Нікітін Д. О. Моделі і методи керування технологічним процесом виготовлення друкованих плат за технологією фотополімерного 3D-друку

Нікітін Д.О. Моделі і методи керування технологічним процесом виготовлення друкованих плат за технологією фотополімерного 3D-друку – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» – Харківський національний університет радіоелектроніки, Міністерство освіти і науки України, 2024. Дисертаційну роботу присвячено актуальній науково-практичної задачі, а саме розвитку кіберфізичних виробничих систем для виготовлення одно- та двосторонніх друкованих плат за допомогою автоматизованого технологічного процесу на базі адитивних технологій 3D-друку, яка дозволяє вирішити задачі: мінімізації витратних матеріалів; мінімізації операцій в структурі технологічного процесу; підвищення точності виготовлення топології друкованих плат. Дисертаційна робота є продовженням досліджень, які проводяться на кафедрі комп’ютерно-інтегрованих технологій, автоматизації та робототехніки (КІТАР) Харківського національного університету радіоелектроніки під керівництвом завідувача кафедри КІТАР, доктора технічних наук, професора, заслуженого діяча науки і техніки України, лауреата Державної премії в галузі науки і техніки України, Невлюдова Ігоря Шакировича. Мета дисертаційної роботи – підвищення точності виготовлення односторонні та двосторонні друкованих плат та зменшення витрат при виробництві, за рахунок використання моделей та методів керування технологічним процесом на базі фотополімерного 3D-друку. Об’єкт дослідження – технологічний процес експонування топологічних зображень друкованих плат, отриманих за допомогою фотополімерного друку. Предмет дослідження – методи та моделі керування технологічним процесом експонування та нанесення топології друкованих плат за допомогою технологій фотополімерного виробництва на базі SLA, DLP та LCD. Методи дослідження. В роботі застосовуються методи: факторного аналізу – для визначення впливу параметрів експонування топології друкованих плат на збереження геометричних розмірів провідників та контактних майданчиків; методи фільтрації зображень – для підготовки необхідного топологічного рисунку друкованих плат при використанні SLA, DLP та LCD експонування та порівняння заданої топології та отриманої за допомогою системи технічного зору та для розробки графічного інтерфейсу користувача для знаходження відхилень геометричних розмірів отриманої фотополімерної маски від початкового зображення топології; методи статистичного аналізу – для знаходження кореляції параметрів експонування топології на відхилення геометричних розмірів топології та отриманої регресійної моделі. Використані методи автоматизованого контролю температури фотополімерної смоли при LCD експонуванні. Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в наступному: 1. Вперше запропоновано метод експонування одно- та двосторонніх друкованих плат за допомогою адитивних технологій 3D-друку з використанням фотополімерних масок, яка на відміну існуючих методів нанесення фоторезиста, дозволяє зменшити витрати на матеріали на 37% (в порівнянні з використанням плівкового фоторезиста) та трудоємність виробництва друкованих плат. 2. Удосконалено технологічний процес створення фотополімерних масок топології з урахуванням впливу температурних режимів фотополімерної смоли, що дає можливість підвищити точність виготовлення топології маски друкованих плат в середньому на 0,03 мм (залежності від режимів експонування). 3. Вперше розроблено математичну модель впливу параметрів SLA- та DLP-експонування на геометричні розміри топології друкованих плат під час експонування фотополімерних масок, яка дає можливість зменшити відхилення геометричних розмірів на 15%. 4. Отримав подальший розвиток метод адаптивної бінарізації обробки зображень за рахунок використання розміру скануючої матриці при скануванні зображення за пороговим значенням Otsu, що дозволяє зменшити шуми при бінаризованій обробці.