CN110703563B - 带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置及曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，包括机座，所述机座上设置有曝光机架，曝光机架上沿X方向滑动安装有由X动力装置驱动的X滑座，X滑座上竖直滑动安装有由Z动力装置驱动的Z滑座，Z滑座上安装有曝光头组件，机座上沿Y方向滑动安装有由Y动力装置驱动的Y滑座，Y滑座上安装有绕平行于X方向的中心轴偏转的偏转装置，该偏转装置上转动设置有由产品旋转动力装置驱动的产品固定板，该产品固定板的旋转中心线位于YZ平面内。另外本发明公开了使用上述曝光装置的曝光方法，该曝光装置和方法通过X、Y、Z三个方向运动补偿实现对弧面过渡角处准确曝光，提高曝光的精度，减少虚曝现象的发生。

Description

带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置及曝光方法

技术领域

本发明涉及曝光机技术领域，更为具体的是，涉及一种带弧面过渡角产品的多轴联动的曝光装置及曝光方法。

背景技术

现有技术提供的曝光方法包括外围曝光法。电子产品的前壳或后壳等产品采用外围曝光法进行曝光，而这类产品一般都带有弧面过渡角，这种产品的平面板体的曝光都比较简单，但是产品四周侧面也需要曝光，这个侧面曝光就比较难，而采用的方式是将产品倾斜与曝光机的曝光头组件保持一定高度，从而一定程度上避免出现虚曝现象。但是目前的这种产品的曝光都是分步曝光，产品的每个侧面都是需要分开曝光，这样曝光的效率比较低，而且无法对弧面过渡角处的曝光。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，该曝光装置可以一次性对产品的侧面和弧面过渡角均准确曝光，提高曝光的精度，减少虚曝现象的发生。

本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光方法，该曝光方法利用了上述的曝光装置，通过X、Y、Z三个方向的运动补偿来确保弧面过渡角处曝光的精度，减少虚曝现象的发生，从而一次性完成产品的侧面和弧面过渡角的曝光。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，包括机座，所述机座上设置有曝光机架，所述曝光机架上沿X方向滑动安装有X滑座，X滑座由X动力装置驱动，所述X滑座上竖直滑动安装有Z滑座，该Z滑座由Z动力装置驱动，所述Z滑座上安装有曝光头组件，所述机座上沿Y方向滑动安装有Y滑座，该Y滑座由Y动力装置驱动在上料工位和曝光工位之间滑动，该Y滑座上安装有绕平行于X方向的中心轴偏转的偏转装置，该偏转装置上转动设置有由产品旋转动力装置驱动的产品固定板，该产品固定板的旋转中心线位于YZ平面内。

作为一种优选的方案，所述偏转装置包括固定于Y滑座上的偏转底座，该偏转底座上设置有偏转凹槽，该偏转凹槽为柱面状的凹槽，该偏转凹槽内偏摆安装有偏转座，该偏转座和偏转底座之间设置有偏转动力装置，所述产品旋转动力装置和产品固定板安装于偏转座上。

作为一种优选的方案，所述偏转装置包括固定于Y滑座上的偏转底座，该偏转座上转动安装有偏转座，该偏转座由偏转动力装置驱动旋转，所述产品旋转动力装置和产品固定板安装于偏转座上。

作为一种优选的方案，所述产品固定板为负压吸附座，该负压吸附座上设置有负压吸附孔，该负压吸附孔与负压系统连通，该负压吸附座的中心处于所述旋转中心线上。

作为一种优选的方案，所述产品固定板上设置有背光源，对应的，所述曝光头组件还包括用于对产品进行视觉定位的定位检测相机。

作为一种优选的方案，所述产品固定板上设置有定位产品位置的定位结构。

作为一种优选的方案，所述定位结构包括至少一个第一定位块和至少一个第二定位块，第一定位块和第二定位块固定在产品固定板上，第一定位块和第二定位块上分别设置有第一定位端部和第二定位端部，该第一定位端部和第二定位端部分别与产品的外轮廓接触定位。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该曝光装置结构合理，产品被放置在产品固定板上固定，产品固定板通过偏摆机构驱动成倾斜状态，这样方便曝光头曝光产品的侧面，然后产品固定板在倾斜的状态下被带动旋转，在曝光弧面过渡角时利用X滑座、Y滑座和Z滑座的位置调整来进行运动补偿，从而在保证了曝光时的曝光扫描方向和速度的同时，还保证了曝光焦距的恒定，使曝光清晰度更好，该曝光装置可以一次性完成每个产品侧面和弧面过渡角的曝光，曝光效率更高。

又由于所述偏转装置包括固定于Y滑座上的偏转底座，该偏转底座上设置有偏转凹槽，该偏转凹槽为柱面状的凹槽，该偏转凹槽内偏摆安装有偏转座，该偏转座和偏转底座之间设置有偏转动力装置，所述产品旋转动力装置和产品固定板安装于偏转座上，该偏转装置利用了可以在偏转凹槽内偏摆的偏转座实现小角度的偏摆，该偏转座在偏转凹槽中按照偏转凹槽的形状偏摆，动作比较可靠。

另外所述偏转装置还可以采用其他的结构，其包括固定于Y滑座上的偏转底座，该偏转座上转动安装有偏转座，该偏转座由偏转动力装置驱动旋转，所述产品旋转动力装置和产品固定板安装于偏转座上，这样，该偏转底座就可以通过旋转动力装置来驱动旋转，偏转座的偏转角度更大，适应性更广。

又由于所述产品固定板上设置有定位产品位置的定位结构，该定位结构可以定位产品边缘，使产品放置更准确。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：提供一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光方法，该曝光方法使用了上述的曝光装置，其中包括以下步骤：

S1、将待曝光的产品放置并固定在处于上料工位的产品固定板上；

S2、所述Y动力装置驱动Y滑座沿Y方向滑动使产品处于曝光工位；

S3、在Y滑座的滑动过程中或者在Y滑座滑动到曝光工位后，偏转装置偏转使产品倾斜，倾斜的产品的待曝光侧面与曝光头组件对应；

S4、所述X动力装置驱动X滑座沿X方向滑动，曝光头组件按照设定的曝光路线和曝光扫描速度对该待曝光侧面曝光；

S5、当该待曝光侧面曝光完成后，曝光位置到达了弧面过渡角的起始位置；产品固定板带动产品旋转对弧面过渡角位置进行曝光，曝光过程中X滑座、Y滑座和Z滑座随着产品的旋转进行运动补偿使弧面过渡角上的曝光点与曝光头组件的Z分方向的距离保持不变；

S6、弧面过渡角曝光完成后，产品旋转到另一个待曝光侧面与X轴平行时停止；

S7、重复步骤S4至S6，直到产品所有的待曝光侧面都曝光完成。

优选的，步骤S5中，运动补偿的具体方式为：定义弧面过渡角上的曝光点相对于旋转中心线的旋转半径为r，匀速旋转的角速度为ω，设定的曝光扫描速度为

计算得到弧面过渡角的曝光点的线速度V＝ω×r；分解该线速度V可以得到在X、Y和Z方向上的分速度矢量

对应的X滑座的补偿移动速度

Y滑座的补偿移动速度

和Z滑座的补偿移动速度

满足以下关系：

(1)

(2)

(3)

优选的，在步骤S3中，在偏转装置驱动产品倾斜之前，先利用定位检测相机对曝光工位的产品拍摄形成定位图像，该定位图像作为计算旋转半径r的依据。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该曝光方法使用了上述的曝光装置，产品在旋转曝光的过程中可以在Y轴方向移动，而曝光头组件可以在X方向和Z方向移动，从而实现了运动补偿，适合弧面过渡角处的曝光，曝光的清晰度也更高，而同时由于满足了弧面过渡角处的曝光，因此整个产品的侧面就都能一次性完成曝光，曝光效率更高。

另外，本发明采用了上述的运动补偿方式，将弧面过渡角处曝光点的运动在X、Y、Z方向上进行矢量分解，从而得到三个方向的分运动，而根据弧面过渡角曝光的特性和要求，分别控制X滑座、Y滑座和Z滑座按照补偿的规则进行滑动，从而使弧面过渡角处的曝光焦距恒定，曝光图案更清晰，而同时，在X方向，通过运动补偿可以依旧保证设定的扫描速度和扫描方向扫描，这样使曝光的精度也更高。

而又由于在步骤S3中，在偏转装置驱动产品倾斜之前，先利用定位检测相机对曝光工位的产品拍摄形成定位图像，该定位图像作为计算旋转半径r的依据，这样即使产品被固定后，产品的中心与旋转中心出现误差时，可以通过定位图像中弧面过渡角的位置计算出曝光工位的产品的弧面过渡角与旋转中心的距离，最终计算出实际的旋转半径，这样曝光的精度更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1的立体结构图；

图2是实施例1的偏转装置的结构示意图；

图3是本发明实施例2的立体结构图；

图4是本发明实施例2的偏转装置和Y滑座安装的结构示意图；

图5是本发明实施例2的偏转装置和Y滑座安装的另一个方向的结构示意图；

图6是本发明实施例2中产品固定板的结构示意图；

附图中：1.机座；2.曝光机架；3.X滑座；4.X动力装置；5.Z滑座；6.Z动力装置；7.曝光头组件；71.定位检测相机；8.Y滑座；9.Y动力装置；10.偏转装置；101.偏转底座；102.偏转座；103.偏转凹槽；104.偏转动力装置；11.产品固定板；12.产品旋转动力装置；13.产品；14.第一定位块；141.连接杆部；142.定位杆部；143.第一定位端部；15.第二定位块；151.第二定位端部。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

如图1至图2所示，本发明提供了一种带弧面过渡角产品13的多轴联动曝光装置，包括机座1，所述机座1上设置有曝光机架2，本实施例中，该曝光机架2采用龙门架的结构形式，所述曝光机架2上沿X方向滑动安装有X滑座3，X滑座3由X动力装置4驱动，所述X滑座3上竖直滑动安装有Z滑座5，该Z滑座5由Z动力装置6驱动，所述Z滑座5上安装有曝光头组件7，所述机座1上沿Y方向滑动安装有Y滑座8，该Y滑座8由Y动力装置9驱动在上料工位和曝光工位之间滑动，该Y滑座8上安装有绕平行于X方向的中心轴偏转的偏转装置10，该偏转装置10上转动设置有由产品旋转动力装置12驱动的产品固定板11，该产品固定板11的旋转中心线位于YZ平面内。该旋转中心线是与X方向垂直，这样产品13旋转时的线速度可以更简化的分解成X、Y、Z三个方向的分速度矢量，简化了计算。

其中，本实施例中，带弧面过渡角的产品13一般为3D玻璃或者电子产品13的前盖或后盖，而本曝光装置可以曝光产品13的底板部也可以曝光产品13的四周侧面，而这种电子产品13的前盖或后盖四周是具有包边，而该包边则为所述的侧面，该曝光装置可以对包边的内表面曝光，也可以对包边的外表面曝光。

该产品13的形状也不受限制，该产品可以为矩形或者其他多边形形状，而产品13的侧面与产品的底板部之间的夹角也并限制，例如，该包边与底板部之间可以为90°夹角。其中X方向和Y方向的定义并非固定，而是一种相对，也就是说，本实施例中X方向也可以定义为Y方向，对应的Y方向也就定义为X方向。

其中，本实施例中，所述偏转装置10包括固定于Y滑座8上的偏转底座101，该偏转底座101上设置有偏转凹槽103，该偏转凹槽103为柱面状的凹槽，该偏转凹槽103内安装有偏转座102，该偏转座102和偏转底座101之间设置有偏转动力装置104，所述产品旋转动力装置12和产品固定板11安装于偏转座102上。而本实施例中，偏转装置10选用目前的现有结构中的电动角位台，该电动角位台可以准确的控制偏转座102的偏摆转角。在电动角位台的结构中，偏转动力装置104包括电机和蜗轮蜗杆机构，电机与蜗杆传动连接带动蜗杆旋转，蜗轮与蜗杆啮合从而被驱动转动，而偏转座102与蜗轮是固定连接，从而完成偏转座102的偏摆。

当然，偏转动力装置104还可以采用电机和齿轮传动方式驱动偏转座102偏转，电机固定在偏转底座101上，而电机的输出轴上设置有主动齿轮，而偏转座102上则固定有从动齿轮或者从动弧形齿条，这样，电机同样可以带动偏转座5偏转。

其中，优选的，所述产品固定板11为一个负压吸附座，该负压吸附座上设置有负压吸附孔，该负压吸附孔与负压系统连通，本实施例中优选的负压吸附座的形状为长方体，该负压吸附座的对称中心处于所述旋转中心线上，且负压吸附座的板面与旋转中心线垂直。这样产品被吸附固定在负压吸附座上时旋转也是绕产品的中心旋转，这样更容易计算旋转半径，简化了计算，而所述产品固定板11上设置有背光源(图中未标识)，对应的，所述曝光头组件7还包括用于对产品13进行视觉定位的定位检测相机71。该定位检测相机71可以在曝光工位上拍摄图像用来作为旋转半径计算的依据。

而本实施例中，所述产品旋转动力装置12为电动旋转台，所述产品固定板11设置于该电动旋转台上。而X动力装置4、Y动力装置9和Z动力装置6均为电缸，电缸可以准确的控制X滑座3、Y滑座8和Z滑座5的位移。

实施例2

本实施例的结构和实施例1的结构基本相同，如图3至图6所示，X动力装置4、Y动力装置9和Z动力装置6均采用直线电机驱动，因此，X滑座3、Y滑座8和Z滑座5均通过直线导轨实现滑动安装，而本实施例中，偏转装置10采用另一种结构形式，实施例1中的偏转装置10的偏转角度比较小，而本实施例中，所述偏转装置10包括固定于Y滑座8上的偏转底座101，该偏转底座101上转动安装有偏转座102，本实施例中，该偏转座102为一个板状结构，该偏转座102由偏转动力装置104驱动旋转，所述产品旋转动力装置12和产品固定板11安装于偏转座102上。而其中偏转动力装置104和产品旋转动力装置12的结构相同，均为电动旋转台，而电动旋转台为目前的现有结构，为市购所得。

实施例1和实施例2中曝光装置利用X滑座3、Y滑座8和Z滑座5的位置调整来对进行运动补偿，在对产品13进行曝光时，产品13的四周的待曝光侧面具有平直的待曝光侧面和弧面过渡角，其中直线待曝光侧面的曝光就只需要将产品13旋转使直线待曝光侧面与X轴平行即可，而弧面过渡角待曝光侧面则通过三个滑座的滑动调整进行运动补偿，实现精准曝光，曝光焦距的恒定，曝光清晰度更好。

再如图6所示，为了使产品13更好定位于产品固定板11上，所述产品固定板11上设置有定位产品13位置的定位结构。优选的，所述定位结构包括至少一个第一定位块14和至少一个第二定位块15，其数量可根据产品13的尺寸进行选择，第一定位块14和第二定位块15固定在产品固定板上，第一定位块14和第二定位块15上分别设置有第一定位端部143和第二定位端部151，该第一定位端部143和第二定位端部151分别与产品13的外轮廓接触定位。而图6中的产品13为一个带弧面过渡角的矩形产品13，因此，第一定位块14和第二定位块15只需要定位相邻的两条直角边即可实现定位，而若是产品的形状为其他的形状，则第一定位块14和第二定位块15根据产品形状做适应性调整即可。

再如图6所示，第一定位块14和第二定位块15的结构相同，以第一定位块14为例，其包括连接杆部141和定位杆部142，连接杆部141和定位杆部142形成了L形，连接杆部141通过螺栓固定在产品固定板的侧面，定位杆部142则伸入到产品固定板11的板面上，所述第一定位端部143设置在连接杆部上且设置成弧状，避免划伤产品。在固定不同尺寸的产品13时，只需要更换不同尺寸的第一定位块14和第二定位块15即可。

实施例3

本实施例公开了一种带弧面过渡角产品13的多轴联动曝光方法，该曝光方法使用了上述的曝光装置，其中包括以下步骤：

S1、将待曝光的产品13放置并固定在处于上料工位的产品固定板11上，本实施例采用的是负压固定的方式，而由于采用了负压固定，因此可以固定不同尺寸的待曝光的产品13；

S2、Y动力装置驱动Y滑座沿Y方向滑动使产品13处于曝光工位，本实施例中，Y滑座8是在上料工位和曝光工位之间滑动，可以通过机械手上料工位将产品13放置在产品固定板11上，而上料时，产品固定板11被偏转装置10带动处于水平状态，这样方便产品13更准确的放置；Y滑座8的滑动

S3、在Y滑座8的滑动过程中或者在Y滑座8滑动到曝光工位后，偏转装置10偏转使产品13倾斜，倾斜的产品13的待曝光侧面与曝光头组件7对应；倾斜的产品13与Z轴之间的夹角为5-30°；而在该步骤中，偏转装置10可以是在滑动的过程中完成偏转，而为了减少误差，优选的是，在偏转装置驱动产品倾斜之前，先利用定位检测相机71对曝光工位的产品拍摄形成定位图像，该定位图像作为计算旋转半径r的依据，然后再进行偏转，这样计算得到的旋转半径r就是实际的真实旋转半径而非理论值。

S4、X动力装置驱动X滑座3沿X方向滑动，曝光头组件7按照设定的曝光路线和曝光扫描速度对该待曝光侧面曝光，其中曝光头组件7包含曝光用的镜头和定位用的定位检测相机，用来对产品13的轮廓进行定位，其中曝光镜头和定位检测相机的原理和机构是目前曝光设备中的常用结构和原理，为目前技术人员所熟知的；

S5、当该待曝光侧面曝光完成后，曝光位置到达了弧面过渡角的起始位置；产品固定板11带动产品13旋转对弧面过渡角位置进行曝光，曝光过程中X滑座3、Y滑座8和Z滑座5随着产品13的旋转进行运动补偿使弧面过渡角上的曝光点与曝光头组件7的Z分方向的距离保持不变；

S6、弧面过渡角曝光完成后，产品13旋转到另一个待曝光侧面与X轴平行时停止；

S7、重复步骤S4至S6，直到产品13所有的待曝光侧面都曝光完成。

曝光完成后Y动力装置驱动Y滑座8将产品13移走。

而在步骤S5中，运动补偿的具体方式为：定义弧面过渡角上的曝光点相对于旋转中心线的旋转半径为r，匀速旋转的角速度为ω，设定的曝光扫描速度为

计算得到弧面过渡角线速度V＝ω×r；分解该线速度V可以得到在X、Y和Z方向上的分速度矢量

该分速度矢量是可以通过线速度V的分解得到，可以结合产品13的倾斜角度θ来计算。

对应的X滑座3的补偿移动速度

Y滑座8的补偿移动速度

和Z滑座5的补偿移动速度

满足以下关系：

(1)

(2)

(3)

这样，直线电机或者电缸只需要按照补偿的速度来驱动X滑座3、Y滑座8和Z滑座5进行相应的位移即可。

值得一提的是，本发明的曝光装置和曝光方法中所适用的弧面过渡角可以为圆弧过渡角，也可以是其他的弧面过渡角，其运动补偿的原理相同。

以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，包括机座，其特征在于：所述机座上设置有曝光机架，所述曝光机架上沿X方向滑动安装有X滑座，X滑座由X动力装置驱动，所述X滑座上竖直滑动安装有Z滑座，该Z滑座由Z动力装置驱动，所述Z滑座上安装有曝光头组件，所述机座上沿Y方向滑动安装有Y滑座，该Y滑座由Y动力装置驱动在上料工位和曝光工位之间滑动，该Y滑座上安装有绕平行于X方向的中心轴偏转的偏转装置，该偏转装置上转动设置有由产品旋转动力装置驱动的产品固定板，该产品固定板的旋转中心线位于YZ平面内。

2.如权利要求1所述的一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，其特征在于：所述偏转装置包括固定于Y滑座上的偏转底座，该偏转底座上设置有偏转凹槽，该偏转凹槽为柱面状的凹槽，该偏转凹槽内偏摆安装有偏转座，该偏转座和偏转底座之间设置有偏转动力装置，所述产品旋转动力装置和产品固定板安装于偏转座上。

3.如权利要求1所述的一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，其特征在于：所述偏转装置包括固定于Y滑座上的偏转底座，该偏转底座上转动安装有偏转座，该偏转座由偏转动力装置驱动旋转，所述产品旋转动力装置和产品固定板安装于偏转座上。

4.如权利要求2或3所述的一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，其特征在于：所述产品固定板为负压吸附座，该负压吸附座上设置有负压吸附孔，该负压吸附孔与负压系统连通。

5.如权利要求4所述的一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，其特征在于：所述产品固定板上设置有背光源，对应的，所述曝光头组件还包括用于对产品进行视觉定位的定位检测相机。

6.如权利要求5所述的一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，其特征在于：所述产品固定板上设置有定位产品位置的定位结构。

7.如权利要求6所述的一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光装置，其特征在于：所述定位结构包括至少一个第一定位块和至少一个第二定位块，第一定位块和第二定位块固定在产品固定板上，第一定位块和第二定位块上分别设置有第一定位端部和第二定位端部，该第一定位端部和第二定位端部分别与产品的外轮廓接触定位。

8.一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光方法，其特征在于：该曝光方法使用了如权利要求1中所述的曝光装置，其中包括以下步骤：

S1、将待曝光的产品放置并固定在处于上料工位的产品固定板上；

S2、所述Y动力装置驱动Y滑座沿Y方向滑动使产品处于曝光工位；

S3、在Y滑座的滑动过程中或者在Y滑座滑动到曝光工位后，偏转装置偏转使产品倾斜，倾斜的产品的待曝光侧面与曝光头组件对应；

S4、所述X动力装置驱动X滑座沿X方向滑动，曝光头组件按照设定的曝光路线和曝光扫描速度对该待曝光侧面曝光；

S5、当该待曝光侧面曝光完成后，曝光位置到达了弧面过渡角的起始位置；产品固定板带动产品旋转对弧面过渡角位置进行曝光，曝光过程中X滑座、Y滑座和Z滑座随着产品的旋转进行运动补偿使弧面过渡角上的曝光点与曝光头组件的Z分方向的距离保持不变；

S6、弧面过渡角曝光完成后，产品旋转到另一个待曝光侧面与X轴平行时停止；

S7、重复步骤S4至S6，直到产品所有的待曝光侧面都曝光完成。

9.如权利要求8所述的一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光方法，其特征在于：步骤S5中，运动补偿的具体方式为：定义弧面过渡角上的曝光点相对于旋转中心线的旋转半径为r，匀速旋转的角速度为ω，设定的曝光扫描速度为

计算得到弧面过渡角上曝光点的线速度V＝ω×r；分解该线速度V可以得到在X、Y和Z方向上的分速度矢量

对应的X滑座的补偿移动速度

Y滑座的补偿移动速度

和Z滑座的补偿移动速度

满足以下关系：

(1)

(2)

(3)

10.如权利要求9所述的一种带弧面过渡角产品的多轴联动曝光方法，其特征在于：步骤S3中，在偏转装置驱动产品倾斜之前，先利用定位检测相机对曝光工位的产品拍摄形成定位图像，该定位图像作为计算旋转半径r的依据。

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