Painettavan elektroniikan ratakameran ohjelmointi

Abstract

Painettavalla elektroniikalla tarkoitetaan elektroniikan valmistamista perinteisillä painomenetelmillä. Perinteisiin graafisiin painotuotteisiin verrattuna elektroniikan painamisessa painon laadun merkitys korostuu. Painettavien lopputuotteiden toiminnan takaamiseksi moitteeton painojälki on erittäin tärkeää. Tässä diplomityössä tutkitaan painettavan elektroniikan painokoneen eri painoyksiköiden välisen rekisteritarkkuuden mittaamista konenäköjärjestelmän avulla. Työssä esitellään yksi tällainen järjestelmä.

Painoteknologian ja käytettävien materiaalien kehittyessä painokoneiden nopeus kasvaa ja painettavat yksityiskohdat pienenevät, mikä lisää haasteita laadunvalvontaan. Nykyisellä teknologialla painettavat yksityiskohdat ovat painotekniikasta riippuen 20–100 mikrometrin kokoluokkaa, mutta 10 mikrometrin kokoluokan saavuttaminen lähitulevaisuudessa on todennäköistä. Työssä esiteltävän järjestelmän resoluutio, eli pienin kuvasta erottuvan yksityiskohdan mitta on olosuhteista riippuen 11–15 mikrometriä.

Työn ohella toteutettiin aiemmin kehitetyn laitteiston kanssa yhteensopiva ohjelmisto. Ohjelmisto etsii konenäön menetelmiä hyväksikäyttäen ratakameran ottamista kuvista rekisterimerkin ja laskee sen avulla eri painoyksiköiden painamien rekisterimerkin osien välisen poikkeaman, eli painon rekisterivirheen. Ohjelmiston ja koko järjestelmän suorituskyky ja soveltuvuus rekisterivirheen mittaamiseen osoitetaan työssä kokeellisesti.

Printed electronics means manufacturing electronics by utilising traditional printing methods. In comparison to traditional graphic printed products, the quality of the print becomes more significant when printing electronics. Flawlessness of the imprint is very important to ensure fully functional end products. This thesis studies measuring register accuracy between separate print units in printed electronics printing press by using a machine vision system. One such system is described in this thesis.

As printing technologies and materials evolve, throughput of printing lines increases and the sizes of printed details get smaller. This places increasing challenges on quality assurance. Today’s technology enables smallest printed feature sizes between 20 and 100 micrometres depending on the used printing technique. Reaching 10 micrometre scale is likely to be achieved in the near future. The system described in this thesis has a resolution of 11 to 15 micrometres depending on the circumstances.

Software compatible with the described system was developed alongside this thesis. The software uses machine vision methods to find register marks from pictures captured by the camera in the system. The software then uses these marks to determine the offset between marks printed in different printing units. The calculated offset is the print’s register error. The performance and suitability for register error measurement of both the software and the entire system are verified experimentally in this thesis.