实现激光照排中多光路自动平衡调节的方法及装置.pdf

一种实现激光照排中多光路自动平衡调节的方法及装置，主要用于激光照排中的多路光扫描成像系统。该方法主要是把每一路光功率控制单元设置为或是校准状态或是扫描状态；及在两种状态之间设置切换调节电路；及通过计算机对校准状态中的各路光功率控制单元进行全自动、实时的巡环检测和调节。实现上述方法的装置包括单片计算机、地址译码器、数字比较器、光电传感器、透镜、光纤线阵列、光导纤维、功控单元和打印驱动总线。本发明解决了各路光之间存在的功率不平衡问题，克服了在输出图像中产生莫尔条纹现象，提高了激光照排系统的扫描成像精度。

1.  一种实现激光照排中多光路自动平衡调节的方法，属于扫描成像系统，它包括在每一路光功率控制单元中设置如电位器的调整环节，以便在整机调试时观测和调整各路光点的大小，其特征是
a.把每一路光功率控制单元设置为或是校准状态或是扫描状态；及
b.在两种状态之间设置切换调节电路；及
c.通过计算机对校准状态中的各路光功率控制单元进行全自动、实时的巡环检测和调节。

2.  根据权利要求1所说的方法，其特征是
d.采用光电传感器检测出镜后的光功率；及
e.由单片计算机通过地址译码器轮流选种各路光的功率单元，并点亮该路光；及
f.通过光电传感器采集各路光强，将其与给定植比较，并将或者大于、或者小于的信号送至计算机；及
g.计算机则据此通过数据总线重置该单元，按一定的步长或者减少、或者增加，如此循环直至各路光的功率值最终趋于平衡；及
h.各路光功率控制单元将平衡功率值锁存。

3.  根据权利要求1、2所说的方法，其特征是光功率值以电压形式给出；定义状态切换信号为0时，系统处于校准态，反之为扫描态；定义打印总线为1时，激光器点亮，为0时关断；定义数字比较器为1时光功率小于给定值，为0时大于给定值；其巡控步骤为：
i.单片机通过地址口给出某一单元地址，由译码器译码选中该单元，同时译码信号也通过或非门、或门，点亮该路激光器；
j.按周期约定延时，此期间激光器的光束经光纤、透镜的引导，聚焦在光电传感器上，光电传感器产生的光电流经放大电压，经反相送至比较器，延时结束前信号电压已达到稳定态；
k.单片机检测口，若为高电平，通过数据总线使该单元在当前值上加1，反之则减1；该单元巡控结束，转入下一单元，如此循环。

4.  根据权利要求1、2所说的方法，其特征是单片计算机通过数据总线重置某一单元按1Bit的步长或者减少，或者增加；各路光的功率值误差不大于1Bit所对应的值。

5.  实现权利要求1的实现激光照排中多光路自动平衡调节的方法的装置，其特征是该装置包括单片计算机U1，地址译码器U2，数字比较器U3，光电传感器1，透镜2，光纤线阵列3，光导纤维4，功控单元5，打印驱动总线D；其中打印驱动总线D点亮或关断激光器D1，U1通过地址总线接U2，U1通过数据总线接功控单元5，U2接功控单元5，激光二极管D1经4、3、2、1接U3，U3把功率检测信号传给U1。

6.  根据权利要求5所说的装置，其特征是功控单元5包括D/A变换器U6，逻辑门电路U10A、U8A、U7A，三极管Q2、Q3，运放U5，激光二极管D1及相关阻容电路。

7.  根据权利要求5所说的装置，其特征是一具体电路中，单片机U1脚32-39通过数据总线接变换器U6脚7-13，U1地址脚21-24接译码U2脚20-23，U2脚1分别接U6脚1、17和或非门U10A脚3，打印驱动总线D接与门U8A脚2，U10A和U8A经或门U7A和电阻R1、电容C2接三极管Q3，U6脚11-12经运放U5接三极管Q2，Q2与Q3之间跨接激光器D1；激光器D1的光束经光纤4、透镜2聚焦在光电二极管D2上，D2经电阻R4、电容C1接放大器U4，U4经电阻R7接反向器U9，U9经数字比较器U3接U1。

实现激光照排中多光路自动平衡调节的方法及装置
技术领域
本发明涉及多光路扫描的光学设备(如激光照排机、激光光绘机)，主要是指一种实现激光照排中多光路自动平衡调节的方法及装置。
背景技术
在采用多光路扫描的光学设备(如激光照排机、激光光绘机)中，各路光在像平面上的功率一致性对线条及图像均有关键性的影响。尤其是激光照排机在输出灰度图像时，各路光之间若存在功率起伏，则扫描点的大小亦随之起伏，其起伏周期即为多路光的宽度。扫描点大小的周期起伏势必与灰度图像的挂网周期产生干涉，在输出图像中产生莫尔条纹。这在激光照排机中是一个关键性的技术问题。光点一致最重要的前提是光功率的平衡。而影响光功率平衡的因素很多。例如在采用多路半导体激光器，光纤传导、密排、透镜成像的光源系统中，激光二极管(LD)的衰退，温度飘移，光导纤维的弯曲状态，入镜前光束中功率的模式分布等均能显著地影响出镜光功率。
一般的方法是在每一路光功率控制单元中设置调整环节，如电位器，在整机调试时观测各路光点的大小，分别调整之。但这种方法存在以下两个缺点：一是不能适应LD的时飘、温飘(后者影响更甚)；二是由于出镜光功率相对于调节量(电压、电流)的非线性，即传递系数差异，当给出一个新的光功率值时，光点将出现新的不平衡，必须重新整定。
发明内容
本发明的目的旨在提出一个由计算机控制的全自动、实时的调节方案，主要是指一种实现激光照排中多光路自动平衡调节的方法及装置，以期解决常规方法中的问题。
实现本发明的技术方案是：该方法主要用于激光照排中的多路光扫描成像系统，其包括在每一路光功率控制单元中设置如电位器的调整环节，以便在整机调试时观测和调整各路光点的大小，具体方法是把每一路光功率控制单元设置为或是校准状态或是扫描状态；及在两种状态之间设置切换调节电路；及通过计算机对校准状态中的各路光功率控制单元进行全自动、实时的巡环检测和调节。
该技术方案还包括：
采用光电传感器检测出镜后的光功率；及
由单片计算机通过地址译码器轮流选种各路光的功率单元，并点亮该路光；及
通过光电传感器采集各路光强，将其与给定植比较，并将或者大于、或者小于的信号送至计算机；及
计算机则据此通过数据总线重置该单元，按一定的步长或者减少、或者增加，如此循环直至各路光的功率值最终趋于平衡；及
各路光功率控制单元将平衡功率值锁存。
该方法还包括：光功率值以电压形式给出；定义状态切换信号为0时，系统处于校准态，反之为扫描态；定义打印总线为1时，激光器点亮，为0时关断；定义数字比较器为1时光功率小于给定值，为0时大于给定值；其巡控步骤为：①单片机通过地址口给出某一单元地址，由译码器译码选中该单元，同时译码信号也通过或非门、或门，点亮该路激光器；②按周期约定延时，此期间激光器的光束经光纤、透镜的引导，聚焦在光电传感器上，光电传感器产生的光电流经放大电压，经反相送至比较器，延时结束前信号电压已达到稳定态；③单片机检测口，若为高电平，通过数据总线使该单元在当前值上加1，反之则减1；该单元巡控结束，转入下一单元，如此循环。
再之，单片计算机通过数据总线重置某一单元按1Bit的步长或者减少，或者增加；各路光的功率值误差不大于1Bit所对应的值。
实现本发明方法所需的装置：该装置包括单片计算机U1，地址译码器U2，数字比较器U3，光电传感器1，透镜2，光纤线阵列3，光导纤维4，功控单元5，打印驱动总线D；其中打印驱动总线D点亮或关断激光器D1，U1通过地址总线接U2，U1通过数据总线接功控单元5，U2接功控单元5，激光二极管D1经4、3、2、1接U3，U3把功率检测信号传给U1。
所述功控单元5包括D/A变换器U6，逻辑门电路U10A、U8A、U7A，三极管Q2、Q3，运放U5，激光二极管D1及相关阻容电路。
实现上述装置的一具体电路：该电路中，单片机U1脚32-39通过数据总线接变换器U6脚7-13，U1地址脚21-24接译码U2脚20-23，U2脚1分别接U6脚1、17和或非门U10A脚3，打印驱动总线D接与门U8A脚2，U10A和U8A经或门U7A和电阻R1、电容C2接三极管Q3，U6脚11-12经运放U5接三极管Q2，Q2与Q3之间跨接激光器D1；激光器D1的光束经光纤4、透镜2聚焦在光电二极管D2上，D2经电阻R4、电容C1接放大器U4，U4经电阻R7接反向器U9，U9经数字比较器U3接U1。
本发明的主要优点是：通过计算机对校准状态中的各路光功率控制单元进行全自动、实时的巡检，解决了各路光之间存在的功率不平衡问题，克服了在输出图像中产生莫尔条纹现象，提高了激光照排系统的扫描成像精度。
附图说明
图1是本发明的多路光自动平衡调节原理图。
图2是图1中功控单元方框图。
图3是一16路平衡调节电路原理图。
具体实施方式
本发明主要用于激光照排中的多路光扫描成像系统，旨在提出一个由计算机控制的全自动、实时的调节方案，以期解决常规方法中的问题(见图1)。其核心思想将调节电路切换在两种状态之间：或者是校准态，或者是扫描态。在校准态，采用光电传感器检测出镜后的光功率，此时出镜光束将对准光电传感器。单片计算机通过地址译码器轮流选中各路光的功控单元，并点亮该路光。同时光电传感器采集该路光强，将其与给定值比较，将或者大于，或者小于的信号送至计算机。计算机则据此通过数据总线重置该单元--按1Bit的步长或者减小，或者增加之。如此循环不止，各路光的功率值最终将趋于平衡并维持，误差不大于1Bit所对应的值。
由于光平衡是建立在对出镜光功率检测的基础之上的，因此给出新的光功率值时新的平衡将自动建立。传统方法中的缺点之二因而被消除。
一旦进入扫描态，对于照排机这类设备而言，光束将脱离光电传感器而进入扫描区。此时在状态切换信号的作用下，计算机对功控单元的巡捡、巡控将停止，各功控单元将当时平衡功率值锁存，直到扫描结束进入下一个校准态。由于扫描时间很短，此短时间内的温飘时飘可以忽略，工程实践也证明了这一点。
一个可以实现上述方法的具体电路结构可参见图3。它以一个16路平衡调节电路为例。其中光功率值由VP1以电压形式给出；定义状态切换信号M为0时，系统处于校准态，否则为扫描态；定义打印总线D[15..0]为1激光器打点(点亮)，为0时关断；定义数字比较器U3为1时光功率小于，为0时大于给定值；
图3中功控单元只画出一路，虚框所示，由D/A变换器U6，逻辑门电路U10A、U8A、U7A，三极管Q2、Q3，运放U5，激光二极管D1及相关阻容电路构成。其余各路单元均雷同，不重复画出。其它电路部分为各路共用。下面结合图3详细解释校准态的工作过程。
此时M＝0。此信号一方面送入单片机P1.0端，使其进入巡控状态，一方面送入功控单元，使或非门U10A打开，与门U8A关闭。由于各单元的或非门被打开，使其可以接受寻址信号(负逻辑)；又由于与门被关闭，则各单元将不再接收打印总线的信号(正逻辑)。单片机U1在信号M地控制之下，以约定的周期巡控各单元，巡控周期视光电传感器的时间常数而定。具体巡控步骤为：
A.单片机U1通过地址口P2[3..0]给出某一单元地址，由译码器U2译码(负逻辑)选中该单元D/A变换器U6，同时译码信号也通过或非门U10A(已打开)、或门U7A接通Q3，点该路激光器；
B.按周期约定延时。此期间激光器D1的光束经光纤、透镜的引导，聚焦在光电二极  管D2上。D2产生的光电流经放大器U4变换为(负)电压，经U9反相送至比较器U3。延时结束前信号电压已达到稳定态。在U3处，若光电流比给定值低，则比较  器U3输出高电平，反之为低电平。
C.单片机U1检测P1.1口(比较器状态)，若为高电平，则表示光功率不足，通过数据总线使该单元D/A变换器U6在当前值上加1；反之则减1；该单元巡控结束，转入下一单元。如此循环不已。
一旦进入扫描态，光束将离开光电传感器，此时模式切换端M＝1。此信号一方面使U1停止巡控，一方面使功控单元中或非门U10A关闭(负逻辑)，禁止校光信号打开激光器，而与门U8A打开(正逻辑)，准备好接受打印数据总线的信号。