一种玻璃曝光设备及方法与流程

本发明涉及手机盖板图案加工、曲面玻璃图案加工技术领域，特别是曲面玻璃图案的加工技术领域，具体而言，涉及一种玻璃曝光设备及方法。

背景技术：

曲面玻璃上的图案加工是曲面手机玻璃盖板生产领域一个重要环节，常用的加工图案的主要方法有几种：

方法一、使用激光精雕机，在曲面玻璃上加工图案——这种方法的缺陷在于生产效率低下，设备高昂。

方法二、使用uv平行光曝光，使用石英材料加工图案模板，与待曝光的曲面玻璃对准后，使用平行光扫描曝光。这种方法需要将石英玻璃加工成凹面，加工难度大，生产成本高，每片玻璃都需要对位，生产效率低下，加工出的线条图案精度较低。对于个性化较强的智能电子使用的玻璃工件，难以适应。

方法三、使用普通的平行光曝光机，通过丝网印刷等手段，将图案光刻到薄膜上，再人工使用转印的方法，这种方法良率极低，人力成本高昂，加工出的线条图案精度较低。对于个性化较强的智能电子使用的玻璃工件，难以适应。目前，该方法是目前市场上使用最为广泛的方法。

综上所述，现有的在玻璃工件上进行图案加工的方法均存在生产效率低下、生产成本高、加工精度低、不能快速适应多变的市场需求的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的包括提供一种玻璃曝光设备及方法，以改善现有技术中玻璃图案加工效率低、加工成本高的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种玻璃曝光设备，用于对玻璃工件进行曝光处理以在玻璃工件上加工图案，玻璃曝光设备包括：

曝光装置，曝光装置包括用于承载工件的曝光台、用于驱动曝光台运动的载物驱动机构、用于对工件进行定位的定位机构以及设置于曝光台上方的激光曝光组件，激光曝光组件用于对工件进行激光直写；

递送装置，递送装置包括输送台和递送机构，递送机构用于将待曝光的工件从输送台送至曝光台以及将曝光后的工件从曝光台送至输送台；

控制装置，控制装置分别与载物驱动机构、定位机构、激光曝光组件以及递送机构电连接，控制装置用于控制载物驱动机构驱动曝光台以将所承载的工件移动至定位机构进行定位，控制载物驱动机构驱动曝光台将工件移动至激光曝光组件下方进行激光直写；控制装置还用于控制递送机构将待曝光的工件从输送台送至曝光台以及将曝光后的工件从曝光台送至输送台。

在本发明的一种实施例中，曝光台为可转动的转台，载物驱动机构用于驱动曝光台转动。

在本发明的一种实施例中，曝光装置还包括龙门架，龙门架上设置有位于曝光台上方的扫描轴，激光曝光组件可滑动地设置于扫描轴，定位机构包括可滑动地设置于扫描轴的定位相机，定位相机用于采集工件的位置信息，扫描轴上设置有用于驱动定位相机和激光曝光组件移动的扫描驱动机构，定位相机与扫描驱动机构分别与控制装置电连接；控制装置用于控制扫描驱动机构驱动定位相机和激光曝光组件沿扫描轴运动以及获取定位相机采集的工件的位置信息。

在本发明的一种实施例中，定位相机为工业级的ccd或cmos相机。

在本发明的一种实施例中，递送机构包括机械手或递送机器人。

在本发明的一种实施例中，递送机构包括第一机械手和第二机械手，第一机械手和第二机械手均用于将工件从输送台移至曝光台以及将工件从曝光台移至输送台。

在本发明的一种实施例中，输送台包括输送机构，输送机构与控制装置电连接，输送台上具有依次排列的生料区、递送区以及熟料区，控制装置用于控制输送机构将待曝光的工件从生料区输送至递送区以及将曝光后的工件从递送区输送至熟料区；递送机构用于将工件在递送区与曝光台之间转移。

在本发明的一种实施例中，递送区的上方设置有物料相机，物料相机与控制装置电连接，控制装置用于接收物料相机所采集的递送区上的物料信息。

在本发明的一种实施例中，曝光台上设置有用于固定工件的气动吸盘，气动吸盘与控制装置电连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种玻璃曝光方法，用于对手机用玻璃工件进行曝光处理，以在玻璃工件上加工图案，玻璃曝光方法利用权利上述的玻璃曝光设备对玻璃工件进行曝光，玻璃曝光方法包括：

控制递送机构将输送台上的工件移至曝光台；

控制载物驱动机构驱动曝光台以将所承载的工件移动至定位机构，控制定位机构获取工件的位置信息；

根据工件的位置信息，控制载物驱动机构驱动曝光台将工件移动至激光曝光组件下方，控制激光曝光组件对工件进行激光直写；

控制递送机构将曝光后的工件从曝光台送至输送台。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例的玻璃曝光设备包括曝光装置、递送装置以及控制装置。曝光装置包括曝光台、载物驱动机构、定位机构以及激光曝光组件，激光曝光组件用于对工件进行激光直写。递送装置包括输送台和递送机构。控制装置分别与载物驱动机构、定位机构、激光曝光组件以及递送机构电连接，控制装置用于控制载物驱动机构驱动曝光台以将所承载的工件移动至定位机构进行定位，控制载物驱动机构驱动曝光台将工件移动至激光曝光组件下方进行激光直写；控制装置还用于控制递送机构将待曝光的工件从输送台送至曝光台以及将曝光后的工件从曝光台送至输送台。整个设备采用了激光直写的方式对玻璃工件进行图案加工，并且利用了可移动的曝光台将生料(待曝光的工件)依次带到各个工位进行加工，并由递送装置完成上、下料，整个加工过程高效，时间成本和人力成本均较低，加工出的图案精度高，可以快速适应多变的市场需求。

本发明实施例的玻璃曝光方法利用了上述的玻璃曝光设备，因此也具有加工效率高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中玻璃曝光设备的结构示意图；

图2为本发明实施例中玻璃曝光设备的组成框图；

图3为本发明实施例中预对位机构的对工件进行预对位的示意图；

图4为本发明实施例中玻璃曝光方法的流程图。

图标：1-生料区；2-递送区；3-熟料区；4-递送机构；5-龙门架；6-激光曝光组件；7-扫描轴；8-曝光台；9-物料相机；10-料盘；11-工件；12-定位相机；13-载物驱动机构；14-传感器系统；15-输送机构；16-扫描驱动机构；17-推杆；200-控制装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

激光直接成像技术(laserdirectimaging，简称ldi)也称为激光直写，是近年来发展起来的一种应用于半导体、印制电路板(pcb)及丝网印刷领域的一种光刻技术。发明人经过大量实验研究发现，将激光直写应用于手机玻璃的曝光，可大大降低加工难度，减少生产成本，提高生产效率及良率。因此设计出一种以激光直写为主要方式的玻璃曝光设备来对玻璃工件进行图案加工，大大提高了生产效率、加工精度和产品良率，具有经济和社会意义。

图1为本发明实施例中玻璃曝光设备的结构示意图；图2为本发明实施例中玻璃曝光设备的组成框图。请参照图1和图2，本实施例提供一种玻璃曝光设备，用于对玻璃工件11进行加工。在本实施例中，以待加工的工件11为手机用的玻璃盖板为例进行介绍，需要在玻璃板上进行镂空(或至少加工出槽)来制作图案。当然，在本发明其他实施例中，也可以用于加工其他玻璃板件，而不仅限于手机盖板。在本实施例中，玻璃曝光设备包括：

曝光装置，曝光装置包括用于承载工件11的曝光台8、用于驱动曝光台8运动的载物驱动机构13(图未示)、用于对工件11进行定位的定位机构以及设置于曝光台8上方的激光曝光组件6，激光曝光组件6用于对工件11进行激光直写；

递送装置，递送装置包括输送台和递送机构4，递送机构4用于将待曝光的工件11从输送台送至曝光台8以及将曝光后的工件11从曝光台8送至输送台；

控制装置200，控制装置200分别与载物驱动机构13、定位机构、激光曝光组件6以及递送机构4电连接，控制装置200用于控制载物驱动机构13驱动曝光台8以将所承载的工件11移动至定位机构进行定位，控制载物驱动机构13驱动曝光台8将工件11移动至激光曝光组件6下方进行激光直写；控制装置200还用于控制递送机构4将待曝光的工件11从输送台送至曝光台8以及将曝光后的工件11从曝光台8送至输送台。

在本实施例中，控制装置200可以是plc、pc、单片机等。

在本实施例中，曝光台8为可转动的转台，载物驱动机构13用于驱动曝光台8转动，在转动过程中，可以将承载与曝光台8上的工件11移至不同的位置进行相应的工序。具体在本实施例中，工件11在随曝光台8转动时会途径三个工位，分别为装卸工位、定位工位以及曝光工位。装卸工位是待曝光的工件11(即生料)移送至曝光台8的位置，也是曝光后的工件11(即熟料)从曝光台8上卸下的位置。定位工位是对应定位机构的位置，定位机构在定位工位获取生料在曝光台8上的位置信息。本实施例中，定位机构在定位工位的上方。曝光工位是激光曝光组件6所对应的位置，生料在曝光工位时，被激光曝光组件6曝光，加工为具有图案的熟料。

在本实施例中，在曝光台8的俯视视角下，装卸工位、定位工位和曝光工位按逆时针排列，并且，装卸工位分别与定位工位和曝光工位之间具有大致90°的夹角。在定位工位获取的工件11位置信息可以作为后续曝光操作加工图案的定位依据。

在本发明可选的实施例中，为了能够确保定位精度，对初次进入曝光台8的工件11进行预对位操作，通过预对位的初步定位和定位相机12的二次定位，使定位精度得到明显提高。故而优选的，曝光装置还可以包括预对位机构，图3为本发明实施例中预对位机构对工件进行预对位的示意图，请参照图3，预对位机构包括预对位驱动机构(图未示)以及与预对位驱动机构传动连接的四组推杆。每组推杆包括两根推杆17，四组推杆分别从四个方向抵接玻璃工件11的四个边(以玻璃工件为四边形为例)。预对位驱动机构驱动四组推杆动作，并且其与控制装置200电连接。预对位机构的前后左右四组推杆设于曝光台8的装卸工位的滑槽内，用于推动装卸工位上安放就绪的待曝光工件11以对其进行预对位。当工件11的在装卸工位摆放的位置不正时，可以利用预对位机构的四组推杆向内收缩从而校正工件11的位置。

在本实施例中，载物驱动机构13可以包括步进电机以及方便与曝光台8传动连接的齿轮、皮带等，这些传动组件可根据实际情况进行选择，也可以将步进电机的输出轴直接与曝光台8连接。

具体的，在本发明的一种实施例中，曝光装置还包括龙门架5，龙门架5上设置有位于曝光台8上方的扫描轴7，激光曝光组件6可滑动地设置于扫描轴7，定位机构包括可滑动地设置于扫描轴7的定位相机12，定位相机12用于采集工件11的位置信息，扫描轴7上设置有用于驱动定位相机12和激光曝光组件6移动的扫描驱动机构16，定位相机12与扫描驱动机构16分别与控制装置200电连接；控制装置200用于控制扫描驱动机构16驱动定位相机12和激光曝光组件6沿扫描轴7运动，以及获取定位相机12采集的工件11的位置信息。

在本实施例中，定位相机12可以在扫描轴7上移动，方便实现多点的定位；激光曝光组件6可以在扫描轴7上移动，方便实现在曝光台8径向上不同位置的曝光。当然，在其他实施例中，为了更多位置的曝光或者定位，扫描驱动机构16也可以设置为能够使定位相机12和激光曝光组件6周向移动的形式，这里不做进一步展开。

在本实施例中，激光曝光组件6由曝光镜头组(图未示)与曝光光源(图未示)组成。曝光光源为曝光镜头组提供光能量，并与控制装置200电连接。光源的开、关与强弱受控制装置200控制。曝光镜头组由图形发生器、光学镜头组成。光学镜头由两部分组成：匀光镜头和成像镜头。匀光镜头用于将激光器的点光源转换成均匀的面形光，投射到图形发生器上；成像镜头将图形发生器上的图案成像到曝光面上；图形发生器用于改变在曝光面上的图案。

在本实施例中，曝光台8上设置有4个用于固定工件11的气动吸盘，气动吸盘与控制装置200电连接,控制装置200可以控制气动吸盘吸附或脱附。采用气动吸盘固定工件11后，工件11在随曝光台8移动的过程中，不容易相对曝光台8位移，保证了加工的精度。4个气动吸盘沿周向均匀间隔地设置于曝光台8，使得曝光台8能够同时承载4个工件11，依次经过各工位，以提高加工效率。

在本实施例中，递送机构4为机械手，其包括第一机械手和第二机械手，递送机构4设置于输送台与曝光台8之间的位置，并对应曝光台8的装卸工位。当第一机械手从输送台向曝光台8移送生料时，第二机械手可以同时将装卸工位上已经加工好的熟料移送至输送台。本实施例中的机械手均为六自由度机械手。可以理解，在本发明的其他实施例中，递送机构4也可以是在输送台和曝光台8之间转移工件11的机器人。可选的，机械手的自由端可以是受控的夹爪或者吸盘。

在本实施例中，输送台包括输送机构15(图中未示出)，输送机构15与控制装置200电连接，输送台上具有依次排列的生料区1、递送区2以及熟料区3，控制装置200用于控制输送机构15将待曝光的工件11从生料区1输送至递送区2以及将曝光后的工件11从递送区2输送至熟料区3。在本实施例中，生料和熟料在输送台上运输时是防止与料盘10上的，一个料盘10中可以放置多个工件11，输送机构15带动料盘10进行移动。在本发明可选的实施例中，输送机构15可以是传送皮带，也可以通过丝杠螺母结构、齿轮-齿条结构、输送辊等结构来带动料盘10移动。在本发明的其他实施例中，也可以采用手动的方式将装有生料的料盘10推送至递送区2，当料盘10中熟料装满后，再人工手动将料盘10移走。

在本发明的一种实施例中，递送区2的上方设置有物料相机9，物料相机9与控制装置200电连接，控制装置200用于接收物料相机9所采集的递送区2上的物料信息。具体的，递送区2上的物料信息可以是处于递送区2的料盘10上的工件11个数，以及工件11的位置。可选的，定位相机12、物料相机9可以为工业级的ccd或cmos相机。

在本实施例中，玻璃曝光设备还包括传感器系统14，传感器系统14包括了多个传感器，各传感器分别安装在各机械手和各气动吸盘上，用于检测对应的机械手和气动吸盘上是否有工件11。并且，各传感器与控制装置200电连接，控制装置200可以获取对应位置有无工件的信息。具体的，传感器可以是反射式激光传感器、对射式激光传感器、压力传感器等。

图3为本发明实施例中玻璃曝光方法的流程图。请参照图3，本发明实施例还提供一种玻璃曝光方法，其利用了本发明实施例提供的玻璃曝光设备，该方法包括：

步骤s1，控制递送机构将输送台上的工件移送至曝光台。

在本实施例中，该步骤由控制装置200控制第一机械手或第二机械手中的一者来完成。以第一机械手上料为例，其抓取递送区2的料盘10中的一个生料，放在曝光台8的装卸位置，在这之前，传感器系统14检测装卸工位是否有加工好的熟料，如有，则第二机械手先将该熟料从装卸工位卸下，放入输送台的递送区2的料盘10中。可选的，在生料进入曝光台8的装卸工位后，可以先利用预对位系统来对工件11进行预对位。在本实施例中，输送台上的生料由输送机构15从生料区1移动到递送区2。

步骤s2，控制载物驱动机构驱动曝光台以将所承载的工件移动至定位机构，控制定位机构获取工件的位置信息。

在本实施例中，该步骤由控制装置200控制载物驱动机构13、扫描驱动机构16以及定位机构完成，来获取生料在曝光台8的准确位置信息。可选的，可以在工件11具有位置偏差的情况下利用矫正机构进行矫正。

步骤s3，根据工件的位置信息，控制载物驱动机构驱动曝光台将工件移动至激光曝光组件下方，控制激光曝光组件对工件进行激光直写。

在本实施例中，可以定位机构的定位相机12获取的准确位置信息，来控制曝光台8转动相适应的角度，来将待曝光工件11移送到曝光工位中的合理位置进行激光直写。

步骤s4，控制递送机构将曝光后的工件从曝光台移送至输送台。

在本实施例中，控制装置200控制第一机械手或第二机械手中的一者将曝光台8的装卸工位上的熟料移动到输送台的递送区2。当物料相机9检测到料盘10中的生料全部置换为熟料后，控制装置200控制输送机构15将承载有熟料的料盘10输送到熟料区3，供工作人员取走。在本实施例中，物料相机9既可以识别料盘10上的工件11总数，也可以获取工件11的位置信息，以便机械手进行抓取。

在本实施例中，机械手的工作流程为：

a)等待可抓生料信号：

(a)控制装置200更新的物料的位置信号、物料总数信号以及生料就绪状态信号；

(b)空闲状态下，收到更新的物料的位置和物料总数信号；

b)机械手到料盘10上抓取生料；

(a)如果机械手上有熟料，在当前空缺的位置放置熟料；

(b)物料计数加1，如果当前物料计数与料盘10预设的最大承载数量相同时，发起物料递进信号，以使输送机构15可以将料盘10从递送区2输送到熟料区3；

c)等待曝光台8转动完成信号；

d)收到曝光台8转动完成信号；

e)判断曝光台8的装卸工位是否有物料，如果有，机械手先用空爪抓取熟料，然后在装卸工位上放置生料；如果没有，则直接放置生料；

f)生成曝光台8生料就绪信号。

综上所述，本发明实施例的玻璃曝光设备包括曝光装置、递送装置以及控制装置。曝光装置包括曝光台、载物驱动机构、定位机构以及激光曝光组件，激光曝光组件用于对工件进行激光直写。递送装置包括输送台和递送机构。控制装置分别与载物驱动机构、定位机构、激光曝光组件以及递送机构电连接，控制装置用于控制载物驱动机构驱动曝光台以将所承载的工件移动至定位机构进行定位，控制载物驱动机构驱动曝光台将工件移动至激光曝光组件下方进行激光直写；控制装置还用于控制递送机构将待曝光的工件从输送台送至曝光台以及将曝光后的工件从曝光台送至输送台。整个设备采用了激光直写的方式对玻璃工件进行图案加工，并且利用了可移动的曝光台将生料(待曝光的工件)依次带到各个工位进行加工，并由递送装置完成上、下料，整个加工过程较为高效，时间成本和人力成本均较低。

本发明实施例的玻璃曝光方法利用了上述的玻璃曝光设备，因此也具有加工效率高的优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。