirtämistä keskilinjan suhteen tukee se, että sillä voi eliminoida painomateriaalin leveysvaihteluita, jotka voivat johtua esim. kutistumisesta tai epälaadukkaasta valmistusvaiheesta.In printed electronics figures and components are printed on several layers on substrate with roll silk screen machine. To set different layers to right wanted places on layout asks to use fiducials. The aim of the thesis was to make study of using machine vision with R2R silk screen print machine to help placing of fiducials. Target was to study available options and theory of optics, cameras, lighting, coding, image processing and measuring. Idea was to recognize existing possibilities, benefits and limitations with machine vision and related software applications. It was asked information and knowledge how to do developing and what issues should be taken into consideration. Theory was the minimum requirement for coming results, but as an optional possibility was to get some preliminary testing results with first programming code and with chosen camera and optics. Interest was centralized to this particular printing machine and it’s environment at Prinlab laboratory in Oulu. Study was based on knowledge got from printed electronics courses, Image processing course and programming courses from Oulu University of Applied Sciences. Practical experience has also gathered from over twenty years career from electronics and automation industry. Besides that there is also over thirty years experience from photographing hobby to support understanding of task. In start phase a lot of time was used with software applications and making tests with camera systems. Also graphical programming basic training was included in study. The main content of this study is based on theory and on specialist comments received from VTT Oulu and Nokia. Tests results and personnel comments from Prinlab laboratory have also significant role in this study. Result of thesis was that we managed to get wide knowledge about basics of machine vision systems. We got optics and camera connected to needed interface with chosen software applications. We were able to read image and certain planned fiducials. We also got results of testing different kind of background colors and lightning setting. There is identified plenty of questions and requirements which could define later phase of activities related to finalizing machine vision solution This is good step to go ahead and make more effort for developing future model of machine vision