液晶屏短路环激光切割系统控制设计与分析
|
摘要
液晶屏短路环激光切割系统是对液晶屏周边的短路环连线进行激光切割的一种先进的微电子设备，是激光技术和电子工业的结合产品，集光学、精密机械、计算机控制、电子线路设计等多种技术于一体，是典型的光机电一体化设备。
本文对液晶屏短路环激光切割系统进行控制研究与设计分析，在参考已有系统设计方案的基础上，提出一种液晶屏短路环激光切割系统的改进方案，其原理是：利用激光器发出的脉冲激光经扩束、聚焦，经振镜反射至液晶屏周边的短路环连线上，短路环印刷电路吸收激光能量，电极材料被瞬间加热并气化，形成切口，从而实现短路环切割要求。
相对于国内外已有设备，本论文提出的设计方案主要创新点在于引入了振镜系统，利用振镜的扫描进行短路环切割，采用步进电机对X／Y工作台进行牵引控制；而已有的短路环切割系统均采用X／Y工作台进给，直接进行激光切割短路环工作，采用伺服电机牵引X／Y工作台、步进电机驱动θ转台。系统改进方案的提出提高了短路环切割速度，以6.5″液晶屏为例，切割一屏的时间由原来的14秒以上降低到5秒以下，图像定位时间由原来的秒级量值降低到毫秒级量值；切割效果也有明显的改善，刻痕清晰且均匀；另外改进方案降低了开发难度、节省了开发成本。
本文对引入振镜的液晶屏短路环激光切割系统改进方案进行了详细阐述，首先对液晶屏短路环激光切割控制系统进行结构设计；在此基础上进行控制系统的硬件平台设计和控制系统程序设计，设计实现了主机单元与从机单元无条件互传共享状态信息、主机总体裁决控制各分系统单元统一协调工作完成短路环切割任务。同时设计中分析了系统的工作过程、工作时序、控制流程、控制实现方法等内容。
The TFT LCD short-loop laser cut system is a kind of advanced micro-electronic machine which cuts the short-loops around the LCD screen. It integrates laser technology, electronic technology, computer-control technology and mechanic technology to construct a kind of typical high-tech equipment.
This article discusses the control study and design analysis of TFT LCD short-loop laser cut system. Referring the established system, this article brings forward a kind of modified scheme of TFT LCD short-loop laser cut system. The principle is carried out as follow. Reflected by the scanning system, the pulse laser light focuses on the short-loop, the short-loop printed circuitry absorbs the laser energy and the electrode material is heated up instantly then gasified. Thus the incision comes into being and the short-loop cut requirement is achieved.
Relative to the established system, the main characteristic of this design scheme is that the design imports the scanning system and adopts the step motor to control the X/Y worktable. The modified scheme improves the cut speed, the cutting time is reduced to less than five seconds from more than fourteen seconds, meanwhile cut effect has been improved and the control difficulty is reduced.
This article explains the modified design scheme of TFT LCD short-loop laser cut system detailedly. First the electronic control structure design of TFT short-loop laser cut system is carried out. Then the hardware flat roof design and control programme software design is implemented. The unconditional high-speed information exchange channel between main computer system and appendent computer system make the information transfer unconditionally and quickly. And the article
analyses the work process, work schedule, control flow and control achievement and so on.
本文对液晶屏短路环激光切割系统进行控制研究与设计分析，在参考已有系统设计方案的基础上，提出一种液晶屏短路环激光切割系统的改进方案，其原理是：利用激光器发出的脉冲激光经扩束、聚焦，经振镜反射至液晶屏周边的短路环连线上，短路环印刷电路吸收激光能量，电极材料被瞬间加热并气化，形成切口，从而实现短路环切割要求。
相对于国内外已有设备，本论文提出的设计方案主要创新点在于引入了振镜系统，利用振镜的扫描进行短路环切割，采用步进电机对X／Y工作台进行牵引控制；而已有的短路环切割系统均采用X／Y工作台进给，直接进行激光切割短路环工作，采用伺服电机牵引X／Y工作台、步进电机驱动θ转台。系统改进方案的提出提高了短路环切割速度，以6.5″液晶屏为例，切割一屏的时间由原来的14秒以上降低到5秒以下，图像定位时间由原来的秒级量值降低到毫秒级量值；切割效果也有明显的改善，刻痕清晰且均匀；另外改进方案降低了开发难度、节省了开发成本。
本文对引入振镜的液晶屏短路环激光切割系统改进方案进行了详细阐述，首先对液晶屏短路环激光切割控制系统进行结构设计；在此基础上进行控制系统的硬件平台设计和控制系统程序设计，设计实现了主机单元与从机单元无条件互传共享状态信息、主机总体裁决控制各分系统单元统一协调工作完成短路环切割任务。同时设计中分析了系统的工作过程、工作时序、控制流程、控制实现方法等内容。
The TFT LCD short-loop laser cut system is a kind of advanced micro-electronic machine which cuts the short-loops around the LCD screen. It integrates laser technology, electronic technology, computer-control technology and mechanic technology to construct a kind of typical high-tech equipment.
This article discusses the control study and design analysis of TFT LCD short-loop laser cut system. Referring the established system, this article brings forward a kind of modified scheme of TFT LCD short-loop laser cut system. The principle is carried out as follow. Reflected by the scanning system, the pulse laser light focuses on the short-loop, the short-loop printed circuitry absorbs the laser energy and the electrode material is heated up instantly then gasified. Thus the incision comes into being and the short-loop cut requirement is achieved.
Relative to the established system, the main characteristic of this design scheme is that the design imports the scanning system and adopts the step motor to control the X/Y worktable. The modified scheme improves the cut speed, the cutting time is reduced to less than five seconds from more than fourteen seconds, meanwhile cut effect has been improved and the control difficulty is reduced.
This article explains the modified design scheme of TFT LCD short-loop laser cut system detailedly. First the electronic control structure design of TFT short-loop laser cut system is carried out. Then the hardware flat roof design and control programme software design is implemented. The unconditional high-speed information exchange channel between main computer system and appendent computer system make the information transfer unconditionally and quickly. And the article
analyses the work process, work schedule, control flow and control achievement and so on.
引文
[1] 李华，MCS-51系列单片机实用接口技术，北京：北京航空航天大学出版社，2001
[2] 张洪润，单片机原理及应用，北京：科学出版社，2002
[3] 杨庆源，计算机硬件基础，北京：中国物资出版社，1998
[4] 胡寿松，自动控制原理，北京：国防工业出版社，1998
[5] 李广军，实用接口技术，西安：电子科技大学出版社，1989
[6] 张海藩，软件工程导论，北京：清华大学出版社，1995
[7] 俸远祯，计算机组成原理，北京：电子工业出版社，1998
[8] 刘明俊，计算机控制及应用，北京：国防工业出版社，1999
[9] 谈世哲，电路设计与制版Protel 98，北京：人民邮电出版社，1999
[10] 高鹏，电路设计与制版—Protel 99入门与提高，北京：人民邮电出版社， 2000
[11] 孙传友，测控系统原理与设计，北京：北京航空航天大学出版社，2002
[12] 郑堤，机电一体化设计基础，北京：机械工业出版社，2001
[13] 潭浩强，C程序设计，北京：清华大学出版社，1997
[14] 钱能，C++程序设计教程，北京：清华大学出版社，2001
[15] 刘立峰，激光调阻机光刻平台系统控制设计，长春光机所硕士学位论文，2003
[16] 孙继凤，双振镜扫描几何畸变的一种校正方法，光学精密工程，2001，6
[17] 韩红霞，郭晓光，孙继凤，汤建华．无条件高速信息交换通道在激光调阻机中的应用．电子与信息学报，2003，8增刊
[18] 韩红霞．下一代太空望远镜大面积、可独立寻址的微镜像阵列封装．光机电信息，2003，9
[19] 徐惠国．短路环自动切割机．上海电器，1993，3
[20] 黄永平，汤建华等，激光调阻机高精度可编程电压源电路的时域分析，吉林大学学报(理学版)，2002，4
[21] 王青伟，激光调阻机运动控制系统设计与研究，长春理工大学硕士学位论文，2002，12
[22] 鲜飞，微电子封装技术的发展趋势，微电子技术，2002，8
[23] 刘欣，金丝球焊的工艺质量统计控制，微电子学，2002，6
[24] 王瑞峰，主机与智能接口卡间信息交换方法的研究，兰州铁道学院学报(自然科学版)，2002，2
[25] 张一元，存储式双机通信系统，湖北航天科技，1991，1
[26] 郭梅娟，多微处理机系统的应用，计算机应用，1997，4
[27] 徐俊毅 彭应宁，机载雷达通用并行信号处理系统设计系统工程与电子技术2001，6
[28] 孔凡才，自动控制原理与系统，机械工业出版社，1995，8
[29] 刘乐善，微型计算机接口技术原理及应用，华中理工大学出版社，1995，10
[30] 郑堤，机电一体化设计基础，机械工业出版社，1997，7
[31] 李俊，Visual C++ 6.0实用教程，人民邮电出版社，2002，2
[2] 张洪润，单片机原理及应用，北京：科学出版社，2002
[3] 杨庆源，计算机硬件基础，北京：中国物资出版社，1998
[4] 胡寿松，自动控制原理，北京：国防工业出版社，1998
[5] 李广军，实用接口技术，西安：电子科技大学出版社，1989
[6] 张海藩，软件工程导论，北京：清华大学出版社，1995
[7] 俸远祯，计算机组成原理，北京：电子工业出版社，1998
[8] 刘明俊，计算机控制及应用，北京：国防工业出版社，1999
[9] 谈世哲，电路设计与制版Protel 98，北京：人民邮电出版社，1999
[10] 高鹏，电路设计与制版—Protel 99入门与提高，北京：人民邮电出版社， 2000
[11] 孙传友，测控系统原理与设计，北京：北京航空航天大学出版社，2002
[12] 郑堤，机电一体化设计基础，北京：机械工业出版社，2001
[13] 潭浩强，C程序设计，北京：清华大学出版社，1997
[14] 钱能，C++程序设计教程，北京：清华大学出版社，2001
[15] 刘立峰，激光调阻机光刻平台系统控制设计，长春光机所硕士学位论文，2003
[16] 孙继凤，双振镜扫描几何畸变的一种校正方法，光学精密工程，2001，6
[17] 韩红霞，郭晓光，孙继凤，汤建华．无条件高速信息交换通道在激光调阻机中的应用．电子与信息学报，2003，8增刊
[18] 韩红霞．下一代太空望远镜大面积、可独立寻址的微镜像阵列封装．光机电信息，2003，9
[19] 徐惠国．短路环自动切割机．上海电器，1993，3
[20] 黄永平，汤建华等，激光调阻机高精度可编程电压源电路的时域分析，吉林大学学报(理学版)，2002，4
[21] 王青伟，激光调阻机运动控制系统设计与研究，长春理工大学硕士学位论文，2002，12
[22] 鲜飞，微电子封装技术的发展趋势，微电子技术，2002，8
[23] 刘欣，金丝球焊的工艺质量统计控制，微电子学，2002，6
[24] 王瑞峰，主机与智能接口卡间信息交换方法的研究，兰州铁道学院学报(自然科学版)，2002，2
[25] 张一元，存储式双机通信系统，湖北航天科技，1991，1
[26] 郭梅娟，多微处理机系统的应用，计算机应用，1997，4
[27] 徐俊毅 彭应宁，机载雷达通用并行信号处理系统设计系统工程与电子技术2001，6
[28] 孔凡才，自动控制原理与系统，机械工业出版社，1995，8
[29] 刘乐善，微型计算机接口技术原理及应用，华中理工大学出版社，1995，10
[30] 郑堤，机电一体化设计基础，机械工业出版社，1997，7
[31] 李俊，Visual C++ 6.0实用教程，人民邮电出版社，2002，2