Mikromekaanisten anturielementtien validointiprosessi ja siihen liittyvän testausraportoinnin kehittäminen
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Authors
Date
2017-08-28
Department
Major/Subject
Translational Engineering
Mcode
ELEC3023
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
fi
Pages
(7) + 60
Series
Abstract
Tämän diplomityön tarkoitus on taustoittaa autoteollisuuteen toimitettavien mikromekaanisten (MEMS) anturielementtien validointiprosessia ja kehittää elementtitestien raportointikäytäntöjä. Tavoitteena on selventää, mistä autoteollisuuteen toimitettavien mikromekaanisten (MEMS) anturielementtien validoinnissa on kyse ja minkä takia validointia tehdään elementtitasolla ylipäänsä. Elementtivalidointitestien ja muiden elementtitestien mittaustulosten analysointia ja raportointia on pyritty tehostamaan tämän diplomityön yhteydessä kehitetyn työkalun avulla. Valtaosa Murata Electronics Oy:n valmistamista MEMS-kiihtyvyysantureista ja -gyroskoopeista päätyy autoteollisuuteen esimerkiksi ajonvakautus- (ESC) ja lukkiutumattomiin jarrujärjestelmiin (ABS). Autoteollisuuden toimittajien toimintaa, kuten tuotekehitysprosesseja, ohjaavat voimakkaasti alan monitasoiset laatujärjestelmät, jotka ovat siten myös Muratalla valmistettavien MEMS-antureiden validoinnin taustalla. Vaikka anturielementit ovatkin vain osa lopputuotetta, tässä tapauksessa siis anturikomponenttia, voidaan validointia tehdä tuotekehitysvaiheessa myös elementtitasolla. Elementeille tehtävissä validointitesteissä selviää usein kallisarvoista informaatiota nimenomaan elementtien käyttäytymisestä erilaisille rasituksille altistettaessa. Testien ja testinäytteiden monimuotoisuus on kuitenkin tehnyt anturielementtien testitulosten analysointi- ja raportointiprosessista haastavaa. Kehitetyn Python-ohjelmointiin perustuvan työkalun onkin tarkoitus tehostaa kaikenlaisten anturielementtitestien tulosten analysointia ja raportointia. Toiminnallisuuksiltaan työkalu voidaan jakaa mittausdatan hakuun tietokannasta ja sen järjestelyyn, uusintamittausten automaattiseen käsittelyyn, visualisointiin interaktiivisten kuvaajien avulla sekä lopullisen testiraportin luomiseen. Työkalun toimivuutta on analysoitu kahden standardin mukaisen validointitestiesimerkin avulla. Sen todettiin olevan hyödyllinen erityisesti tulosten analyysissä: kuvaajien interaktiiviset ominaisuudet, kuten kuvaajien sisällön intuitiivinen muokattavuus, toivat todellista lisäarvoa kaupallisiin data-analyysiohjelmistoihin verrattuna. Myös datan hakuun ja järjestelyyn liittyvät ominaisuudet osoittautuivat hyödyllisiksi ja toimiviksi. Esimerkkitapausten pohjalta esiin nousi myös parannus- ja jatkokehitysehdotuksia esimerkiksi työkalun käyttöliittymään sekä suorituskykyyn liittyen. Työkalun kehitystä onkin tarkoitus jatkaa tämän diplomityön jälkeen näiden ideoiden pohjalta.This Master's Thesis aims to provide background for the validation process for automotive micromechanical (MEMS) sensor elements and develop reporting methods for element level tests. In addition to the process itself, the target is to clarify why validation is performed on element level altogether. To make the analysis and reporting methods for element level testing more efficient, a tool has been developed as part of this thesis. Majority of the MEMS-accelerometers and -gyroscopes manufactured by Murata Electronics Oy end up in the automotive industry in electronic stability systems (ESC) and anti-lock braking systems (ABS), for example. The companies that are part of the automotive industry's supply chains, including Murata, are strongly controlled by the field's multi-level quality systems. These instructions and standards apply to many of the company's actions, such as product development processes, and therefore validation of the MEMS-sensors. Even though the sensor elements are just a part of the final product, i.e. the packaged sensor component, they can be validated during product development. Element validation tests provide vital information about the elements' behavior under different stresses. However, reporting and analysis methods of the element test results have been a challenging process due to the diversity of the tests and the test samples. The developed tool aims to make this process more efficient. The tool, which is a Python-programming-based software, can be divided into following functionalities: retrieval and organization of measurement data from database, handling of remeasurement data, visualization of the data with interactive plots and generation of a test report. The features and functionality of the tool have been assessed with two standardized sensor element validation tests. The tool proved to be useful especially during analysis of the measurement results: the plots' interactive features, such as the possibility to manipulate the plots' content intuitively, was found out to bring real additional value compared to commercial data analysis software. In addition, data retrieval and features related to data organization proved to be efficient and functional. On the other hand, some upgrade and development suggestions related to user interface and performance, for example, emerged during the validation test examples. This information will be the basis for further development of the tool, which is planned to be continued after this thesis.Description
Supervisor
Paulasto-Kröckel, MerviThesis advisor
Viljakainen, HarriKeywords
MEMS, validointi, rasitustestit, Python, data-analyysi