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创新视觉扫描激光系统及其应用

2009-05-27 14:30
夜隼008
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        目前的扫瞄头技术有一个缺点,即由于各种各样的因素的影响难以实现较高或者绝对精度的定位,如元件的安装误差、f-theta透镜误差,标记面板位置的固定误差等。此外,标记面板越来越小,准确地定位和调整面板也是一个挑战,即使包括使用高精度的夹具装置或基于外在照相机对XY运动方向校正的视觉系统的技术也被使用了。这些方法不仅消耗更多空间,而且更加复杂,同时也增加了生产周期和费用,并将不必要的振动引入到系统当中。

        随着多颜色补偿的新型的扫瞄透镜的出现,一种更好的方法应运而生,该方法适用于校正标记面板和提高扫描头的精确度。这种新型扫描透镜可以使不同波长的光束聚焦在标记面板上。这种方式是通过可见光向上传播而激光光束沿着相同的路径向下传播来完成的,然后,可见光光束经过两片运转的振镜反射后进入到照相机中,然后由分光镜分离激光光束。
       
        视觉扫描解决方案

        激光视觉扫描系统,来自于一个非常简单的想法。我们希望“视觉”可以通过激光光路,通过激光头来瞄准目标标记面板。如图1所示,照相机与激光光路同轴。依照这个装置,可见光可以和激光光束穿行同一个路径。在视觉系统的协助下,振镜在某些软件的算法下完全可以定位在一个更高的精确度上。因此,由振镜组成的激光定位补偿的精度达到微米级别成为现实。此外,两种光束使用相同的光路,任何的背离或者振镜的长时间漂移都不会影响系统的准确性,因为视觉路径也会按照相同的方式漂移,所以视觉补偿之后,漂移相互抵消。

        这种设置主要是可以将可见光和激光之间的误差缩减到零。因此,激光系统的所有传统视觉误差,即XY工作台、f-theta透镜、振镜定位错误、标记面板和夹具的误差等都被消除了。因为视觉定位和激光处理两者之间不需要机械运动,所以这种设置消除了错误因素。其它的优点是紧凑、简洁和整个安装过程用时少等特点。


        
        发展道路

        尽管视觉扫描系统看起来似乎很理想,然而在现实生活中,生产一个可用的系统却不是那么简单。最简单的挑战包括使视觉和激光束聚焦在同一个聚焦的面板上,并且得到一个清晰的扫描区域的图像。

        其中的一个最大的障碍是可见光和激光事实上是不能穿过同一个路径,因为两种光的波长不一样,当两者以一定的角度通过光学元件时,轻微的角度不同就会使这两种光偏移,例如通过f-theta透镜。但是,经过几年的研究和发展,Hylax的研发团队在总裁Buk Mum Fatt先生的带领下,已经克服了种种技术难关,为实现今天的视觉扫描激光系统提出了许多创造性的建议。
       
        实际应用方法

        在激光运行之前,使用该系统来对工作面板进行校正是必需要做的。将一个金色的面板放置在扫描区域内,在该面板上选取两个基准点,振镜移动直到这个位置上的每个基准点都进入到照相机的视野中,图像每次都被抓取和处理,然后激光会在工作面板上的相应位置创造出所需的效果。2个基准点是用来弥补XY工作台和f-theta透镜的漂移。

        下一块标记面板会被粗略地放置在相同的位置上。相同基准点的位置上的图像就会被抓取,然后使用图像处理软件来计算出XY工作台和f-theta透镜之间的差值。通过这些数据,该工作面板的实际的线条及角度和上一块金色的面板进行比较后得出数值。然后,激光处理系统就会按照漂移的数值移动和旋转角度来补偿差值。

        而后,振镜移动到不同位置来抓取刚处理完的图像,图像分析系统来确定激光处理后的正确性和质量。所有的这些处理过程都不需要移动扫描头、照相机和标记面板。
        
        平板显示器面板测试电路的

        切割

        为了某些过程需要和质量测试,测试电路需要连接,测试后,该条测试电路线需要切断。

        随着平板显示器(FPD)变得越来越小和越来越轻,这意味着切割的精度也要越来越高。此外,FPD边缘并不够精确。切割线的垂直定位精度要求为±10毫米,激光的斑点大小为50±5微米。

        起初,这个过程是由一个固定的光学激光器来完成的。为了得到确切的物理位置,XY工作台在两个基准点上一端到另一端移动照相机。 XY工作台矫正切割线路,再计算位置,之后激光开始切割。最后,标记面板被移动刚才切割检测的位置上,在该位置上,照相机再次被安装到XY工作台上,然后在不同的位置上抓取图像确保完好的切割效果。

        但是,在视觉扫描激光系统中,每个XY的运动都是由振镜来处理的。两个基准点的检测,激光的切割,切割后的检测等都在一个位置上以非常短的时间完成的。这是因为振镜的移动时间不足10ms,而最快的XY工作台移动也要100ms,相比下来,可以节省更多的时间。
       

        在未切割的TFT-LCD的玻璃板上实现高精度打标

        为提高生产效率,平板显示器首先是以大的玻璃面板的形式生产出来的,然后切成更小的、更实用的面板。这些面板用于LCD电视、移动电话显示屏、PDA显示屏等。

        通常需要在平板显示器的镀铬物涂层处的指定位置标记材料跟踪数据。标记过程主要是在生产过程前,在一块未切割的TFT玻璃面板上完成的。在各自的小板上都会标记这些数据。

        在大多数情况下,标记规格允许最大的定位误差为15微米,视觉扫描解决方案对于这个系统是非常用益处的。XY台架一步一步地移动双头视觉扫描激光在面板上打标。使用内置的,高精度的视觉补偿系统,面板上的所有标记都会在指定的误差内完成,不需要高精度的机械定位系统。当标记内容为二维码编码方式,每个标记同时又被相同的照相机捕获,解码以确保正确标记。

        到目前为止,合并这项技术的机器的最大的面板是第6代,尺寸大小为1500mm×1850mm,这些面板的是由高速传输系统传送,该系统的停留位置的偏离程度是在毫米范围内的。但是只要基准的标记是在照相机视野之内,这就不是问题。此外,既使它有时落在外面,迅速的搜寻方式也能够完成寻找基准点,因为振镜可以移动非常快。每次标记前,选好基准点,并且两个基准点所用时间低于100ms,在这个时间段内,标记面板的漂移几乎可以忽略不计。
         (编辑:曾聪)

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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