CN103217876B - Pcb曝光机的纠偏均分对位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PCB曝光机的纠偏均分对位方法，其包括区中心点坐标、求偏移距离值d、建立数据模型、利用序列二次规划算法求得对位靶标点的x方向的偏移量x1、y方向的偏移量y1、偏移角度，其中p为靶标点，按得到的偏移量偏移对位，校准最终坐标，本发明能有效的增加PCB曝光机对位的精确性。

Description

PCB曝光机的纠偏均分对位方法

技术领域

本发明涉及PCB制版技术领域，具体涉及一种PCB曝光机的纠偏均分对位方法。                                

背景技术

曝光机是用于线路板行业的一种设备，它通过紫外光等将菲林片上的图像信息转移到涂有感光物质（如干膜）的覆铜板上。根据机器的自动化程度，分为手动对位曝光机和自动对位曝光机。手动对位曝光机通过人工将菲林片与覆铜板进行对准，然后进行曝光，对人的要求比较高，且效率准确度都不够高。而自动对位曝光机是通过CCD成像得到对位孔等靶标信息，然后通过对位算法计算出应该偏移旋转的值，继而控制电机运转达到对位的目的的设备，其对位准确度及其精度高，大大提高了生产效率与生产质量。

曝光机对位的目标是覆铜板与菲林片，它们是通过靶标进行对位的，如覆铜板上的靶标为圆孔，菲林片上靶标为实心圆，覆铜板与菲林片上各四个靶标，分散在四个角。最终的目标就是把覆铜板与菲林片上的靶标进行对准，最理想的情况如图1所示，完全对准。

但是实际情况因为存在菲林变形等各个因素，所以会存在很多种情况，如图2所示，怎样对准，什么情况下算是对准了，这个就是自动对位曝光机所要做的，这也决定了自动对位曝光机的性能。

目前已有的算法中，各有缺点，精度也有差别，如采用最小二乘方法，特别是在碰到图3这些情况的时候，对位的结果是不尽人意。

发明内容

针对上述的不足，本发明的目的是提供一种PCB曝光机的纠偏均分对位方法，解决了以往算法在出现多点不同方向偏移的时候纠偏对位出现偏差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种PCB曝光机的纠偏均分对位方法法，所述纠偏均分对位方法步骤包括：

利用CCD成像技术，得到上、下菲林的对位靶标点的中心点坐标；

利用CCD成像技术，通过对上、下菲林得到的对位靶标点的中心点坐标进行距离计算，分别得出上、下菲林的四个对位靶标点的偏移距离值d；

建立数据模型，设定对位靶标点的坐标为（x，y），偏移角度为                                                ，x1为x方向的偏移量，y1为y方向的偏移量，（xi,yi）为经过矩阵变化后的对位靶标点的坐标，根据公式：

利用序列二次规划算法求得对位靶标点的x方向的偏移量x1、y方向的偏移量y1、偏移角度，其中p为靶标点；

根据公式

 

对上一步得出的对位靶标点的x方向的偏移量x1和y方向的偏移量y1进行校正，得到最终的对位靶标点的x方向的偏移量tx、y方向的偏移量ty、偏移角度，驱动PCB曝光机的对位装置沿x方向移动tx，沿y方向移动ty，按照偏移角度旋转；

根据最终的对位靶标点的x方向的偏移量tx、y方向的偏移量ty、偏移角度，根据公式

求得最终变化后的坐标，并跟偏移后的实际位置进行坐标验证。

本发明的有益效果是，能有效的增加PCB曝光机对位的精确性。

附图说明

图1是理想状态的对位示意图。

图2是实际状态的对位示意图。

图3是现有对位算法对位不精准时候的对位示意图。

图4是本发明距离值d的示意图。

图5是本发明与最小二乘方法的比较结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明：

本发明包括以下步骤：

利用CCD成像技术，得到上、下菲林的对位靶标点的中心点坐标；

参见图4，利用CCD成像技术，通过对上、下菲林得到的对位靶标点的中心点坐标进行距离计算，分别得出上、下菲林的四个对位靶标点的偏移距离值d；

建立数据模型，设定对位靶标点的坐标为（x，y），偏移角度为，x₁为x方向的偏移量，y₁为y方向的偏移量，（xi,yi）为经过矩阵变化后的对位靶标点的坐标，

根据公式: 

利用序列二次规划算法求得对位靶标点的x方向的偏移量x₁、y方向的偏移量y₁、偏移角度,其中p为靶标点。

二次规划是非线性规划中的一类特殊数学规划问题，二次规划的一般形式可以表示为：

其中G是Hessian矩阵，τ是有限指标集，c，x和{ai}，都是R中的向量。如果Hessian矩阵是半正定的，则我们说（1.1）是一个凸二次规划，在这种情况下该问题的困难程度类似于线性规划（如果=0，二次规划问题就变成线性规划问题了）。如果有至少一个向量满足约束并且在可行域有下界，则凸二次规划问题就有一个全局最小值。如果是正定的，则这类二次规划为严格的凸二次规划，那么全局最小值就是唯一的。如果是一个不定矩阵，则为非凸二次规划，这类二次规划更有挑战性，因为它们有多个平稳点和局部极小值点。

通过序列二次规划算法能够得到x₁和y₁的最小值，即靶标点和理论点的最小位移量。

根据公式

 

对上一步得出的对位靶标点的x方向的偏移量x1和y方向的偏移量y1进行校正，得到最终的对位靶标点的x方向的偏移量tx、y方向的偏移量ty、偏移角度，根据得到的tx、ty和，驱动PCB曝光机的对位装置沿x方向移动tx，沿y方向移动ty，按照偏移角度旋转；

根据最终的对位靶标点的x方向的偏移量tx、y方向的偏移量ty、偏移角度，根据公式

求得最终变化后的坐标。

实施例1，采用二次规划算法得出对位靶标点的x方向的偏移量tx为1、y方向的偏移量ty为1、偏移角度为0.1，经过上下菲林的旋转和偏移后，上下菲林的四对偏移量分别为（-0.8，-0.8），（-0.2，0.2），（0.4，0.3），（0.5，-0.6），然后得出补偿值为（0.15，-0.1），通过补偿，得出最后的对位靶标点坐标为（-0.65，0.7），（-0.05，0.1），（0.4，0.2），（0.65，-0.7），实现均分效果。

参见图5，根据图中，根据目标点1、采用最小二乘解的点3和采用本发明提出来的算法的点2的偏移对位后的示意图，我们可知，采用本发明提出来的算法，能有效的在多点反方向偏差时，能更好的缩小其偏移误差，通过移动其偏移量能很好的校准，使其能够均匀分布在目标点的同心圆上，实现精确对位。

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种PCB曝光机的纠偏均分对位方法，其特征在于：所述纠偏均分对位方法步骤包括：

利用CCD成像技术，得到上、下菲林的对位靶标点的中心点坐标；

利用CCD成像技术，通过对上、下菲林得到的对位靶标点的中心点坐标进行距离计算，分别得出上、下菲林的四个对位靶标点的偏移距离值d；

建立数据模型，设定对位靶标点的坐标为(x，y)，偏移角度为θ，x1为x方向的偏移量，y1为y方向的偏移量，(xi，yi)为经过矩阵变化后的对位靶标点的坐标，根据公式：

$\underset{p}{\min }\left\{\max (d_1\left(p\right),d_2\left(p\right),d_3\left(p\right),d_4\left(p\right))\right\}$

利用序列二次规划算法求得对位靶标点的x方向的偏移量x1、y方向的偏移量y1、偏移角度θ，其中p为靶标点；

根据公式

-min(p(x))＝max(p(x))

-min(p(y))＝max(p(y))

$\▿x=(\min \left(p\left(x\right)\right)+\max \left(p\left(x\right)\right))/2$

$\▿y=(\min \left(p\left(y\right)\right)+\max \left(p\left(y\right)\right))/2$

$\mathrm{tx}=\▿x+x_1$

$\mathrm{ty}=\▿y+y_1$

对上一步得出的对位靶标点的x方向的偏移量x1和y方向的偏移量y1进行校正，得到最终的对位靶标点的x方向的偏移量tx、y方向的偏移量ty、偏移角度θ，驱动PCB曝光机的对位装置沿x方向移动tx，沿y方向移动ty，按照偏移角度θ旋转；

根据最终的对位靶标点的x方向的偏移量tx、y方向的偏移量ty、偏移角度θ，根据公式

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{xi}\\ \mathrm{yi}\\ 1\end{array}\right\}=\left\{\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& \mathrm{tx}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& \mathrm{ty}\\ 0& 0& 1\end{array}\right\}\left\{\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right\}$

求得最终变化后的坐标，并跟偏移后的实际位置进行坐标验证。