一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法，应用于激光直接成像曝光系统。本发明专利技术主要由反馈系统、纠偏系统组成，反馈系统包含DLP光机、底部相机和精密运动XY平台，用于间隔性地测量DLP光机的实际倾斜角度，应对DLP光机因为装调、热应力、机械应力等产生的形变误差。将所述倾角误差反馈给纠偏系统，在矢量图进行条带切割时适当修正条带宽度，并在栅格化之前以实际倾斜角度做倾斜处理。再计算出倾斜引起条带宽度的变化值，通过修正步进方向横移距离或DLP投影宽幅，解决条带拼接的拼缝、重叠等异常问题。最后扭正DLP投影图形方位，有效修正镜头倾斜不正带来的拼接异常。有效修正镜头倾斜不正带来的拼接异常。有效修正镜头倾斜不正带来的拼接异常。

【技术实现步骤摘要】
一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法


[0001]本专利技术涉及激光直接成像曝光
，具体为一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法。

技术介绍

[0002]市场对印刷电路板的精细度要求越来越高，随之对制程设备的能力提出更高的要求。目前激光直接成像曝光工艺已广泛使用于电路板生产的线路成形环节，是决定线路板精细度的关键。
[0003]激光直接成像曝光设备一般由多组DLP光机组成，以提高生产效率。多组DLP光机和单个DLP光机内部均会产生拼接，该拼接精度不高，容易引起错位、撕裂、重叠等严重引起线路板品质的异常问题。为了提升DLP光机在步进方向的分辨率，通常将DMD做倾斜处理，倾斜角与细分因子有关。然而实际装调中，倾斜角基本不可能调到理论真值，必然存在倾角误差，该误差容易引起拼接错位、撕裂、重叠等现象。另外设备在长时间工作下，机械结构随着各种应力产生形变，也会导致倾斜角误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法，利用动态标定的方法动态获取倾斜角，再通过图像处理方式补偿，将倾角误差的影响降至最低，达到长期稳定的高精度曝光状态。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法，包括反馈系统、纠偏系统，其特征在于：所述反馈系统包括DLP光机、底部相机和精密运动XY平台，所述底部相机完成对DLP光机上镜头的实时监控，所述底部相机测量镜头倾角时采用双矩形图模式，所述矩形图由DLP光机静态投图产生，矩形图大小由镜头倍率、底部相机视野共同决定，软件在识别矩形图时，不仅获取到矩形图中心位置，还有矩形图与扫描方向的夹角，即矩形倾角，所述DLP光机的倾斜角度取两个矩形倾角和图形中心连线与扫描方向的夹角三者的均值，降低软件识别带来的误差，所述纠偏系统包括条带计算、步进补偿和投影修正，所述带是指单DLP光机扫描时负责整个条状图形区域，倾斜扫描的图形处理是在条带矢量图中进行，因此倾角误差需带入计算，所述步进补偿主要由正步进方向横移距离或调整DLP光机投图的截止位置两种方式实现，所述投影修正主要指DLP光机投出的图形扫描边需与扫描方向保持一致，在底层帧化处理时，对无效区域进行修正。
[0006]DMD倾斜可以提升步进方向曝光精度，DLP光机理论的倾斜角度A与细分因子n有关，即A＝arctan(1/n)，实际倾斜角度A
r
可由底部相机测得，进而获取倾角误差。
[0007]将所述倾角误差发到纠偏系统，在矢量图进行条带切割时适当修正条带宽度，并在栅格化之前以实际倾斜角度A
r
做倾斜处理，由于倾斜会引起条带宽度的变化，导致条带拼接时产生拼缝、重叠等异常问题，需要修正步进方向横移距离或DLP投影宽幅，最后扭正DLP投影图形方位，有效修正镜头倾斜不正带来的拼接异常。
[0008]所述DLP光机的倾角主要由底部相机采用双矩形图模式测量获得，矩形投图可以有效减少圆形投图带来的像素误差，底部相机安装于精密运动XY平台上，可以设定测试间隔时间，达到长期监测和补偿倾斜误差的目的。
[0009]所述底部相机本身相对于扫描轴存在安装误差，在底部相机视野范围内，通过移动精密运动XY平台测试同一靶点，在曝光坐标系下，该靶点的坐标未发生变化，在底部相机的视野坐标下该靶点相当于平移，可轻松计算出旋转角α，进而计算出底部相机的旋转矩阵E；
[0010][0011]所述矩形图大小由镜头倍率、底部相机视野共同决定，两个矩形图应在DLP光机能力范围内尽量隔开，降低软件识别矩形图误差对倾角计算的影响，所述软件在识别矩形图时，不仅获取到矩形图中心位置，还有矩形图与扫描方向的夹角，即矩形倾角，获取到A点坐标和角度分别是A＝[x
A
,y
A
]、β,获取到B点坐标和角度分别是B＝[x
B
,y
B
]、γ。
[0012]所述DLP光机的倾斜角度取两个矩形倾角和图形中心连线与扫描方向的夹角三者的均值，降低软件识别带来的误差，假设步进轴向量为C＝[1,0]，实际倾斜角度A
r
为：
[0013]A
r
＝{arccos[<E
·
(B
‑
A),C>/|E
·
(B
‑
A)|]+β+γ
‑
2α}/3
[0014]所述倾角误差对曝光精度带来的影响，分别体现在拼接处会出现错位、撕裂和重叠，所述错位在纠偏系统的条带计算中通过引入倾角误差进行矢量图倾斜后获得修正，条带1中心位置与条带2中心位置的间距L始终小于DLP光机能覆盖的最大间距L
max
，确保可以通过修正步进方向横移距离或调整DLP光机投图的截止位置来改善撕裂或重叠，撕裂或重叠的间距Δd可由下式计算，其中DMD列数为l，行数为h，单点像素大小为dx，镜头倍率为t：
[0015]Δd＝[(cosA
r
‑
cosA)l+(sinA
‑
sinA
r
)h]×
dx
×
t
[0016]所述倾角误差会造成步进方向分辨率的不均匀，实际中需对倾角误差做一定限制，超出该限制时应给出警报，禁止使用补偿，该误差率计算方式如下：
[0017]Δdx＝(sinA
r
‑
sinA)/sinA
×
100％
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术提供了一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法用于间隔性地测量DLP光机的实际倾斜角度，应对DLP光机因为装调、热应力、机械应力等产生的形变误差，将所述倾角误差反馈给纠偏系统，在矢量图进行条带切割时适当修正条带宽度，并在栅格化之前以实际倾斜角度做倾斜处理。再计算出倾斜引起条带宽度的变化值，通过修正步进方向横移距离或DLP投影宽幅，解决条带拼接的拼缝、重叠等异常问题。最后扭正DLP投影图形方位，有效修正镜头倾斜不正带来的拼接异常。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的镜头反馈纠偏系统结构示意图；
[0021]图2为本专利技术的DMD倾斜后像素变化示意图；
[0022]图3为本专利技术的倾角误差的实际体现示意图；
[0023]图4为本专利技术的倾角误差对曝光精度的影响示意图；
[0024]图5为本专利技术的倾角误差对像素排列的影响示意图；
具体实施方式
[0025]下文结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。
[0026]本专利技术提出的一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法，主要由反馈系统、纠偏系统组成，反馈系统包含DLP光机、底部相机和精密运动XY平台，DMD倾斜可以提升步进方向曝光精度，DLP光机理论的倾斜角度A与细分因子n有关，即A＝arctan(1/n)，实际倾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法，包括反馈系统、纠偏系统，其特征在于：所述反馈系统包括DLP光机、底部相机和精密运动XY平台，所述底部相机完成对DLP光机上镜头的实时监控，所述底部相机测量镜头倾角时采用双矩形图模式，所述矩形图由DLP光机静态投图产生，矩形图大小由镜头倍率、底部相机视野共同决定，软件在识别矩形图时，不仅获取到矩形图中心位置，还有矩形图与扫描方向的夹角，即矩形倾角，所述DLP光机的倾斜角度取两个矩形倾角和图形中心连线与扫描方向的夹角三者的均值，降低软件识别带来的误差，所述纠偏系统包括条带计算、步进补偿和投影修正，所述带是指单DLP光机扫描时负责整个条状图形区域，倾斜扫描的图形处理是在条带矢量图中进行，因此倾角误差需带入计算，所述步进补偿主要由正步进方向横移距离或调整DLP光机投图的截止位置两种方式实现，所述投影修正主要指DLP光机投出的图形扫描边需与扫描方向保持一致，在底层帧化处理时，对无效区域进行修正。2.根据权利要求1所述的一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法，其特征在于：DMD倾斜可以提升步进方向曝光精度，DLP光机理论的倾斜角度A与细分因子n有关，即A＝arctan(1/n)，实际倾斜角度A
r
可由底部相机测得，进而获取倾角误差。3.根据权利要求1所述的一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法，其特征在于：将所述倾角误差发到纠偏系统，在矢量图进行条带切割时适当修正条带宽度，并在栅格化之前以实际倾斜角度A
r
做倾斜处理，由于倾斜会引起条带宽度的变化，导致条带拼接时产生拼缝、重叠等异常问题，需要修正步进方向横移距离或DLP投影宽幅，最后扭正DLP投影图形方位，有效修正镜头倾斜不正带来的拼接异常。4.根据权利要求1所述的一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法，其特征在于：所述DLP光机的倾角主要由底部相机采用双矩形图模式测量获得，矩形投图可以有效减少圆形投图带来的像素误差，底部相机安装于精密运动XY平台上，可以设定测试间隔时间，达到长期监测和补偿倾斜误差的目的。5.根据权利要求1所述的一种直接成像曝光机的镜头倾斜误差补偿方法，其特征在于：所述底部相机本身相对于扫描轴存在安装误差，在底部相机视野范围内，通过移动精密运动XY平台测试同一靶点，在曝光坐标系下，该靶点的坐标未发生变化，在底部相机的视野坐标下该靶点相当于平移，可轻松计算出旋转角α，进而计算出底部相机的旋转矩阵E；6.根据权利要求1所述的一种直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文涛，闫小猛，吕舟洋，
申请(专利权)人：深圳市鑫浩自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：