[技术领域]
本发明涉及激光加工工艺技术领域，尤其涉及一种加工效率高，制作周期短，良品率高的高精度三维激光曝光固化工艺。
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背景技术：
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近些年，随着电子技术的快速发展，印制电路板相关技术得到了快速的发展和进步，也使其广泛应用于各个领域，几乎所有的电子设备中都包含相应的印制电路板。
在pcb电路板的制作过程中，曝光处理是整个生产加工过程中的关键环节，然而，目前对于线路板的曝光一般是针对平面状态下的固化处理，在紫外灯照射下进行菲林与干膜的光学聚合反应，光引发剂吸收光能分解成游离基，游离基再引发光聚合单体进行聚合交联反应，反应后形成不溶于稀碱溶液的体型大分子结构，由于无法较好的针对曲面进行固化加工，所以这样的加工方式已经无法满足目前高精度、高复杂度的曝光处理要求。
基于上述问题，本领域的技术人员研发出了采用激光曝光，对感光胶、感光油墨进行固化的加工方式，由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性，所以可以达到较高的加工精度要求，且制作周期短，越来越受到欢迎。
在激光曝光固化过程中，针对非平面结构，需要快速灵活的调节聚焦光斑高度和大小，形成曲面造型的加工面，才能顺利的完成加工，然而，目前针对这种情况，一般的解决方式是利用不同的激光加工头，分别调节各加工头的高度大小，从而产生曲面的聚焦面，这样的设计不仅大幅度提高了设备的成本，而且维护费用高，操控复杂，不利于设备的广泛推广。
基于上述问题，本领域的技术人员进行了大量的研发和实验，从激光固化的加工原理和处理流程出发进行改进和改善，进行针对性的研发，并取得了较好的成绩。
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技术实现要素：
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为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种加工效率高，制作周期短，良品率高的高精度三维激光曝光固化工艺。
本发明解决技术问题的方案是提供一种高精度三维激光曝光固化工艺，包括以下步骤，
s1：读取待加工物件的三维矢量图；并将所读取得到的三维矢量图信息导入到激光加工设备的存储器中保存；
s2：根据步骤s1得到的三维矢量图信息计算待加工物件的三维曝光路径，并依据三维矢量图进行三维路径插补，保证曝光路径均匀完整；
s3：根据步骤s2计算得出的三维曝光路径以及激光加工设备的光路系统中各镜片的参数信息计算实际加工过程各时间点激光加工设备中扩束镜与三维动态聚焦振镜之间在光轴方向的距离，通过控制扩束镜与三维动态聚焦振镜的距离，从而控制实际投射到待加工物件表面聚焦光点的位置；
s4：将待加工物件固定在激光加工设备中的三维旋转夹具系统中，并将激光加工设备内部三维动态聚焦系统中的扫描振镜对准安装在三维旋转夹具系统中的待加工物件；
s5：启动激光加工设备，使得三维旋转夹具系统与三维动态聚焦系统同时运行，三维动态聚焦系统中的扩束镜根据系统预设信息不断改变与三维动态聚焦振镜的距离，三维旋转夹具系统驱动待加工物件不断变换角度；
s6：对步骤s5加工完成的待加工物件进行表面清洁处理，制备得到最终的固化成品。
优选地，所述步骤s3中，激光加工设备中安装的传动装置与三维动态聚焦振镜相连接，传动装置与设备内部的控制器电性相连，传动装置根据来自控制器的控制指令驱动三维动态聚焦振镜轴向移动。
优选地，所述步骤s1中读取待加工物件的三维矢量图的步骤包括，
b1：利用图像捕捉设备对待加工物件表面各像素位置进行图像采集，并处理得到与物件对应的多组相移图；
b2：针对步骤b1得到的相移图利用相移法分别提取得到多组折叠相位及与各折叠相位相应的多个调制度；
b3：根据步骤s2得到的折叠相位以及多个调制度，将多组相移图合成为折叠相位图；且基于折叠相位图根据相位展开算法得到绝对相位数值以及遍历待加工物件的所有像素位置；
b4：根据步骤s3所得的绝对相位数值以及所有像素位置，采用三维重建算法重建所述待加工物件的三维矢量信息。
优选地，所述步骤s4中的三维旋转夹具系统具有用于设置待加工物件的第一旋转架、驱动第一旋转架旋转的第一驱动电机以及固定于第一旋转架一端的第二驱动电机；待加工的物件设置于第一旋转架中，且随第一旋转架旋转。
优选地，所述步骤s5中三维动态聚焦系统包括用于发射激光光束的激光器，由激光器发射的光束首先射向扩束镜，再由扩束镜进入三维动态聚焦振镜，最后到达扫描振镜区域，并在待加工物件上形成三维聚焦面。
优选地，所述激光器为紫外激光器。
优选地，所述扫描振镜的扫描范围为160毫米x160毫米。
优选地，所述扩束镜与三维动态聚焦振镜之间设置有用于改变光线传播方向的两个反光镜。
与现有技术相比，本发明一种高精度三维激光曝光固化工艺通过改善一贯的前聚集式扫描，本设计在实际的加工过程中，计算加工过程各时间点激光加工设备中扩束镜与三维动态聚焦振镜之间在光轴方向的距离，并通过控制扩束镜与三维动态聚焦振镜的距离，从而控制实际投射到待加工物件表面聚焦光点的位置，由于激光的变化速度快，且投射均匀，所以实际激光固化过程可以达到灵活驱动高速动态z轴，实现激光光斑的高速变焦，由于实际的聚焦面为曲面，所以采用本工艺可以较好的实现针对曲面的曝光固化加工，保证高精确度和高效率。
[附图说明]
图1和图2是本发明一种高精度三维激光曝光固化工艺的工艺流程图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1和图2，本发明一种高精度三维激光曝光固化工艺1包括以下步骤，
s1：读取待加工物件的三维矢量图；并将所读取得到的三维矢量图信息导入到激光加工设备的存储器中保存；
s2：根据步骤s1得到的三维矢量图信息计算待加工物件的三维曝光路径，并依据三维矢量图进行三维路径插补，保证曝光路径均匀完整；
s3：根据步骤s2计算得出的三维曝光路径以及激光加工设备的光路系统中各镜片的参数信息计算实际加工过程各时间点激光加工设备中扩束镜与三维动态聚焦振镜之间在光轴方向的距离，通过控制扩束镜与三维动态聚焦振镜的距离，从而控制实际投射到待加工物件表面聚焦光点的位置；
s4：将待加工物件固定在激光加工设备中的三维旋转夹具系统中，并将激光加工设备内部三维动态聚焦系统中的扫描振镜对准安装在三维旋转夹具系统中的待加工物件；
s5：启动激光加工设备，使得三维旋转夹具系统与三维动态聚焦系统同时运行，三维动态聚焦系统中的扩束镜根据系统预设信息不断改变与三维动态聚焦振镜的距离，三维旋转夹具系统驱动待加工物件不断变换角度；
s6：对步骤s5加工完成的待加工物件进行表面清洁处理，制备得到最终的固化成品。
通过改善一贯的前聚集式扫描，本设计在实际的加工过程中，计算加工过程各时间点激光加工设备中扩束镜与三维动态聚焦振镜之间在光轴方向的距离，并通过控制扩束镜与三维动态聚焦振镜的距离，从而控制实际投射到待加工物件表面聚焦光点的位置，由于激光的变化速度快，且投射均匀，所以实际激光固化过程可以达到灵活驱动高速动态z轴，实现激光光斑的高速变焦，由于实际的聚焦面为曲面，所以采用本工艺可以较好的实现针对曲面的曝光固化加工，保证高精确度和高效率。
优选地，所述步骤s3中，激光加工设备中安装的传动装置与三维动态聚焦振镜相连接，传动装置与设备内部的控制器电性相连，传动装置根据来自控制器的控制指令驱动三维动态聚焦振镜轴向移动。
优选地，所述步骤s1中读取待加工物件的三维矢量图的步骤包括，
b1：利用图像捕捉设备对待加工物件表面各像素位置进行图像采集，并处理得到与物件对应的多组相移图；
b2：针对步骤b1得到的相移图利用相移法分别提取得到多组折叠相位及与各折叠相位相应的多个调制度；
b3：根据步骤s2得到的折叠相位以及多个调制度，将多组相移图合成为折叠相位图；且基于折叠相位图根据相位展开算法得到绝对相位数值以及遍历待加工物件的所有像素位置；
b4：根据步骤s3所得的绝对相位数值以及所有像素位置，采用三维重建算法重建所述待加工物件的三维矢量信息。
优选地，所述步骤s4中的三维旋转夹具系统具有用于设置待加工物件的第一旋转架、驱动第一旋转架旋转的第一驱动电机以及固定于第一旋转架一端的第二驱动电机；待加工的物件设置于第一旋转架中，且随第一旋转架旋转。
优选地，所述步骤s5中三维动态聚焦系统包括用于发射激光光束的激光器，由激光器发射的光束首先射向扩束镜，再由扩束镜进入三维动态聚焦振镜，最后到达扫描振镜区域，并在待加工物件上形成三维聚焦面。
优选地，所述激光器为紫外激光器。众所周知，激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性，所以本设计采用激光进行曝光固化加工，具有比紫外灯更加显著的加工处理效果。
优选地，所述扫描振镜的扫描范围为160毫米x160毫米。
优选地，所述扩束镜与三维动态聚焦振镜之间设置有用于改变光线传播方向的两个反光镜。
所述三维动态聚焦系统还可以设置包括用于放置激光器的激光器仓以及用于安置扩束镜和三维动态聚焦振镜的聚焦镜仓；且将扫描振镜设置于聚焦镜仓外侧；并保证扩束镜和三维动态聚焦振镜平行设置。
与现有技术相比，本发明一种高精度三维激光曝光固化工艺1通过改善一贯的前聚集式扫描，本设计在实际的加工过程中，计算加工过程各时间点激光加工设备中扩束镜与三维动态聚焦振镜之间在光轴方向的距离，并通过控制扩束镜与三维动态聚焦振镜的距离，从而控制实际投射到待加工物件表面聚焦光点的位置，由于激光的变化速度快，且投射均匀，所以实际激光固化过程可以达到灵活驱动高速动态z轴，实现激光光斑的高速变焦，由于实际的聚焦面为曲面，所以采用本工艺可以较好的实现针对曲面的曝光固化加工，保证高精确度和高效率。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。