一种LDI曝光镜头焦面调节方法
技术领域
本发明涉及LDI技术领域，尤其涉及一种LDI曝光镜头焦面调节方法。
背景技术
目前多头直写式曝光机(LDI)在进行多个镜头焦面调整到一致时所使用的方法是通过每个镜头在不同焦面曝光高精度图形资料，显影刻蚀后再通过肉眼搜索最佳焦面的方式逐步完成调节的。这种方法调节焦面具有以下缺陷：1.效率非常低；2.消耗大量的干膜和pcb板材资源；3.搜索的焦面都是离散的，无法获取精确值；肉眼判断易受客观因素的影响。
发明内容
为了避免LDI调试过程中反复曝光pcb板进行人工搜索焦面的操作，从而节省调试时间和成本，同时可以量化焦面调节效果，为此，本发明提供一种LDI曝光镜头焦面调节方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种LDI曝光镜头焦面调节方法，包括以下步骤：
S1、Z轴归零，并将底部相机移动到曝光镜头的下方，曝光镜头向底部相机投栅格图；
S2、底部相机在Z轴上按照第一设定步长步进，在全行程内搜索，通过灰度图像清晰度判断方法获得不同高度对应图像的最大类间方差，比较所有的最大类间方差值，数值最高的最大类间方差对应图像所在位置及周围设定区域作为第一设定范围，最佳焦面位于第一设定范围内；
所述灰度图像清晰度判断方法如下：
S21、将大小为M*N的图像I分成背景和前景两部分，背景和前景的分割阈值记作T，属于前景的像素点数占整幅图像的比例记为ω0，其平均灰度μ0；背景像素点数占整幅图像的比例为ω1，其平均灰度为μ1；图像的总平均灰度记为μ，类间方差记为g；
S22、将图像中像素的灰度值小于阈值T的像素个数记作N0，像素灰度大于阈值T的像素个数记作N1,则有
N0+N1＝M*N(3)
ω0+ω1＝1(4)
μ＝ω0*μ0+ω1*μ1(5)
g＝ω0(μ0-μ)2+ω1(μ1-μ)2(6)
将式(5)代入式(6),得到类间方差为:
g＝ω0ω1(μ0-μ1)2(7)
S23、更改阈值T，获得所有阈值T对应的类间方差，采用遍历的方法得到的最大类间方差，将最大类间方差作为图像清晰度评价标准；
S3、在步骤S2获得的第一设定范围内使用小于第一设定步长的第二设定步长步进，按照灰度图像清晰度判断方法获得比第一设定范围小的第二设定范围；
S4、在设定范围内，所有最大类间方差寻找到最佳焦面。
本发明的优点在于：
(1)本发明提出的灰度图像清晰度判断方法，克服了目前常用的梯度评价方案、灰度方差评价方案、熵评价方案等在本实验环境下存在的不足，提高了算法的区分度与精度。
(2)最后一步使用插值算法获得的最佳焦面更接近真实值。
(3)本发明通过曝光镜头向底部相机投影栅格图，再通过本发明所使用的灰度图像清晰度判断方法来最终获得最佳焦面，也避免结果受到因肉眼判断不准的影响。
(4)本发明所使用的灰度图像清晰度判断方法通过计算黑白两类的区分度来评判清晰度。本发明按图像的灰度特性，将图像分成背景和前景两部分。背景和前景之间的类间方差越大，说明构成图像的两部分的差别越大,当部分前景错分为背景或部分背景错分为前景都会导致两部分差别变小。因此,类间方差越大意味着图像的清晰度越高。
(5)本发明适用于多种不同的设备，可以适用于包括多个曝光镜头的设备，也可以适用于包括多个底部相机的设备，还可以适用于同时包括多个曝光镜头和多个底部相机的设备，并给调节的顺序可以显著提高调试效率，从而可以节约板材和干膜等资源。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种LDI曝光镜头焦面调节方法，包括以下步骤：
S1、Z轴归零，并将底部相机移动到曝光镜头的下方，曝光镜头向底部相机投栅格图；
S2、底部相机在Z轴上按照第一设定步长步进，在全行程内搜索，通过灰度图像清晰度判断方法获得不同高度对应图像的最大类间方差，比较所有的最大类间方差值，数值最高的最大类间方差对应图像所在位置及周围设定区域作为第一设定范围，最佳焦面位于第一设定范围内；
所述灰度图像清晰度判断方法如下：
S21、将大小为M*N的图像I分成背景和前景两部分，背景和前景的分割阈值记作T，属于前景的像素点数占整幅图像的比例记为ω0，其平均灰度μ0；背景像素点数占整幅图像的比例为ω1，其平均灰度为μ1；图像的总平均灰度记为μ，类间方差记为g；
S22、将图像中像素的灰度值小于阈值T的像素个数记作N0，像素灰度大于阈值T的像素个数记作N1,则有
N0+N1＝M*N(3)
w0+w1＝1(4)
μ＝ω0*μ0+ω1*μ1(5)
g＝w0(μ0-μ)2+w1(μ1-μ)2(6)
将式(5)代入式(6),得到类间方差为:
g＝w0w1(μ0-μ1)2(7)
S23、更改阈值T，获得所有阈值T对应的类间方差，采用遍历的方法得到的最大类间方差，将最大类间方差作为图像清晰度评价标准；
S3、在步骤S2获得的第一设定范围内使用小于第一设定步长的第二设定步长步进，按照灰度图像清晰度判断方法获得比第一设定范围小的第二设定范围；所述第一设定步长是每次步进为行程的1/10，所述第二设定步长为上次优化过程中步进步长的1/5。
S4、在设定范围内，所有最大类间方差利用插值算法寻找到最佳焦面。在该步骤之前，可以重复多次步骤S3，最后获得最终设定范围，从而更加优化结果。
当龙门架上设置有多个曝光镜头时，通过水平调节将底部相机位于其中一个曝光镜头的下方，底部相机通过在Z轴上移动，按照步骤S1-S4找到对应的曝光镜头的最佳焦面；然后通过水平移动，将其他的曝光镜头分别移动到底部相机的上方，按照步骤S1-S4调节对应的曝光镜头在龙门架上固定高度，均找到最佳焦面。
当吸盘上设置有多个底部相机时，将其中的一个底部相机与曝光镜头上下对齐，通过调节固定底部相机的吸盘高度，即吸盘在Z轴上上下移动，通过步骤S1-S4确定吸盘和该底部相机的水平高度，移动吸盘，使另外的底部相机位于所述的曝光镜头下方，通过调节底部相机在吸盘上的高度。
当LDI曝光设备同时包括多个底部相机和多个曝光镜头时，先将其中的一个底部相机与第一曝光镜头上下对齐，通过调节固定底部相机的吸盘高度，通过步骤S1-S4确定吸盘和该底部相机的水平高度，移动吸盘，使另外的底部相机位于第一曝光镜头下方，通过调节底部相机在吸盘上的高度来确定所有底部相机的高度；然后通过水平移动吸盘，依次将其他曝光镜头位于最近的底部相机上方，调节所有曝光镜头在龙门架上的水平高度。
在本方案中，所述LDI曝光设备包括两个底部相机和四个曝光镜头，首先选取中部的曝光镜头来调节两个底部相机的位置，然后其他曝光镜头通过最近的底部相机来调节焦面位置。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
