[發(fā)明專(zhuān)利]一種倍數(shù)級(jí)高精度激光成像的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710364868.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107160824B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 項(xiàng)建龍;趙驕佑
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州科雷機(jī)電工業(yè)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B41C1/05
• 分類(lèi)號(hào): B41C1/05
• 代理公司: 杭州融方專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 33266
• 代理人: 沈相權(quán)

1.一種倍數(shù)級(jí)高精度激光成像的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行：

(一)、激光光源和密排的組成分析：

CTP制版所用的激光由半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生，半導(dǎo)體激光器受激光控制電路板板的統(tǒng)一控制，光纖與半導(dǎo)體激光器耦合，半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的原始激光通過(guò)耦合光纖進(jìn)行傳導(dǎo)；

耦合后的光纖末端緊密相接，或間隔相同距離排成一列或多列，按上述方式排列的光纖被固定在基板上，然后連同基板一起被封裝到光纖模塊中，即構(gòu)成密排；激光產(chǎn)生后經(jīng)光纖傳播并由密排發(fā)出，密排發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)透鏡的聚焦后射到印版上進(jìn)行成像；

(二)、成像操作：

CTP制版設(shè)備的制版過(guò)程是在上位機(jī)的控制下進(jìn)行，上位機(jī)與設(shè)備主控板雙向通訊，在將印版文件信息發(fā)送的同時(shí)也接收主控板反饋的設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)信息，并實(shí)時(shí)調(diào)整確保正常制版流程；設(shè)備主控板相當(dāng)于設(shè)備的大腦，控制并協(xié)調(diào)各部組件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，主控板將印版圖文信息數(shù)據(jù)發(fā)送給激光控制板，并根據(jù)碼盤(pán)反饋的信號(hào)，時(shí)刻控制并監(jiān)測(cè)光鼓的旋轉(zhuǎn)情況，同時(shí)主控板也實(shí)時(shí)控制掃描平臺(tái)的移動(dòng)；在掃描平臺(tái)移動(dòng)的過(guò)程中，半導(dǎo)體激光器經(jīng)激光驅(qū)動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生原始激光，激光控制板根據(jù)圖文信息數(shù)據(jù)控制激光驅(qū)動(dòng)板實(shí)現(xiàn)多路激光中的某一路或多路的開(kāi)關(guān)，然后激光經(jīng)密排發(fā)出，并通過(guò)透鏡聚焦在版材上；

半導(dǎo)體激光器分別獨(dú)立地與光纖耦合，耦合后的多路光纖組成密排，密排中的每一路激光均可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，密排以平排或斜排的方式安裝到激光鏡頭上，所謂的平排或斜排就是封裝后的密排根據(jù)需要調(diào)整其與光鼓軸線所成角度的兩種安裝方式；

密排采用斜排方式安裝，并通過(guò)調(diào)整密排角度來(lái)使激光發(fā)出的光點(diǎn)投影到水平面能夠密接或重疊，從而實(shí)現(xiàn)高精度成像；

光纖密排線陣列相對(duì)光鼓軸線傾斜的角度恰好為使激光光點(diǎn)密接的理想角度θ，并且光點(diǎn)的直徑R與實(shí)際斜排相鄰光纖纖芯之間的距離L相同，則可列公式：

由三角函數(shù)公式可知，滿足上述條件的斜排角度θ為60°，若是需要光點(diǎn)有部分重疊，則實(shí)際斜排角度將大于60°；

原本同時(shí)在印版上打出光點(diǎn)的多路光纖必須經(jīng)過(guò)合適的延時(shí)才能使光纖在水平線上打出的光點(diǎn)密接；延時(shí)打點(diǎn)，即排列在相對(duì)水平面最低點(diǎn)的光纖打出第一個(gè)光點(diǎn)，確定了印版上一條水平線的端點(diǎn)，隨著光鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)合適的延時(shí)，即斜排角度為α，則延時(shí)為tanα；倒數(shù)第二根光纖，即緊挨著最低點(diǎn)光纖，打出的光點(diǎn)恰好與第一個(gè)光點(diǎn)密接并位于同一水平線上，以此類(lèi)推，光纖陣列上的相鄰光纖都經(jīng)過(guò)合適的延時(shí)，分別在印版上這一條水平線上打出光點(diǎn)，所有的光纖都打出光點(diǎn)后，這條水平線就成像在印版上，這個(gè)延時(shí)打點(diǎn)過(guò)程不斷重復(fù)，隨著光鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，一定寬度的一圈圖文就在印版上成像，光鼓轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)激光掃描平臺(tái)在移動(dòng)，于是圖文信息就一圈一圈在印版上成像；

利用插補(bǔ)掃描成像技術(shù)，可以進(jìn)行兩倍頻或四倍頻插補(bǔ)掃描，密排角度無(wú)需調(diào)整增大，即可輕松實(shí)現(xiàn)兩倍或四倍甚至更高的制版精度；

密排分析：對(duì)于斜排的單排密排，當(dāng)角度增大到70°時(shí)，密排位置其實(shí)已經(jīng)非常“陡”，密排的安裝調(diào)試工藝難度將會(huì)非常大，這僅是單排的密排，若是多排的密排則要求每排都必須向同一方向傾斜同一角度，一旦有絲毫偏差，反應(yīng)到印品上就會(huì)很明顯，且斜排尤其大角度安裝調(diào)試過(guò)程難以實(shí)現(xiàn)，斜排角度的精確性受到很多因素的影響，包括密排與基板平行度、密排與光鼓軸線平行度以及密排等高性；

插補(bǔ)成像方法，對(duì)密排的安裝方式?jīng)]有嚴(yán)格要求，無(wú)論是小角度斜排還是平排，對(duì)于光纖則無(wú)論雙排甚至多排，均能兼容并實(shí)現(xiàn)高精度成像，插補(bǔ)技術(shù)并不是一次在印版上打出密接的光點(diǎn)，而是通過(guò)對(duì)分散的光點(diǎn)不斷進(jìn)行插補(bǔ)，從而兩次或者多次掃描成像，使最終打在印版上的成像點(diǎn)密接，即所謂光點(diǎn)的“分時(shí)密接”；

插補(bǔ)成像技術(shù)分析：

所述的插補(bǔ)成像技術(shù)，與密排的安裝方式?jīng)]有必要聯(lián)系，所以密排可以平排，也可以以最容易安裝的斜排角度進(jìn)行安裝，密排以一小角度α安裝，根據(jù)不同的制版精度，可以進(jìn)行兩次甚至四次的插補(bǔ)成像，能夠輕易實(shí)現(xiàn)高精度掃描成像，而無(wú)需調(diào)整密排角度；光纖密排的多路激光經(jīng)過(guò)合適的延時(shí)，即斜排角度為α，則延時(shí)tanα，在印版打出一條水平線，線上的相鄰光點(diǎn)不密接，而是根據(jù)密排光纖的排列等間距分布，根據(jù)不同的精度要求以及版材類(lèi)型相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，相鄰光點(diǎn)的間距相差一個(gè)光點(diǎn)或者稍微小于一個(gè)光點(diǎn)直徑的距離，隨著光鼓轉(zhuǎn)動(dòng)成像點(diǎn)變?yōu)橛“嫔系囊蝗σ蝗Φ摹熬€”，不密接的光點(diǎn)在印版上成像的“線”也是等間距分散的，光鼓旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，主控板同時(shí)控制掃描平臺(tái)移動(dòng)，則第二次掃描成像的點(diǎn)就插入到第一次掃描成像的光點(diǎn)之間，第二次掃描的光點(diǎn)恰好與第一次掃描的光點(diǎn)密接或是有部分重疊，同樣第二次掃描的光點(diǎn)插補(bǔ)到第一次光點(diǎn)之間后也會(huì)剩下一些分散的光點(diǎn)，然后第三次的掃描光點(diǎn)再插補(bǔ)到第二次的分散光點(diǎn)之間，并以此類(lèi)推下去，最終實(shí)現(xiàn)除開(kāi)始以及結(jié)束的部分無(wú)效光點(diǎn)外，所有的成像點(diǎn)緊密相接或部分重疊，實(shí)現(xiàn)了以小角度斜排實(shí)現(xiàn)高精度掃描成像。

兩倍頻插補(bǔ)技術(shù)分析：

進(jìn)行兩倍頻插補(bǔ)成像，制版設(shè)備開(kāi)始工作，上位機(jī)讀取印版文件，并將之轉(zhuǎn)化為主控板能夠識(shí)別的圖文信息數(shù)據(jù)，主控板接收數(shù)據(jù)后根據(jù)制版精度參數(shù)以及版材參數(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，裝卸版系統(tǒng)調(diào)整以適應(yīng)版材類(lèi)型及版材幅面尺寸，激光掃描成像系統(tǒng)進(jìn)行物距以及焦距的調(diào)節(jié)，設(shè)備參數(shù)調(diào)整結(jié)束并裝版，然后主控板控制光鼓轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)對(duì)碼盤(pán)信號(hào)的處理進(jìn)一步控制光鼓的旋轉(zhuǎn)以及掃描平臺(tái)的移動(dòng)，同時(shí)將圖文信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為激光開(kāi)關(guān)的信息數(shù)據(jù)發(fā)送給激光控制板，然后激光驅(qū)動(dòng)板在激光控制板的控制下開(kāi)始驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生原始激光，原始激光經(jīng)耦合的光纖傳導(dǎo)，經(jīng)密排發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后發(fā)射到印版上；

激光經(jīng)過(guò)延時(shí)一次在印版上打出的光點(diǎn)是分散的，光鼓不停旋轉(zhuǎn)，同時(shí)掃描平臺(tái)一直在移動(dòng)，激光不斷延時(shí)打點(diǎn)，在印版上形成一圈一圈的成像點(diǎn)，在印版上一圈一圈的成像點(diǎn)是螺旋形的，且光鼓旋轉(zhuǎn)掃描一圈，螺旋線等間距分布，然后掃描平臺(tái)移動(dòng)，移動(dòng)后密排發(fā)出的激光的光點(diǎn)恰好落在前一次掃描的中后部光點(diǎn)之間，根據(jù)制版精度要求不同，光點(diǎn)或密接或部分重疊，光鼓再次旋轉(zhuǎn)掃描一圈，第二次成像的點(diǎn)也一圈一圈在印版上形成，兩次成像的點(diǎn)分別密接或重疊，接下來(lái)第三次、第四次掃描，直到掃描結(jié)束，每次掃描在插補(bǔ)到前一次掃描的光點(diǎn)之間，同時(shí)中后部的成像點(diǎn)也是分散的，接著下一次掃描便插補(bǔ)到分散的光點(diǎn)之間“彌補(bǔ)”了間隙，這樣的過(guò)程不斷重復(fù)，直至掃描結(jié)束，除了第一次掃描的中部以前以及最后一次掃描的中部以后存在分散的光點(diǎn)，這些區(qū)域通常并不是印刷區(qū)域，所有掃描的光點(diǎn)都相互密接或部分重疊；

插補(bǔ)掃描激光能量分析：

光纖打出的光點(diǎn)，其能量均呈現(xiàn)高斯分布(即正態(tài)分布)，這將導(dǎo)致光點(diǎn)邊緣的能量不足，傳統(tǒng)直接大角度斜排使光點(diǎn)密接的方式，每一路激光能量都要很高才能滿足整體能量要求，而且激光能量分布不均勻；利用插補(bǔ)技術(shù)使激光打出的相鄰光點(diǎn)邊緣部分重疊，密接的光點(diǎn)邊緣重疊部分相當(dāng)于能量疊加，恰好彌補(bǔ)了邊緣能量的不足，使激光能量分布更均勻，在滿足了整體激光能量要求的同時(shí)，對(duì)單獨(dú)一路激光的能量要求降低，插補(bǔ)成像技術(shù)使成像精度更高，最后印品的曲線更光滑；

插補(bǔ)成像技術(shù)還根據(jù)制版精度或分辨率的要求，進(jìn)行四倍頻插補(bǔ)成像，四倍頻插補(bǔ)成像即在相鄰光點(diǎn)之間再插入3個(gè)光點(diǎn)，并依次重復(fù)插補(bǔ)直至掃描完成，四倍頻插將使光點(diǎn)更加密集，激光能量分布也更均勻；反復(fù)的插補(bǔ)使單位面積內(nèi)的像素點(diǎn)變?yōu)樵瓉?lái)的四倍，圖像分辨率更高，而無(wú)論兩倍頻插補(bǔ)還是四倍頻插補(bǔ)對(duì)系統(tǒng)硬件以及光纖密排角度相關(guān)要求均無(wú)變化。