CN110095947A - 一种di机投图控制系统及对曝光位置进行补偿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明了提供一种DI机投图控制系统，同时提供了对曝光位置的进行补偿方法，以解决现有技术中曝光载板平台在二维平面的各区域走位不均匀、位置精度不够的问题，在曝光载板平台上建立平面坐标系，将曝光载板平台沿坐标轴方向等分成若干曝光条带，每个曝光条带等分成若干区域；进行预曝光，通过相机系统抓取曝光图形的位置，分别在每个曝光条带上，计算每个区域的曝光图形的误差补偿值；按曝光条带分别通过每个区域的误差补偿值对曝光位置进行补偿。
Description
技术领域
本发明涉及激光直接成像技术领域，具体是一种DI机投图控制系统及对曝光位置进行补偿的方法。
背景技术
激光直接成像技术是用激光扫描的方法直接将PCB gerber图像在干膜等干膜上成像，用于pcb板制作的曝光工序，曝光后，图像留在掩膜板上，结合后续的工序，完成pcb板制作。激光直接成像设备的核心部分由软件部分，曝光载板平台部分，平台驱动器部分，投图系统部分，曝光控制部分组成。
软件部分负责把PCB工厂的原始图形转换成设备需要的图形格式。平台控制器和曝光平台部分负责装载干膜等化学膜，根据设定参数控制直线电机以高精度在X,Y二维平面各方向进行位移。曝光控制部分和投图部分在平台位移过程中生成曝光图形，投图系统核心部件为DMD，DMD受投图系统控制产生图像，经过光学镜头，由激光把图形投射到干膜上去。
激光直接成像技术曝光的分辨率精度比较高，在um级。因此理想曝光平台的走位精度要很精确，并且要求曝光平台在二维平面的各区域走位要均匀。但是由于物理平台由于生产组装或以面本身的物理特性，很难实现在二维平面各区域绝对均匀，会有一定的误差，影响曝光不同区域成像结果的质量。
发明内容
本发明旨在提供一种DI机投图控制系统及对曝光位置进行补偿的方法，以解决现有技术中平台在二维平面的各区域走位不均匀、位置精度不够的问题。
其技术方案是这样的：一种DI机投图控制系统，其特征在于，包括主控系统和与所述主控系统电控连接的：
曝光载板平台，用于放置干膜；
平台控制器，用于控制曝光载板平台的在平面内位移；
投图系统，包括若干DMD投图子系统，用于将曝光图形投影到放置在所述曝光载板平台上的干膜上；
曝光控制板，用于控制DMD投图子系统进行曝光；
相机系统，包括CCD相机，用于抓取干膜上的曝光图形；
所述主控系统与相机系统通信，用于获取相机系统所抓取的图形信息；所述主控系统与曝光控制板通信，用于下发曝光的参数信息，并且获取曝光控制板内存的曝光载板平台的位置信息；所述主控系统与投图系统的通信，用于传输曝光图形。
进一步的，DMD投图子系统包括DMD控制电路，激光部件，光学镜头部件。
进一步的，平台控制器包括直线电机驱动器、直线电机。
一种基于上述的DI机投图控制系统的对曝光位置进行补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤step1：在曝光载板平台上建立平面坐标系，将曝光载板平台沿其中一坐标轴方向等分成若干曝光条带，每个曝光条带等分成若干区域；
步骤step2：在曝光载板平台放置干膜进行预曝光，曝光结束后，通过相机系统抓取曝光图形的位置，分别在每个曝光条带上，计算每个区域的曝光图形的误差补偿值；
步骤step3：在进行实际曝光时，按曝光条带分别通过每个区域的误差补偿值对曝光位置进行补偿，同时，通过判断上一个曝光条带上累计的误差补偿值与曝光载板平台的移位精度的大小，来调整下一个曝光条带的实际曝光间隔数。
进一步的，步骤step1具体如下：以曝光载板平台的一个顶角为原点、曝光载板平台的横向为X轴、曝光载板平台的纵向为Y轴建立坐标系，沿X轴方向，将曝光载板平台等分成m个曝光条带，曝光条带编号分别为S1、S2…Sm，在Y轴方向以A长度为单位，分别将每个曝光条带均匀分成n个区域，第m个条带的第n区域记为Sm_n，m和n分别为自然数。
进一步的，步骤step2具体如下：设定每个曝光条带上相邻的两个区域的中心点的距离为A，在曝光载板平台放置干膜，投图系统和曝光载板平台以及平台控制器相互配合按曝光条带的顺序进行预曝光，曝光结束后，从第一个曝光条带开始，以其第一个区域的中心点为起点，按Y轴方向依次计算其它区域的中心点到第一个区域的中心点在Y轴方向上的距离，分别统计每个曝光条带上的移动距离数据，第m个曝光条带中，其它区域的中心点到第一个区域的中心点在Y轴方向上的距离分别记为dm_1,dm_2,...dm_n；
Y轴方向上每个区域中图形的曝光位置的实际间距数据和理论间距数据的差值为△d，分别计为：
△d1_1＝d1_1-A,△d1_2＝d1_2-2*A,…,△d1_n＝d1_n-n*A,…,△dm_n＝dm_n-n*A；
第m个曝光条带上的第n个区域的误差补偿值通过如下公式表示：
Rmn＝Res*(△dm_n-△dm_(n-1))/A
其中，Res为曝光载板平台的移位精度。
进一步的，步骤step2中得到的误差补偿值通过主控系统，按曝光条带的顺序依次发送给曝光控制板，曝光控制板接收到误差补偿值后，按曝光条带把数据依次存储在硬件SRAM的不同区域。
进一步的，步骤step3具体如下：设曝光载板平台的当前位置为D，曝光载板平台的起始曝光位置为EP0，曝光载板平台的移位精度为Res,每个曝光条带的理论曝光间隔数为Num,理论曝光间隔数表示曝光载板平台移位Num次时进行曝光，Num为自然数；
当曝光载板平台到达EP0位置时，投图系统开始投图曝光，随着曝光载板平台的当前位置D的位置变化，分别根据当前位置D计算出当前位置D所在的曝光条带的编号和所在的曝光条带的区域，然后读取该区域对应的误差补偿值对曝光位置进行补偿,
随后曝光载板平台在当前曝光条带上每步进一个位移精度Res,则对补偿值进行累加,补偿值的累加值记为SUM，如果SUM>Res，则下一个曝光条带的实际曝光间隔数为Num+1；如果SUM<Res,则下一个曝光条带的实际曝光间隔数为Num-1。
进一步的，曝光控制板根据曝光载板平台给出的光栅尺信号脉冲个数准确计算平台的当前位置D。
本发明的DI机投图控制系统的对曝光位置进行补偿的方法根据曝光流程把曝光载板平台二维平面在X轴方向分成多个曝光条带，在Y轴方向细分为若干区域，可以更好的精确细化的校正系统误差；进而单独补偿相应的区域，平台在二维平面的各区域走位不均匀、位置精度不够的问题，提高了曝光品质，使曝光图形更准确。。
附图说明
图1为本发明的DI机投图控制系统的系统示意图；
图2为步骤2中划分曝光条带的示意图；
图3为步骤2中划分曝光条带的区域的示意图；
图4为步骤2中计算曝光条带的移动距离数据的示意图；
图5为步骤2中计算△d的示意图；
图6为步骤2中误差补偿值的表；
图7为步骤2中误差补偿值存储在硬件SRAM的示意图；
图8为曝光载板平台移动的区域划分图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
见图1，一种DI机投图控制系统，其特征在于，包括主控系统1和与主控系统1电控连接的：
曝光载板平台2，用于放置干膜，曝光流程启动后，在平台控制器的控制下，在平面的X,Y轴方向精确移动；
平台控制器3，用于控制曝光载板平台的在平面内位移；
投图系统4，包括若干DMD投图子系统，用于将曝光图形投影到放置在曝光载板平台上的干膜上，DMD投图子系统包括DMD控制电路，激光部件，光学镜头部件；
曝光控制板5，平台控制器包括直线电机驱动器、直线电机，用于控制DMD投图子系统进行曝光；
相机系统6，包括CCD相机，用于抓取干膜上的曝光图形；
主控系统1与相机系统6通信，用于获取相机系统6所抓取的图形信息；主控系统1与曝光控制板5通信，用于下发曝光的参数信息，并且获取曝光控制板内存的曝光载板平台的位置信息；主控系统1与投图系统4的通信，用于传输曝光图形。
见图2至图8，一种基于上述的DI机投图控制系统的对曝光位置进行补偿的方法，包括以下步骤：
步骤step1：以曝光载板平台的一个顶角为原点、曝光载板平台的横向为X轴、曝光载板平台的纵向为Y轴建立坐标系，沿X轴方向，将曝光载板平台等分成m个曝光条带，曝光条带编号分别为S1、S2…Sm，在Y轴方向以A长度为单位，分别将每个曝光条带均匀分成n个区域，第m个条带的第n区域记为Sm_n，m和n分别为自然数；
步骤step2：设定每个曝光条带上相邻的两个区域的中心点的距离为A，在曝光载板平台放置干膜，投图系统和曝光载板平台以及平台控制器相互配合按曝光条带的顺序进行预曝光，曝光结束后，从第一个曝光条带开始，以其第一个区域的中心点为起点，按Y轴方向依次计算其它区域的中心点到第一个区域的中心点在Y轴方向上的距离，分别统计每个曝光条带上的移动距离数据，第m个曝光条带中，其它区域的中心点到第一个区域的中心点在Y轴方向上的距离分别记为dm_1,dm_2,...dm_n；
Y轴方向上每个区域中图形的曝光位置的实际间距数据和理论间距数据的差值为△d，分别计为：
△d1_1＝d1_1-A,△d1_2＝d1_2-2*A,…,△d1_n＝d1_n-n*A,…,△dm_n＝dm_n-n*A；
第m个曝光条带上的第n个区域的误差补偿值通过如下公式表示：
Rmn＝Res*(△dm_n-△dm_(n-1))/A
其中，Res为曝光载板平台的移位精度。
步骤step2中得到的误差补偿值通过主控系统，按曝光条带的顺序依次发送给曝光控制板，曝光控制板接收到误差补偿值后，按曝光条带把数据依次存储在硬件SRAM的不同区域，补偿数据存储在曝光控制板之后，在曝光过程中会被使用。
步骤step3：设曝光载板平台的当前位置为D，曝光控制板根据曝光载板平台给出的光栅尺信号脉冲个数准确计算平台的当前位置D，曝光载板平台的起始曝光位置为EP0，曝光载板平台的移位精度为Res,每个曝光条带的理论曝光间隔数为Num,理论曝光间隔数表示曝光载板平台移位Num次时进行曝光，Num为自然数；
当曝光载板平台到达EP0位置时，投图系统开始投图曝光，随着曝光载板平台的当前位置D的位置变化，分别根据当前位置D计算出当前位置D所在的曝光条带的编号和所在的曝光条带的区域，然后读取该区域对应的误差补偿值对曝光位置进行补偿,
随后曝光载板平台在当前曝光条带上每步进一个位移精度Res,则对补偿值进行累加,补偿值的累加值记为SUM，如果SUM为正，且SUM>Res，则下一次实际曝光间隔数为Num+1；如果SUM为负，且|SUM|>Res,则下一次实际曝光间隔数为Num-1。
曝光载板平台在Y轴方向的总长度为L，按照曝光功能可划分为三部分，起动区域(L0),曝光区域(L1),减速区域(L2)，因为曝光载板平台的物理特性，在平台启动时并不能达到匀速运动，因此需要一段时来过渡到匀速运动，这段时间称为起动区域时间。之后平台匀速运动，系统可以启动进行曝光。曝光结束后，平台速度由匀速变为0，这个区间称为减速区间，对应平台的减速区域。
由于曝光载板平台的物理尺寸比较大，DMD的尺寸较小，因此完成一张干膜的曝光往往需要多次曝光，本发明中把每次曝光行程称为一个曝光条带，因此曝光一张完整的干膜需要多个曝光条带。
本发明通过计算每个条带各个区域补偿参数，曝光过程中实时获取每个曝光条带不同区域的补偿参数，控制投图系统最终投射到各个区域的图像个数，从而达到整张曝光图形各个区域图形均匀一致的效果。
本发明的DI机投图控制系统的对曝光位置进行补偿的方法根据曝光流程把曝光载板平台二维平面在X轴方向分成多个曝光条带，在Y轴方向细分为若干区域，可以更好的精确细化的校正系统误差；进而单独补偿相应的区域，平台在二维平面的各区域走位不均匀、位置精度不够的问题，提高了曝光品质，使曝光图形更准确。。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种DI机投图控制系统，其特征在于，包括主控系统和与所述主控系统电控连接的：曝光载板平台，用于放置干膜；
平台控制器，用于控制曝光载板平台的在平面内位移；
投图系统，包括若干DMD投图子系统，用于将曝光图形投影到放置在所述曝光载板平台上的干膜上；
曝光控制板，用于控制DMD投图子系统进行曝光；
相机系统，包括CCD相机，用于抓取干膜上的曝光图形；
所述主控系统与相机系统通信，用于获取相机系统所抓取的图形信息；所述主控系统与曝光控制板通信，用于下发曝光的参数信息，并且获取曝光控制板内存的曝光载板平台的位置信息；所述主控系统与投图系统的通信，用于传输曝光图形。
2.根据权利要求1所述的一种DI机投图控制系统，其特征在于：DMD投图子系统包括DMD控制电路，激光部件，光学镜头部件。
3.根据权利要求1所述的一种DI机投图控制系统，其特征在于：平台控制器包括直线电机驱动器、直线电机。
4.一种基于权利要求1所述的DI机投图控制系统的对曝光位置进行补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤step1：在曝光载板平台上建立平面坐标系，将曝光载板平台沿其中一坐标轴方向等分成若干曝光条带，每个曝光条带等分成若干区域；
步骤step2：在曝光载板平台放置干膜进行预曝光，曝光结束后，通过相机系统抓取曝光图形的位置，分别在每个曝光条带上，计算每个区域的曝光图形的误差补偿值；
步骤step3：在进行实际曝光时，按曝光条带分别通过每个区域的误差补偿值对曝光位置进行补偿，同时，通过判断上一个曝光条带上累计的误差补偿值与曝光载板平台的移位精度的大小，来调整下一个曝光条带的实际曝光间隔数。
5.根据权利要求4所述的对曝光位置进行补偿的方法，其特征在于，步骤step1具体如下：以曝光载板平台的一个顶角为原点、曝光载板平台的横向为X轴、曝光载板平台的纵向为Y轴建立坐标系，沿X轴方向，将曝光载板平台等分成m个曝光条带，曝光条带编号分别为S1、S2…Sm，在Y轴方向以A长度为单位，分别将每个曝光条带均匀分成n个区域，第m个条带的第n区域记为Sm_n，m和n分别为自然数。
6.根据权利要求5所述的对曝光位置进行补偿的方法，其特征在于，步骤step2具体如下：设定每个曝光条带上相邻的两个区域的中心点的距离为A，在曝光载板平台放置干膜，投图系统和曝光载板平台以及平台控制器相互配合按曝光条带的顺序进行预曝光，曝光结束后，从第一个曝光条带开始，以其第一个区域的中心点为起点，按Y轴方向依次计算其它区域的中心点到第一个区域的中心点在Y轴方向上的距离，分别统计每个曝光条带上的移动距离数据，第m个曝光条带中，其它区域的中心点到第一个区域的中心点在Y轴方向上的距离分别记为dm_1,dm_2,...dm_n；
Y轴方向上每个区域中图形的曝光位置的实际间距数据和理论间距数据的差值为△d，分别计为：
△d1_1＝d1_1-A,△d1_2＝d1_2-2*A,…,△d1_n＝d1_n-n*A,…,△dm_n＝dm_n-n*A；
第m个曝光条带上的第n个区域的误差补偿值通过如下公式表示：
Rmn＝Res*(△dm_n-△dm_(n-1))/A
其中，Res为曝光载板平台的移位精度。
7.根据权利要求6所述的对曝光位置进行补偿的方法，其特征在于：步骤step2中得到的误差补偿值通过主控系统，按曝光条带的顺序依次发送给曝光控制板，曝光控制板接收到误差补偿值后，按曝光条带把数据依次存储在硬件SRAM的不同区域。
8.根据权利要求7所述的对曝光位置进行补偿的方法，其特征在于，步骤step3具体如下：设曝光载板平台的当前位置为D，曝光载板平台的起始曝光位置为EP0，曝光载板平台的移位精度为Res,每个曝光条带的理论曝光间隔数为Num,理论曝光间隔数表示曝光载板平台移位Num次时进行曝光，Num为自然数；
当曝光载板平台到达EP0位置时，投图系统开始投图曝光，随着曝光载板平台的当前位置D的位置变化，分别根据当前位置D计算出当前位置D所在的曝光条带的编号和所在的曝光条带的区域，然后读取该区域对应的误差补偿值对曝光位置进行补偿,
随后曝光载板平台在当前曝光条带上每步进一个位移精度Res,则对补偿值进行累加,补偿值的累加值记为SUM，如果SUM>Res，则下一个曝光条带的实际曝光间隔数为Num+1；如果SUM<Res,则下一个曝光条带的实际曝光间隔数为Num-1。
9.根据权利要求8所述的对曝光位置进行补偿的方法，其特征在于：曝光控制板根据曝光载板平台给出的光栅尺信号脉冲个数准确计算平台的当前位置D。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20210528 Address after: 5162, A2 / F, Jianghai Zhihui garden, 266 New Century Avenue, high tech Zone, Nantong City, Jiangsu Province, 226000 Patentee after: Yuanzhuo Microelectronics (Nantong) Co.,Ltd. Address before: 215000 Room 102, building C5, Ting LAN lane, Suzhou Industrial Park, Jiangsu, China, 192 Patentee before: ADVANCED MICRO INTELLIGENT SYSTEM & CREATIVE OPTICS Inc. |
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