[发明专利]一种激光标刻系统几何畸变的校正方法

摘要

本发明提供了一种激光标刻系统几何畸变的校正方法，包含下述步骤(a)利用目标标刻坐标计算扫描振镜偏转角度的估值；(b)以扫描振镜偏转角度的估值为初值，依据扫描振镜的扫描几何公式进行迭代计算，利用迭代终止时所得的振镜偏转角度数值解与偏转角度估值的差值进行补偿运算；计算所得的补偿值与利用实际标刻坐标计算所得的扫描振镜偏转角度估值的代数和即为实际标刻坐标所对应的扫描振镜偏转角度。该方法提出的依据扫描振镜数值解建立适当规模的误差校正表，并选择合适的插值算法能够使得经校正后的几何畸变误差满足标刻加工精度的要求，而且校正精度通过离线仿真是可验证的、可控的。

主权项

一种激光标刻系统几何畸变的校正方法，其特征在于：至少包含下述步骤：(a)离线时，利用目标标刻坐标计算扫描振镜偏转角度的估值，并以该估值为初值，依据扫描振镜的扫描几何公式进行迭代计算，利用迭代终止时所得的振镜偏转角度数值解与偏转角度估值的差值建立校正表；(b)在线时，利用目标标刻坐标计算扫描振镜偏转角度的估值，使用步骤(a)所得的校正表对所得的扫描振镜偏转角度估值进行补偿；其中步骤(a)包括选取有限的、有代表性的目标标刻点坐标及其对应的振镜偏转角度数值解与偏转角度估值的差值分别建立x振镜与y振镜的校正表；其中步骤(b)包括根据目标标刻坐标通过校正表的查找与插值计算获得扫描振镜偏转角度的补偿值，该补偿值与根据实际标刻坐标计算所得的扫描振镜偏转角度估值的代数和即为目标标刻坐标所对应的扫描振镜偏转角度；所述步骤(a)、步骤(b)中的扫描振镜偏转角度的估值计算过程如下：设目标标刻坐标为xd,yd，f·θ透镜的焦距为f，扫描振镜偏转角度的估值计算如下：α^β^=12fxdyd]]>式中：分别为x振镜、y振镜偏转角度的估值所述步骤(a)中的迭代计算过程如下：迭代初值：α0β0=α^β^]]>迭代公式：αn+1βn+1=αnβn+12fxd-fsin2αnarccos(cos2αncos2βn)1-cos22αncos22βnyd-fsin2βncos2αnarccos(cos2αncos2βn)1-cos22αncos22βn]]>式中：xd,yd为标刻点的坐标，f为f·θ透镜的焦距，αn与βn分别是第n次迭代计算所得的x振镜与y振镜偏转角度，αn+1与βn+1分别是第n+1次迭代计算所得的x振镜与y振镜偏转角度；所述步骤(a)中与当前标刻点对应的振镜偏转角度数值解与偏转角度估值的差值计算过程如下：ΔαΔβ=αdβd-α0β0]]>式中：Δα与Δβ分别是x振镜与y振镜偏转角度数值解与偏转角度估值的差值，αd与βd分别是迭代终止时所得的x振镜与y振镜偏转角度数值解；所述步骤(b)中的振镜偏转角度补偿计算α＝xd/2f+LUTα(xd,yd)β＝yd/2f+LUTβ(xd,yd)式中，α与β分别是为目标标刻坐标所对应的x振镜与y振镜偏转角度，LUTα(·)与LUTβ(·)分别是根据目标标刻坐标xd,yd通过校正表的查找与插值计算获得的x振镜与y振镜偏转角度的补偿值；所述的校正表只覆盖第I象限，第I象限的振镜偏转角度补偿值利用该校正表得出，其他3个象限的振镜偏转角度补偿值依据几何畸变的对称性根据覆盖第I象限的校正表计算得出；所述4个象限的振镜偏转角度补偿计算如下：α＝sgn(xd)×(abs(xd)/2f+LUT′α(abs(xd),abs(yd)))β＝sgn(yd)×(abs(yd)/2f+LUT′β(abs(xd),abs(yd)))式中，α与β分别是为目标标刻坐标所对应的x振镜与y振镜的偏转角度，sgn(·)是符号函数，LUT′α(·)与LUT′β(·)分别是根据覆盖第I象限的校正表经查找与插值计算后所得的x振镜与y振镜偏转角度的补偿值。