高速高效激光转镜扫描系统设计

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激光直接成像是一门新型图像成形技术,是一种非接触、无污染、无磨损的新工艺。激光直接成像应用于印制板影像转移中,可简化工艺流程,节约菲林和提高生产质量。激光扫描系统是设计激光直接成像装置的核心部分,设计优良的激光扫描系统是激光成像装置设计成功的关键。  本文以激光多面体扫描系统为研究对象,对其扫描的优缺点进行了深入的、系统的分析,通过采用面跟随技术消除了转角扫描影响,提高了有效扫描时间;通过利用激光光束分割技术实现了多行并行扫描,从而可在多面体转速条件保持不变情况下,提高了成像速度;建立了传统转镜扫描系统的改进模型。  在多通道声光调制器与扫描叠加设计中,给出了补偿多通道调制器元器件延迟的方法,采用叠加方法有效解决了分割光束带来的扫描能量不均匀问题,确定了多通道声光调制扫描系统针对不同的能量如何选择相应的叠加次数和多面体转速的方法,采用激光光束多通道声光调制与扫描叠加相结合的方法有效解决了由于激光光束强度按照高斯函数分布不均匀的问题。多通道光束分割与叠加相结合的方法提供了一种提高多面体转镜扫描系统成像精度和速度的新途径。  在声光调制器的功率-频率优化设计中,从理论上分析了驱动频率变化而导致的扫描方向严重不均匀问题。指出声光扫描驱动频率跟随多面体工作面转动而周期性变化的同时,声光扫描驱动功率需要实时补偿,才能始终让激光通过多通道声光调制器的效率最高。以声光效应的布拉格衍射理论为基础设计实验,获得通光效率最高时各频率下的驱动功率,并拟合驱动功率的补偿曲线,高频驱动信号经过调频调幅共同优化处理,使扫描系统在利用频率变化来消除多面体转角扫描同时,多通道声光调制器效率保持最优而且均匀。光学效率的提升让系统能使用更低能量的激光器,这对高功率激光应用系统而言是非常有意义的。  在扫描控制系统的设计中,给出了改进后的转镜扫描系统各种控制实现的方法。采用查找参数表的控制方法(LUT),在系统控制启动时先读取预先优化的数据,加载到相应的控制单元而获得最优控制。查找参数表的控制方式是实现需要个性化控制装置的一种重要方法。
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