[发明专利]一种倍数级高精度激光成像的方法

摘要

本发明涉及一种激光成像，尤其涉及一种CTP制版设备的光学系统中实现光纤密排倍数级高精度扫描成像的方法。按以下步骤进行：原理成像分析→成像操作。一种倍数级高精度激光成像的方法结构简单，使用成本低，成像精度高。

主权项

1.一种倍数级高精度激光成像的方法，其特征在于按以下步骤进行：(一)、激光光源和密排的组成分析：CTP制版所用的激光由半导体激光器产生，半导体激光器受激光控制电路板板的统一控制，光纤与半导体激光器耦合，半导体激光器产生的原始激光通过耦合光纤进行传导；耦合后的光纤末端紧密相接，或间隔相同距离排成一列或多列，按上述方式排列的光纤被固定在基板上，然后连同基板一起被封装到光纤模块中，即构成密排；激光产生后经光纤传播并由密排发出，密排发出的激光经过透镜的聚焦后射到印版上进行成像；(二)、成像操作：CTP制版设备的制版过程是在上位机的控制下进行，上位机与设备主控板双向通讯，在将印版文件信息发送的同时也接收主控板反馈的设备生产状态信息，并实时调整确保正常制版流程；设备主控板相当于设备的大脑，控制并协调各部组件的正常运转，主控板将印版图文信息数据发送给激光控制板，并根据码盘反馈的信号，时刻控制并监测光鼓的旋转情况，同时主控板也实时控制扫描平台的移动；在扫描平台移动的过程中，半导体激光器经激光驱动板的驱动产生原始激光，激光控制板根据图文信息数据控制激光驱动板实现多路激光中的某一路或多路的开关，然后激光经密排发出，并通过透镜聚焦在版材上；半导体激光器分别独立地与光纤耦合，耦合后的多路光纤组成密排，密排中的每一路激光均可实现独立控制，密排以平排或斜排的方式安装到激光镜头上，所谓的平排或斜排就是封装后的密排根据需要调整其与光鼓轴线所成角度的两种安装方式；密排采用斜排方式安装，并通过调整密排角度来使激光发出的光点投影到水平面能够密接或重叠，从而实现高精度成像；光纤密排线阵列相对光鼓轴线倾斜的角度恰好为使激光光点密接的理想角度θ，并且光点的直径R与实际斜排相邻光纤纤芯之间的距离L相同，则可列公式：由三角函数公式可知，满足上述条件的斜排角度θ为60°，若是需要光点有部分重叠，则实际斜排角度将大于60°；原本同时在印版上打出光点的多路光纤必须经过合适的延时才能使光纤在水平线上打出的光点密接；延时打点，即排列在相对水平面最低点的光纤打出第一个光点，确定了印版上一条水平线的端点，随着光鼓的转动，经合适的延时，即斜排角度为α，则延时为tanα；倒数第二根光纤，即紧挨着最低点光纤，打出的光点恰好与第一个光点密接并位于同一水平线上，以此类推，光纤阵列上的相邻光纤都经过合适的延时，分别在印版上这一条水平线上打出光点，所有的光纤都打出光点后，这条水平线就成像在印版上，这个延时打点过程不断重复，随着光鼓的转动，一定宽度的一圈图文就在印版上成像，光鼓转动的同时激光扫描平台在移动，于是图文信息就一圈一圈在印版上成像；利用插补扫描成像技术，可以进行两倍频或四倍频插补扫描，密排角度无需调整增大，即可轻松实现两倍或四倍甚至更高的制版精度；密排分析：对于斜排的单排密排，当角度增大到70°时，密排位置其实已经非常“陡”，密排的安装调试工艺难度将会非常大，这仅是单排的密排，若是多排的密排则要求每排都必须向同一方向倾斜同一角度，一旦有丝毫偏差，反应到印品上就会很明显，且斜排尤其大角度安装调试过程难以实现，斜排角度的精确性受到很多因素的影响，包括密排与基板平行度、密排与光鼓轴线平行度以及密排等高性；插补成像方法，对密排的安装方式没有严格要求，无论是小角度斜排还是平排，对于光纤则无论双排甚至多排，均能兼容并实现高精度成像，插补技术并不是一次在印版上打出密接的光点，而是通过对分散的光点不断进行插补，从而两次或者多次扫描成像，使最终打在印版上的成像点密接，即所谓光点的“分时密接”；插补成像技术分析：所述的插补成像技术，与密排的安装方式没有必要联系，所以密排可以平排，也可以以最容易安装的斜排角度进行安装，密排以一小角度α安装，根据不同的制版精度，可以进行两次甚至四次的插补成像，能够轻易实现高精度扫描成像，而无需调整密排角度；光纤密排的多路激光经过合适的延时，即斜排角度为α，则延时tanα，在印版打出一条水平线，线上的相邻光点不密接，而是根据密排光纤的排列等间距分布，根据不同的精度要求以及版材类型相关的参数设置，相邻光点的间距相差一个光点或者稍微小于一个光点直径的距离，随着光鼓转动成像点变为印版上的一圈一圈的“线”，不密接的光点在印版上成像的“线”也是等间距分散的，光鼓旋转过程中，主控板同时控制扫描平台移动，则第二次扫描成像的点就插入到第一次扫描成像的光点之间，第二次扫描的光点恰好与第一次扫描的光点密接或是有部分重叠，同样第二次扫描的光点插补到第一次光点之间后也会剩下一些分散的光点，然后第三次的扫描光点再插补到第二次的分散光点之间，并以此类推下去，最终实现除开始以及结束的部分无效光点外，所有的成像点紧密相接或部分重叠，实现了以小角度斜排实现高精度扫描成像。两倍频插补技术分析：进行两倍频插补成像，制版设备开始工作，上位机读取印版文件，并将之转化为主控板能够识别的图文信息数据，主控板接收数据后根据制版精度参数以及版材参数对设备进行调整，装卸版系统调整以适应版材类型及版材幅面尺寸，激光扫描成像系统进行物距以及焦距的调节，设备参数调整结束并装版，然后主控板控制光鼓转动并通过对码盘信号的处理进一步控制光鼓的旋转以及扫描平台的移动，同时将图文信息数据转化为激光开关的信息数据发送给激光控制板，然后激光驱动板在激光控制板的控制下开始驱动半导体激光器产生原始激光，原始激光经耦合的光纤传导，经密排发出的激光经过透镜聚焦后发射到印版上；激光经过延时一次在印版上打出的光点是分散的，光鼓不停旋转，同时扫描平台一直在移动，激光不断延时打点，在印版上形成一圈一圈的成像点，在印版上一圈一圈的成像点是螺旋形的，且光鼓旋转扫描一圈，螺旋线等间距分布，然后扫描平台移动，移动后密排发出的激光的光点恰好落在前一次扫描的中后部光点之间，根据制版精度要求不同，光点或密接或部分重叠，光鼓再次旋转扫描一圈，第二次成像的点也一圈一圈在印版上形成，两次成像的点分别密接或重叠，接下来第三次、第四次扫描，直到扫描结束，每次扫描在插补到前一次扫描的光点之间，同时中后部的成像点也是分散的，接着下一次扫描便插补到分散的光点之间“弥补”了间隙，这样的过程不断重复，直至扫描结束，除了第一次扫描的中部以前以及最后一次扫描的中部以后存在分散的光点，这些区域通常并不是印刷区域，所有扫描的光点都相互密接或部分重叠；插补扫描激光能量分析：光纤打出的光点，其能量均呈现高斯分布(即正态分布)，这将导致光点边缘的能量不足，传统直接大角度斜排使光点密接的方式，每一路激光能量都要很高才能满足整体能量要求，而且激光能量分布不均匀；利用插补技术使激光打出的相邻光点边缘部分重叠，密接的光点边缘重叠部分相当于能量叠加，恰好弥补了边缘能量的不足，使激光能量分布更均匀，在满足了整体激光能量要求的同时，对单独一路激光的能量要求降低，插补成像技术使成像精度更高，最后印品的曲线更光滑；插补成像技术还根据制版精度或分辨率的要求，进行四倍频插补成像，四倍频插补成像即在相邻光点之间再插入3个光点，并依次重复插补直至扫描完成，四倍频插将使光点更加密集，激光能量分布也更均匀；反复的插补使单位面积内的像素点变为原来的四倍，图像分辨率更高，而无论两倍频插补还是四倍频插补对系统硬件以及光纤密排角度相关要求均无变化。