CN110788489A - 一种自动矫正激光标刻位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动矫正激光标刻位置的方法，包括：提供标刻模板；按照标刻模板进行标刻试验，获得标刻试样；图像采集系统采集试验结果；试验结果与标刻模板比较得到偏离值；依据偏离值进行标刻；其中，标刻模板包括n个标刻内容的坐标x1、y1，x2、y2，……，xn、yn，其中n为大于或等于1的自然数；试验结果为n个标刻内容的实际标刻坐标x1＇、y1＇，x2＇、y2＇，……，xn＇、yn＇；偏离值为△x1、△y1，△x2、△y2，……，△xn、△yn，△x1＝x1‑x1＇，△y1＝y1‑y1＇，△x2＝x2‑x2＇，△y2＝y2‑y2＇，……，△xn＝xn‑xn＇，△yn＝yn‑yn＇。利用本发明的激光标刻方法进行标刻，得到的标刻结果精度较高，无需后期调整，标刻效率较高。

Description

一种自动矫正激光标刻位置的方法
技术领域
本发明涉及激光标刻技术领域，更具体地，本发明涉及一种自动矫正激光标刻位置的方法。
背景技术
微电子行业，激光标刻的应用越来越广泛，标刻精度要求越来越高。激光标刻设备使用的光学镜头存在球差失真，这是透镜的固有特性，无法消除，激光入射到透镜聚焦后，落在工作平面上会产生畸变差。通常，需要对标刻内容(模板)进行矫正，以便减小或消除畸变差，满足标刻精度要求。
普遍采用的标刻矫正方法有两种。一种是确定某一标刻高度和标刻范围，制作相应的矫正文件，利用矫正文件矫正畸变。该方法的缺点是只适用于固定标刻高度和范围的情况，实际应用中各型号产品的高度和尺寸不可能保持一致，因此矫正文件的通用性差。而且矫正文件的制作需要专业人员使用高精度测量仪器和专用工具，矫正文件制作成本高，实际生产也无法承受这样的高成本。另一种方法是所有产品采用同一个矫正文件，在标刻软件中将标刻内容按照实际标刻的位置进行调整，但这种操作需要逐个进行调整，而且需要反复多次观察后再调整，效率极低。
因此，有必要对现有激光标刻的矫正方法进行改进，以提高激光标刻的精度和效率。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种自动矫正激光标刻位置的方法，解决现有测试系统的测试结果准确性低的问题。
一种自动矫正激光标刻位置的方法，包括：
提供标刻模板；
控制激光标刻系统按照标刻模板进行标刻试验，获得标刻试样；
图像采集系统对标刻试样进行采集，获得试验结果；
将试验结果与标刻模板进行比较，获得偏离值；
控制激光标刻系统依据偏离值进行标刻；
其中，所述的标刻模板包括n个标刻内容的坐标x1、y1，x2、y2，……，xn、yn，其中n为大于或等于1的自然数；
所述试验结果为n个标刻内容的实际标刻坐标x1＇、y1＇，x2＇、y2＇，……，xn＇、yn＇；
所述偏离值为△x1、△y1，△x2、△y2，……，△xn、△yn，所述的△x1＝x1-x1＇，△y1＝y1-y1＇，△x2＝x2-x2＇，△y2＝y2-y2＇，……，△xn＝xn-xn＇，△yn＝yn-yn＇。
可选地，控制所述激光标刻系统按照矫正模板进行标刻，所述矫正模板为n个标刻内容的标刻坐标x1+k*△x1，y1+k*△y1，x2+k*△x2，y2+k*△y2，……，xn+k*△xn，yn+k*△yn，其中k为误差系数。
可选地，所述误差系数k为1-1.2。
可选地，所述的标刻内容为能够捕捉中心点的图形。
可选地，所述的图像采集系统每次可采集一个或多个标刻内容的坐标。
可选地，所述的图像采集系统与所述激光标刻系统具有相同的坐标系。
可选地，所述的图像采集系统为CCD图像传感器。
可选地，标刻试验时，将打标纸固定在工作台上进行标刻；标刻时，将产品固定在工作台上进行标刻。
可选地，标刻试验过程或标刻过程中，工作台始终位于激光标刻系统下方；当进行标刻结果采集时，工作台移动至图像采集系统下方；
通过驱动与工作台连接的马达移动工作台。
可选地，所述的方法还包括按照矫正模板标刻完成后，图像采集系统对标刻结果进行采集，并存储采集结果。
本发明所述技术方案的有益效果在于：本方案提供的矫正激光标刻位置的方法通过图像采集系统采集标刻试验结果，将试验结果与标准模板进行比较得到偏离值，激光标刻系统依据偏离值对产品进行标刻，标刻位置的精度较高，无需后期调整，标刻效率较高。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为根据本发明实施例的自动矫正激光标刻位置的方法流程图；
图2为根据本发明实施例的标刻模板；
图3为根据本发明实施例的经过矫正后的模板；
图4为根据本发明实施例的用于激光标刻的系统；
图中标示如下：1-激光器；2-振镜；3-聚焦镜；4-工作台；5-马达；6-CCD图像传感器；7-计算机。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
激光标刻是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种标刻方法。激光标刻可以标刻出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级。激光标刻图案对产品的防伪有特殊的意义。微电子领域中，激光标刻的应用越来越广，标刻精度的要求也越来越高。现有激光标刻技术由于激光标刻设备的光学镜头存在球差失真，因此标刻结果会产生不同程度的畸变。通常需要对标刻内容进行矫正，以便减小或消除畸变差。而普遍采用的标刻矫正方法矫正的效果较差，并且矫正的效率较低。因此，需要提出一种高效的激光标刻矫正方法以适应高精度、高效率的要求。
本发明提出了一种自动矫正激光标刻位置的方法，如图1所示，该方法包括：提供标刻模板；控制激光标刻系统按照标刻模板进行标刻试验，获得标刻试样；图像采集系统对标刻试样进行采集，获得试验结果；将试验结果与标刻模板进行比较，获得偏离值；控制激光标刻系统依据偏离值进行标刻；其中，所述的标刻模板包括n个标刻内容的坐标x1、y1，x2、y2，……，xn、yn，其中n为大于或等于1的自然数；所述试验结果为n个标刻内容的实际标刻坐标x1＇、y1＇，x2＇、y2＇，……，xn＇、yn＇；所述偏离值为△x1、△y1，△x2、△y2，……，△xn、△yn，所述的△x1＝x1-x1＇，△y1＝y1-y1＇，△x2＝x2-x2＇，△y2＝y2-y2＇，……，△xn＝xn-xn＇，△yn＝yn-yn＇。
作为一种实施方式，首先根据需要标刻的内容生成标刻标板。标刻模板即为实际想要得到的精确的标刻内容。可选地，本发明在控制系统中输入标刻模板，对应图1的S1。控制系统可以是计算机，也可以是其它能够实现数据存储、分析计算功能的设备，本发明对此不作限制。所述的标刻模板可以是n个标刻内容的坐标x1、y1，x2、y2，……，xn、yn，其中n为大于或等于1的自然数。标刻模板也可以是其它能够代表标刻内容的表述形式，例如ρ1、θ1，ρ2、θ2，……，ρn、θn，n为大于或等于1的自然数，本发明对标刻内容的表述方式不作限制。可选地，激光标刻系统每次可以标刻单个或多个内容。
控制系统将标刻模板传输给激光标刻系统，并且控制激光标刻系统按照标刻模板执行标刻试验，对应图1中的S2。可选地，标刻试验可以在打标纸上进行，如在3M打标纸上标刻。在打标纸上进行标刻试验，可以降低试验成本和产品的废品率。或者，标刻试验在待标刻的产品上进行，这样标刻试验更加接近真实的标刻条件，有利于提高矫正的精度。激光标刻系统执行标刻试验，可以得到标刻试样。
控制系统控制图像采集系统对标刻试样进行采集，得到标刻试验的结果，对应图1中的S3。图像采集系统将采集得到的标刻试验结果传输给控制系统。可选地，图像采集系统采集的标刻试验结果可以是图案及图案的相对位置。在本发明中，作为一个实施例，试验结果为n个标刻内容的实际标刻坐标，用x1＇、y1＇，x2＇、y2＇，……，xn＇、yn＇表示，n为大于或等于1的自然数。
控制系统对图像采集系统采集的标刻试验结果与标刻模板进行比较，获得标刻试验结果与标刻模板的偏离值，对应图1中的S4。作为一个实施例，偏离值用△x1、△y1，△x2、△y2，……，△xn、△yn表示，偏离值由n个标刻内容的标刻模板与试验结果做差值得到，即△x1＝x1-x1＇，△y1＝y1-y1＇，△x2＝x2-x2＇，△y2＝y2-y2＇，……，△xn＝xn-xn＇，△yn＝yn-yn＇。
控制系统控制激光标刻系统依据偏离值进行标刻，对应图1中的S5。该标刻过程得到的标刻结果相比于标刻试验的标刻结果更加接近标刻模板。
使用上述能够自动矫正激光标刻为的方法对产品进行标刻，可以获得标刻精度较高的标刻内容，无需进行后期矫正，标刻的效率较高，能够明显降低激光标刻的成本。
对于不同种类的标刻产品或不同的标刻内容，可以按照本发明提供的自动矫正激光标刻位置的方法进行标刻，能够满足高精度的标刻要求。本发明提供的激光标刻的方法适用范围广。
可选地，控制所述激光标刻系统按照矫正模板进行标刻，所述矫正模板为n个标刻内容的标刻坐标x1+k*△x1，y1+k*△y1，x2+k*△x2，y2+k*△y2，……，xn+k*△xn，yn+k*△yn，其中k为误差系数。
作为本发明的一种实施方式，利用标刻试验结果与标刻模板比较获得的偏离值与标刻模板结合得到矫正模板。控制系统控制激光标刻系统按照矫正模板对产品进行标刻。可选地，矫正模板为n个标刻内容的标刻坐标，即x1+k*△x1，y1+k*△y1，x2+k*△x2，y2+k*△y2，……，xn+k*△xn，yn+k*△yn，其中k为误差系数。误差系数受到激光标刻设备、图像采集系统、产品承载设备、标刻环境等因素的影响。
可选地，所述误差系数k为1-1.2。
作为一个实施例，激光标刻的误差系数k的取值可以是1，此时所述的矫正模板为x1+△x1，y1+△y1，x2+△x2，y2+△y2，……，xn+△xn，yn+△yn。采用该矫正模板进行标刻，得到的标刻结果与标刻模板的误差较小，标刻的精度较高。同时可以通过简单的运算获得矫正模板，对控制系统的运算能力要求较低，即对分析设备的要求较低，容易实现。
作为另一个实施例，激光标刻的误差系数k的取值可以是1.2，此时所述的矫正模板为x1+1.2△x1，y1+1.2△y1，x2+1.2△x2，y2+1.2△y2，……，xn+1.2△xn，yn+1.2△yn。所述的矫正模板是综合考虑了多种影响因素后得出的，采用该矫正模板进行标刻，得到的标刻结果具有更高的精度。
可选地，所述的标刻内容为能够捕捉中心点的图形。
当标刻内容为能够捕捉中心点的图形时，图像采集系统采集标刻完成的图形后，可以根据图形的中心点得到能够表示标刻内容的标刻坐标，便于提高标刻的效率。
可选地，所述的图像采集系统每次可采集一个或多个标刻内容的坐标。
作为一个实施例，所述的图像采集系统每次可采集一个标刻内容的坐标。该设置方式对图像采集系统的性能要求较低，能够降低图像采集系统的成本，便于实现。
作为另一个实施例，所述的图像采集系统每次可采集多个标刻内容的坐标。该设置方式可以明显提高图像采集系统的工作效率，进而提高整个激光标刻过程的效率，降低时间成本和人工成本。
可选地，所述的图像采集系统与所述激光标刻系统具有相同的坐标系。
本发明中，将图像采集系统和激光标刻系统设置成同步坐标系，这样图像采集系统可以对激光标刻结果进行直接采集，获得标刻内容的标刻坐标信息。相比于非同步坐标系的设置方式，该方式省略了不同坐标系之间的换算过程，降低出现运算错误的概率，当标刻内容数量庞大时，可以明显降低对系统的硬件要求，同时能够提高激光标刻的效率。
可选地，所述的图像采集系统为CCD图像传感器。CCD图像传感器具有体积小、重量轻、不受磁场影响、抗震动、耐撞击的特点，非常适合应用于生产现场的激光标刻。
可选地，标刻试验时，将打标纸固定在工作台上进行标刻；标刻时，将产品固定在工作台上进行标刻。在进行激光标刻试验时，使用打标纸进行试验，打标纸可以固定在工作台上。使用打标纸可以降低激光标刻的成本，同时避免在产品上进行标刻试验，降低了产品的废品率。在标刻试验或标刻时，工作台相对激光标刻系统处于静止状态。将打标纸固定在工作台上有利于提高激光标刻试验的准确性。将产品固定在工作台上，有利于提高激光标刻的精度。将打标纸或产品固定在同一工作台上可以保持两个标刻过程条件的一致性，对提高标刻精度有明显促进作用。
可选地，标刻试验过程或标刻过程中，工作台始终位于激光标刻系统下方；当进行标刻结果采集时，工作台移动至图像采集系统下方；通过驱动与工作台连接的马达移动工作台。
可选地，本发明的工作台的位置可以改变。可以在工作台的非产品承载区安装马达，控制系统通过控制马达工作来改变工作台的位置。可选地，激光标刻系统与图像采集系统的位置相对固定，当执行激光标刻操作时，控制系统驱动马达，使工作台移动至激光标刻系统下方，完成标刻过程；当执行图像采集操作时，控制系统驱动马达，使工作台移动至图像采集系统下方，完成图像采集。该设置方式可以增大激光标刻系统的工作范围，同时避免图像采集时由于激光标刻系统的阻挡而造成图像采集信息不完整。
可选地，所述的方法还包括按照矫正模板标刻完成后，图像采集系统对标刻结果进行采集，并存储采集结果。
采集矫正后的标刻结果，可以将标刻结果与标刻模板进行比较，用于评价矫正的效果。同时可以将标刻结果作为产品标刻质量的记录。
作为本发明的一个实施例，将自动矫正激光标刻位置的方法应用于如图4所示的用于激光标刻的系统。首先提供如图2所示的标刻模板，向计算机7中输入标刻模板。然后计算机将标刻模板传输给激光器1，工作台位于聚焦镜3下方，在工作台4上固定有打标纸，激光器1按照标刻模板在打标纸上进行标刻试验，获得打标纸标刻试样。接着计算机控制马达5工作，马达驱动工作台移动至CCD6下方，CCD6采集标刻试样的试验结果并将结果传输给计算机。计算机将试验结果与标刻模板进行比较，获得偏离值，并根据偏离值计算得到矫正模板。然后计算机将矫正模板传输给激光器1，激光器按照矫正模板在产品上进行标刻，得到如图3的标刻结果。最后CCD6采集标刻结果，并将标刻结果存储在计算机中。
通过上述自动矫正激光标刻位置的方法进行产品标刻，可以获得标刻精度较高的产品，无需后期对标刻及结果进行调整，能够节省大量的人力和时间。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，包括：
提供标刻模板；
控制激光标刻系统按照标刻模板进行标刻试验，获得标刻试样；
图像采集系统对标刻试样进行采集，获得试验结果；
将试验结果与标刻模板进行比较，获得偏离值；
控制激光标刻系统依据偏离值进行标刻；
其中，所述的标刻模板包括n个标刻内容的坐标x1、y1，x2、y2，……，xn、yn，其中n为大于或等于1的自然数；
所述试验结果为n个标刻内容的实际标刻坐标x1＇、y1＇，x2＇、y2＇，……，xn＇、yn＇；
所述偏离值为△x1、△y1，△x2、△y2，……，△xn、△yn，所述的△x1＝x1-x1＇，△y1＝y1-y1＇，△x2＝x2-x2＇，△y2＝y2-y2＇，……，△xn＝xn-xn＇，△yn＝yn-yn＇。
2.根据权利要求1所述的自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，控制所述激光标刻系统按照矫正模板进行标刻，所述矫正模板为n个标刻内容的标刻坐标x1+k*△x1，y1+k*△y1，x2+k*△x2，y2+k*△y2，……，xn+k*△xn，yn+k*△yn，其中k为误差系数。
3.根据权利要求2所述的自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，所述误差系数k为1-1.2。
4.根据权利要求1所述的自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，所述的标刻内容为能够捕捉中心点的图形。
5.根据权利要求1所述的自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，所述的图像采集系统每次可采集一个或多个标刻内容的坐标。
6.根据权利要求1所述的自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，所述的图像采集系统与所述激光标刻系统具有相同的坐标系。
7.根据权利要求1所述的自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，所述的图像采集系统为CCD图像传感器。
8.根据权利要求1所述的自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，标刻试验时，将打标纸固定在工作台上进行标刻；标刻时，将产品固定在工作台上进行标刻。
9.根据权利要求1所述的自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，标刻试验过程或标刻过程中，工作台始终位于激光标刻系统下方；当进行标刻结果采集时，工作台移动至图像采集系统下方；
通过驱动与工作台连接的马达移动工作台。
10.根据权利要求2所述的自动矫正激光标刻位置的方法，其特征在于，所述的方法还包括按照矫正模板标刻完成后，图像采集系统对标刻结果进行采集，并存储采集结果。
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