CN112319069A - 激光位移传感器校正方法、装置和喷墨打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及喷墨打印技术领域，具体公开了一种激光位移传感器校正方法，包括以下步骤：获取孔的坐标X1Y1Z1；将激光位移传感器所在运动轴移至所述孔的坐标X1Y1Z1，以所述孔的坐标X1Y1Z1为中心测量预定数量点的高度，得到若干个测试点；判断所述测试点中是否存在位于所述孔内的点；若不存在，对激光位移传感器进行位置校正。本发明提供的激光位移传感器校正装置，通过判断激光位移传感器的光斑是否落在校正装置中的孔内，对激光位移传感器进行位置校正；进一步地提供该装置使用方法，计算激光位移传感器与喷头落点之间的偏差，进而提高喷头落点的精准度；进一步地，提供一种具有激光位移传感器校正装置的喷墨打印机，这种打印机精度高，打印产品质量好。
Description
技术领域
本发明涉及喷墨打印技术领域，尤其涉及一种激光位移传感器校正方法、装置和喷墨打印机。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。
OLED是一种利用多层有机薄膜结构产生电致发光的器件，是通过载流子的注入和复合而致发光的现象，发光强度与注入的电流成正比。OLED在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，迁移到发光层。OLED容易制作，而且只需要低的驱动电压，OLED在满足平面显示器的应用上显得非常突出，OLED更轻薄、亮度高、功耗低、响应快、清晰度高、柔性好、发光效率高，能够满足消费者对显示技术的新需求。现有的OLED制备方法通常包括蒸镀和喷墨印刷两种，其中喷墨印刷OLED技术制作工艺简单，相对于蒸镀技术，喷墨打印更加精准，尤其用来处理大尺寸面板时，更加具有优势。
发明人发现现有的喷墨打印技术中至少存在如下问题：
对于高精度的半导体或显示器工艺设备，喷墨打印设备喷头表面的水平度以及整体的高度对于喷墨打印的落点精度至关重要。测量喷嘴的高度要求激光光斑能够精准定位到喷嘴在XY平面的位置，同时高精度的激光位移传感器的量程较小，最小约为40um。因此需要将传感器在Z方向上定位到一个精准的范围再去做测量。
现有的激光位移传感器在测量位移的过程中通常不会做测量位置的重复校正，因为测量的机械表面通常面积比较大，激光的光斑直径相较于被测机械表面比较大，用肉眼可以清洗判别激光所测位置是否为设定的位置。
而在用于例如OLED或量子点喷印的设备中，设备整体密封，设备内部昏暗，内部机械结构复杂，因此很难用肉眼或相机去观察微米级激光光斑所在的位置。现有的方案很难适用于需要高频率自动化矫正传感器测量位置的高精度喷印设备。
如何进一步提高激光位移传感器的测量精度，满足印刷显示行业对喷墨打印超高精度的要求，将具有重要意义。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种喷头模组调整装置，以解决喷头精度低的缺陷，满足超高精度的喷墨打印。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种激光位移传感器校正方法，包括以下步骤：
获取孔的坐标X1Y1Z1；
将激光位移传感器所在运动轴移至所述孔的坐标X1Y1Z1，以所述孔的坐标X1Y1Z1为中心测量预定数量点的高度，得到若干个测试点；
判断所述测试点中是否存在位于所述孔内的点；
若不存在，对激光位移传感器进行位置校正。
进一步地，在所述判断测试点中是否存在位于所述孔内的点之前还包括以下步骤：
所述激光位移传感器所在运动轴位于所述孔的坐标X1Y1Z1时，判断激光位移传感器发射光斑是否位于所述孔内；
若所述光斑不位于所述孔内，则判断所述测试点中是否存在位于所述孔内的点；
若光斑位于所述孔内，则对激光位移传感器进行偏差纠正。
进一步地，所述测试点中若存在位于所述孔内的点，则对激光位移传感器进行偏差纠正。
进一步地，所述孔的坐标X1Y1Z1为在先校正过程中所述激光位移传感器测量孔附近区域高度时的坐标。
进一步地，所述对激光位移传感器进行偏差校正的方法包括以下步骤：
在孔的范围内随机选择一个所述测试点的坐标X3Y3，选择的测试点的坐标X3Y3为偏差点的坐标X3Y3；
计算孔的坐标X1Y1与偏差点的坐标X3Y3之间的差值得到deltaX和deltaY；
获得相机在先校正过程中定位靶点的坐标X4Y4Z4和所述激光位移传感器在先校正过程中校正Z坐标系时的XY位置X5Y5，所述相机与激光位移传感器位于同一运动轴；
将所述运动轴移动至坐标X4Y4Z4，令相机对焦到所述靶点，获得此时坐标Z5；
将所述运动轴移动至坐标X5Y5Z5，所述激光位移传感器测量高度，得到固定值Z0；
得到补偿偏移量deltaX，deltaY，Z0。
上述方法通过激光位移传感器的光斑是否落在孔内，判断激光位移传感器是否要手动定位校正，并通过选取孔内随机光斑，通过CCD相机的对靶点的定位，计算出偏移误差。
本发明第二个目的在于提供一种激光位移传感器校正装置，包括基板，所述基板上设有若干上述孔和靶点。
进一步地，所述孔的孔径尺寸范围大于等于100um，小于等于3mm，所述孔的深度小于所述激光位移传感器的量程。
进一步地，所述靶点为十字型靶点。
进一步地，所述基板为金属或陶瓷材质。
上述校正装置结合校正方法能够实现对激光位移传感器的校正。
本发明第三个目的在于提供一种喷墨打印机，包括上述的激光位移传感器校正装置、CCD相机、激光位移传感器、喷头模组和基板输送装置，所述激光位移传感器校正装置与所述喷头模组固定连接，所述激光位移传感器、CCD相机和基板输送装置位于同一运动轴。
上述喷墨打印机中的激光位移传感器能够通过校正装置校正，打印时的落点精度高，打印获得的产品质量高。
本发明的有益效果：
本发明提供的激光位移传感器校正装置和校正方法，通过判断激光位移传感器的光斑是否落在校正装置中的孔内，对激光位移传感器进行位置校正；校正位置后，通过选取孔内的光斑坐标为参照点以及将CCD相机焦点对焦与校正装置的靶点，计算激光位移传感器与喷头落点之间的偏差，进而提高喷头落点的精准度；并且提供的校正装置结构简单，多个不同孔径的孔能够满足不同精度的需求，孔径越小精度或重复性越高；进一步地，提供一种具有激光位移传感器校正装置的喷墨打印机，这种打印机精度高，打印产品质量好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是一种激光位移传感器测量物体表面高度示意图；
图2是本发明的实施例激光位移传感器校正装置结构示意图；
图3是本发明的实施例激光位移传感器校正方法流程图；
图4是本发明的实施例利用激光位移传感器测量机械工件表面高度分布示意图；
图5是本发明的实施例激光位移传感器校正方法流程图；
图6是本发明的实施例激光位移传感器和CCD相机工作示意图；
图7是本发明的实施例激光位移传感器偏差量计算流程示意图；
图8是本发明的实施例激光位移传感器自动校正的整体流程图。
附图标记：
10-基板；11-圆形槽；12-十字型靶点；13-挡板。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，在本发明中涉及“第一”“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
图1为一种激光位移传感器。
请参考图1，激光位移传感器是一种利用激光反射获取被测物体表面一维坐标的传感器。
图2为本发明提供一种激光位移传感器校正装置的实施例。
请参考图2，本发明提供的实施例包括基板10，基板10为一种金属或陶瓷材料制成的矩形板，基板10上设有六个大小不同的圆形槽11和十字型靶点12，圆形槽11在基板上呈L型分布，并且按大小依次分布，十字型靶点12位于基板10直角上。基板10边缘延伸出与基板10垂直的挡板13，通过挡板13将该激光位移传感器校正装置与喷墨打印机中的喷头模组固定连接。
在另一实施例中，圆形槽11的孔径大小范围为100um-mm，圆形槽11的直径越小，定位的精度或重复性就越高，本实施例根据激光传感器的光斑大小设计的最小的圆形槽11可以容纳大约4-8个相互之间不重叠的激光光斑。圆形槽11深度小于激光传感器测量范围，一般高精度的激光传感器的量程较小，最小约为40um。
利用上述实施例提供的校正装置对激光位移传感器进行校正，图3为本发明提供的激光位移传感器校正方法流程图。
本实施例中，喷墨打印机中的运动轴上装有高速CCD相机以及高精度的激光位移传感器。在做激光传感器XY位置的确认时，可以将安装在直线电机上的激光位移传感器移动到校正装置上的圆形槽11下方，在圆形槽11所在的区域做多个点，按照一定步进做Z方向高度的测量，可以确定圆形槽11所在的位置，以及判定激光光斑是否在圆形槽中。
请参考图3，包括以下步骤：
100、获取圆形槽坐标
控制系统读取原有用激光位移传感器测量圆形槽附近区域高度时的X1Y1Z1，读取原有用激光位移传感器测量喷嘴时的运动轴坐标X2Y2Z2；
200、移动运动轴到X1Y1Z1
将激光位移传感器所在运动轴移至圆形槽的坐标X1Y1Z1；
300、获取若干个测试点
围绕圆形槽的坐标X1Y1Z1为中心测量一定数量的点的高度，得到若干个测试点；
400、判断坐标X1Y1Z1所测点中是否存在位于圆形槽内的点
若不存在，则对激光位移传感器进行手动矫正。
如图4所示，其中方形测试点代表圆形槽11所在的位置，圆形测试点代表圆形槽11外的区域。在自动化测试喷头表面的水平度时，需要将传感器移动到固定的运动轴坐标，该光斑所在的位置位于圆形槽内部，如果测量发现光斑所在的位置不是圆形槽的位置，则代表喷印设备的定位精度产生了一个明显的偏移。在这种情况下，需要将设备切换成手动模式，重新确立设备的运动轴坐标系，以及测量位置的坐标。
在另一实施例中，如图5所示，在步骤400之前还包括以下步骤：
301、激光位移传感器所在运动轴位于坐标X1Y1Z1时，判断激光位移传感器发射光斑是否位于圆形槽内
若光斑不位于圆形槽内，则进行步骤400；
若光斑位于圆形槽内，则对激光位移传感器进行偏差纠正。
本发明所使用的激光传感器的量程较小，因此需要保证测量时激光传感器在Z方向所处的位置能够保证被测机械平面位于量程范围内。因此本发明提出利用CCD相机对焦矫正装置上的十字型靶点12来确定一个固定的平面，用于建立或者更新传感器测量的一个参考平面。本发明所使用的高速CCD相机是一个具有微米级景深的相机，在拍摄物体时需要将相机的在微米级的误差范围内进行高度定位从而实现对物体表面的聚焦。在设计相机和激光位移传感器的固定位置时，保证相机聚焦工件表面时，工件表面所在的高度也在激光位移传感器测量量程范围内，如图6所示。当聚焦清晰时，固定工件的位置，将激光位移传感器移动到工件表面测量，并且用一个固定的值去定义这个高度，建立传感器测量的参考坐标系。
在另一实施例中，对激光位移传感器进行偏差校正的方法流程如图7所示。
请参考图7，包括以下步骤：
401、选取随机点
在位于圆形槽中的点随机选取一个点，该点在XY平面的坐标为X3Y3；
402、计算XY方向偏差
计算所选点坐标X3Y3与X1Y1之间的差值，得到deltaX和deltaY；
403、获取历史点坐标
读取历史记录的CCD相机定位十字靶点的位置X4Y4Z4以及历史记录的激光位移传感器矫正Z坐标系时的XY位置X5Y5；
404、移动运动轴到坐标X4Y4Z4
将运动轴移动至坐标X4Y4Z4，相机自动对焦十字靶点，读取此时坐标Z5；
405、移动运动轴到坐标X5Y5Z5
将运动轴移动至坐标X5Y5Z5，激光位移传感器测量高度，定义为某个固定值Z0；
406、矫正完成，输出deltaX，deltaY，Z0。
图8为激光传感器自动校正的整体流程，最终得到的deltaX和deltaY为系统坐标轴的偏移，在测量设备内部机械表面时，测量的位置应补偿这个偏移量，用Z0建立了传感器测量高度的一个参考位置。
在另一实施例中，提供一种喷墨打印机，包括激光位移传感器校正装置、CCD相机、激光位移传感器、喷头模组和基板输送装置，其中激光位移传感器校正装置与喷头模组固定连接，激光位移传感器、CCD相机和基板输送装置位于同一运动轴。这种喷墨打印机中的激光位移传感器能够通过校正装置校正，打印时的落点精度高，打印获得的产品质量高。
综上所述，本发明实施例中的校正装置和方法，通过判断激光位移传感器的光斑是否落在校正装置中的孔内，对激光位移传感器进行位置校正；校正位置后，通过选取孔内的光斑坐标为参照点以及将CCD相机焦点对焦与校正装置的靶点，计算激光位移传感器与喷头落点之间的偏差，进而提高喷头落点的精准度。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种激光位移传感器校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取孔的坐标X1Y1Z1；
将激光位移传感器所在运动轴移至所述孔的坐标X1Y1Z1；
以所述孔的坐标X1Y1Z1为中心测量预定数量点的高度，得到若干个测试点；
判断所述测试点中是否存在位于所述孔内的点；
若不存在，对激光位移传感器进行位置校正。
2.根据权利要求1所述的一种激光位移传感器校正方法，其特征在于，在所述判断测试点中是否存在位于所述孔内的点之前还包括以下步骤：
所述激光位移传感器所在运动轴位于所述孔的坐标X1Y1Z1时，判断激光位移传感器发射光斑是否位于所述孔内；
若所述光斑不位于所述孔内，则判断所述测试点中是否存在位于所述孔内的点；
若光斑位于所述孔内，则对激光位移传感器进行偏差纠正。
3.根据权利要求1所述的一种激光位移传感器校正方法，其特征在于，所述测试点中若存在位于所述孔内的点，则对激光位移传感器进行偏差纠正。
4.根据权利要求1所述的一种激光位移传感器校正方法，其特征在于，所述孔的坐标X1Y1Z1为在先校正过程中所述激光位移传感器测量孔附近区域高度时的坐标。
5.根据权利要求2或3所述的一种激光位移传感器校正方法，其特征在于，所述对激光位移传感器进行偏差校正的方法包括以下步骤：
在孔的范围内随机选择一个所述测试点的坐标X3Y3，选择的测试点的坐标X3Y3为偏差点的坐标X3Y3；
计算孔的坐标X1Y1与偏差点的坐标X3Y3之间的差值得到deltaX和deltaY；
获得相机在先校正过程中定位靶点的坐标X4Y4Z4和所述激光位移传感器在先校正过程中校正Z坐标系时的XY位置X5Y5，所述相机与激光位移传感器位于同一运动轴；
将所述运动轴移动至坐标X4Y4Z4，令相机对焦到所述靶点，获得此时坐标Z5；
将所述运动轴移动至坐标X5Y5Z5，所述激光位移传感器测量高度，得到固定值Z0；
得到补偿偏移量deltaX，deltaY，Z0。
6.一种激光位移传感器校正装置，其特征在于，包括基板，所述基板上设有若干孔和靶点。
7.根据权利要求6所述的一种激光位移传感器校正装置，其特征在于，所述孔的孔径尺寸范围大于等于100um，小于等于3mm，所述孔的深度小于所述激光位移传感器的量程。
8.根据权利要求6所述的一种激光位移传感器校正装置，其特征在于，所述靶点为十字型靶点。
9.根据权利要求6所述的一种激光位移传感器校正装置，其特征在于，所述基板为金属或陶瓷材质。
10.一种喷墨打印机，其特征在于，包括权利要求6-8任一所述的激光位移传感器校正装置、CCD相机、激光位移传感器、喷头模组和基板输送装置，所述激光位移传感器校正装置与所述喷头模组固定连接，所述激光位移传感器、CCD相机和基板输送装置位于同一运动轴。
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