一种用于微纳结构图形拼接的自动化装置

1.本实用新型涉及微纳制造技术领域，具体涉及一种用于微纳结构图形拼接的自动化装置。

背景技术：

2.微纳结构通常采用光刻技术制备。光刻工艺是用光刻机通过曝光将掩模版上的图形转移至涂覆有紫外固化胶的衬底表面上，它包括衬底表面准备、匀胶、前烘、对准和曝光、显影、后烘、显影检查、刻蚀、剥离等一系列工艺步骤。
3.微纳结构可应用至不同的衬底表面，其所呈现的功能多样性使其在光学、能源、催化和环境等诸多领域展现出广阔的应用前景，然而，采用光刻技术制备的微纳结构存在成本高且耗时长等问题，难以满足规模化生产和工业应用需求。若要实现微纳结构的广泛应用，需要满足高效率的量产且成本可控的要求，因此，通过图形转移拼接技术来实现微纳结构的量产成为一种必然选择。
4.将由光刻技术制备的微纳结构作为模板模具应用至图形转移过程中，通常模板可重复利用的次数有限，而且对于量产而言，还需保证模板的一致性能重复供应，因此必须对模板模具进行复制保存和复制利用，此外，受模板模具以及光刻机加工面积和加工效率的影响，微纳结构的量产还需要单元联排组合，形成更大面积的模具来实现规模化量产，在微纳结构的转印复制过程中，还需考虑拼接精度和拼接速度，若采用人工拼接微纳结构，会存在拼接精度低、缝隙大等问题，从而导致制备的大面积图形结构难以保证其微纳结构性能。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种用于微纳结构图形拼接的自动化装置。
6.本实用新型提供了一种用于微纳结构图形拼接的自动化装置，包括：机箱、拼接平台以及机械爪装置；机箱上设置有操作界面；拼接平台包括移动装置、载物平台、滴注装置、支架、上遮挡板和第一电动伸缩杆，所述移动装置设置在机箱上表面，移动装置的上表面固定设置有载物平台，载物平台上表面放置有待加工工件，且载物平台上表面中部设有凹槽，凹槽的底面内嵌有照射灯源，载物平台上方设置有滴注装置，滴注装置固定设置在支架上，支架固定在所述移动装置上；支架上还固定设有第一电动伸缩杆的一端，第一电动伸缩杆的另一端固定连接上遮挡板，上遮挡板位于滴注装置与载物平台之间，且上遮挡板上设有允许滴注装置内的紫外固化胶穿过的第一穿孔；机械爪装置用于夹持加工工件，且设置在机箱的上表面。
7.较佳地，所述移动装置包括两组上下设置的移动单元，且两个移动单元的移动方向互相垂直，各移动单元均包括底板、固定块、螺杆、移动板、驱动电机和两个导轨，所述底板上固定连接固定块，固定块转动连接螺杆的一端，螺杆螺纹连接移动板，螺杆的另一端固定连接驱动电机的输出轴，驱动电机固定在底板上表面，底板的上表面平行固定设置有两
个导轨，两个导轨分别位于螺杆的两侧，两个导轨的上表面滑动连接移动板的下表面；两个底板的端部均滑动连接槽型滑轨，四个槽型滑轨分别固定设置在机箱上表面的四周，且上方移动单元的底板固定连接下方移动单元的移动板，上方的移动板上表面固定连接所述支架和载物平台。
8.较佳地，所述滴注装置包括滴管、升降按钮、滴管夹和电动推杆，所述滴管夹固定设置在支架上，滴管夹夹持滴管的外壁，电动推杆的活动端固定设置有塞体，塞体滑动连接滴管的内壁，电动推杆的固定端固定连接在支架上，用于控制电动推杆升降的升降按钮设置在支架上。
9.较佳地，所述机械爪装置包括机械爪、机械臂、滑轨、滑块和底座，所述机械爪固定设置于机械臂的一端，机械臂的另一端固定连接滑块，滑块滑动连接滑轨，滑轨固定设置在底座上表面，底座下表面滑动连接机箱上表面，底座下表面设有多个沿滑轨长度方向的限位槽，各限位槽的内壁滑动连接限位杆的外壁，多个限位杆的一端固定连接机箱的侧壁，机箱的侧壁固定设置有第一电机，第一电机固定连接第一齿轮，多个限位杆的另一端固定连接连杆，连杆上转动设置有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮共同啮合齿轮皮带，齿轮皮带的一边固定连接底座。
10.较佳地，所述载物平台下方设有下遮挡板，下遮挡板中部设有允许载物平台穿过的第二穿孔，下遮挡板的下表面设有固定连接第二电动伸缩杆的一端，第二电动伸缩杆的另一端固定在所述移动装置的上表面。
11.较佳地，所述操作界面包括电源总开关、指示灯、操作按键区和显示屏，电源总开关、指示灯、操作按键区、显示屏均电性连接控制器，指示灯用于指示本用于微纳结构图形拼接的自动化装置的工作启停状态，操作按键区用于输入动作指令，显示屏用于显示动作指令，并反馈给操作人员。
12.较佳地，所述凹槽的开口处设有透光玻璃，所述照射灯源的光线能均匀照穿过所述透光玻璃。
13.较佳地，所述机箱的下方设有具有限位功能的万向轮。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的用于微纳结构图形拼接的自动化装置通过控制紫外固化胶的滴注、遮光、照射与移动待加工工件，实现多次将光刻的微纳结构进行拼接，避免了人工拼接微纳结构时拼接速度慢、精度低、缝隙大和不规整的问题，保证了拼接微纳结构的性能，提高了生产效率。
附图说明
15.图1为本实用新型的主视图；
16.图2为本实用新型的局部侧视图；
17.图3为本实用新型的拼接平台示意图；
18.图4为本实用新型的机械爪装置示意图；
19.图5为机械爪装置移动轨道图；
20.图6为移动装置结构示意图。
21.附图标记说明：
22.1.机箱，11.操作界面，111.电源总开关，112.指示灯，113.操作按键区，114.显示
屏，2.拼接平台，21.载物平台，211.凹槽，213.照射灯源，221.上遮挡板，222.第一电动伸缩杆，231.下遮挡板，232.第二电动伸缩杆，24.滴注装置，241.滴管，242.升降按钮，243.滴管夹，244.电动推杆，3.机械爪装置，31.机械爪，32.滑轨，33.底座，34.机械臂，35.滑块，36.限位杆，37.第一电机，38.第一齿轮，39.齿轮皮带，41.底板，42.固定块，43.螺杆，44.移动板，45.驱动电机，46.导轨。
具体实施方式
23.下面对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型提供的一种用于微纳结构图形拼接的自动化装置，如图1-2-3-4-5-6包括：机箱1、拼接平台2以及机械爪装置3；机箱1上设置有操作界面11；拼接平台2包括移动装置、载物平台21、滴注装置24、支架、上遮挡板221和第一电动伸缩杆222，所述移动装置设置在机箱1上表面，移动装置的上表面固定设置有载物平台21，载物平台21上表面放置有待加工工件，且载物平台21上表面中部设有凹槽211，凹槽211的底面内嵌有照射灯源213，载物平台21上方设置有滴注装置24，滴注装置24固定设置在支架上，支架固定在所述移动装置上；支架上还固定设有第一电动伸缩杆222的一端，第一电动伸缩杆222的另一端固定连接上遮挡板221，上遮挡板221位于滴注装置24与载物平台21之间，且上遮挡板221上设有允许滴注装置24内的紫外固化胶穿过的第一穿孔；机械爪装置3用于夹持加工工件，且设置在机箱1的上表面。
25.本实用新型的用于微纳结构图形拼接的自动化装置在使用时，首先，凹槽211提前放置好光刻样品，控制器控制滴注装置24将紫外固化胶滴注在上方光刻样品上表面，接着控制器控制机械爪装置3夹持待加工工件并放置到载物平台21上方，然后控制器控制第一电动伸缩杆222伸长使得上遮挡板221抵接待加工工件，照射灯源213可采用紫外光，紫外光照射在光刻样品和滴注好的紫外固化胶上，并且紫外固化胶上留下光刻样品上的图案形成微纳结构，并凝固，最后，控制器控制机械第一电动伸缩杆222带动上遮挡板221上移，机械爪装置3夹持待加工工件并离开载物平台21的上方，移动装置带动拼接平台2移动到合适的位置后，重复上述步骤，在待加工工件上完成多个微纳结构的拼接，避免了人工拼接微纳结构时拼接速度慢、精度低、缝隙大和不规整的问题，保证了拼接微纳结构的性能，提高了生产效率。
26.优选地，如图3-6所述移动装置包括两组上下设置的移动单元，且两个移动单元的移动方向互相垂直，各移动单元均包括底板41、固定块42、螺杆43、移动板44、驱动电机45和两个导轨46，所述底板41上固定连接固定块42，固定块42转动连接螺杆43的一端，螺杆43螺纹连接移动板44，螺杆43的另一端固定连接驱动电机45的输出轴，驱动电机45固定在底板41上表面，底板41的上表面平行固定设置有两个导轨46，两个导轨46分别位于螺杆43的两侧，两个导轨46的上表面滑动连接移动板44的下表面；两个底板41的端部均滑动连接连接槽型滑轨，四个槽型滑轨分别固定设置在机箱1上表面的四周，且上方移动单元的底板41固定连接下方移动单元的移动板44，上方的移动板44上表面固定连接所述支架和载物平台21。
27.通过控制器控制各移动单元上的驱动电机45转动，能够将底板41及拼接平台2能够在水平二维平面内移动到合适的位置。
28.优选地，如图1-2-3所述滴注装置24包括滴管241、升降按钮242、滴管夹243和电动推杆244，所述滴管夹243固定设置在支架上，滴管夹243夹持滴管241的外壁，电动推杆244的活动端固定设置有塞体，塞体滑动连接滴管241的内壁，电动推杆244的固定端固定连接在支架上，用于控制电动推杆244升降的升降按钮242设置在支架上。
29.滴管夹243内装有适量紫外固化胶，控制器通过控制电动推杆244的伸长距离和伸长速度，实现控制紫外固化胶低落的量的多少和滴落的快慢，升降按钮242可实现紫外固化胶滴落时的手动点动控制。
30.优选地，如图4-5所述机械爪装置3包括机械爪31、机械臂34、滑轨32、滑块35和底座33，所述机械爪31固定设置于机械臂34的一端，机械臂34的另一端固定连接滑块35，滑块35滑动连接滑轨32，滑轨32固定设置在底座33上表面，底座33下表面滑动连接机箱1上表面，底座33下表面设有多个沿滑轨32长度方向的限位槽，各限位槽的内壁滑动连接限位杆36的外壁，多个限位杆36的一端固定连接机箱1的侧壁，机箱1的侧壁固定设置有第一电机37，第一电机37固定连接第一齿轮38，多个限位杆36的另一端固定连接连杆，连杆上转动设置有第二齿轮，第一齿轮38和第二齿轮共同啮合齿轮皮带39，轮皮带39的一边固定连接底座33。
31.使用之前，移动滑块35并限位，使得机械爪装置3移动到合适的位置，控制器控制第一电机37转动，使得机械爪装置3能够移动，然后机械爪31可实现对待加工工件的夹持，进而实现对待加工工件的搬运。
32.优选地，如图3所述载物平台21下方设有下遮挡板231，下遮挡板231中部设有允许载物平台21穿过的第二穿孔，下遮挡板231的下表面设有固定连接第二电动伸缩杆232的一端，第二电动伸缩杆232的另一端固定在所述移动装置的上表面。
33.为了在图形转移的过程中，实现对待加工工件下方反射的紫外光进行有限遮挡，防止紫外光少射到其他区域，设计下遮挡板231，控制器可同时控制第二电动伸缩杆232和第一电动伸缩杆222伸长同时伸长或收缩，实现下遮挡板231和上遮挡板221的相互靠近或者相互远离。
34.优选地，如图1所述操作界面11包括电源总开关111、指示灯112、操作按键区113和显示屏114，电源总开关111、指示灯112、操作按键区113、显示屏114均电性连接控制器，指示灯112用于指示本用于微纳结构图形拼接的自动化装置的工作启停状态，操作按键区113用于输入动作指令，显示屏114用于显示动作指令，并反馈给操作人员。
35.目的在于便于编辑指令并发给控制器，使得控制器实现可靠高效的信息处理，并通过指示灯112和显示屏114反馈给操作者。
36.优选地，所述凹槽211的开口处设有透光玻璃，所述照射灯源213的光线能均匀照穿过所述透光玻璃。
37.目的在于使得照射在紫外固化胶上的每一处的光照射量相同。
38.优选地，所述机箱1的下方设有具有限位功能的万向轮。
39.本实用新型的用于微纳结构图形拼接的自动化装置的使用方法如下：
40.首先，滴管241内装适量的紫外固化胶，凹槽211提前放置光刻样品，控制器控制第
一电机37转动使得底座和机械爪装置3移动到合适的位置；然后，控制器控制电动推杆244将紫外固化胶滴注在上方光刻样品上表面，控制器控制机械爪装置3的机械爪31夹持待加工工件并将待加工工件移动到载物平台21上；接着，控制器同时控制第二电动伸缩杆232和第一电动伸缩杆222同时伸长，下遮挡板231和上遮挡板221相互靠近待加工工件，照射灯源213照射在光刻样品和滴注好的紫外固化胶上，并且紫外固化胶上留下光刻样品上的图案形成微纳结构，并凝固；最后，同时控制第二电动伸缩杆232和第一电动伸缩杆222同时收缩，下遮挡板231和上遮挡板221相互远离待加工工件，机械爪31移动待加工工件离开载物平台21，两个移动单元的驱动电机45同时驱动，使得拼接平台2移动到合适的位置后，重复上述步骤即可实现在待加工工件上完成多个微纳结构的拼接。
41.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种用于微纳结构图形拼接的自动化装置，其特征在于，包括：机箱(1)，上设置有操作界面(11)；拼接平台(2)，包括移动装置、载物平台(21)、滴注装置(24)、支架、上遮挡板(221)和第一电动伸缩杆(222)，所述移动装置设置在机箱(1)上表面，移动装置的上表面固定设置有载物平台(21)，载物平台(21)上表面放置有待加工工件，且载物平台(21)上表面中部设有凹槽(211)，凹槽(211)的底面内嵌有照射灯源(213)，载物平台(21)上方设置有滴注装置(24)，滴注装置(24)固定设置在支架上，支架固定在所述移动装置上；支架上还固定设有第一电动伸缩杆(222)的一端，第一电动伸缩杆(222)的另一端固定连接上遮挡板(221)，上遮挡板(221)位于滴注装置(24)与载物平台(21)之间，且上遮挡板(221)上设有允许滴注装置(24)内的紫外固化胶穿过的第一穿孔；机械爪装置(3)，用于夹持加工工件，且设置在机箱(1)的上表面。2.如权利要求1所述的用于微纳结构图形拼接的自动化装置，其特征在于，所述移动装置包括两组上下设置的移动单元，且两个移动单元的移动方向互相垂直，各移动单元均包括底板(41)、固定块(42)、螺杆(43)、移动板(44)、驱动电机(45)和两个导轨(46)，所述底板(41)上固定连接固定块(42)，固定块(42)转动连接螺杆(43)的一端，螺杆(43)螺纹连接移动板(44)，螺杆(43)的另一端固定连接驱动电机(45)的输出轴，驱动电机(45)固定在底板(41)上表面，底板(41)的上表面平行固定设置有两个导轨(46)，两个导轨(46)分别位于螺杆(43)的两侧，两个导轨(46)的上表面滑动连接移动板(44)的下表面；两个底板(41)的端部均滑动连接槽型滑轨，四个槽型滑轨分别固定设置在机箱(1)上表面的四周，且上方移动单元的底板(41)固定连接下方移动单元的移动板(44)，上方的移动板(44)上表面固定连接所述支架和载物平台(21)。3.如权利要求1所述的用于微纳结构图形拼接的自动化装置，其特征在于，所述滴注装置(24)包括滴管(241)、升降按钮(242)、滴管夹(243)和电动推杆(244)，所述滴管夹(243)固定设置在支架上，滴管夹(243)夹持滴管(241)的外壁，电动推杆(244)的活动端固定设置有塞体，塞体滑动连接滴管(241)的内壁，电动推杆(244)的固定端固定连接在支架上，用于控制电动推杆(244)升降的升降按钮(242)设置在支架上。4.如权利要求1所述的用于微纳结构图形拼接的自动化装置，其特征在于，所述机械爪装置(3)包括机械爪(31)、机械臂(34)、滑轨(32)、滑块(35)和底座(33)，所述机械爪(31)固定设置于机械臂(34)的一端，机械臂(34)的另一端固定连接滑块(35)，滑块(35)滑动连接滑轨(32)，滑轨(32)固定设置在底座(33)上表面，底座(33)下表面滑动连接机箱(1)上表面，底座(33)下表面设有多个沿滑轨(32)长度方向的限位槽，各限位槽的内壁滑动连接限位杆(36)的外壁，多个限位杆(36)的一端固定连接机箱(1)的侧壁，机箱(1)的侧壁固定设置有第一电机(37)，第一电机(37)固定连接第一齿轮(38)，多个限位杆(36)的另一端固定连接连杆，连杆上转动设置有第二齿轮，第一齿轮(38)和第二齿轮共同啮合齿轮皮带(39)，齿轮皮带(39)的一边固定连接底座(33)。5.如权利要求1所述的用于微纳结构图形拼接的自动化装置，其特征在于，所述载物平台(21)下方设有下遮挡板(231)，下遮挡板(231)中部设有允许载物平台(21)穿过的第二穿孔，下遮挡板(231)的下表面设有固定连接第二电动伸缩杆(232)的一端，第二电动伸缩杆(232)的另一端固定在所述移动装置的上表面。
6.如权利要求1所述的用于微纳结构图形拼接的自动化装置，其特征在于，所述操作界面(11)包括电源总开关(111)、指示灯(112)、操作按键区(113)和显示屏(114)，电源总开关(111)、指示灯(112)、操作按键区(113)、显示屏(114)均电性连接控制器，指示灯(112)用于指示本用于微纳结构图形拼接的自动化装置的工作启停状态，操作按键区(113)用于输入动作指令，显示屏(114)用于显示动作指令，并反馈给操作人员。7.如权利要求1所述的用于微纳结构图形拼接的自动化装置，其特征在于，所述凹槽(211)的开口处设有透光玻璃，所述照射灯源(213)的光线能均匀照穿过所述透光玻璃。8.如权利要求1所述的用于微纳结构图形拼接的自动化装置，其特征在于，所述机箱(1)的下方设有具有限位功能的万向轮。

技术总结

本实用新型公开了一种用于微纳结构图形拼接的自动化装置，属于微纳制造技术领域。该用于微纳结构图形拼接的自动化装置包括：机箱、拼接平台以及机械爪装置；机箱上设置有操作界面；拼接平台包括移动装置、载物平台、滴注装置、支架、上遮挡板和第一电动伸缩杆，所述移动装置设置在机箱上表面，移动装置的上表面固定设置有载物平台，载物平台上表面放置有待加工工件，且载物平台上表面中部设有凹槽，凹槽的底面内嵌有照射灯源。用于微纳结构图形拼接的自动化装置能够实现多次将光刻的微纳结构进行转移与拼接，避免了人工拼接微纳结构时拼接速度慢、精度低、缝隙大和不规整的问题，保证了拼接微纳结构的性能，提高了生产效率。提高了生产效率。提高了生产效率。