CN113687580A - 一种激光成像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种激光成像设备，用于提高激光成像的精度。激光成像设备包括：包括：上位机、可编程逻辑器件、扫描组件以及两组线性位置编码器；其中，扫描组件上设置有沿直线分布的一列激光器，且该列激光器在水平方向和竖直方向可移动；线性位置编码器安装在扫描组件上，用于在激光成像过程中检测一列激光器所在目标直线上的两个标定点的位置；上位机与可编程逻辑器件电连接，上位机用于向可编程逻辑器件传输激光曝光点位置信息；可编程逻辑器件通过数据读取装置周期性获取目标直线上的两个标定点的位置，并根据两个标定点的位置计算每个激光器的实时位置，并根据每个激光器的实时位置生成控制激光器开关的控制信号。

Description

一种激光成像设备
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种激光成像设备。
背景技术
激光成像技术的原理是：控制激光照射曝光面上的感光涂层进行曝光，对曝光之后的感光涂层进行显影之后生成预设的图像。激光成像技术相对于传统工艺，降低了工艺复杂度，节约了生产成本，广泛应用于丝网印刷制版、PCB图形转移等领域。
相关技术在激光成像过程中，需要控制处于一列直线上的激光器沿水平方向逐行扫描，在扫描到达每行预设的曝光点位置时，控制激光器照射曝光面上的感光涂层进行曝光。相关技术中，初始状态下激光器所在的直线与水平方向垂直，当激光器沿水平方向扫描过程中，通过测量单个激光器的位置坐标，然后将测得的单个激光器的水平坐标作为所有激光器水平坐标。
申请人注意到，虽然初始状态下激光器所在的直线与水平方向垂直，激光成像过程中，由于机械运动误差和机械振动，处于一列直线上的激光器所在的直线往往与水平坐标方向存在夹角(该夹角可能动态变化)，若将单个激光器的水平坐标作为所有激光器水平坐标，则会导致激光器的实际位置与测量位置存在偏差，使得激光器的曝光时机存在偏差，造成激光成像精度损失。
发明内容
本发明实施例提供了一种激光成像设备，用于解决激光成像过程中实际位置与测量位置存在偏差的问题。
本发明实施例提供了一种激光成像设备，可包括：
上位机、可编程逻辑器件、扫描组件以及两组线性位置编码器；其中，
所述扫描组件上设置有沿直线分布的一列激光器，且所述激光器在水平方向和竖直方向可移动；
所述线性位置编码器安装在所述扫描组件上，用于在激光成像过程中检测激光器所在目标直线上的两个标定点的位置；
所述上位机与所述可编程逻辑器件电连接，所述上位机用于向所述可编程逻辑器件传输激光曝光点位置信息；
所述可编程逻辑器件分别与激光器的驱动器、两组所述线性位置编码器的数据读取装置电连接；所述可编程逻辑器件通过所述数据读取装置周期性获取所述目标直线上的两个标定点的位置，并根据两个标定点的位置计算每个激光器的实时位置，并根据每个激光器的实时位置生成控制激光器开关的控制信号。
可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中，所述根据两个标定点的位置计算每个激光器的实时位置，包括:
根据所述目标直线上的两个标定点计算所述目标直线的斜率；
根据所述目标直线的斜率以及各个激光器与标定点之间的距离分别计算每个激光器的实时位置。
可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中，
所述扫描组件上设置有水平导轨、水平移动平台以及竖直移动平台；所述水平移动平台设置在所述水平导轨上，且可沿所述水平导轨移动，所述水平移动平台上设置有竖直导轨；所述竖直移动平台设置在所述竖直导轨上，且可沿所述竖直导轨移动，所述竖直移动平台上设置有多个沿直线分布的一列激光器。
可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中，所述线性位置编码器为：线型光栅尺或磁栅式传感器。
可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中，所述扫描组件上设置有至少两条水平导轨。
可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中，所述竖直移动平台上设置有至少两条竖直导轨。
可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中的激光成像设备，还可以包括：横向同步带以及同步带轮，所述同步带轮分别安装在所述扫描组件两侧，所述同步带用于带动所述水平移动平台在所述水平导轨上移动。
可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中的激光成像设备，还可以包括：步进电机，用于驱动所述同步带轮。
可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中的激光成像设备，还可以包括：机架，所述扫描组件固定安装在所述机架上。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例中，基于两组线性位置编码器周期性获取激光器所在直线上的两个标定点的位置，并采用可编程逻辑器件对采集到的两个标定点的位置实时快速计算得到每个激光器的实时位置，基于实时位置控制激光器的开关状态进行激光成像。相对于相关技术，当激光器载体发生一次或多次倾斜时，本发明实施例中的激光成像设备可以均可基于两个标定点的位置精确计算激光器的实时位置，可以避免单个标定点造成的实际位置与测量位置之间的偏差，提高了激光成像的精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的激光成像设备的一个实施例示意图；
图2为本发明实施例提供的激光成像设备中激光器载体倾斜场景示意图；
图3为本发明实施例提供的激光成像设备中的扫描组件的一个具体应用实施例示意图；
图4为本发明实施例提供的激光成像设备中的扫描组件的另一个具体应用实施例示意图；
图5为本发明实施例提供的激光成像设备中的扫描组件的另一个具体应用实施例示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种激光成像设备，用于解决激光成像过程中实际位置与测量位置存在偏差的问题，提高激光成像的精度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了便于理解，下面对本发明实施例中的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中提供的激光成像设备的一个实施例可包括：上位机10、可编程逻辑器件20、扫描组件30以及线性位置编码器40。其中，
扫描组件上30设置有在水平方向和竖直方向可移动的一列激光器400，优选的，该列激光器400之间等距间隔呈直线分布。
两组线性位置编码器40间隔安装在扫描组件30上，在激光器400的水平移动过程中，用于检测激光器400所在目标直线上的两个标定点的位置。可选的，线性位置编码器可以是线型光栅尺或磁栅式传感器。具体的，线型光栅尺可由标尺光栅和光栅读数头组成；磁栅式传感器可由磁栅尺和磁头组成。优选的，两组线性位置编码器平行于激光器400的水平移动方向设置是指，两组线型光栅尺的标尺光栅平行于激光器400的水平移动方向设置，或者两组磁栅尺平行于激光器400的水平移动方向设置。
上位机10与可编程逻辑器件20电连接，上位机10用于向可编程逻辑器件20传输激光曝光点位置信息。具体的，上位机10首先将接收到的模板图像进行光栅化处理生成二值点阵图像。其中，二值点阵图像中的像素分为两类，第一类是激光曝光点对应的像素，第二类是非激光曝光点对应的像素。第一类像素中的一个像素点可以对应一个或多个激光曝光点，此处不做限定。在获取到光栅化处理生成二值点阵图像之后，可编程逻辑器件20即可间接获取到激光曝光点位置信息，可编程逻辑器件20也可以直接从上位机中获取激光曝光点位置信息，此处不做限定。可选的，可编程逻辑器件20可以是FPGA(Field ProgrammableGate Array)也可以是CPLD(Complex Programmable logic device)，还可以是其他可编程逻辑器件，具体此处不做限定。
可编程逻辑器件20分别与激光器400的驱动器、两组线性位置编码器的数据读取装置(光栅读数头或磁头)电连接。可编程逻辑器件20通过数据读取装置周期性获取目标直线上的两个标定点的位置，并根据两个标定点的位置计算每个激光器400的实时位置，然后根据每个激光器400的实时位置生成控制激光器400开关的控制信号。
示例性的，若激光器400水平移动时的状态如图2所示，则计算每个激光器400的实时位置的过程如下：
基于两组线性位置编码器40的数据读取装置读取激光器400所在的目标直线上的两个标定点A点、B点的坐标，然后根据A点、B点的坐标计算目标直线的斜率(具体算法可参照相关技术)；然后根据目标直线的斜率以及各个激光器400与任一标定点之间的距离，采用几何定理分别计算每个激光器400的实际位置。例如，A点坐标为(x0，y0)，某个激光器400位于A点的右上方且距离为d，基于斜率可以确定夹角目标直线与水平方向夹角为锐角θ，则该激光器400的横坐标为(x0+d*cosθ)，纵坐标为(y0+d*sinθ)。可以理解的是，上述坐标计算公式仅仅是示例性的，当目标直线与水平方向夹角为钝角时，坐标计算公式可以参照几何图形理论进行调整，此处不再赘述。
可编程逻辑器件20可以在每个检测周期分别计算每个激光器400的实时位置，并与获取到的激光曝光点的位置进行比对，若存在激光曝光点的位置与当前某一激光器400的实际位置匹配，则控制对应的激光发出激光，而不匹配的激光器400关闭。
为了便于理解，现对本发明实施例中提供的激光成像设备的工作过程进行说明。首先，上位机10将接收到的模板图像进行光栅化处理生成二值点阵图像，可以将该二值点阵图像转换成对应的激光曝光点位置信息传输给可编程逻辑器件20，或者直接将该二值点阵图像传输给可编程逻辑器件20(由可编程逻辑器件转换成激光曝光点位置信息)。可编程逻辑器件20可以通过数据读取装置周期性获取目标直线上的两个标定点的位置，并根据两个标定点的位置计算每个激光器400的实时位置，然后根据每个激光器400的实时位置生成控制激光器400开关的控制信号。
由以上公开内容可知，本发明实施例中，基于两组线性位置编码器周期性获取激光器400所在直线上的两个标定点的位置，并采用可编程逻辑器件对采集到的两个标定点的位置进行快速计算，以得到每个激光器400的实时位置。相对于相关技术，在激光器400载体发生倾斜时，本发明实施例中的激光成像设备可以精确测得激光器400的实时位置，避免激光成像过程中实际位置与测量位置之间的偏差，提高了激光成像的精度。
在上述实施例的基础上，下面对本发明实施例中扫描组件30的具体结构实现进行示例性说明。如图3所示，上述实施例中的扫描组件30的具体实施方式如下：扫描组件30上设置有水平导轨100、水平移动平台200、竖直移动平台300以及激光器400；水平移动平台200设置在水平导轨100上，且可沿水平导轨100移动，水平移动平台200上设置有竖直导轨201；竖直移动平台300设置在竖直导轨201上，且可沿竖直导轨201移动，竖直移动平台300上设置有多个沿直线分布的激光器400。此外，水平移动平台200以及竖直移动平台300可以采用伺服电机或磁力进行驱动，具体此处不做限定。
可以理解的是，上述图3所示的扫描组件30的实现方式仅仅是示例性的，实际应用中，还可以通过其他机械结构实现激光器400在水平方向和竖直方向移动。例如可以设置机械手、丝杆传动等方式实现激光器400在水平方向和竖直方向移动，具体此处不做限定。
可选的，作为一种可能的实施方式，为了保障激光器400在水平方向运动的平稳性，可以在扫描组件30上设置有至少两条水平导轨100，例如可以设置两条平行的水平导轨100，具体此处不做限定。
可选的，作为一种可能的实施方式，为了保障激光器400在竖直方向运动的平稳性，竖直移动平台30上设置有至少两条竖直导轨201。例如，可以设置4条竖直导轨201，具体此处不做限定。
可选的，如图4所示，作为一种可能的实施方式，为了提高激光器400扫描运动的稳定性，本发明实施例中的激光成像设备，还可以包括横向同步带50以及同步带轮60，同步带轮60分别安装在扫描组件30两侧，同步带50与同步带轮60配合，带动水平移动平台30在水平导轨100上移动。
可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中的激光成像设备，还可以包括步进电机，用于驱动同步带轮。
可选的，如图5所示，作为一种可能的实施方式，为了提供感光涂层所在的曝光面所在的工件的工作空间，提高设备的实用性，本发明实施例中的激光成像设备，还可以进一步包括机架70，扫描组件30固定安装在机架70上。优选的，该机架构70内部形成中空的长方体形空间，具体的尺寸可以根据需求进行合理的设置，此处不做限定。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，为了描述便于理解起见，可能没有示出或描述本文所述的实施方案的所有常规特征。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种激光成像设备，其特征在于，包括：上位机、可编程逻辑器件、扫描组件以及两组线性位置编码器；其中，
所述扫描组件上设置有沿直线分布的一列激光器，且所述一列激光器在水平方向和竖直方向可移动；
所述线性位置编码器安装在所述扫描组件上，用于在激光成像过程中检测所述一列激光器所在目标直线上的两个标定点的位置；
所述上位机与所述可编程逻辑器件电连接，所述上位机用于向所述可编程逻辑器件传输激光曝光点位置信息；
所述可编程逻辑器件分别与激光器的驱动器、两组所述线性位置编码器的数据读取装置电连接；所述可编程逻辑器件通过所述数据读取装置周期性获取所述目标直线上的两个标定点的位置，并根据所述两个标定点的位置计算每个激光器的实时位置，并根据每个激光器的实时位置生成控制激光器开关的控制信号。
2.根据权利要求1所述的激光成像设备，其特征在于，所述根据所述两个标定点的位置计算每个激光器的实时位置，包括：
根据所述目标直线上的两个标定点计算所述目标直线的斜率；
根据所述目标直线的斜率以及各个激光器与标定点之间的距离分别计算每个激光器的实时位置。
3.根据权利要求1所述的激光成像设备，其特征在于，
所述扫描组件上设置有水平导轨、水平移动平台以及竖直移动平台；所述水平移动平台设置在所述水平导轨上，且可沿所述水平导轨移动，所述水平移动平台上设置有竖直导轨；所述竖直移动平台设置在所述竖直导轨上，且可沿所述竖直导轨移动，所述竖直移动平台上设置有多个沿直线分布的一列激光器。
4.根据权利要求3所述的激光成像设备，其特征在于，所述线性位置编码器为：线型光栅尺或磁栅式传感器。
5.根据权利要求3所述的激光成像设备，其特征在于，所述扫描组件上设置有至少两条水平导轨。
6.根据权利要求3所述的激光成像设备，其特征在于，所述竖直移动平台上设置有至少两条竖直导轨。
7.根据权利要求3所述的激光成像设备，其特征在于，还包括横向同步带以及同步带轮，所述同步带轮分别安装在所述扫描组件两侧，所述同步带用于带动所述水平移动平台在所述水平导轨上移动。
8.根据权利要求7所述的激光成像设备，其特征在于，还包括步进电机，用于驱动所述同步带轮。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的激光成像设备，其特征在于，还包括机架，所述扫描组件固定安装在所述机架上。
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