CN104091664B - 一种新型函数曲线跟随电阻修刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于激光调阻技术领域，本发明提供了一种新型函数曲线跟随电阻修刻方法，采用目前通用的激光修调系统原理，其特征在于：1)修调前确定待修调电阻的起始位和结束位，2)根据待修调电阻的长度、目标总阻值及分割步数计算生成目标阻值线性函数曲线，3)按照计算出的每分割段的目标阻值通过阻值实时测量反馈，通过对每分割段实际阻值和目标阻值的比对结果，来控制激光束实时跟随目标阻值曲线，以达到对阻值的线性修调目的。本发明采用的函数曲线跟随方法不但具有高效率、高精度的特点，同时针对线性电阻来说达到了真正意义上的无限细分，彻底避免了阻值突变的缺点，极大提高了位移传感器和角度传感器的应用精度。

Description

一种新型函数曲线跟随电阻修刻方法

技术领域

本发明属于激光调阻技术领域，具体是针对线性电阻的一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法，以提高线性电阻的加工精度和生产效率。如环形角度位移传感器、直尺位移传感器的线性电阻修刻(包含但不仅限于以上所述电阻)

背景技术

随着激光应用技术的不断发展，用于调整厚、薄膜电路中的激光调阻技术有了很大进步，其中最基本的就是对电阻的微调。目前最普遍的应用是厚膜基片阻值的激光修调。

激光修调是把一束聚焦的相干光在微机的控制下定位到工件上，是工件待调部分的膜层气化切除，以达到规定参数和阻值。调阻时局部温度升高使玻璃融化，气化部分阻值槽边缘受到玻璃覆盖，可填平机体表面被切割的介质，目前人们熟知的对片式电阻的微调方法就是用脉冲激光沿片式电阻的横截面积进行激光修刻，将相应的材质气化使电阻值增大，以达到要求的阻值精度。以上激光调阻的机理已在片式电阻的批量生产中得到广泛应用。

近年来随着我国航天航空、电力、水利、汽车等行业的飞速发展，位移传感器、角度传感器的市场需求越来越大，在位移传感器和角度传感器上同样需要对阻值进行微调，其不同之处是位移传感器和角度传感器上的电阻是一种线性电阻。对于线性电阻，传统修调方式有研磨法、划刻法等，基本的机理均是采用物理方法改变电阻的横截面积，然后配合高精度测量仪表按照预先测算出的阻值和细分份数逐一研磨、划刻。这些方法无一例外的存在效率低下、线性度精度控制不足，以及无法最大限度细分的劣势。目前也有激光修刻在线性电 阻修调上的应用，虽然效率和精度有很大提升，但仍然无法做到高精度的线性度控制。

发明内容：

本发明的目的是针对线性电阻修调过程中精度控制不高、生产效率低下以及无法做到无限细分的问题，提供一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法。本发明不但具有激光修刻的高效率、高精度的特点，同时针对线性电阻来说达到了真正意义上的无限细分，极大提高了位移传感器和角度传感器的应用精度，同时因为采用激光修刻轨迹跟随既定函数曲线的方法，所以可以进行任意连续递增曲线函数的线性电阻的修调。

本发明的技术方案是：针对线性电阻的一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法。采用目前通用的激光修调系统原理，包括有激光器产生激光束，经光束定位系统扩束、聚焦在工作台中处于焦平面位置的待刻电阻面上，通过阻值动态测量系统实时监控，自动调整和校正激光束在待刻电阻面上的修调轨迹。达到激光束对电阻值的修调线性曲线完全跟随给定函数曲线，达到高精度、高效率的线性电阻修调，且能够无限细分的目的。其具体实施步骤：1)修调前确定待修调电阻的起始位和结束位，2)根据待修调电阻的长度、目标总阻值及分割步数进而确定每分割段的电阻值，生成目标阻值线性函数曲线，3)按照计算出的每分割段的目标阻值通过阻值实时测量反馈，来控制激光束的修调轨迹，从而使激光修刻的每一分割步数的阻值始终跟随目标阻值线性函数曲线而变化。即从起始位置开始，将第一个分割步的阻值测量后与所计算的目标阻值比对，当测量值大于目标值时，则控制激光束由起始位置的内侧边沿向外侧边沿运动，增大其截面积使其相对阻值减小；当测量值小于目标值时，则控制激光束反向运行，使其相对阻值增大，每分割步依次进行，最终达到对阻值的线性修调目 的。

本发明技术方案在步骤1)中所述待修调电阻包含直线位移传感器线性电阻和角度位移传感器线性电阻。

本发明技术方案在步骤2)中所述，直线位移传感器按此方法每分割段长度最小可达到与工作平台精度一致的水平，本实例中可达到0.001mm；角度位移传感器每分割段同样可以达到与旋转平台定位精度一致的水平，本实例应用中可达5(min//角分//0.083度)

本发明技术方案在步骤3)中所述，对激光束修刻轨迹的控制是和目标阻值线性函数曲线实时跟随且一致的，激光束每一步的走势变化均来自于实际阻值和目标阻值的比对结果，彻底避免阻值突变的隐患，以达到高精度、高线性度的修调效果。

本发明的优点：

1.与传统研磨、划刻的电阻修调方法相比，本发明方法大大提高了线性电阻中线性度这一指标的加工精度，同时在加工效率上也有极大的提高。

2.本发明方法与传统研磨、划刻的电阻修调方法相比，由于采取了按客户定义的函数公式计算目标值，并采取曲线跟随的激光修刻方法，所以可以确保每个电阻的最终目标阻值一致，阻值误差可以控制在0.2％以内，改变了传统方法中阻值线性度可控但目标阻值不可控的缺点，提高了产品的一致性。

3.本发明采用的函数曲线跟随修刻的方法，实现了真正意义上的线性电阻无限细分分割，为直线位移传感器和角度位移传感器的应用效果带来了明显改善，同时有效避免了阻值突变等缺点。

4.本发明采用的按客户定义的函数公式计算目标阻值的方法，除了满足直线线性电阻的修刻外，可以进行任意连续递增曲线函数的线性电阻的修刻，可满 足不同客户的差异性需求。

附图说明：

下面结合附图及实例对本发明做进一步的描述：

图1为本发明在修调直线位移传感器线性电阻时的具体应用

图2为本发明在修调角度位移传感器线性电阻时的具体应用

本发明具体的实施：

实例1：图1为本发明在对直线位移传感器的线性电阻修刻时的具体应用，如图1：连通待测电阻的测量点c、d和电刷a，移动电刷a确定修调起始位，其方法是：从待修刻电阻的起始端移动电刷a，观察测量阻值，当测量阻值有明显变化时(阻值开始增加)的位置即为修调起始位置，同样方法确定修调结束位置，此起始点实则为印刷的电阻镀膜层与连接点的交点位置，一般来说为保证印刷效果会把电阻镀膜层印刷至和连接点相重合，由于连接点本身的阻值非常小，为保证修调后电阻的线性度和最终的阻值符合要求，准确定位修调起始点非常重要。

本发明方法在对位移传感器线性电阻进行修刻时，采用的运动方式有两种：1)位移传感器线性电阻固定不动，通过伺服马达控制激光振镜和测量电刷移动，并结合视频校正系统进行调整；2)激光振镜和测量电刷固定不动，将位移传感器线性电阻固定在直线电机(直线马达)，通过控制直线马达的移动来实现线性电阻的修调。本实例所述实施方案为采用第一种方式。

确定修调起始点后，根据位移传感器线性电阻的总长度、分割步数以及修调后的目标总阻值，通过用户定义的函数公式可以计算出每个分割步数的目标阻值，也即确定了此位移传感器线性电阻的阻值线性函数，然后通过实时测量 反馈系统根据每分割步数(即移动距离)的阻值控制激光束轨迹(图1-b)进行修调，即从起始位置的外侧边沿开始，将第一个分割步的阻值测量后与所计算的目标阻值比对，当测量值大于目标值时，则控制激光束由内侧边沿向外侧边沿运动，增大其截面积使其相对阻值减小；当测量值小于目标值时，则控制激光束反向运行，使其相对阻值增大，后续每分割步依次进行，以此使激光修刻的每一分割步数的阻值始终跟随目标阻值线性函数曲线而变化。达到对位移传感器线性电阻的阻值修刻与目标函数相一致的线性度。

实例2：图2为本发明对角度位移传感器线性电阻修调时的具体应用，其运动方式是将角度位移传感固定在步进电机上，使其随步进电机做同心转动，将电刷a固定不动，激光修调过程中通过脉冲数来控制角度位移传感器的旋转角度。如图2：连通待测电阻两端的测量点c、d和电刷a，通过控制步进电机转动角度位移传感器确定修调起始位，其方法原理与实例1所述基本相同，操作方式上的区别在于角度位移传感器是旋转角度来测量阻值，其阻值的线性度是基于中心点的角度变化而产生。

确定修调起始位置后，根据修调起点到结束点的角度和分割步数计算出每分割步数的角度，再计算出每分割步数的阻值，则此角度位移传感器随角度不同其阻值的线性函数就确定了，然后通过实时测量反馈系统控制激光束(图2-b)的轨迹配合步进电机的转动来进行激光修刻，激光束运行轨迹的控制方法与实例1中所述相同。

本发明中的图像采集、激光控制、数据处理和运动控制的操作均为现有技术。

以上所述发明实施例仅为本发明的一个比较好的方案，并不用于限制本发明，凡在本发明的原理之内所做的任何改动、替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法：采用激光束烧灼电阻体，减小电阻体截面积从而改变其阻值的原理，包括有激光器产生激光束，经光束定位系统扩束、聚焦在工作台中处于焦平面位置的待刻电阻面上，通过阻值动态测量系统实时监控，测量到的阻值与预先计算设定的阻值和细分分割数进行比对，来实时自动调整和校正激光束在待调电阻面上的修调轨迹，达到激光束对电阻值的修调线性曲线完全跟随给定函数曲线，达到高精度、高效率的线性电阻修调，且能够无限细分的目的，其具体实施步骤：1)修调前确定待修调电阻的起始位和结束位；2)根据待修调电阻的长度、目标总阻值及分割步数，计算出每分割段的电阻值，生成目标阻值线性函数曲线；3)按照计算出的每分割段的目标阻值通过阻值实时测量反馈，来控制激光束的修调轨迹，从而使激光修刻的每一分割步数的阻值始终跟随目标阻值线性函数曲线而变化，即从起始位置开始，将第一个分割步的阻值测量后与所计算的目标阻值比对，当测量值大于目标值时，则控制激光束由起始位置的内侧边沿向外侧边沿运动，增大其截面积使其相对阻值减小；当测量值小于目标值时，则控制激光束反向运行，使其相对阻值增大，每分割步依次进行，最终达到对阻值的线性修调目的。

2.根据权利要求1所述的一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法，其特征在于步骤1)中修刻前先确定待修调电阻的起始位置，此位置为线性电阻印刷的电阻镀膜层与连接点的交点位置。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法，其特征是接通测量系统，通过移动电刷测量待修调线性电阻的初始电阻变化来确定修刻起始位置。

4.根据权利要求1或2所述的一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法，其特征在于所述待调线性电阻为直线位移传感器的线性电阻或角度位移传感器的线性电阻。

5.根据权利要求1所述的一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法，其特征在于步骤2)中针对直线位移传感器线性电阻，根据确定起始位置而得到的待调电阻的总长度、分割步数以及修调后的目标总阻值，按用户给定的函数公式计算出每分割步数阻值，即确定了待调位移传感器线性电阻的阻值线性函数，然后依照实际测量阻值与目标阻值的比对结果，实时控制激光束的修调轨迹与目标函数曲线相一致，从而达到对目标电阻的线性阻值修刻。

6.根据权利要求5所述的一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法，其特征在于针对角度位移传感器线性电阻，确定的起始位置以角度来体现，并根据待调电阻的总角度、分割步数以及修调后的目标总阻值来计算阻值线性函数。

7.根据权利要求5所述的一种新型函数曲线跟随的激光修刻方法，其特征在于可以按用户给定函数公式来计算出每分割步数的阻值，即可以进行任意连续递增曲线函数的线性电阻的修调。