[发明专利]同步装置、扫描式激光成像系统及同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光直接成像(LDI)技术及误差修正技术领域，特别是一种扫描式激光成像系统及同步方法。

背景技术

激光直接成像(LDI)是一种非接触(NON Contact)式直接成像技术，它通过对CAD版图进行预处理，输出前处理数据，驱动激光成像系统，在涂覆有光刻胶的基底上直接图形成像的技术。这样的基底可以是半导体器件、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等。

在扫描式激光直写成像系统中，需要定位模块以高精度的位移间隔，在确定的位置，投影确定的图像，以确保在精度范围内的位置上呈现出正确的图形。这需要每间隔相等的物理间距产生一个位置同步信号，以驱动激光成像系统工作，不仅对每个信号产生的绝对位置精度有要求，同时，也要求在一段连续的行程，定位模块产生的位置同步信号位置间隔上均匀的，在整个行程上生成的总信号数量也要求是确定的。

众所周知，定位模块的位置脉冲信号是根据光栅的最小分辨率的间距触发的，由于温度、加工精度和细分算法等原因，输出的位置脉冲间距与最小分辨率间总存在多种系统误差，合称为脉冲误差。该误差的消除在定位模块中一般使用映射区间(MAPPING)的方式进行补偿。在扫描式激光直写成像系统中，高速实时的同步无法使用定位模块补偿后的结果，只能使用光栅输出的位置脉冲信号，从而给扫描式激光直写成像系统引入了脉冲误差。

由于硬件条件限制，物理间距是不能保证为最小分辨率整数倍，而实际计数过程中，位置脉冲数只能按整数计数，无论是向上取整还是向下取整，都会引入计算误差，称为脉冲残差。按整数倍的位置脉冲生成同步信号的方法，不仅会引入脉冲误差，还将引入脉冲残差。传统的同步方法通过设计来保证物理间距尽可能为最小分辨率的整数倍，但脉冲残差并没有得到有效的修正。

中国专利申请案20130151342.9提出了一种通过同步位置脉冲和连续时间周期脉冲同时触发的扫描方式来提高扫描位置精度的方法，该方法不仅要求定位模块移动速度恒定，而且还要求定位模块的移动速度达到预设值，该方法将系统误差平均到各时间片，但没有修正两位置脉冲间的系统误差，这对定位模块的绝对定位精度要求较高；在定位模块速度达到不预设值或系统速度无法保证恒定时，则无法保证最后一个时间片内的精度；综上所述，该案对定位模块的绝对定位精度和移动速度的精度都提出较高的要求。

综上所述，在扫描式激光直写成像系统中，尚没有合理的方法修正定位模块引入的系统误差和生成同步信号引入的累积误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于扫描式激光成像系统的同步装置，修正脉冲误差和累积误差，使同步信号数量、绝对定位精度满足要求，降低对定位模块精度需求。

本发明的另一目的在于提供一种应用于扫描式激光成像系统的同步方法，修正脉冲误差和累积误差，使同步信号数量、绝对定位精度满足要求，降低对定位模块精度需求。

本发明的再一目的在于提供一种扫描式激光成像系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种应用于扫描式激光成像系统的同步装置，所述同步装置包括：

定位模块、所述定位模块包括平台控制器和定位平台，所述定位平台包括同步轴、步进轴及升降轴，所述同步轴负责产生位置脉冲，所述平台控制器控制各轴的移动和状态输出，所述平台控制器将同步轴在移动时产生的位置脉冲向外输出；

同步模块、所述同步模块接收所述平台控制器输入的位置脉冲信号，并对所述位置脉冲信号加以处理以输出同步信号，所述同步模块还接收所述控制模块的控制命令；

以及控制模块、所述控制模块与所述定位模块及所述同步模块相连接，以控制所述同步模块及所述平台控制器。

为实现上述另一目的，一种扫描式激光成像系统的同步装置的同步方法，所述方法包括以下步骤：

S1、对生成位置脉冲的同步轴进行标定，得到同步轴的标定点与累积误差之间的映射，将映射关系转换成相邻标定点间的区间误差，再区间误差数据处理成整数形式，在同步模块初始化时，由控制模块将误差数据传递给同步模块；

S2、移动同步轴到运动起点位置，运动起点在同步起点到同步终点的反向延长线上，计算出控制参数，再将控制参数发送给同步模块，设置同步轴的移动速度，向同步终点移动同步轴，直至停止；