一种衬底拾取定位方法技术

本发明专利技术属于先进制造技术领域，涉及一种衬底拾取定位方法。首先将移动调节机械臂固定在工作平台，打开单片机控制单片机使移动调节臂靠近衬底，打开可调节气压泵，伸长气压杆靠近衬底并吸附抓取衬底；移动调节臂吸附衬底后，移动到衬底加热平台上，用摄像头进行定位选择；捕捉到固定位置后，可调节气压泵工作使伸长气压杆靠近衬底加热平台并放置衬底，用弹簧压片固定后，开启加热装置并实时温度监测和调节。此方法具有定位精确、衬底适应性强等优点。衬底适应性强等优点。衬底适应性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种衬底拾取定位方法


[0001]本专利技术属于先进制造
，涉及一种衬底拾取定位方法。

技术介绍

[0002]三维打印技术具有设备简单、成本低、无需模具等优势，在三维微纳结构、高深宽比结构和复合结构制造方面表现出潜能。电喷三维打印是具有潜力的打印技术之一，为多种三维微纳结构和器件的制备提供了可选择手段，通过在墨水施加电场力，墨水受到电场力作用，产生电喷射流，射流及制备结构具有高分辨率特征(可达亚微米)，电喷三维打印在MEMS、生物医疗、组织工程等领域得到广泛应用。
[0003]打印是自下而上的制备过程，衬底作为打印微纳结构的承接单元，在打印过程中发挥重要的作用，影响三维打印结构特征及器件性能。这需要对衬底进行一系列微操作，如，拾取、转移、定位、固定等。同时，根据不同墨水的性质和制备结构特征，衬底在打印过程中需要外接加热设备，以实现打印结构的快速固化。此外，现有用于三维打印的衬底多为曲面的、不规则的，这将要求衬底操作装置及方法具有结构适应性强的特点。然而，目前衬底操作方法多针对平面衬底，在转移过程中多为刚性夹持，会引起衬底的损伤。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了克服上述衬底定位和适用性的不足，专利技术一种衬底拾取定位方法。首先将移动调节机械臂固定在工作平台，打开单片机控制单片机使移动调节臂靠近衬底，打开可调节气压泵，伸长气压杆靠近衬底并吸附抓取衬底；移动调节臂吸附衬底后，移动到衬底加热平台上，用摄像头进行定位选择；捕捉到固定位置后，可调节气压泵工作使伸长气压杆靠近衬底加热平台并放置衬底，用弹簧压片固定后，开启加热装置并实时温度监测和调节。此衬底拾取定位方法具有定位精确、衬底适应性强等优点。
[0005]本专利技术采取的技术方案是：
[0006]一种衬底拾取定位方法，采用衬底拾取定位实现的，该装置首先将移动调节机械臂固定在工作平台，打开单片机控制单片机使移动调节臂靠近衬底，打开可调节气压泵，伸长气压杆靠近衬底并吸附抓取衬底；移动调节臂吸附衬底后，移动到衬底加热平台上，用摄像头进行定位选择；捕捉到固定位置后，可调节气压泵工作使伸长气压杆靠近衬底加热平台并放置衬底，用弹簧压片固定后，开启加热装置并实时温度监测和调节。该装置包括衬底温控模块、衬底拾取模块、衬底定位模块；其特征在于，所述的衬底温控模块包括加热电阻、衬底夹具板、调节螺栓、弹簧压片、调节螺帽、温度监视反馈器、上位机构成；所述的加热电阻镶嵌于衬底夹具板中间；所述的调节螺栓位于衬底夹具板上表面的螺纹孔中；所述的弹簧压片套在调节螺栓中；所述的调节螺帽压在弹簧压片上面；所述的温度监视反馈器位于衬底夹具板一侧，并与上位机通信连接，控制加热电阻的工作状态。
[0007]所述的衬底拾取模块包括下辅助气压管架、辅助气压管支片、辅助气压管、上辅助气压管架、气压伸长杆、伸长杆内胆、伸长杆外壳、伸长调节气导管、衬底吸附气导管、可调
压气压泵；所述的下辅助气压管架位于衬底夹具板正上方；所述的辅助气压管支片位于下辅助气压管架每边的两侧，用于固定支撑辅助气压管；所述的上辅助气压管架位于辅助气压管上方；所述的气压伸长杆前端穿过上辅助气压管架中心通孔固定于下辅助气压管架的中心孔中；所述的伸长杆内胆套在气压伸长杆外围，并通过伸长杆外壳限定运动范围；所述的伸长调节气道管一端连接可调压气压泵，另一端分别插入伸长杆外壳的工作孔；所述的衬底吸附气道管一端连接可调压气压泵，另一端分别连接辅助气压管和气压伸长杆。
[0008]所述的衬底定位模块包括伸长杆夹持爪、伸长臂支架、双头丝杠、舵机、舵机支撑板、伸长臂、移动调节臂支架、小舵机、移动调节轴承、移动调节底座、绝缘支柱、单片机、摄像头；所述伸长杆夹持爪位于伸长杆外壳表面；所述的伸长臂支架位于伸长杆夹持爪后方，伸长臂支架后方连接伸长臂；所述的双头丝杠穿过伸长臂固定位置，双头丝杠其中一端连接舵机控制运动，舵机下方安装舵机支撑板用以支撑，伸长臂后方再连接伸长臂支架，第二个伸长臂支架下方连接移动调节臂支架，在移动调节臂支架中间嵌入小舵机，在移动调节臂支架末端连接移动调节轴承；所述的移动调节轴承中间连接小舵机带动旋转，在移动调节轴承下安装移动调节底座，通过绝缘支柱连接在该夹具装置所在工作平台，单片机通过绝缘支柱位于移动调节底座上，摄像头根据需要确定所在位置。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种衬底拾取定位方法，其方法步骤如下：
[0010]第一步，衬底拾取
[0011]首先，用绝缘支柱将移动调节臂的移动调节底座固定在衬底拾取定位装置所在工作平面上；位于伸长臂支架上的伸长杆夹持爪夹持伸长杆外壳，打开单片机控制小舵机使移动调节臂支架和移动调节轴承根据内部程序完成指定动作，使衬底拾取装置移动到衬底上方；打开可调节气压泵，调节气压使可调压气压泵抽气，先对伸长调节气导管充气使伸长杆内胆工作；伸出气压伸长杆，使下辅助气压管架和上辅助气压管架移动，让被辅助气压管支片固定在下辅助气压管架和上辅助气压管架中间的下辅助气压管靠近衬底；后对衬底吸附气导管抽气使辅助气压管和气压伸长杆同时减小气压，使衬底吸附在下辅助气压管架下方，之后对伸长调节气导管充气使伸长杆内胆工作，缩回气压伸长杆。
[0012]第二步，衬底移动定位
[0013]待衬底拾取模块拾取衬底后，单片机控制小舵机调节移动调节臂支架和移动调节轴承使衬底拾取模块装置移动到衬底夹持温控模块装置上方；单片机控制舵机支撑板上的舵机转动双头丝杠，使伸长臂工作，待单片机接收到摄像头检测到定位点反馈的信号后，使舵机停止工作。
[0014]第三步，放置衬底
[0015]移动到衬底夹持温控装置上后，可调压气压泵抽气，先对伸长调节气导管充气使伸长杆内胆工作，伸出气压伸长杆使下辅助气压管靠近衬底夹具板；可调压气压泵对衬底吸附气导管充气，衬底脱离衬底拾取装置，之后对伸长调节气导管充气使伸长杆内胆工作，缩回气压伸长杆；调节调节螺栓使弹簧压片夹持衬底，旋紧调节螺帽固定后，衬底拾取装置以及衬底定位装置根据单片机中的程序移动回归原来位置。
[0016]第四步，加热衬底
[0017]弹簧压片夹持衬底后，加热电阻由交流电源经整流滤波稳压后供电，加热衬底夹具板到达选定温度，经温度监视反馈器将检测数据上传上位机，待到衬底温度合适后控制
加热电阻停止加热；同时衬底夹具板接地保证电势为0。
附图说明：
[0018]图1是本专利技术实施例中的衬底拾取定位装置示意图。
[0019]图2是本专利技术实施例中的衬底温控模块示意图。
[0020]图3是本专利技术实施例中的衬底拾取模块示意图。
[0021]图4是本专利技术实施例中的衬底定位模块示意图。
[0022]图中：1加热电阻、2衬底夹具板、3调节螺栓、4弹簧压片、5调节螺帽、6下辅助气压管架、7辅助气压管支片、8辅助气压管、9上辅助气压管架、10气压伸长杆、11伸长杆内胆、12伸长杆外壳、13伸长调节气导管、14衬底吸附气导管、15可调压气压泵、16伸长杆夹持爪、17伸长臂支架、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衬底拾取定位方法，是利用衬底拾取定位装置实现的，其包括衬底温控模块、衬底拾取模块、衬底定位模块；其特征在于，所述的衬底温控模块包括加热电阻(1)、衬底夹具板(2)、调节螺栓(3)、弹簧压片(4)、调节螺帽(5)、温度监视反馈器(29)、上位机(30)构成；所述的加热电阻(1)镶嵌于衬底夹具板(2)中间；所述的调节螺栓(3)位于衬底夹具板(2)上表面的螺纹孔中；所述的弹簧压片(4)套在调节螺栓(3)中；所述的调节螺帽(5)压在弹簧压片(4)上面；所述的温度监视反馈器(29)位于衬底夹具板(2)一侧，并与上位机(30)通信连接，控制加热电阻(1)的工作状态；所述的衬底拾取模块包括下辅助气压管架(6)、辅助气压管支片(7)、辅助气压管(8)、上辅助气压管架(9)、气压伸长杆(10)、伸长杆内胆(11)、伸长杆外壳(12)、伸长调节气导管(13)、衬底吸附气导管(14)、可调压气压泵(15)；所述的下辅助气压管架(6)位于衬底夹具板(2)正上方；所述的辅助气压管支片(7)位于下辅助气压管架(6)每边的两侧，用于固定支撑辅助气压管(8)；所述的上辅助气压管架(9)位于辅助气压管(8)上方；所述的气压伸长杆(10)前端穿过上辅助气压管架(9)中心通孔固定于下辅助气压管架(6)的中心孔中；所述的伸长杆内胆(11)套在气压伸长杆(10)外围，并通过伸长杆外壳(12)限定运动范围；所述的伸长调节气道管(13)一端连接可调压气压泵(15)，另一端分别插入伸长杆外壳(12)的工作孔；所述的衬底吸附气道管(14)一端连接可调压气压泵(15)，另一端分别连接辅助气压管(8)和气压伸长杆(10)；所述的衬底定位模块包括伸长杆夹持爪(16)、伸长臂支架(17)、双头丝杠(18)、舵机(19)、舵机支撑板(20)、伸长臂(21)、移动调节臂支架(22)、小舵机(23)、移动调节轴承(24)、移动调节底座(25)、绝缘支柱(26)、单片机(27)、摄像头(28)；所述伸长杆夹持爪(16)位于伸长杆外壳(12)表面；所述的伸长臂支架(17)位于伸长杆夹持爪(16)后方，伸长臂支架(17)后方连接伸长臂(21)；所述的双头丝杠(18)穿过伸长臂(21)固定位置，双头丝杠(18)其中一端连接舵机(19)控制运动，舵机(19)下方安装舵机支撑板(20)用以支撑，伸长臂(21)后方再连接伸长臂支架(17)，第二个伸长臂支架(17)下方连接移动调节臂支架(22)，在移动调节臂支架(22)中间嵌入小舵机(23)，在移动调节臂支架(22)末端连接移动调节轴承(24)；所述的移动调节轴承(24)中间连接小舵机(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，王叶鑫，王晓英，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：