CN108062005A - 一种直写式丝网制版***的拼接改善方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直写式丝网制版***的拼接改善方法，所述拼接改善方法通过对曝光图像的条带连接位置进行能量均匀化的重叠曝光实现，所述重叠曝光是指对于曝光图像上的相邻条带在曝光时有一定宽度区域重叠，所述能量均匀化是指对写入空间光调制器的图像数据进行四角区域数据清零处理。本发明的一种直写式丝网制版***的拼接改善方法，采用重叠曝光的方式实现网版上图像条带拼接处的拼接改善，同时对写入空间光调制器的图像数据的四个角进行清零处理，从而达到曝光能量的均匀性。使用本发明的拼接改善方法处理数据量小，过程简单。
Description
技术领域
本发明涉及丝网制版技术领域，具体涉及一种直写式丝网制版***的拼接改善方法。
背景技术
传统的丝网制版***，需要通过晒版机使用菲林进行制版。菲林与早期的照相机底片类似。使用菲林进行制版流程如下：将带有图像的菲林贴在已涂敷感光胶的丝网网版上，使用汞灯照射菲林，菲林上有图形部分可以透射光线，使网版的感光胶感光，将感光的网版进行显影，显影之后未感光的部分会被显影液溶解，从而在网版上形成图形。
传统的利用菲林制版的方法存在如下缺陷：
1、耗材成本高昂，传统丝网印刷制版方法需要使用照排机制作菲林，多色印刷需要多张菲林，晒版后菲林即遭废弃，与直接制版相比耗材成本较高；
2、增加工序，导致制版效率低下：传统丝网印刷制版过程需首先制作图案底片，再经晒版机制版工艺周期较长，制版效率低下，由此还可能导致更多的问题点出现以及人工成本、时间成本的增加；
3、菲林易损坏：菲林本身易变形易被划伤，导致其使用寿命大大受影响；
4、无法制作超大网版：受菲林本身面积的限制，传统的制版方法无法制作超大网版；
5、图像精度差，无法满足小线宽图形的制版：由于传统丝网印刷制版方法是通过图案底片与感光胶接触曝光复制而完成的，因而复制过程中会造成图像细节的损失，图像精度低于原稿，该现象在厚感光胶的晒版过程中尤为明显，因此传统菲林制版通常仅适用于50μm以上的线宽。
近年来，研究者们也进行了一些直接制版的尝试。其中，直写式(又称直接成像式，简称DIS)丝网制版***因其工序简单、图像精度高、写入效率快等优势越来越受到青睐。直写式丝网制版***一般由主机、运动***、光源驱动控制器(LSC)、光源(LS)、可编程数据控制器(PDC)，空间光调制器(SLM)、位置误差修正模块以及通信模块等组成。其中，主机用于总控，运动***包括扫描平台和步进平台，用于控制网版以及光学***(包括LS、SLM及其他一些用于匀光、聚焦的光学元件)的运动，光源驱动控制器控制光源的开关状态以及光强，光源提供曝光时所需的能量，PDC与主机直接相连，在主机的控制下驱动SLM完成曝光任务。工作过程中，PDC接收由主机传来的版图数据以及运动***传来的网版位置数据，实时生成曝光需要的光学图案并驱动SLM完成曝光任务实现直写式制版。SLM在PDC的驱动下，在光源的照射的作用下，在基底网版上投射不同的图案。
DIS***中使用SLM实现影像转移，并通过扫描平台与步进平台的移动实现整幅图的曝光，但是由于平台本身存在误差，会导致曝光图案每个条带的拼接处出现图像变形。通过在相邻条带的拼接处进行一定宽度区域的重叠曝光可以解决拼接处图像变形的问题，但会导致重叠部分的能量过大。我国公开号为专利CN 104536269A的发明专利中提出了一种使用SLM三角区域进行拼接改善的方式，但是这种处理方式的数据量大，数据处理复杂。
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足，提供适用于直写式丝网制版***的一种数据量小且处理过程简单的拼接改善方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种直写式丝网制版***的拼接改善方法，通过对曝光图像的条带连接位置进行能量均匀化的重叠曝光实现，处理过程简单，数据量小，且有效解决了重叠曝光部分能量过大的问题。
本发明的技术方案如下：
一种直写式丝网制版***的拼接改善方法，在所述***中空间光调制器由数据处理***驱动并根据数据处理***发送的图像数据将待曝光的图像转移到网版上实现直写式制版，所述拼接改善方法用于对DIS丝网制版***中网版上图像的条带拼接位置进行改善。所述拼接改善方法通过对曝光图像的条带连接位置进行能量均匀化的重叠曝光实现，所述重叠曝光是指对于曝光图像上的相邻条带在曝光时有一定宽度区域重叠，所述能量均匀化是指对于待曝光图像进行四角区域数据清零处理。
所述拼接改善方法具体包括如下步骤：
确定重叠曝光区域宽度步骤，确定待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度；
补充黑图步骤，将所述待曝光的图像左右两侧补充与所述相邻两个条带需要重叠的数据宽度同样宽度的黑图，得到补充黑图后的待曝光图像；
切割条带步骤，将补充黑图后的待曝光图像按照空间光调制器所能扫描的宽度沿扫描方向切割获取切割条带后的图像数据；
能量均匀化步骤，将所述切割条带后的图像数据发送给数据处理***，所述数据处理***将所述切割条带后的图像数据写入空间光学调制器中。在写入所述空间光学调制器的同时，将所述切割条带后的图像数据的四个角上清除同样列数同样行数的区域数据，得到处理完毕的图像数据；
图形转移步骤，空间光调制器根据所述处理完毕的图像数据将图形投影到网版上进行一个条带的图形曝光；
步进移动步骤，一个条带的数据曝光完成后，步进平台步进距离，进行下一条带的曝光，满足下列公式
,
其中，L是条带宽度，是所述确定重叠曝光区域宽度步骤中所述待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度。
优选地，所述待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度与扫描平台的移动位置精度、扫描平台的重复定位精度以及扫描平台运动方向偏离直线的距离满足下列公式
，
其中，代表所述待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度，代表所述扫描平台运动方向偏离其理想运动方向的距离的最大值，表示所述平台的重复定位精度，表示所述平台的移动位置精度。
优选地，所述能量均匀化步骤中，所述列数满足，其中m为一个光斑的大小；所述行数等于H/4，其中H为空间光调制器的行数。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种直写式丝网制版***的拼接改善方法，采用重叠曝光的方式实现网版上图像条带拼接处的拼接改善，同时对写入空间光调制器的图像数据的四个角进行清零处理，从而达到曝光能量的均匀性。使用本发明的拼接改善方法产生的数据量仅为三角拼接方式的数据量的平方根，数据量小，过程简单。
附图说明
图1是本发明实施例涉及的DIS丝网制版***的模块组成图；
图2是本发明实施例的一种直写式丝网制版***的拼接改善方法的步骤流程图；
图3是本发明实施例的yaw值取值示意图；
图4是本发明实施例的一个条带的示意图；
图5是本发明实施例的对写入DMD的切割条带后的图像数据的四个角进行清零处理的示意图；
图6是本发明实施例的连续两个条带的重叠曝光区域示意图。
附图标记说明：
1——主机，2——运动***，2-1——步进平台，2-2——扫描平台，2-3——平台驱动器，3——光源驱动控制器，4——光源，5——可编程数据控制器，6——空间光调制器，7——主动聚焦模块，8——光学镜头，9——同步控制模块，10——通信模块。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
以下是本发明的具体实施方式。
本发明的拼接改善方法适用于DIS丝网制版***，图1是本发明的实施例涉及的DIS丝网制版***的模块示意图。如图1所示，该***包括主机1、运动***2、光源驱动控制器3、光源4、可编程数据控制器5，空间光调制器6、主动聚焦模块7、光学镜头8、位置误差修正模块9以及通信模块10。
主机1可以是PC、各类服务器或各类工控机。主机1的主要作用是接收版图、缓存版图和预处理版图以及总控PDC、LSC、AF和运动***协同工作。所涉及的版图一般由CAM软件负责生成，其格式可以是PDF、GDSII、GERBER、ODB++、TIF、BMP、DWG或DPF等。
运动***2由步进平台2-1、扫描平台2-2以及平台驱动器2-3组成，其中平台驱动器2-3与主机1相连并驱动步进平台2-1和扫描平台2-2运动。步进平台2-1承载网版并带动网版在步进方向运动，扫描平台2-2承载主动聚焦模块7和光学镜头8并带动主动聚焦模块7和光学镜头8在扫描方向连续运动。扫描方向和步进方向相互垂直，但均平行于网版平面。
光源驱动控制器3控制光源4的开关状态以及光强；光源用于提供曝光时所需要的光能量，曝光时，光源处于常开的恒流状态。光源可以是激光器或LED。
可编程数据控制器5与主机直接相连1，在主机1的控制下驱动空间光调制器6完成曝光任务。可编程数据控制器5由随机存储器(RAM)、现场可编程门阵列(FPGA)以及空间光调制器控制芯片(SLMC)组成。可编程数据控制器5解析由主机1传来的矢量图形或位图，将其按***参数进行处理，然后生成SLMC可接受的格式，并驱动SLMC完成图像的投射工作。本实施例中，使用的SLMC为德州仪器(TI)提供的DLP芯片。
空间光调制器6主要根据图形或图形数据，在光源的照射的作用下，在基底上投射不同的图案。SLM通过对光的反射或折射，根据版图中的图形位置和当前运动***的位置，由PDC实时生成曝光需要的光学图案，驱动SLM以完成曝光任务。数字微镜器件(DMD)为SLM最常用的一种。本实施例中，使用的SLM为TI提供的DMD。
主动聚焦模块7控制光学镜头8与网版间的距离，使镜头的焦面始终保持在网版平面上；主动聚焦模块7由高速电机、位置传感器和主动聚焦控制器组成。
位置误差修正模块9接收扫描平台2-2发出的实时位置信号，然后对实时位置信号进行修正得到精确位置信号，并将精确位置信号输送至PDC，由PDC根据接收的精确位置信号控制SLM在指定位置投射相应图案。
通信模块10上行与主机1相连，下行与LSC以及AF分别相连，用于接收主机1下发的控制命令并向相应模块分发控制命令。
图2是本实施例的直写式丝网制版***的拼接改善方法的流程图，具体包括如下步骤：
在图像预处理步骤S1中，对待曝光的图像进行预处理，形成DMD能够使用的图形数据。
在确定重叠曝光区域宽度步骤S2中，确定待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度。待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度与扫描平台的移动位置精度、扫描平台的重复定位精度以及扫描平台运动方向偏离直线的距离满足下列公式
，
其中，代表所述待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度，代表所述扫描平台运动方向偏离其理想运动方向的距离的最大值，表示所述平台的重复定位精度，表示所述平台的移动位置精度。
图3中给出了yaw的取值示意图，yaw值是扫描平台的一个参数，反应扫描平台运动的直线度的。yaw值就是扫描平台实际运动方向偏离理想运动方向的程度，这里用偏离的最大距离值来表示。之所以会存在偏离理想运动方向的情况，是因为扫描平台是沿着导轨运动的，理想状态下的导轨是直的，但是加工有误差，不可能是100%直的，因此，会存在一定的偏离直线的情况。
在补充黑图步骤S3中，将待曝光的图像左右两侧各补充宽度的黑图，得到补充黑图后的待曝光图像。
在切割条带步骤S4中，将补充黑图后的待曝光图像按照DMD所能扫描的宽度沿扫描方向切割获取切割条带后的图像数据。图4即为切割条带后一个条带的示意图。
在能量均匀化步骤S5中，将切割条带后的图像数据发送给数据处理***(DPS)，本实施例中DPS为PDC。PDC将切割条带后的图像数据写入DMD中。在写入所述空间光学调制器的同时，将所述切割条带后的图像数据的四个角上清除同样列数同样行数的区域数据，得到处理完毕的图像数据。其中列数p满足，其中m为一个光斑的大小；所述行高等于H/4，其中H为空间光调制器的行数。图5是对四个角的图像数据进行清零的示意图，要清除的数据四个区域分别如下：
第一个区域(左下角区域)，行区间为0至H/4行，列为0至列；
第二个区域(左上角区域)，行区间为3H/4至H行，列为0至列；
第三个区域(右下角区域)，行区间为0至H/4行，列为至列；
第四个区域(右上角区域)，行区间为3H/4至H行，列为至列。
在图形转移步骤S6中，DMD根据处理完毕的图像数据将图形投影到网版上进行一个条带的图形曝光。
在步进移动步骤S7中，一个条带的数据曝光完成后，步进平台步进距离，进行下一条带的曝光，满足下列公式
,
其中，L是条带宽度。图6是本发明实施例的连续两个条带的重叠曝光区域示意图。其中阴影区域为重叠曝光区域。
以上应用具体实施例对本发明的技术方案进行了详细阐述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。同时，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。因此，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它实施例，都属于本发明保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种直写式丝网制版***的拼接改善方法，在所述***中空间光调制器由数据处理***驱动并根据数据处理***发送的图像数据将待曝光的图像转移到网版上实现直写式制版，所述拼接改善方法用于对网版上图像的条带拼接位置进行改善，其特征在于，所述拼接改善方法通过对曝光图像的条带连接位置进行能量均匀化的重叠曝光实现，所述重叠曝光是指对于曝光图像上的相邻条带在曝光时有一定宽度区域重叠，所述能量均匀化是指对写入空间光调制器的图像数据进行四角区域数据清零处理。
2.根据权利要求1所述的一种直写式丝网制版***的拼接改善方法，其特征在于，所述拼接改善方法包括如下步骤：
图像预处理步骤，对待曝光的图像进行预处理，形成空间光调制器能够使用的图形数据；
确定重叠曝光区域宽度步骤，确定待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度；
补充黑图步骤，将所述待曝光的图像左右两侧补充与所述相邻两个条带需要重叠的数据宽度同样宽度的黑图，得到补充黑图后的待曝光图像；
切割条带步骤，将补充黑图后的待曝光图像按照空间光调制器所能扫描的宽度沿扫描方向切割获取切割条带后的图像数据；
能量均匀化步骤，将所述切割条带后的图像数据发送给数据处理***，所述数据处理***将所述切割条带后的图像数据写入空间光学调制器中；
在写入所述空间光学调制器的同时，将所述切割条带后的图像数据的四个角上清除同样列数同样行数的区域数据，得到处理完毕的图像数据；
图形转移步骤，空间光调制器根据所述处理完毕的图像数据将图形投影到网版上进行一个条带的图形曝光；
步进移动步骤，一个条带的数据曝光完成后，步进平台步进距离，进行下一条带的曝光，满足下列公式
,
其中，L是条带宽度，是所述确定重叠曝光区域宽度步骤中所述待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度。
3.根据权利要求2所述的一种直写式丝网制版***的拼接改善方法，其特征在于：所述确定重叠曝光区域宽度步骤中所述待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度与扫描平台的移动位置精度、扫描平台的重复定位精度以及扫描平台运动方向偏离直线的距离满足下列公式
，
其中，代表所述待曝光的图像的相邻两个条带需要重叠的数据宽度，代表所述扫描平台运动方向偏离其理想运动方向的距离的最大值，表示所述平台的重复定位精度，表示所述平台的移动位置精度。
4.根据权利要求2所述的一种直写式丝网制版***的拼接改善方法，其特征在于：所述能量均匀化步骤中，所述列数满足，其中p为列数，m为一个光斑的大小；所述行数等于H/4，其中H为空间光调制器的行数。
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |