CN105278262B - 一种使用吸盘相机标定曝光机光路位置关系的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用吸盘相机标定曝光机光路位置关系的方法，制作特定的带有mark的标记图片，静态投图，使用吸盘相机标定mark的位置，从而通过计算得出各DMD之间的位置关系。通过本发明的方法能够快速精确的标定出光路的位置关系，误差在2um以内，大大提升了DMD之间的拼接良率，并且可以重复使用，标定过程简单快速，提高了工作效率。

Description

一种使用吸盘相机标定曝光机光路位置关系的方法
技术领域
本发明涉及激光直写曝光技术领域，具体涉及一种使用吸盘相机标定曝光机光路位置关系的方法。
背景技术
激光直写曝光机目前大多数使用的是DMD成像，如果曝光机光路位置关系误差较大，会导致PCB制板过程中，DMD场间拼接误差大，PCB板曝光次品率升高。
多个DMD之间的位置关系标定采用的方式不同，多数是采用静态投图到压有干膜的PCB板上，再使用对位CCD相机标定计算，且一旦DMD物理位置轻微改变，就需要采用新的PCB板进行标定，标定一次相当繁琐，工作效率低。
发明内容
本发明提供一种使用吸盘相机标定曝光机光路位置关系的方法，通过此方法可以快速准确的标定出曝光机光路的位置关系。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种使用吸盘相机标定曝光机光路位置关系的方法，所述曝光机包括四个成像光头DMD1、DMD2、DMD3、DMD4，所述曝光机下方设有载物平台，该载物平台上设置有用于记录平台坐标的左吸盘相机和右吸盘相机，所述方法包括如下步骤：
1)制作一张标记图片，该标记图片上设置有两个标记点mark0和mark1，所述mark0和mark1位于同一条水平线上，mark0与mark1的中心间距为d；
2)使用四个成像光头DMD1、DMD2、DMD3、DMD4分别静态投射步骤1)的标记图片；
3)移动载物平台，将左吸盘相机移动到DMD1成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到左吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x0，y0)；
4)移动载物平台，将左吸盘相机移动到DMD2成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到左吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x1，y1)；
5)移动载物平台，将左吸盘相机移动到DMD3成像光头下，启动图像处理算法，将mark1移动到左吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x2，y2)；
6)移动载物平台，将右吸盘相机移动到DMD3成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到右吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x3，y3)；
7)移动载物平台，将右吸盘相机移动到DMD4成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到右吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x4，y4)；
8)计算四个成像光头DMD1、DMD2、DMD3、DMD4之间的位置关系：
所述DMD1与DMD2的位置关系为：
△xDMD1-2＝x1-x0
△yDMD1-2＝y1-y0
所述DMD2与DMD3的位置关系为：
△xDMD2-3＝x2-x1+d cosθ*M*PW
△yDMD2-3＝y2-y1+d sinθ*M*PW
其中θ为DMD3的倾斜角，M为光路成像的倍率，PW为网格精度；
所述DMD3与DMD4的位置关系为：
△xDMD3-4＝x4-x3
△yDMD3-4＝y4-y3。
优选地，所述中心间距d小于等于DMD的像素大小的一半。
优选地，所述标记点mark0位于标记图片的像素中心。
由以上技术方案可知，与传统方法相比，本发明的方法不需要铜基板、不需要压干膜，省去很多时间，通过本发明的方法能够快速精确的标定出光路的位置关系，误差在2um以内，大大提升了DMD之间的拼接良率，并且可以重复使用，标定过程简单快速，提高了工作效率。
附图说明
图1为使用本发明方法的曝光机和载物台的结构示意图；
图2为本发明中标记图片的示意图；
图3为DMD倾斜角及成像关系的示意图；
图4为四个成像光头DMD1、DMD2、DMD3、DMD4之间位置关系的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1所示，本发明的方法适用于PCB激光直写曝光机，所述曝光机包括四个成像光头10，分别为DMD1、DMD2、DMD3、DMD4，所述曝光机下方设有载物平台20，该载物平台上设置有用于记录平台坐标的左吸盘相机30和右吸盘相机40。
所述方法具体包括如下步骤：
1)制作一张BMP格式的标记图片，如图2所示，该标记图片上设置有两个标记点mark0和mark1，所述mark0和mark1位于同一条水平线上，mark0与mark1的中心间距为d。由于平台的步进轴运动行程限制，左侧吸盘相机只能看到DMD1右边一半的大小，同理右侧吸盘相机也只能看到DMD4的左边一半大小，因此需要中心间距d小于等于DMD的像素大小的一半。为了方便使用，所述标记点mark0位于标记图片的像素中心；
2)使用四个成像光头DMD1、DMD2、DMD3、DMD4分别静态投射步骤1)的标记图片；
3)移动载物平台，将左吸盘相机移动到DMD1成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到左吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x0，y0)；
4)移动载物平台，将左吸盘相机移动到DMD2成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到左吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x1，y1)；
5)移动载物平台，将左吸盘相机移动到DMD3成像光头下，启动图像处理算法，将mark1移动到左吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x2，y2)；
6)移动载物平台，将右吸盘相机移动到DMD3成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到右吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x3，y3)；
7)移动载物平台，将右吸盘相机移动到DMD4成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到右吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x4，y4)；
8)参照附图4，计算四个成像光头DMD1、DMD2、DMD3、DMD4之间的位置关系：
所述DMD1与DMD2的位置关系为：
△xDMD1-2＝x1-x0
△yDMD1-2＝y1-y0
如图3所示，由于DMD倾斜后，静态投图至吸盘相机，将mark移动到相机中心，此时平台移动的X、Y方向的距离与DMD没有倾斜时平台移动的距离存在倾斜角θ的三角函数关系。DMD2-3的位置关系，看到的不是同一个mark，而是使用左侧吸盘相机标定了DMD2中心的mark0以及DMD3左侧的mark1，所以使用了三角函数关系，换算出两个mark的平台移动距离，所述DMD2与DMD3的位置关系为：
△xDMD2-3＝x2-x1+d cosθ*M*PW
△yDMD2-3＝y2-y1+d sinθ*M*PW
其中θ为DMD3的倾斜角，M为光路成像的倍率，PW为网格精度；
所述DMD3与DMD4的位置关系为：
△xDMD3-4＝x4-x3
△yDMD3-4＝y4-y3。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种使用吸盘相机标定曝光机光路位置关系的方法，其特征在于，所述曝光机包括四个成像光头DMD1、DMD2、DMD3、DMD4，所述曝光机下方设有载物平台，该载物平台上设置有用于记录平台坐标的左吸盘相机和右吸盘相机，所述方法包括如下步骤：
1)制作一张标记图片，该标记图片上设置有两个标记点mark0和mark1，所述mark0和mark1位于同一条水平线上，mark0与mark1的中心间距为d；
2)使用四个成像光头DMD1、DMD2、DMD3、DMD4分别静态投射步骤1)的标记图片；
3)移动载物平台，将左吸盘相机移动到DMD1成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到左吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x0，y0)；
4)移动载物平台，将左吸盘相机移动到DMD2成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到左吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x1，y1)；
5)移动载物平台，将左吸盘相机移动到DMD3成像光头下，启动图像处理算法，将mark1移动到左吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x2，y2)；
6)移动载物平台，将右吸盘相机移动到DMD3成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到右吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x3，y3)；
7)移动载物平台，将右吸盘相机移动到DMD4成像光头下，启动图像处理算法，将mark0移动到右吸盘相机中心，记录当前的平台坐标(x4，y4)；
8)计算四个成像光头DMD1、DMD2、DMD3、DMD4之间的位置关系：
所述DMD1与DMD2的位置关系为：
ΔxDMD1-2＝x1-x0
ΔyDMD1-2＝y1-y0
所述DMD2与DMD3的位置关系为：
ΔxDMD2-3＝x2-x1+dcosθ*M*PW
ΔyDMD2-3＝y2-y1+dsinθ*M*PW
其中θ是DMD3倾斜前后投影在平台上的mark0和mark1所在的直线之间的夹角，M为光路成像的倍率，PW为网格精度；
所述DMD3与DMD4的位置关系为：
ΔxDMD3-4＝x4-x3
ΔyDMD3-4＝y4-y3。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中心间距d小于等于DMD的像素大小的一半。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标记图片为BMP图片，所述标记点mark0位于标记图片的像素中心。
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