一种视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人制造技术

本发明专利技术属于微纳技术、微机电系统领域，具体涉及一种视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，包括固定于扫描电镜样品台上的圆形基础平台，圆形基础平台上设有压电升降式第一周向旋转平台、压电升降式第二周向旋转平台，压电升降式第一周向旋转平台包括第一旋转检测装置，压电升降式第二周向旋转平台包括第二旋转检测装置，第一旋转检测装置与第二旋转检测装置的端部均设有微纳芯片放置槽，第一旋转检测装置与第二旋转检测装置旋转后，两者的端部相交配合形成微纳芯片观测区。通过第一旋转检测装置与第二旋转检测装置的相互配合，实现不同待测微纳芯片的自动组合，达到高通量测试目的，显著提高测试效率，具有性能测试多元化、自动化的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人
本专利技术属于微纳技术、微机电系统领域，具体涉及一种视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人。
技术介绍
微纳芯片作为微纳米测试领域主要的常用工具，具有测试效率高、尺寸小、测试灵敏度高等优点，广泛应用于实验室研究和工业现场等微纳米材料性能测试和芯片检测场合。通常情况下，传统的基于微纳芯片的测试方法常采用单一芯片，不仅测试效率低下且测试模式单一，无法满足高效组合测试微纳芯片的特殊场合要求。此外，微纳芯片测试多采用手工操作，在使用过程中易产生损坏，影响测试效率且会增加成本。当某个微纳芯片测试完成后，一般需要手工操作下一个被测试目标微纳芯片，但由于微纳芯片自身体积小，易存在费时费力、精度低等问题，特别是在微纳芯片测试要求自动化程度较高的场合显得更为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，以解决现有测试芯片单一且自动化程度低的问题，实现对微纳芯片测试的高通量、自动化，具有测试效率高、自动化程度高的优点。基于上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，包括固定于扫描电镜样品台上的圆形基础平台，圆形基础平台上设有压电升降式第一周向旋转平台、压电升降式第二周向旋转平台，压电升降式第一周向旋转平台包括第一旋转检测装置，压电升降式第二周向旋转平台包括与第一旋转检测装置相配合的第二旋转检测装置，第一旋转检测装置与第二旋转检测装置的端部均设有微纳芯片放置槽，第一旋转检测装置与第二旋转检测装置旋转后，两者的端部相交配合形成微纳芯片观测区；圆形基础平台上设有与第一旋转检测装置和第二旋转检测装置相配合的视觉检测装置。进一步地，第一旋转检测装置的端部还设有与第二旋转检测装置端部微纳芯片放置槽相配合的方形孔，当第一旋转检测装置与第二旋转检测装置相交时，第二旋转检测装置端部的微纳芯片放置槽置于第一旋转检测装置方形孔的正下方，此时，呈相交的第一旋转检测装置和第二旋转检测装置端部的微纳芯片放置槽均位于扫描电镜检测范围内。进一步地，微纳芯片放置槽中设有多个卡槽，单个卡槽用于放置单个微纳芯片。进一步地，压电升降式第一周向旋转平台包括与圆形基础平台转动连接的第一旋转杆，第一旋转杆的顶端固定有第一压电伸缩杆，第一压电伸缩杆的顶端固定有第一旋转支撑杆，第一旋转检测装置固定于第一旋转支撑杆上；压电升降式第二周向旋转平台包括与圆形基础平台转动连接的第二旋转杆，第二旋转杆的顶端固定有第二压电伸缩杆，第二压电伸缩杆的顶端固定有第二旋转支撑杆，第二旋转检测装置固定于第二旋转支撑杆上。进一步地，第一旋转检测装置包括结构相同且同轴设置在第一旋转支撑杆上的多个周向旋转杆，且该多个周向旋转杆在第一旋转支撑杆上呈上下交错设置；第二旋转检测装置包括结构相同且同轴设置在第二旋转支撑杆上的多个周向旋转杆，且该多个周向旋转杆在第二旋转支撑杆上呈上下交错设置。进一步地，第一旋转检测装置中的周向旋转杆的数量为2～4个，且相邻两个周向旋转杆在水平面上投影的夹角相等；第二旋转检测装置中的周向旋转杆的数量为2～4个，且相邻两个周向旋转杆在水平面上投影的夹角相等。进一步地，第一旋转检测装置中周向旋转杆上的微纳芯片放置槽上设有一个卡槽；第二旋转检测装置中周向旋转杆上的微纳芯片放置槽上设有三个卡槽，第一旋转检测装置中周向旋转杆上的方形孔与第二旋转检测装置中周向旋转杆上的微纳芯片放置槽相配合。进一步地，圆形基础平台上还设有驱动第一旋转杆转动的第一驱动装置和驱动第二旋转杆转动的第二驱动装置，第一驱动装置和第二驱动装置均包括固定于圆形基础平台上的压电微马达，压电微马达的输出轴连接有主动齿轮，第一旋转杆和第二旋转杆上均固定有与相应主动齿轮相啮合的从动齿轮。进一步地，视觉检测装置包括用于对第一旋转检测装置、第二旋转检测装置端面轮廓进行图像反馈的第一视觉检测装置，以及用于对第一旋转检测装置、第二旋转检测装置端部相交位置进行图像反馈的第二视觉检测装置；第一视觉检测装置包括固定于圆形基础平台上的第一视觉压电伸缩杆和固定于第一视觉压电伸缩杆顶部的第一摄像装置；第二视觉检测装置包括固定于圆形基础平台上的第二视觉压电伸缩杆和固定于第二视觉压电伸缩杆顶部的第二摄像装置。利用上述视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人进行微纳芯片高通量测试的方法，包括如下步骤：（1）微纳芯片的放置：将微纳芯片置于第一旋转检测装置和第二旋转检测装置的微纳芯片放置槽中；（2）视觉检测装置高度初始化：分别控制第一视觉压电伸缩杆、第二视觉压电伸缩杆伸缩至第一摄像装置、第二摄像装置的视野中心水平线均与第一旋转检测装置中待检测的周向旋转杆的上表面平齐；（3）基于第一摄像装置对第一旋转检测装置和第二旋转检测装置进行旋转定位，使第一旋转检测装置和第二旋转检测装置相交，相交的两个周向旋转杆位于同一竖直面上，此时，呈相交状态的第二旋转检测装置上周向旋转杆上的微纳芯片放置槽位于第一旋转检测装置上周向旋转杆的方形孔的正下方，且相交的两个周向旋转杆上的微纳芯片放置槽均位于扫描电镜物镜的正下方；（4）基于第二摄像装置对第一旋转检测装置上的周向旋转杆和第二旋转检测装置上的周向旋转杆相交位置进行视觉成像，获取第一旋转检测装置上的周向旋转杆下表面与第二旋转检测装置上的周向旋转杆的上表面之间的初始高度差L；（5）基于第二摄像装置的视觉成像反馈，控制第一压电伸缩杆收缩或第二压电伸缩杆伸长，调节呈相交状态的两个周向旋转杆之间的高度差，直至两者之间的高度差为0，此时，相交的两个周向旋转杆上的微纳芯片放置槽均位于扫描电镜的观测区内；（6）控制扫描电镜对相交的两个周向旋转杆上的微纳芯片进行同时检测；（7）根据检测需要，分别控制第一旋转杆和第二旋转杆旋转，重复步骤（2）～（6），依次对不同组合的周向旋转杆上的微纳芯片进行同时检测，达到高通量测试目的。进一步地，步骤（3）中基于第一摄像装置对第一旋转检测装置和第二旋转检测装置进行旋转定位的具体过程如下：A.将待相交的两个周向旋转杆的预设截面轮廓输入计算机系统；B.分别驱动第一旋转杆和第二旋转杆旋转，分别带动固定于第一旋转杆上的周向旋转杆、固定于第二旋转杆上的周向旋转杆转动；C.基于第一摄像装置对第一旋转检测装置上的周向旋转杆、第二旋转检测装置上的周向旋转杆的端面进行实时成像，判断这两个周向旋转杆的端面轮廓是否与预设截面轮廓完全匹配，并反馈至计算机系统，直至完全匹配后停止第一旋转杆和第二旋转杆的转动。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：（1）本专利技术微纳芯片高通量测试机器人包括第一旋转检测装置和第二旋转检测装置，第一旋转检测装置和第二旋转检测装置的端部均设有微纳芯片放置槽，通过第一旋转检测装置与第二旋转检测装置的旋转配合，实现不同组合的微纳芯片测试，不仅能够提高单次观测微纳芯片的数量，达到高通量测试目的，还能够通过变换待测微纳芯片组合，达到多样品对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，其特征在于，包括固定于扫描电镜样品台上的圆形基础平台，圆形基础平台上设有压电升降式第一周向旋转平台、压电升降式第二周向旋转平台，所述压电升降式第一周向旋转平台包括第一旋转检测装置，所述压电升降式第二周向旋转平台包括与第一旋转检测装置相配合的第二旋转检测装置，所述第一旋转检测装置与第二旋转检测装置的端部均设有微纳芯片放置槽，第一旋转检测装置与第二旋转检测装置旋转后，两者的端部相交配合形成微纳芯片观测区；所述圆形基础平台上设有与第一旋转检测装置和第二旋转检测装置相配合的视觉检测装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，其特征在于，包括固定于扫描电镜样品台上的圆形基础平台，圆形基础平台上设有压电升降式第一周向旋转平台、压电升降式第二周向旋转平台，所述压电升降式第一周向旋转平台包括第一旋转检测装置，所述压电升降式第二周向旋转平台包括与第一旋转检测装置相配合的第二旋转检测装置，所述第一旋转检测装置与第二旋转检测装置的端部均设有微纳芯片放置槽，第一旋转检测装置与第二旋转检测装置旋转后，两者的端部相交配合形成微纳芯片观测区；所述圆形基础平台上设有与第一旋转检测装置和第二旋转检测装置相配合的视觉检测装置。


2.根据权利要求1所述的视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，其特征在于，所述第一旋转检测装置的端部还设有与第二旋转检测装置端部微纳芯片放置槽相配合的方形孔，当第一旋转检测装置与第二旋转检测装置相交时，第二旋转检测装置端部的微纳芯片放置槽置于第一旋转检测装置方形孔的正下方，此时，呈相交的第一旋转检测装置和第二旋转检测装置端部的微纳芯片放置槽均位于扫描电镜检测范围内。


3.根据权利要求2所述的视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，其特征在于，所述微纳芯片放置槽中设有多个卡槽。


4.根据权利要求3所述的视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，其特征在于，所述压电升降式第一周向旋转平台包括与圆形基础平台转动连接的第一旋转杆，所述第一旋转杆的顶端固定有第一压电伸缩杆，所述第一压电伸缩杆的顶端固定有第一旋转支撑杆，所述第一旋转检测装置固定于第一旋转支撑杆上；所述压电升降式第二周向旋转平台包括与圆形基础平台转动连接的第二旋转杆，所述第二旋转杆的顶端固定有第二压电伸缩杆，所述第二压电伸缩杆的顶端固定有第二旋转支撑杆，所述第二旋转检测装置固定于第二旋转支撑杆上。


5.根据权利要求4所述的视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，其特征在于，所述第一旋转检测装置包括结构相同且同轴设置在第一旋转支撑杆上的多个周向旋转杆，且所述的多个周向旋转杆在第一旋转支撑杆上呈上下交错设置；所述第二旋转检测装置包括结构相同且同轴设置在第二旋转支撑杆上的多个周向旋转杆，且在第二旋转支撑杆上呈上下交错设置。


6.根据权利要求5所述的视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，其特征在于，所述圆形基础平台上还设有驱动第一旋转杆转动的第一驱动装置和驱动第二旋转杆转动的第二驱动装置，所述第一驱动装置和第二驱动装置均包括固定于圆形基础平台上的压电微马达，所述压电微马达的输出轴连接有主动齿轮，所述第一旋转杆和第二旋转杆上均固定有与相应主动齿轮相啮合的从动齿轮。


7.根据权利要求6所述的视觉耦合压电定位的微纳芯片高通量测试机器人，其特征在于，所述视觉检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宁，沈斐玲，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41