CN103472691A - 一种曝光机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种曝光机，包括控制器，半椭圆球体型反射罩、UV灯、可调基座、电机、平面反射镜和照度感应器，其中，UV灯设置在所述半椭圆球体型反射罩中，UV灯的底部设有由电机控制的可调基座，平面反射镜设置在半椭圆球体型反射罩内的焦点处；照度感应器设置在半椭圆球体型反射罩的外部，用于检测经过平面反射镜反射出半椭圆球体型反射罩的光的照度，并将检测的结果传输到控制器中；控制器与电机连接，用于控制电机的转动。本发明还公开了一种曝光机的控制方法。本发明不仅有效延长了UV灯的老化，增加了UV灯的使用时间；而且，降低了整个曝光机的能耗；同时减少了曝光机的维护的时间并增加了设备运行的安全性，减少了UV灯爆灯的风险。

Description

一种曝光机及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种曝光机及其控制方法。
背景技术
目前许多光配向设备使用采用UV灯的曝光机进行配向，配向需要固定的照度。但是UV灯在功率不变的情况下随着使用时间的延长，照度会因为UV灯的老化而下降的，所以为了满足配向所需的照度，现有技术中一般会采用不断加大曝光机中UV灯功率的方法，来保证照度。
采用这种方法存在几个问题，其一，UV灯随着使用时间的延长，它的功率会不断地变大，增加了整个曝光机的能耗。其二，UV灯长时间在高功率的环境下工作会加快它的衰减，减少它的使用寿命，增加它的更换频率；其三，由于灯源材料的差异，在换灯后需要对灯源的位置进行手动调整，以保证其最低功率，这样就延长了维保时间，降低了设备的稼动。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种能够有效降低曝光机整体能耗，增加曝光机中UV灯使用寿命的曝光机。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种曝光机，包括控制器，半椭圆球体型反射罩、UV灯、可调基座、电机、平面反射镜和照度感应器，其中，所述UV灯设置在所述半椭圆球体型反射罩中，所述UV灯的底部设有由所述电机控制的可调基座，所述平面反射镜设置在半椭圆球体型反射罩内的焦点处；所述照度感应器设置在半椭圆球体型反射罩的外部，用于检测经过平面反射镜反射出半椭圆球体型反射罩的光的照度，并将检测的结果传输到控制器中；所述控制器与电机连接，用于控制电机的转动。
所述电机为精密电机，所述精密电机的精度为1um，这样可以更加准确的控制UV灯移动的距离，从而使整个曝光机的实时自动调节更加精准。
其中，所述控制器中包括依次连接的PC机和PLC，将控制器分成两部分，PC机主要用于数据的比较和一些计算结果的输出，PLC主要用于控制电机，这样将控制器分成两部分，使整个曝光机的工作效率更高。
所述平面反射镜设置的角度为45°。
本发明还提供了一种曝光机控制方法，包括以下步骤：
（1）在控制器中设定UV灯的初始高度、固定照度、校准模式和实时调节模式；
（2）控制器控制电机将UV灯置于初始高度，并调整UV灯的功率使照度感应器测量的照度与固定的照度相等并保持，然后控制器进入校准模式；所述校准模式为控制器控制UV灯的功率保持不变，同时控制电机移动UV灯的高度，并用照度感应器测量UV灯在每个高度上的照度，记录下照度感应器测到最大照度时UV灯的最佳高度Dmax然后退出校准模式；
（3）控制器退出校准模式后，将UV灯恢复至初始高度，同时控制器进入实时调节模式；所述实时调节模式为，照度感应器感应从半椭圆球体型反射罩射出的光的照度，将照度感应值传输到控制器中，控制器将照度感应器的照度感应值与固定照度进行比较，当照度感应值低于固定照度时，先保持UV灯的功率不变，控制器控制电机调整UV灯的高度直到照度感应器检测到的照度感应值与固定照度相等后停止并将UV灯保持在当前高度；如果UV灯的高度达到最佳高度Dmax，照度感应器检测的照度感应值没有达到固定照度，控制器控制电机将UV灯恢复到初始高度后，调节UV灯的功率使得照度感应器的照度感应值与固定照度相同，同时将UV灯的功率保持在当前功率并退出实时调节模式重新进入校准模式。
工作原理：本发明主要利用半椭圆球体型反射罩的基本原理，即通过椭圆一个焦点的光线必然经过椭圆的另一个焦点，在UV灯源下方增加可调式基座，通过实时监测反射出光的照度与固定照度的关系，实时控制精密电机控制基座的移动来调整灯源距椭圆焦点之间的距离以降低光能在反射过程中的损耗，这样能通过增加平面反射镜反射出的光量增加射出光源罩的照度，有效提高光源的利用率，达到降低UV灯的功率的目的，延长了UV灯的使用寿命。
有益效果：与现有技术相比，本发明使得曝光机中UV灯的功率增加的相对缓慢，延长了UV灯的老化，有效增加了UV灯的使用时间；其次，本发明使得UV灯较长时间维持在较低的功率环境下，降低了整个曝光机的能耗；在这本发明在更换新灯过后，无需再打开灯箱调整灯源的位置，可直接通过校准系统进行调节，减少了曝光机的维护的时间，每次曝光机的维护时间能够节省6～8小时，增加了设备的稼动；最后使用本发明，可以使曝光机的光源处于相对稳定状态，增加了设备运行的安全性，减少了UV灯爆灯的风险。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为现有技术中UV灯使用时间与功率的变化关系图；
图3为采用本发明后UV灯使用时间与功率的变化关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，一种曝光机，包括控制器1，半椭圆球体型反射罩2、UV灯3、可调基座4、电机5、平面反射镜6和照度感应器7，其中，所述UV灯3设置在所述半椭圆球体型反射罩2中，所述UV灯3的底部设有由所述电机5控制的可调基座4，所述平面反射镜6设置在半椭圆球体型反射罩2内的焦点处；所述照度感应器7设置在半椭圆球体型反射罩2的外部，对着光反射出的方向，照度感应器7主要用于检测从半椭圆球体型反射罩2中射出的光的照度，并将检测的结果传输到控制器1中；所述控制器1与电机5连接，用于控制电机5的转动从而调整可调基座4的高度。
其中，电机采用精密电机，精密电机的精度优选为1um，这样可以更加准确的控制UV灯移动的距离，从而使整个曝光机的实时自动调节更加精准。
控制器中包括依次连接的PC机和PLC，将控制器分成两部分，PC机主要用于数据的比较和一些计算结果的输出，PLC主要用于控制电机，这样将控制器分成两部分，使整个曝光机的工作效率更高。
采用这种曝光机的曝光方法主要包括以下步骤：
（1）在控制器中设定UV灯的初始高度、固定照度、校准模式和实时调节模式。
由于UV灯一开始使用时，如果直接将UV灯置于半椭圆球体型反射罩的焦点，UV灯在正好能工作的功率下产生的射出半椭圆球体型反射罩的光的照度会高于所需要的固定照度，所以要在控制器中设定一个初始高度。
（2）控制器控制电机将UV灯置于初始高度，并调整UV灯的功率使照度感应器测量的照度与固定的照度相等并保持，然后控制器进入校准模式。
校准模式为：控制器控制UV灯的功率保持不变，同时控制电机移动UV灯的高度，并用照度感应器测量UV灯在每个高度上的照度，记录下照度感应器测到最大照度时UV灯的最佳高度Dmax然后退出校准模式；
（3）控制器退出校准模式后，将UV灯恢复至初始高度，同时控制器进入实时调节模式。
所述实时调节模式为，照度感应器感应从半椭圆球体型反射罩射出的光的照度，将照度感应值传输到控制器中，控制器将照度感应器检测的照度感应值与固定照度进行比较，当照度感应值低于固定照度时，先保持UV灯的功率不变，控制器控制电机调整UV灯的高度直到照度感应器感应到的照度感应值与固定照度相等后停止并将UV灯保持在当前高度；如果UV灯的高度达到最佳高度Dmax，照度感应器感应的照度感应值没有达到固定照度，控制器控制电机将UV灯恢复到初始高度后，调节UV灯的功率使得照度感应器的照度感应值与固定照度相同，同时将UV灯的功率保持在当前功率并退出实时调节模式重新进入校准模式。
本方法就是使控制器在校准模式和实时调节模式这两中工作模式中不断循环，从而实现自动调节的功能，采用这种方法UV灯的使用功率上升比较缓慢，所以有效减缓了UV灯的老化。
采用两个相同的UV灯分别设置在现有的曝光机和本发明的曝光机中进行对比试验。
如图2所示，在现有技术中，单独调整UV灯的功率使产生的照度满足要求的照度，当使用到40天时，UV灯的功率就高达2960瓦。如图3所示，采用本发明的曝光机及其曝光方法，UV灯使用40天时，功率才为225O瓦，UV灯使用90天时，功率才达到2960瓦，由此可以估算出采用本发明，UV灯的使用寿命比现有技术中的UV灯的使用寿命可以延长30%以上。

Claims (5)

1.一种曝光机，其特征在于：包括控制器，半椭圆球体型反射罩、UV灯、可调基座、电机、平面反射镜和照度感应器，其中，所述UV灯设置在所述半椭圆球体型反射罩中，所述UV灯的底部设有由所述电机控制的可调基座，所述平面反射镜设置在半椭圆球体型反射罩内的焦点处；所述照度感应器设置在半椭圆球体型反射罩的外部，用于检测经过平面反射镜反射出半椭圆球体型反射罩的光的照度，并将检测的结果传输到控制器中；所述控制器与电机连接，用于控制电机的转动。
2.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于：所述电机为精密电机，所述精密电机的精度为1um。
3.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于：所述控制器中包括依次连接的PC机和PLC。
4.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于：所述平面反射镜设置的角度为45°。
5.一种基于权利要求1所述的曝光机的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在控制器中设定UV灯的初始高度、固定照度、校准模式和实时调节模式；
（2）控制器控制电机将UV灯置于初始高度，并调整UV灯的功率使照度感应器测量的照度与固定的照度相等并保持，然后控制器进入校准模式；所述校准模式为控制器控制UV灯的功率保持不变，同时控制电机移动UV灯的高度，并用照度感应器测量UV灯在每个高度上的照度，记录下照度感应器测到最大照度时UV灯的最佳高度Dmax然后退出校准模式；
（3）控制器退出校准模式后，将UV灯恢复至初始高度，同时控制器进入实时调节模式；所述实时调节模式为，照度感应器感应从半椭圆球体型反射罩射出的光的照度，将照度感应值传输到控制器中，控制器将照度感应器的照度感应值与固定照度进行比较，当照度感应值低于固定照度时，先保持UV灯的功率不变，控制器控制电机调整UV灯的高度直到照度感应器检测到的照度感应值与固定照度相等后停止并将UV灯保持在当前高度；如果UV灯的高度达到最佳高度Dmax，照度感应器检测的照度感应值没有达到固定照度，控制器控制电机将UV灯恢复到初始高度后，调节UV灯的功率使得照度感应器的照度感应值与固定照度相同，同时将UV灯的功率保持在当前功率并退出实时调节模式重新进入校准模式。
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