CN106647184B - 一种直写式丝网制版设备的曝光方法 - Google Patents

一种直写式丝网制版设备的曝光方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直写式丝网制版设备及其使用方法，现有技术中，存在因装配位移传感器和曝光点之间位置偏移而导致测量的焦面和实际焦面不一致的问题。本发明提供的直写式丝网制版设备和焦面控制方法利用一个Z轴控制器预先建立下一步需要扫描的扫描带的焦面位置和扫描平台位置信号之间的映射关系，在下一步扫描时，根据这个映射关系调整光学镜头位置，避免了因装配位移传感器和光学镜头之间位置偏离而导致测量的焦面和实际焦面不一致的问题。本发明还提供了一种利用感兴区域曝光的方法和一种在线实时光均匀性补偿的方法，解决了数字微镜器件寿命延长和数字微镜器件上能量输出分布不均匀的问题。

Description

一种直写式丝网制版设备的曝光方法
技术领域
本发明涉及丝网制版技术领域，具体涉及一种直写式丝网制版设备的曝光方法
背景技术
现有的激光直写设备中，一般利用曝光点旁边的位移传感器来测量曝光点位置上光学镜头距离网板的距离，虽然曝光点位置紧靠着位移传感器，他们相距很短的一个距离，但是他们两者实际上并不处于同一位置；因此，用位移传感器测量出的距离也不是光学镜头距离网板的实际距离，虽然他们在大部分情况下非常接近。
现有技术中，利用上述测量的距离来调整曝光点处光学镜头的焦面，因为位移传感器装配位置和曝光点位置之间不一致，使用位移传感器测量的距离来调整光学镜头的焦面会导致误差存在。
此外，现有的激光直写设备中，其数字微镜器件往往整版面使用，由于数字微镜器件由大量的微镜组成当部分微镜功能失效时整个数字微镜器件报废，造成了数字微镜器件利用率不高以及服役寿命相对较短的缺点。
此外，现有的激光直写设备中，其数字微镜器件在扫描过程中，各个微镜点的扫描轨迹上，各个轨迹的能量分布是不均匀的，导致了数字微镜器件上能量输出分布不均匀的问题。影响图像曝光质量。
发明内容
本发明目的在于提供一种直写式丝网制版设备的曝光方法，可以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种直写式丝网制版设备，用于丝网印刷的制版工艺，包括主机、运动系统、光源控制器、光源、数据处理模块、数字微镜器件、Z轴控制器、光学镜头、信号分路器、位移传感器，Z轴机构和微动机构；
所述的运动系统由步进平台、扫描平台以及平台驱动器组成，其中平台驱动器与主机相连，用于并驱动步进平台和扫描平台运动；
所述的光源控制器与主机相连并控制光源的开关状态以及光强，光源为数字微镜器件提供的连续输出的光能量，数字微镜器件输出的光经过光学镜头后变成均匀的面光；
所述的数据处理模块与主机相连并在主机的控制下驱动数字微镜器件完成图像生成和投射；
所述的光学镜头由Z轴机构和微动机构共同带动进行垂直方向的上下动作，Z轴机构起到低频调节作用，微动机构起到高频调节作用；
所述的Z轴控制器与主机相连，用于综合处理Z轴机构传过来的Z轴读数、位移传感器传过来的测量数据以及信号分路器传递过来的位置数据；所述的Z轴控制器还控制Z轴机构和微动机构动作，用于调整光学镜头与待曝光网板间的距离；光学镜头在Z轴控制器的间接控制下调整高度距离将数字微镜器件投射过来的图像清晰聚焦后投往网板表面进行曝光；
所述的信号分路器与扫描平台相连，并将扫描平台的位置信号同步送往数据处理模块和Z轴控制器；
所述的位移传感器与光学镜头并列齐平安装，位移传感器用于测量光学镜头与待曝光网板间的实际距离，并将测量结果传给Z轴控制器；
所述的步进平台用于承载待曝光网板并带动网板运动；所述的扫描平台用于承载Z轴机构、微动机构、数字微镜器件、光学镜头和位移传感器，并带动他们运动。
优选的，上述直写式丝网制版设备的数据处理模块内集成有误差修正单元，误差修正单元用于修正信号分路器送过来的扫描平台位置信号。
优选的，步进平台的网板夹具上设置有带编码器的测长导轨和探物传感器；带编码器的测长导轨和探物传感器与主机相连。
优选的，上述直写式丝网制版设备中，所述的数字微镜器件的反射面与待扫描曝光面平行，所述的扫描平台上扫描轴的扫描方向与数字微镜器件上微镜阵列的列方向成一定夹角，这个夹角的角度值范围限定为以下九个角度值区域：
角度范围一：7.1150°～7.1350°；
角度范围二：6.3302°～6.3502°；
角度范围三：5.7006°～5.7206°；
角度范围四：5.1844°～5.2044°；
角度范围五：4.7536°～4.7736°；
角度范围六：4.3887°～4.4087°；
角度范围七：4.0756°～4.0956°；
角度范围八：3.8041°～3.8241°；
角度范围九：3.5663°～3.5863°。
进一步优选的，上述的步进平台的网板夹具上设置有带编码器的导轨和探物传感器；带编码器的导轨和探物传感器通过传感器控制器分别与主机相连。
本发明还提供了一种直写式丝网制版设备的曝光方法，包含以下步骤：
(a)网板准备步骤：主机向平台驱动器发出指令，平台驱动器驱动步进平台移动到上版位置，将网板放置到步进平台上，再由设于步进平台的网板固定装置对网板进行固定；固定过程中，位于固定装置上的探物传感器和测长导轨将读数传送到主机中；
(b)图形传输步骤：主机将版图发送给数据处理模块，同时向数据处理模块发出关闭数字微镜器件的指令；如果步骤中探物传感器和测长导轨传回的数据不正确，主机将警告网板异常，如正常则进行下一步骤；
(c)曝光准备步骤：主机计算出初始曝光点位置，然后控制平台驱动器驱动步进平台和扫描平台移动到初始曝光点位置；
(d)主动聚焦步骤：主机触发Z轴控制器，Z轴控制器控制Z轴机构和微动机构带动光学镜头进行主动聚焦，并锁定镜头的焦面；
(e)版图就绪信号及图形生成步骤：数据处理模块接收版图后并准备就绪后，返回就绪信号，之后数据处理模块依据步骤中接收的版图，持续地按照数字微镜器件宽度尺寸生成条带状的图形数据；
(f)打开光源步骤：光源控制器接受主机下发的指令，打开光源；
(g)帧图案生成步骤：数据处理模块根据步骤(e)中生成的条带状的图形数据，结合扫描方向的位置参数、数字微镜器件上微镜阵列的投入使用区域生成不同位置处的帧图案；
(h)正向的扫描步骤：扫描平台匀速正向移动到正向扫描的结束位置，移动过程中，扫描平台通过信号分路器持续向数据处理模块反馈位置信号，数据处理模块对接收到的位置信号进行修正得到精确位置信号，根据精确的位置信号控制数字微镜器件在指定位置投射帧图案，直至正向方向条带图形处理结束，完成正向曝光；
(i)更换曝光条带步骤：当正向扫描完成后，步进平台向待曝光区域移动一个扫描宽度的距离，进入到反向扫描条带；
(j)反向的扫描步骤：扫描平台匀速反向移动到反向扫描的结束位置，移动过程中，扫描平台持续向数据处理模块反馈位置信号，数据处理模块对接收到的位置信号进行修正得到精确位置信号，根据精确的位置信号控制数字微镜器件在指定位置投射帧图案，直至反向方向条带图形处理结束，完成反向曝光；反向过程与正向处理过程相同，只是扫描平台的扫描驱动方向相反；
(k)当步骤(j)的反向扫描完成后，再次进入正向扫描过程；如此往复，直至所有条带状图形均被处理，整个曝光过程完成。
该曝光方法中步骤(d)主动聚焦步骤中焦面控制的方法包含以下步骤：
(1)曝光开始前，主机控制平台驱动器，将位移传感器移动到第1个扫描带的起点，然后完成一次扫描动作，光学镜头靠在位移传感器后，没有覆盖第1条扫描带；位移传感器覆盖第1条扫描带并测量出第1条扫描带上不同位置处的高度数据；扫描动作过程中，Z轴控制器同步读取位移传感器的测量数据以及Z轴机构上Z轴的读数，并根据读取到的数据计算出在各个扫描位置上光学镜头应处于的焦面位置；接着Z轴控制器把计算出的焦面位置与信号分路器同步送过来的扫描平台位置信号数合在一起，并建立起一一对应的映射关系；
(2)步进平台带动网板往前进一步，然后扫描平台从步骤的终了位置回扫；回扫过程中，Z轴控制器依据步骤(1)建立的映射数据驱动Z轴机构和微动机构来调整光学镜头的位置，完成焦面更正；回扫的同时，位移传感器会覆盖测量第2条扫描带的实际的高度位置数据，Z轴控制器同时建立第2条扫描带的焦面位置与扫描平台位置信号之间的映射关系；
(3)步进平台带动网板再前进一步，然后扫描平台自步骤(2)的终点再次回扫；回扫过程中，Z轴控制器按照步骤(2)建立的映射数据驱动Z轴机构和微动机构以调整光学镜头的位置，完成焦面更正；回扫的同时，位移传感器会测量第3条扫描带的实际的高度位置数据，Z轴控制器同时建立第3条扫描带的焦面位置与扫描平台位置信号之间的映射关系；
(4)重复上述步骤(2)和步骤(3)，直至扫描结束为止。
当数字微镜器件与扫描方向成一个夹角斜向安装使用时，本发明优选的还提供了一种TIF格式版图的处理方法，包含下几个步骤：
(11)首先在主机中安装图像处理软件；
(12)在步骤(11)所述的图像处理软件中设定待处理TIF图像的路径、图像处理参数；
(13)图像处理软件读入TIF图像；
(14)图像处理软件识别TIF图像的分辨率；
(15)图像处理软件识别TIF图像中的图案的轮廓；
(16)图像处理软件将步骤(15)中识别出的图案轮廓转为用矢量表述的多边形，所述的多边形是由多个矢量表述的线段首尾相连围成的区域；
(17)图像处理软件根据图像处理参数对步骤(16)产生的多边形进行光学临近效应的计算几何处理，经过处理的多边形修正了在曝光时由光学临近效应引入的图案偏差。
(18)图像处理软件根据图像处理参数对步骤(17)中得到的图形进行缩放变换并对整图进行缩放处理，得到新的矢量图，以满足生产需求；
(19)图像处理软件将步骤(18)中产生的图形存储在主机的存储器中待用。
本发明还提供了一种在直写式丝网制版设备上使用的在线光学补偿技术，用于解决数字微镜器件上能量输出分布不均匀的问题，具体的技术方案包含以下步骤：
(21)光强分布校准：在数字微镜器件的底部放入光强检测设备，数字微镜器件整场打开，光强检测设备捕捉光学能量分布，根据光强检测设备捕捉到的光学能量分布数据生成能量补偿参数；
(22)将步骤(21)中得到的补偿参数反馈给数据处理模块；
(23)数据处理模块在生成图像帧数据时，利用该补偿参数，以能量最低的区域为基准，减少数字微镜器件上能量过高的区域的微镜的打开次数，达到均衡能量的目的。
本发明还提供了一种直写式丝网制版设备中数字微镜器件的使用方法，选择数字微镜器件中部分区域作为感兴区域投入使用，其他部分闲置；感兴区域服役期满后，启用闲置区域。用于解决数字微镜器件利用率不高以及服役寿命相对较短的缺点。
本发明的技术效果在于：
(1)本发明提供的一种直写式丝网制版设备并且提供一种直写式丝网制版设备工作过程中的焦面控制方法，利用一个Z轴控制器预先建立下一步需要扫描的扫描带的焦面位置和扫描平台位置信号之间的映射关系，在下一步扫描时，根据这个映射关系调整光学镜头的位置，避免了因位移传感器和曝光点之间的装配位置偏移量导致计算的焦面和实际焦面不一致的问题。
作为优选方案，当数字微镜器件的扫描方向与数字微镜器件上微镜阵列的行方向或列方向成规定的夹角时，扫描图像的数据分辨率高，图案刷新率高，曝光生成的图案好。
进一步优选的，步进平台的网板夹具上设置有带编码器的导轨和探物传感器；带编码器的测长导轨和探物传感器分别与主机相连。探物传感器检测夹具上是否有网板存在，测长导轨测量网板的大小并将测量数据上传给主机，主机将传来的网版大小数据与准备曝光的图形大小进行对比，避免两者不匹配导致的设备呆滞问题。
(2)本发所提供的数字微镜器件感兴区域方法可以提高数字微镜器件重复利用率，减少了后期维护时硬件成本的投入，不仅可以加大数字微镜器件的刷新率，同时也减少了数据通讯过程中的数据量。
(3)当使用倾斜式的激光直写技术时，现有技术采用对TIF格式图像进行放大处理，这个过程的计算量和数据量是极大的。本发明所提供的TIF图像处理方法，将TIF图像矢量化处理，相对于现有技术，本发明提供的方法处理过程计算量和数据量小，得出的图形分辨率高，有利于设备低负荷运行，同时可以提高数字微镜器件(DMD)的图案刷新率。
(4)现有技术中，输出的光在扫描过程中，每个轨迹都是能量不均匀的，导致了数字微镜器件上能量输出分布不均匀的问题。本发明所提供的在线光学补偿技术克服了上述缺点。
附图说明
图1是本发明中一种直写式丝网制版设备的结构框图；
图2是本发明中一种直写式丝网制版设备的立体结构示意图；
图3为焦面控制方法实施过程示意图；
图4为正向扫描和斜向扫描过程对照示意图；
图5为数字微镜器件中感兴区域的位置示意图；
图6为步进平台夹具上安装传感器的示意图；
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
参照附图1和附图2，一种直写式丝网制版设备，用于丝网印刷的制版工艺，包括主机1、运动系统2、光源控制器3、光源4、数据处理模块5、数字微镜器件6、Z轴控制器7、光学镜头8、信号分路器9、位移传感器10，Z轴机构11和微动机构12；
所述的运动系统2由步进平台2-1、扫描平台2-2以及平台驱动器2-3组成；其中平台驱动器2-3与主机1相连，用于并驱动步进平台2-1和扫描平台2-2运动；
所述的光源控制器3与主机1相连并控制光源4的开关状态以及光强，光源4为数字微镜器件6提供的连续输出的光能量，数字微镜器件6输出的光经过光学镜头8后变成均匀的面光；
所述的数据处理模块5与主机1相连并在主机1的控制下驱动数字微镜器件6完成图像生成和投射；
所述的光学镜头8由Z轴机构11和微动机构12共同带动进行垂直方向的上下动作，Z轴机构11起到低频调节作用，微动机构12起到高频调节作用；
所述的Z轴控制器7与主机1相连，用于综合处理Z轴机构11传过来的Z轴读数、位移传感器10传过来的测量数据以及信号分路器9传递过来的位置数据；所述的Z轴控制器7还控制Z轴机构11和微动机构12动作，用于调整光学镜头8与待曝光网板间的距离；光学镜头8在Z轴控制器7的间接控制下调整高度距离将数字微镜器件6投射过来的图像清晰聚焦后投往网板表面进行曝光；
所述的信号分路器9与扫描平台2-2相连，并将扫描平台2-2的位置信号同步送往数据处理模块5和Z轴控制器7；
所述的位移传感器10与光学镜头8并列齐平安装，位移传感器10用于测量光学镜头8与待曝光网板间的实际距离，并将测量结果传给Z轴控制器7；
所述的步进平台2-1用于承载待曝光网板并带动网板运动；所述的扫描平台2-2用于承载Z轴机构11、微动机构12、数字微镜器件6、光学镜头8和位移传感器10，并带动他们运动。
参照附图6，本实施例的步进平台2-1的网板夹具上设置有带编码器的导轨17和探物传感器16；带编码器的测长导轨17和探物传感器16通过传感器控制器分别与主机1相连。网板18被步进平台2-1的夹具夹持。探物传感器16探测夹具上是否有网板18存在，测长导轨17测量网板18的大小并将测量数据上传给主机1，主机1将传来的网版大小数据与准备曝光的图形大小进行对比，避免两者不匹配导致的设备呆滞问题。
实施例2：
参照附图4(b)，照附图4(b)中数字微镜器件6的扫描方向与数字微镜器件中微镜整列的行方向成一个夹角θ，在这个θ角度的情况下，数字微镜器件中微镜整列每经过若干行重复一次，待扫描图像区20被划分为间距为pw2的细分块，pw2＝d×sinθ；
参照附图4(a)，照附图4(b)中数字微镜器件6的扫描方向与数字微镜器件中微镜整列的行方向没有夹角，待带扫描图像区20被划分为间距为pw1的细分块，pw1＝d，由于pw2＝d×sinθ，显然pw2小于pw1，在数字微镜器件6的扫描方向与数字微镜器件中微镜整列的行方向成一个夹角θ的情况下，待带扫描图像区20被划分的更加细致，数据分辨率高，图案刷新率高，曝光生成的图案好。
因此，本实施例的具体情况如下，参照附图1和附图2，一种直写式丝网制版设备，用于丝网印刷的制版工艺，包括主机1、运动系统2、光源控制器3、光源4、数据处理模块5、数字微镜器件6、Z轴控制器7、光学镜头8、信号分路器9、位移传感器10，Z轴机构11和微动机构12；
所述的运动系统2由步进平台2-1、扫描平台2-2以及平台驱动器2-3组成；其中平台驱动器2-3与主机1相连，用于驱动步进平台2-1和扫描平台2-2运动；
所述的光源控制器3与主机1相连并控制光源4的开关状态以及光强，光源4为数字微镜器件6提供的连续输出的光能量，数字微镜器件6输出的光经过光学镜头8后变成均匀的面光；
所述的数据处理模块5与主机1相连并在主机1的控制下驱动数字微镜器件6完成图像生成和投射；
所述的光学镜头8由Z轴机构11和微动机构12共同带动进行垂直方向的上下动作，Z轴机构11起到低频调节作用，微动机构12起到高频调节作用；
所述的Z轴控制器7与主机1相连，用于综合处理Z轴机构11传过来的Z轴读数、位移传感器10传过来的测量数据以及信号分路器9传递过来的位置数据；所述的Z轴控制器7还控制Z轴机构11和微动机构12动作，用于调整光学镜头8与待曝光网板间的距离；光学镜头8在Z轴控制器7的间接控制下调整高度距离将数字微镜器件6投射过来的图像清晰聚焦后投往网板表面进行曝光；
所述的信号分路器9与扫描平台2-2相连，并将扫描平台2-2的位置信号同步送往数据处理模块5和Z轴控制器7；
所述的位移传感器10与光学镜头8并列齐平安装，位移传感器10用于测量光学镜头8与待曝光网板间的实际距离，并将测量结果传给Z轴控制器7；
所述的步进平台2-1用于承载待曝光网板并带动网板运动；所述的扫描平台2-2用于承载Z轴机构11、微动机构12、数字微镜器件6、光学镜头8和位移传感器10，并带动他们运动。
数字微镜器件6在对感光材料件进行扫描曝光时，其扫描方向与数字微镜器件6上微镜阵列的列方向所成的夹角θ＝3.8141°，数字微镜器件6上两个相邻的微镜单元之间的中心间距为d；此时在扫描方向上待扫描区域20被微镜单元细分的扫描条带的间距为PW2，PW2＝d×sinθ＝0.06652d。相对于现有技术，微镜单元细分的扫描条带有约15倍的密集度提高；单个扫描条带上的每一点，数字微镜器件6对其进行扫描，每经过15行微镜单元，该点会被微镜单元重复覆盖一次。
另外在本实施例中，参照附图5，数字微镜器件6被一分为二使用，数字微镜器件6上划分出一半的行数区域为感兴区域21，这样的设置，可以提高数字微镜器件6(DMD)的重复利用率，本实施例中DMD被一份为二，DMD的重复使用率得到成倍提升，减少了后期维护时硬件成本的投入，还可以加大DMD的刷新率，同时也减少了数据通讯过程中的数据量。
实施例3：
倾斜式的激光直写技术无法直接使用印刷领域中使用的TIF图，现有技术是对图像进行放大处理，但这个过程计算量和数据量是极大的。相对于现有技术，本实施例的处理过程计算量和数据量小，得出的图形分辨率高，有利于设备低负荷运行，同时可以提高数字微镜器件(DMD)的图案刷新率。
本实施例将TIF图转化为矢量图，具体实施过程采用以下流程。
参照附图1，直写式丝网制版设备上TIF图像处理方法，分为以下几个步骤：
(11)首先在主机1中安装图像处理软件；
(12)在步骤(11)所述的图像处理软件中设定待处理TIF图像的路径、图像处理参数；
(13)图像处理软件读入TIF图像；
(14)图像处理软件识别TIF图像的分辨率；
(15)图像处理软件识别TIF图像中的图案的轮廓；
(16)图像处理软件将步骤(15)中识别出的图案轮廓转为用矢量表述的多边形，所述的多边形是由多个矢量表述的线段首尾相连围成的区域；
(17)图像处理软件根据图像处理参数对步骤(16)产生的多边形进行光学临近效应的计算几何处理，经过处理的多边形修正了在曝光时由光学临近效应引入的图案偏差。
(18)图像处理软件根据图像处理参数对步骤(17)中得到的图形进行缩放变换并对整图进行缩放处理，得到新的矢量图，以满足生产需求；
(19)图像处理软件将步骤(18)中产生的图形存储在主机1的存储器中待用。
实施例4：
现有技术中，输出的光在扫描过程中，每个轨迹都是能量不均匀的，导致了数字微镜器件6上能量输出分布不均匀的问题。本实施例采用在线光学补偿技术的光线补偿技术克服上述缺点。本实施例的具体实施流程如下：
(21)光强分布校准：在数字微镜器件6的底部放入光强检测设备，数字微镜器件整场打开，光强检测设备捕捉光学能量分布，根据光强检测设备捕捉到的光学能量分布数据生成能量补偿参数；
(22)将步骤(21)中得到的补偿参数反馈给数据处理模块5；
(23)数据处理模块5在生成图像帧数据时，利用该补偿参数，以能量最低的区域为基准，减少数字微镜器件6上能量过高的区域的微镜的打开次数，达到均衡能量的目的。
实施例5：
现有的激光直写设备中，一般利用曝光点旁边的位移传感器来测量曝光点位置上光学镜头距离网板的距离，虽然曝光点位置紧靠着位移传感器，他们相距很短的一个距离，但是他们两者实际上并不处于同一位置；因此，用位移传感器测量出的距离也不是光学镜头距离网板的实际距离，虽然他们在大部分情况下非常接近。
参照附图1、附图2和附图3，直写式丝网制版设备工作过程中的焦面控制过程，包含以下步骤：
(1)曝光开始前，主机1控制平台驱动器2-3，将位移传感器10移动到第1个扫描带13的起点，然后完成一次扫描动作，参照附图3(a)，光学镜头8靠在位移传感器10后，没有覆盖第1条扫描带13；位移传感器10覆盖第1条扫描带13并测量出第1条扫描带13上不同位置处的高度数据；扫描动作过程中，Z轴控制器7同步读取位移传感器10的测量数据以及Z轴机构11上Z轴的读数，并根据读取到的数据计算出在各个扫描位置上光学镜头8应处于的焦面位置；接着Z轴控制器7把计算出的焦面位置与信号分路器9同步送过来的扫描平台2-2的位置信号数合在一起，并建立起一一对应的映射关系；
(2)步进平台2-1带动网板往前进一步，然后扫描平台2-2从步骤(1)的终了位置回扫；回扫过程中，Z轴控制器7依据步骤(1)建立的映射数据驱动Z轴机构11和微动机构12来调整光学镜头8的位置，完成焦面更正；参照附图3(b)，回扫的同时，位移传感器10会覆盖测量第2条扫描带14的实际的高度位置数据，Z轴控制器7同时建立第2条扫描带14的焦面位置与扫描平台位置信号之间的映射关系；
(3)步进平台2-1带动网板往再前进一步，然后扫描平台2-2自步骤(2)的终点再次回扫；回扫过程中，Z轴控制器7依据步骤b建立的映射数据驱动Z轴机构11和微动机构12以调整光学镜头8的位置，完成焦面更正；回扫的同时，参照附图3(c)，位移传感器10会测量第3条扫描带15的实际的高度位置数据，Z轴控制器7同时建立第3条扫描带15的焦面位置与扫描平台位置信号之间的映射关系；
(4)重复上述步骤(2)和步骤(3)，直至扫描结束为止。
本实施例利用一个Z轴控制器7预先建立下一步需要扫描的扫描带的焦面位置和扫描平台位置信号之间的映射关系，在下一步扫描时，根据这个映射关系调整光学镜头8的位置，避免了因位移传感器10和光学镜头8之间的装配位置偏移，导致的计算焦面和实际焦面不一致的问题。
实施例6：
直写式丝网制版设备的曝光过程，参照附图1、附图2和附图6，分为以下步骤：
(a)网板准备步骤：主机1向平台驱动器2-3发出指令，平台驱动器2-3驱动步进平台2-1移动到上版位置，将网板18放置到步进平台2-1上，再由设于步进平台2-1的网板固定装置对网板18进行固定；固定过程中，位于固定装置上的探物传感器16和测长导轨17将测量结果传送到主机1中；
(b)图形传输步骤：主机1将版图发送给数据处理模块5，同时向数据处理模块5发出关闭数字微镜器件6的指令；如果步骤(a)中探物传感器16和测长导轨17传回的数据不正确，主机1将警告网板18放置异常，如正常则进行下一步骤；
(c)曝光准备步骤：主机1计算出初始曝光点位置，然后控制平台驱动器2-3驱动步进平台2-1和扫描平台2-2移动到初始曝光点位置；
(d)主动聚焦步骤：主机1触发Z轴控制器7，Z轴控制器7控制Z轴机构11和微动机构12带动光学镜头8进行主动聚焦，并锁定镜头的焦面；
(e)版图就绪信号及图形生成步骤：数据处理模块5接收版图后并准备就绪后，返回就绪信号，之后数据处理模块5依据步骤(b)中接收的版图，持续地按照数字微镜器件6宽度尺寸生成条带状的图形数据；
(f)打开光源步骤：光源控制器3接受主机1下发的指令，打开光源4；
(g)帧图案生成步骤：数据处理模块5根据步骤(e)中生成的条带状的图形数据，结合扫描方向的位置参数、数字微镜器件6上微镜阵列的投入使用区域生成不同位置处的帧图案；
(h)正向的扫描步骤：扫描平台2-2匀速正向移动到正向扫描的结束位置，移动过程中，扫描平台2-2通过信号分路器9持续向数据处理模块5反馈位置信号，数据处理模块5对接收到的位置信号进行修正得到精确位置信号，根据精确的位置信号控制数字微镜器件6在指定位置投射帧图案，直至正向方向条带图形处理结束，完成正向曝光；
(i)更换曝光条带步骤：当正向扫描完成后，步进平台2-1向待曝光区域移动一个扫描宽度的距离，进入到反向扫描条带；
(j)反向的扫描步骤：扫描平台2-2匀速反向移动到反向扫描的结束位置，移动过程中，扫描平台2-2持续向数据处理模块5反馈位置信号，数据处理模块5对接收到的位置信号进行修正得到精确位置信号，根据精确的位置信号控制数字微镜器件6在指定位置投射帧图案，直至反向方向条带图形处理结束，完成反向曝光；反向过程与正向处理过程相同，只是扫描平台2-2的扫描驱动方向相反；
(k)当步骤(j)的反向扫描完成后，再次进入正向扫描过程；如此往复，直至所有条带状图形均被处理，整个曝光过程完成。
以上具体实施例对本发明的技术方案进行了详细阐述，上述实施例只是用于帮助理解本发明的核心思想，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。因此，基于本说明书中的实施方式和实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种直写式丝网制版设备的曝光方法，其特征在于包含以下步骤：
(a)网板准备步骤：主机(1)向平台驱动器(2-3)发出指令，平台驱动器(2-3)驱动步进平台(2-1)移动到上版位置，将网板放置到步进平台(2-1)上，再由设于步进平台(2-1)的网板固定装置对网板进行固定；固定过程中，位于固定装置上的探物传感器(16)和测长导轨(17)将测量结果传送到主机(1)中；
(b)图形传输步骤：主机(1)将版图发送给数据处理模块(5)，同时向数据处理模块(5)发出关闭数字微镜器件(6)的指令；如果步骤(a)中探物传感器(16)和测长导轨(17)传回的数据不正确，主机(1)将警告网板异常，如正常则进行下一步骤；
(c)曝光准备步骤：主机(1)计算出初始曝光点位置，然后控制平台驱动器(2-3)驱动步进平台(2-1)和扫描平台(2-2)移动到初始曝光点位置；
(d)主动聚焦步骤：主机(1)触发Z轴控制器(7)，Z轴控制器(7)控制Z轴机构(11)和微动机构(12)带动光学镜头(8)进行主动聚焦，并锁定镜头的焦面；
(e)版图就绪信号及图形生成步骤：数据处理模块(5)接收版图后并准备就绪后，返回就绪信号，之后数据处理模块(5)依据步骤(b)中接收的版图，持续地按照数字微镜器件(6)宽度尺寸生成条带状的图形数据；
(f)打开光源步骤：光源控制器(3)接受主机(1)下发的指令，打开光源(4)；
(g)帧图案生成步骤：数据处理模块(5)根据步骤(e)中生成的条带状的图形数据，结合扫描方向的位置参数、数字微镜器件(6)上微镜阵列的投入使用区域生成不同位置处的帧图案；
(h)正向的扫描步骤：扫描平台(2-2)匀速正向移动到正向扫描的结束位置，移动过程中，扫描平台(2-2)通过信号分路器(9)持续向数据处理模块(5)反馈位置信号，数据处理模块(5)对接收到的位置信号进行修正得到精确位置信号，根据精确的位置信号控制数字微镜器件(6)在指定位置投射帧图案，直至正向方向条带图形处理结束，完成正向曝光；
(i)更换曝光条带步骤：当正向扫描完成后，步进平台(2-1)向待曝光区域移动一个扫描宽度的距离，进入到反向扫描条带；
(j)反向的扫描步骤：扫描平台(2-2)匀速反向移动到反向扫描的结束位置，移动过程中，扫描平台(2-2)持续向数据处理模块(5)反馈位置信号，数据处理模块(5)对接收到的位置信号进行修正得到精确位置信号，根据精确的位置信号控制数字微镜器件(6)在指定位置投射帧图案，直至反向方向条带图形处理结束，完成反向曝光；反向过程与正向处理过程相同，只是扫描平台(2-2)的扫描驱动方向相反；
(k)当步骤(j)的反向扫描完成后，再次进入正向扫描过程；如此往复，直至所有条带状图形均被处理，整个曝光过程完成；
该曝光方法中步骤(d)主动聚焦步骤中焦面控制的方法包含以下步骤：
(1)曝光开始前，主机(1)控制平台驱动器(2-3)，将位移传感器(10)移动到第1个扫描带的起点，然后完成一次扫描动作，光学镜头(8)靠在位移传感器(10)后，没有覆盖第1条扫描带；位移传感器(10)覆盖第1条扫描带并测量出第1条扫描带上不同位置处的高度数据；扫描动作过程中，Z轴控制器(7)同步读取位移传感器(10)的测量数据以及Z轴机构(11)上Z轴的读数，并根据读取到的数据计算出在各个扫描位置上光学镜头(8)应处于的焦面位置；接着Z轴控制器(7)把计算出的焦面位置与信号分路器(9)同步送过来的扫描平台(2-2)位置信号数合在一起，并建立起一一对应的映射关系；
(2)步进平台(2-1)带动网板往前进一步，然后扫描平台(2-2)从步骤(1)的终了位置回扫；回扫过程中，Z轴控制器(7)依据步骤(1)建立的映射数据驱动Z轴机构(11)和微动机构(12)来调整光学镜头(8)的位置，完成焦面更正；回扫的同时，位移传感器(10)会覆盖测量第2条扫描带的实际的高度位置数据，Z轴控制器(7)同时建立第2条扫描带的焦面位置与扫描平台位置信号之间的映射关系；
(3)步进平台(2-1)网板再往前进一步，然后扫描平台(2-2)自步骤(2)的终点再次回扫；回扫过程中，Z轴控制器(7)依据步骤(1)建立的映射数据驱动Z轴机构(11)和微动机构(12)以调整光学镜头(8)的位置，完成焦面更正；回扫的同时，位移传感器(10)会测量第3条扫描带的实际的高度位置数据，Z轴控制器(7)同时建立第3条扫描带的焦面位置与扫描平台位置信号之间的映射关系；
(4)重复上述步骤(2)和步骤(3)，每重复一次，步进平台(2-1)带动网板往前进一步，直至扫描结束为止。
2.如权利要求1中的一种直写式丝网制版设备的曝光方法，其特征在于：所述的数字微镜器件的反射面与待扫描曝光面平行，所述的扫描平台上扫描轴的扫描方向与数字微镜器件上微镜阵列的列方向成一定夹角，这个夹角的角度值范围限定为以下九个角度值区域：
角度范围一：7.1150°～7.1350°；
角度范围二：6.3302°～6.3502°；
角度范围三：5.7006°～5.7206°；
角度范围四：5.1844°～5.2044°；
角度范围五：4.7536°～4.7736°；
角度范围六：4.3887°～4.4087°；
角度范围七：4.0756°～4.0956°；
角度范围八：3.8041°～3.8241°；
角度范围九：3.5663°～3.5863°；该曝光方法中采用的TIF图像处理方法，分为以下几个步骤：
(11)首先在主机(1)中安装图像处理软件；
(12)在步骤(11)所述的图像处理软件中设定待处理TIF图像的路径、图像处理参数；
(12)图像处理软件读入TIF图像；
(14)图像处理软件识别TIF图像的分辨率；
(15)图像处理软件识别TIF图像中的图案的轮廓；
(16)图像处理软件将步骤(15)中识别出的图案轮廓转为用矢量表述的多边形，所述的多边形是由多个矢量表述的线段首尾相连围成的区域；
(17)图像处理软件根据图像处理参数对步骤(16)产生的多边形进行光学临近效应的计算几何处理，经过处理的多边形修正了在曝光时由光学临近效应引入的图案偏差；
(18)图像处理软件根据图像处理参数对步骤(17)中得到的图形进行缩放变换并对整图进行缩放处理，得到新的矢量图，以满足生产需求；
(19)图像处理软件将步骤(18)中产生的图形存储在主机(1)的存储器中待用。
3.如权利要求1中的一种直写式丝网制版设备的曝光方法，其特征在于：所述曝光方法还包括了在线光学补偿技术，包含以下步骤：
(21)光强分布校准：在数字微镜器件(6)的底部放入光强检测设备，数字微镜器件整场打开，光强检测设备捕捉光学能量分布，根据光强检测设备捕捉到的光学能量分布数据生成能量补偿参数；
(22)将步骤(21)中得到的补偿参数反馈给数据处理模块(5)；
(23)数据处理模块(5)在生成图像帧数据时，利用该补偿参数，以能量最低的区域为基准，减少数字微镜器件(6)上能量过高的区域的微镜的打开次数，达到均衡能量的目的。
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