[发明专利]一种多层石墨烯污点检测装置

摘要

本发明涉及一种多层石墨烯污点检测装置，包括：机架和设置在机架上的扫描机构、控制器、操作机构、拍照机构、图像处理器、密封罩、鼓风器、及抽真空器；利用激光被折射的原理对石墨烯上的污点进行检测，具有较高的准确性，采用聚合性更好的激光进行逐一扫描具有更强的精确性和防错性，激光传感器采集激光信号，有控制单元分析，其不透光的特性能够便于试验，具有防止其他光的干扰而影响测试结果；其鼓风器能够对该密闭空间进行清扫，避免空气中的尘埃掉落到待检测的石墨烯上，影响检测的准确性。

主权项

1.一种多层石墨烯污点检测装置，其特征在于，包括：机架和设置在机架上的扫描机构、控制器、操作机构、拍照机构、图像处理器、密封罩、鼓风器、及抽真空器；扫描机构包括扫描架和固定在扫描架上的激光器、升降器，激光器包括一扁平激光发生器、一圆头激光发生器及凹形的激光接收槽，激光接收槽内侧设有若干激光传感器；激光传感器、两激光发生器和升降器分别与控制器电连接；操作机构包括移动台和设置在移动台上的固定器、反射镜及光屏，移动台上设置有横向移动器和纵向移动器，移动台及光屏与控制器电连接；光屏设置在移动台的侧方，用于产生单一色彩的光；反射镜设于固定器的下方；拍照机构包括固定在机架上的固定架、设置在固定架上的照相机；在照相机的镜头处设有伸缩装置，在伸缩装置下方设有可移动的放大镜；该拍照机构与控制器相连；图像处理器设置于机架内部，与控制器相连，用于图像处理；密封罩设于机架上方，并与机架构成不透光的密闭空间，在密封罩的边沿处设有密封环；抽真空器设置于机架内，包括真空电机、出气口、及抽气口；出气口、及抽气口之间设有单向阀；鼓风器设置于机架上， 包括依次相连的氮气罐、电磁阀、及鼓风头；在抽气口处还通过电磁阀及管道连接该氮气罐；多层石墨烯污点检测装置的控制系统包括：控制单元，包括控制器；扫描单元，包括扫描机构，扫描机构包括激光器、升降器，激光器包括一扁平激光发生器、一圆头激光发生器及凹形的激光接收槽、及设于激光接收槽内侧的若干激光传感器；激光器升降至指定位置后，扁平激光发生器产生宽为1mm、厚度为10um的扁平激光，激光经石墨烯反射后由激光接收槽内指定区域的激光传感器接收；非指定区域内的激光传感器接收到激光或指定区域内的激光传感器接收到的激光强度变化超过设定值时，则打开圆头激光发生器产生半径为10um的柱形激光，柱形激光沿扁平 激光的宽度方向扫描，柱形激光经石墨烯和反射镜反射激光传感器上，便于计算出石墨烯上带污点的位置；操作单元，包括移动台和设置在移动台上的固定器和反射镜，移动台上设置有横向移动器和纵向移动器，移动台及光屏与控制器电连接；固定器用于固定石墨烯，反射镜设于石墨烯下方，光屏设于固定器的侧边，用于产生单色光；移动台移动时，使设于固定器上的石墨烯水平移动，反射激光至激光传感器；拍照单元，包括拍照机构，拍照机构包括照相机、设于照相机镜头处的伸缩装置、及可移动的放大镜、及光屏；放大镜可移动至伸缩装置前端，便于拍照；反射光屏产生的单色光由照相机拍照；真空单元，包括密封罩、抽真空器及鼓风器；抽真空器包括真空电机、出气口、抽气口和设置在出气口与抽气口之间的单向阀；鼓风器包括氮气罐、电磁阀、及鼓风头，鼓风头由控制器控制转动；密封罩配合机架将扫描单元、操作单元、及拍照单元密封；氮气罐内包括了88%的氮气、5%的氦气和7%氢气；图像处理单元，用于对拍照单元采集到的图片进行图像处理；控制单元分别与扫描单元、操作单元、拍照单元、及真空单元、图像处理单元相连，并用于控制各单元；控制系统的控制方法：（1）、关闭密封罩，并检测密封罩缝隙处的密封状况；（2）、控制单元给真空电机5‑5.5A的电流使其以180‑200r/min的转速动作并抽出密封罩内的空气，使密封罩内的绝对气压为80‑88kpa；（3）、控制单元控制鼓风器打开，并控制鼓风头向密封罩内注入氮气流，以吹起密封腔内的灰尘；（4）、控制单元加大供给真空电机的电流使其转速提高至230‑240r/min；同时使密封罩内的绝对气压不高于80kpa；（5）、5‑8min后，关闭鼓风器，并对密封罩内进一步降压至绝对压力30‑35kpa；（6）、打开扫描单元，控制激光器升降至距离移动台20cm‑22cm高，控制扁平激光发生器产生宽度为1mm、厚度为10um的带形激光；（7）、控制单元控制移动台以60cm/min的速度横向水平移动，使反光镜移动至带形激光处，反光镜将带形激光反射至激光传感器处；（8）、调整移动台的位置，带形激光以2.5cm/min的速度扫描反射镜，对反光镜进行扫描，激光传感器接收到带形激光；控制单元记录移动台的位置，并同时记录接收带形激光的激光传感器的位置和激光强度；（9）、将石墨烯水平放置到反光镜上方的固定器上，调整移动台利用带形激光以2.5cm/min的速度对石墨烯进行横向扫描，控制单元再次检测并记录接收带形激光的激光传感器的位置和激光强度、以及移动台的位置；控制单元对比前后记录的数据，当接收带形激光的激光传感器的位置发生偏转或激光强度变化大于2.75%时，停止移动台移动并关闭扁平的激光发生器；记录当前扁平激光扫描位置；（10）、打开柱形激光，柱形激光对石墨烯的前扁平激光的扫描位置以0.2cm/min的速度进行纵向扫描；当接收柱形激光的激光传感器的位置发生偏转或激光强度变化量大于6%时，关闭激光器；控制单元标记柱形激光在石墨烯上的扫描位置为污点位置；（11）、控制单元标记污点位置后，打开光屏和照相机；调整光屏和照相机位置，使照相机以对准石墨烯的污点位置，并以经反光镜反射的光屏为背景；（12）、调整伸缩装置并控制放大镜的移动，使照相机对污点位置对焦；（13）、将光屏调整为白屏，照相机对污点位置进行0.1ms间隔的连续拍照；获取20‑30张照片；（14）、拍照单元将获取的照片转移至控制单元中，有控制单元进行判断处理；（15）、调整光屏的色彩三次以上，每次都对污点位置续拍照并获取20‑30张照片，然后重复步骤（14）；（16）、控制单元控制拍照单元结束动作，并控制激光继续扫描；（17）、控制单元将一目标图片转存至图像处理单元并将目标图片切割为若干边长为L1的正方形子图片，以目标图片的中点为原点、子图片的边长L1为单位长度，建立直角坐标系；获取背景目标图片的背景平均RGB值并记录；在目标图片中，以原点为圆心，2L1为半径画限位圆；（18）、控制单元将一张与目标图片背景相同或相近的对比图片转存至图像处理单元并切割该图片，调整该对比图片的平均RGB值，使之与目标图片的平均RGB值相同；将错位覆盖到目标图片上，使该图片的中心点限定在限位圆中且不与原点重合，然后删除目标图片和对比图片中RGB值相同的子图片；（19）、重复步骤（18）直至相同颜色背景的图片全部覆盖到目标图片上；（20）、对剩余子图片绘制外接圆，测得外接圆的圆心为（m，n）坐标并标记该坐标；（21）、更换另一背景的目标图片，重复步骤（17）‑（20）；得到另一标记坐标；（22）、重复步骤（21）直至所有背景的均使用；提取所有被标记（m，n）坐标；若所有（m，n）坐标均位于指定大小的区域内，且该区域内的坐标标记次数大于指定值，则标记该区域内具有污点；（23）、重新获取目标图片，中点为原点、子图片的边长L2为单位长度，建立直角坐标系，L2=5L1；将目标图片切割为若干边长为L2的子图片；（24）、步骤（22）中标记为污点的区域对应到坐标系中；若多个区域相近且具有连续性，则该区域重新判断有无污点；若多个区域不相近或不具有连续性，则进一步处理；（25）、重新获取一目标图片，中点为原点、子图片的边长L2为单位长度，建立直角坐标系，L3=0.3L1；将该目标图片切割为若干边长为L3的子图片；（26）、将步骤（22）中标记为污点的区域对应到坐标系中；保留该区域中RGB值与背景RGB值的差值大于设定值的部分；并确定该保留区域具有污点。