光电检测设备的制作方法

本公开涉及自动检测技术领域，尤其涉及一种光电检测设备。

背景技术：

石墨烯材料具有优异的电学、力学、光学以及热力学等性质，是一种是综合性能优秀、极具应用前景的新型材料。目前国内外多家科研院所和企业都已经实现了石墨烯薄膜材料的中试级规模化生产，但是由于设备不稳定或工艺不成熟所得到材料的性能均一性比较差。高品质石墨烯材料的批量稳定制备有助于下游的规模化应用，因此针对石墨烯薄膜材料批量制备生产线的过程检测尤为重要。

当前行业内针对石墨烯薄膜材料的检测主要是采取手动单点的检测方式，通常还需要特殊制样，属于离线式的检测手段，效率低，不适合用于生产线的批量快速检测。

技术实现要素：

本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种光电检测设备。

本实用新型提供了一种光电检测设备，包括：

上料部，上料部用于承载待检测膜料；

传输组件，传输组件用于驱动上料部移动；

检测组件，检测组件设置在上料部的移动路径上，检测组件包括透光率检测部和面电阻检测部，以用于测量待检测膜料的光学透光率和面电阻。

在本实用新型的一个实施例中，传输组件包括：

第一传输部；

第二传输部，第一传输部与第二传输部间隔设置且延伸方向相一致，第一传输部与第二传输部之间形成检测间隙；

其中，透光率检测部的至少部分和面电阻检测部的至少部分均与检测间隙相对设置，以在上料部带动待检测膜料移动至与检测间隙相对的位置后，透光率检测部和面电阻检测部用于测量待检测膜料的光学透光率和面电阻。

在本实用新型的一个实施例中，透光率检测部包括第一探头和第二探头，第一探头和面电阻检测部均位于检测间隙的上方，第二探头的至少部分位于检测间隙内或检测间隙的下方；

其中，第一探头和第二探头相对设置。

在本实用新型的一个实施例中，上料部为镂空结构，以避免遮挡第一探头和第二探头测量待检测膜料的光学透光率。

在本实用新型的一个实施例中，透光率检测部和面电阻检测部均可移动地设置，以调节透光率检测部和面电阻检测部与上料部上的待检测膜料之间的相对位置。

在本实用新型的一个实施例中，光电检测设备还包括：

横移机构，横移机构设置在上料部的移动路径上，检测组件设置在横移机构上，横移机构驱动检测组件沿垂直于上料部的移动方向的方向移动。

在本实用新型的一个实施例中，透光率检测部包括相对设置的第一探头和第二探头，横移机构包括：

第一横移部，第一横移部位于传输组件的上方，第一探头和面电阻检测部设置在第一横移部上；

第二横移部，第一横移部与第二横移部相对设置，且第二横移部位于传输组件的下方，第二探头设置在第二横移部上；

驱动部，驱动部与第一横移部以及第二横移部均驱动连接，以通过第一横移部和第二横移部驱动第一探头、面电阻检测部以及第二探头同步移动。

在本实用新型的一个实施例中，光电检测设备还包括：

升降机构，升降机构可移动地设置在横移机构上，检测组件设置在升降机构上，以使检测组件通过升降机构设置在横移机构上；

其中，升降机构位于传输组件的上方，升降机构驱动检测组件的部分沿靠近或远离上料部的方向可移动地设置。

在本实用新型的一个实施例中，光电检测设备还包括：

旋转驱动机构，旋转驱动机构设置在升降机构上，旋转驱动机构包括第一安装端和第二安装端，第一安装端和第二安装端分别朝向两个方向，透光率检测部的部分和面电阻检测部分别设置在第一安装端和第二安装端上，以使旋转驱动机构驱动透光率检测部或面电阻检测部朝向待检测膜料。

在本实用新型的一个实施例中，透光率检测部的部分和面电阻检测部直接设置在升降机构上，且均朝向传输组件的延伸方向设置，以用于同时获取待检测膜料的光学透光率和面电阻。

本实用新型的光电检测设备通过上料部、传输组件以及检测组件的透光率检测部和面电阻检测部能够实现对待检测膜料的光学透光率和面电阻的自动测量，以此判断待检测膜料是否合格。由于整个过程属于自动化测量，提高了检测效率，且适合生产线的批量快速检测。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本公开的优选实施方式的详细说明，本公开的各种目标，特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本公开的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种光电检测设备的结构示意图；

图2是根据一示例性实施方式示出的一种光电检测设备的部分结构示意图；

图3是根据另一示例性实施方式示出的一种光电检测设备的结构示意图；

图4是根据另一示例性实施方式示出的一种光电检测设备的部分结构示意图；

图5是根据一示例性实施方式示出的一种光电检测方法的流程示意图；

图6是根据另一示例性实施方式示出的一种光电检测方法的流程示意图。

附图标记说明如下：

10、上料部；20、传输组件；21、第一传输部；22、第二传输部；23、检测间隙；30、检测组件；40、透光率检测部；41、第一探头；42、第二探头；50、电阻检测部；60、横移机构；61、第一横移部；62、第二横移部；63、驱动部；70、升降机构；80、旋转驱动机构；81、第一安装端；82、第二安装端。

具体实施方式

体现本公开特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本公开。

在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构，系统和步骤。应理解的是，可以使用部件，结构，示例性装置，系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”，“之间”，“之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。

本实用新型的一个实施例提供了一种光电检测设备，请参考图1至图4，光电检测设备包括：上料部10，上料部10用于承载待检测膜料；传输组件20，传输组件20用于驱动上料部10移动；检测组件30，检测组件30设置在上料部10的移动路径上，检测组件30包括透光率检测部40和面电阻检测部50，以用于测量待检测膜料的光学透光率和面电阻。

本实用新型一个实施例的光电检测设备通过上料部10、传输组件20以及检测组件30的透光率检测部40和面电阻检测部50能够实现对待检测膜料的光学透光率和面电阻的自动测量，以此判断待检测膜料是否合格。由于整个过程属于自动化测量，提高了检测效率，且适合生产线的批量快速检测。

在一个实施例中，光电检测设备可用于对石墨烯薄膜材料进行检测，即待检测膜料为石墨烯薄膜材料。光学透光率和面电阻两项指标是石墨烯薄膜材料性能的宏观体现，根据透光率可以计算出石墨烯薄膜材料的层数，面电阻直接反映出石墨烯薄膜材料的缺陷密度、结晶质量等性能。本实施例通过将光学透光率和面电阻的测量通过一个设备获得，实现了高效的在线检测，实现了对石墨烯薄膜材料的整体性能的快速评估。光电检测设备同样适用于其它透明导电类薄膜的批量快速检测。

在一个实施例中，光电检测设备还包括控制部，控制部与透光率检测部40和面电阻检测部50均连接，以获取透光率检测部40和面电阻检测部50测量的数据。控制部可以用于对测量得到的数据进行处理、判断，以确定待检测膜料是否合格。

在一个实施例中，检测组件30还包括膜厚测量探头。

在一个实施例中，透光率检测部40为四探针探头，面电阻检测部50为面电阻探头。

在一个实施例中，光电检测设备还包括清洁部，清洁部设置在传输组件20的上方，用于清洁上料部10上的待检测膜料，其中，清洁部可以是吹气机构、或吸气机构，以此减少颗粒污染对检测结果造成的影响。

如图1和图3所示，传输组件20包括：第一传输部21；第二传输部22，第一传输部21与第二传输部22间隔设置且延伸方向相一致，第一传输部21与第二传输部22之间形成检测间隙23；其中，透光率检测部40的至少部分和面电阻检测部50的至少部分均与检测间隙23相对设置，以在上料部10带动待检测膜料移动至与检测间隙23相对的位置后，透光率检测部40和面电阻检测部50用于测量待检测膜料的光学透光率和面电阻。

在一个实施例中，第一传输部21可以设置有入料口，即承载有待检测膜料的上料部10由第一传输部21向第二传输部22进行输送，当上料部10的部分到达检测间隙23时，即待检测膜料的部分位于检测间隙23内，此时透光率检测部40和面电阻检测部50用于测量待检测膜料的光学透光率和面电阻。检测间隙23属于透光率检测部40和面电阻检测部50的测量位置。当然，第二传输部22也可以设置有入料口，即上料部10首先放置到第二传输部22上，此设置方式可以不作限定，只要保证正常的传输功能即可。

在一个实施例中，检测间隙23的宽度小于上料部10的宽度的一半；其中，检测间隙23的宽度为第一传输部21与第二传输部22之间的距离，上料部10的宽度为其移动方向的尺寸，即保证上料部10不会从检测间隙23内掉下。

在一个实施例中，考虑到待检测膜料的测量过程会是一个多点式测量，故在测量过程中需要第一传输部21和第二传输部22相互配合，以此保证上料部10的移动方向。第一传输部21和第二传输部22在具体使用时可以实现两个方向的传输。

在一个实施例中，第一传输部21和第二传输部22可以是带传动、链传动、辊筒传动或浮台等，只要能够保证对上料部10的传输即可。

如图2和图4所示，透光率检测部40包括第一探头41和第二探头42，第一探头41和面电阻检测部50均位于检测间隙23的上方，第二探头42的至少部分位于检测间隙23内或检测间隙23的下方；其中，第一探头41和第二探头42相对设置。第一探头41和第二探头42用于获取待检测膜料的光学透光率，即一个发射另一个接收，以此获得待检测膜料的光学透光率。

在一个实施例中，上料部10为镂空结构，以避免遮挡第一探头41和第二探头42测量待检测膜料的光学透光率。在具体测量过程中，上料部10不能影响光学透光率的测量，故需要保证上料部10为镂空结构，但需要保证对待检测膜料的有效固定。

在一个实施例中，透光率检测部40和面电阻检测部50均可移动地设置，以调节透光率检测部40和面电阻检测部50与上料部10上的待检测膜料之间的相对位置。考虑到具体测量过程中，需要获得待检测膜料的不同位置处的测量值，故在第一传输部21和第二传输部22驱动上料部10移动的基础上，结合透光率检测部40和面电阻检测部50的移动，可以有效提高测量效率，且能够保证测量电的可靠获取。

如图1和图3所示，光电检测设备还包括：横移机构60，横移机构60设置在上料部10的移动路径上，检测组件30设置在横移机构60上，横移机构60驱动检测组件30沿垂直于上料部10的移动方向的方向移动。横移机构60的设置主要是为了保证检测组件30可以在平行于上料部10的方向移动，即结合第一传输部21和第二传输部22对于上料部10的传输方向，可以实现检测组件30相对于上料部10在整个水平面上的相对移动，以此保证检测组件30可以对待检测膜料的整个面进行测量。

如图2和图4所示，透光率检测部40包括相对设置的第一探头41和第二探头42，横移机构60包括：第一横移部61，第一横移部61位于传输组件20的上方，第一探头41和面电阻检测部50设置在第一横移部61上；第二横移部62，第一横移部61与第二横移部62相对设置，且第二横移部62位于传输组件20的下方，第二探头42设置在第二横移部62上；驱动部63，驱动部63与第一横移部61以及第二横移部62均驱动连接，以通过第一横移部61和第二横移部62驱动第一探头41、面电阻检测部50以及第二探头42同步移动。

在一个实施例中，第一探头41和第二探头42用于获取待检测膜料的光学透光率，即一个发射另一个接收，以此获得待检测膜料的光学透光率。故，在使用时需要保证二者同步移动，故通过一个驱动部63来同时驱动第一探头41和第二探头42移动。

在一个实施例中，横移机构60可以为线性模组(可以是同步带式和滚珠螺杆式)，也可以是一个电机同时驱动两个带轮组件，其主要目的是为了实现对第一探头41、面电阻检测部50以及第二探头42同步移动，此处具体设置可不作限定。

如图2和图4所示，光电检测设备还包括：升降机构70，升降机构70可移动地设置在横移机构60上，检测组件30设置在升降机构70上，以使检测组件30通过升降机构70设置在横移机构60上；其中，升降机构70位于传输组件20的上方，升降机构70驱动检测组件30的部分沿靠近或远离上料部10的方向可移动地设置。升降机构70的设置可以调节检测组件30与待检测膜料之间的距离，如，当面电阻检测部50为接触式探头时，则在测量时，需要与待检测膜料接触，此时通过升降机构70可以完成调整。升降机构70可以是线性模组、气缸、油缸等机构，只要能够保证检测组件30的上下移动即可。

如图1和图2所示，光电检测设备还包括：旋转驱动机构80，旋转驱动机构80设置在升降机构70上，旋转驱动机构80包括第一安装端81和第二安装端82，第一安装端81和第二安装端82分别朝向两个方向，透光率检测部40的部分和面电阻检测部50分别设置在第一安装端81和第二安装端82上，以使旋转驱动机构80驱动透光率检测部40或面电阻检测部50朝向待检测膜料。旋转驱动机构80的设置可以在具体测量时，对透光率检测部40和面电阻检测部50进行切换，即可以完成对光学透光率和面电阻的依次测量。透光率检测部40和面电阻检测部50可以是针对同一位置处对待检测膜料进行检测，其评估的准确性较高。

在一个实施例中，第一探头41和面电阻检测部50分别设置在第一安装端81和第二安装端82上，在测量时，第一探头41或面电阻检测部50朝向待检测膜料，在首先完成光学透光率或面电阻的测量后，旋转驱动机构80驱动第一探头41和面电阻检测部50转动，此时第一探头41和面电阻检测部50的位置发生改变，然后完成面电阻或光学透光率的测量。

在一个实施例中，旋转驱动机构80可以为旋转气缸、旋转油缸、或电机通过转动驱动某些机构带动第一探头41和面电阻检测部50转动。

如图3和图4所示，透光率检测部40的部分和面电阻检测部50直接设置在升降机构70上，且均朝向传输组件20的延伸方向设置，以用于同时获取待检测膜料的光学透光率和面电阻。透光率检测部40和面电阻检测部50不会发生位置转换，即二者同时对待检测膜料的光学透光率和面电阻进行测量，此时二者获得的检测点不会是同一个，但效率相对较高。

针对本实用新型的光电检测设备的一个具体实施例，其是一种石墨烯薄膜材料光电特性自动化检测设备，包括上料单元(上料部10)、检测单元(检测组件30)、基片传输单元(传输组件20)、数据处理单元等。检测单元同时具备光学透光率和面电阻两种测量功能。上料单元能够实现圆形或矩形不同尺寸基片(待检测膜料)的准确定位；基片传输单元通过特殊传输方式及组合能够保证精确传输，提升传输和检测的速度。检测单元包括透光率检测部40和面电阻检测部50，基片传输单元通过传送带或气浮台实现基片的前后运动，配合测量探头(透光率检测部40或面电阻检测部50)的左右运动，实现测量的面扫描功能，因透光率测量需上下正对的发射和接收探头，所以本实用新型中上下两个探头(第一探头41和第二探头42)运动采取两轴同步线性模组(横移机构60)的方式。测量探头的集成不限于光学透光率和面电阻两种探头，可根据需要进行拓展，比如增加膜厚测量探头。测量探头的移动通过电机和同步带结合的方式同时驱动基片上下两个探头的移动。所检测的石墨烯薄膜材料包含采用化学气相沉积法直接生长的石墨烯玻璃、石墨烯晶圆或者是通过转移至衬底的石墨烯薄膜材料。

其中，基片传输单元分为两部分(第一传输部21和第二传输部22)，主要完成基片沿水平方向的传输，传输单元的两部分预先设计水平间距，该间距主要是为检测单元垂直运动预留空间(检测间隙23)。通过传输单元和检测单元的配合完成基片整面测量的功能。其中，检测单元和传输单元增加上盖形成封闭空间，在基片传输的垂直方向增加侧抽气功能组件，目的是减少基片表面颗粒对检测结果的影响。数据处理单元可以将探头收集到的数据进行整理，并可输出显示，根据设定的检测结果判定条件，对检测对象(待检测膜料)进行合格与不合格的判定。

本实用新型的光电检测设备能够实现光学透光率和面电阻两项指标快速自动获取。并且基于光学透光率、面电阻两项指标与石墨烯薄膜材料性能之间的对应关系，能够快速判断石墨烯薄膜材料性能及质量。本实用新型的光电检测设备是面向石墨烯薄膜材料的规模制备生产线，可以通过面电阻和光学透光率对石墨烯薄膜材料进行宏观快速评价，可以提高生产线上的检测效率，侧面提高石墨烯薄膜材料的质量，保证了高品质石墨烯薄膜材料的规模应用。

本实用新型的一个实施例还提供了一种光电检测方法，请参考图5，包括：将承载有待检测膜料的上料部10放置到传输组件20上；控制传输组件20驱动上料部10移动；获取待检测膜料的光学透光率和面电阻中的至少之一，并根据光学透光率和/或面电阻判断待检测膜料是否合格。

在一个实施例中，光电检测方法应用于上的光电检测设备。

在一个实施例中，获取待检测膜料的光学透光率和面电阻中的至少之一，并根据光学透光率和/或面电阻判断待检测膜料是否合格，包括：

获取待检测膜料的多个位置处的光学透光率值，计算平均值得到平均光学透光率值，并判断平均光学透光率值是否在预设透光率范围值内，当平均光学透光率值不在预设透光率范围值内时，判断待检测膜料不合格；

当平均光学透光率值在预设透光率范围值内时，对待检测膜料进行面扫描测量，获取光学透光率数据组，并对光学透光率数据组进行均匀性判断，以获得透光率均匀性数值，当透光率均匀性数值小于第一预设数值时，判断待检测膜料不合格；

当透光率均匀性数值不小于第一预设数值时，获取待检测膜料的多个位置处的面电阻值，计算平均值得到平均面电阻值，并判断平均面电阻值是否在预设面电阻范围值内，当平均面电阻值不在预设面电阻范围值内时，判断待检测膜料不合格；

当平均面电阻值在预设面电阻范围值内时，对待检测膜料进行面扫描测量，获取面电阻数据组，并对面电阻数据组进行均匀性判断，以获得面电阻均匀性数值，当面电阻均匀性数值小于第二预设数值时，判断待检测膜料不合格，当面电阻均匀性数值不小于第二预设数值时，判断待检测膜料合格；或，

获取待检测膜料的多个位置处的面电阻值，计算平均值得到平均面电阻值，并判断平均面电阻值是否在预设面电阻范围值内，当平均面电阻值不在预设面电阻范围值内时，判断待检测膜料不合格；

当平均面电阻值在预设面电阻范围值内时，对待检测膜料进行面扫描测量，获取面电阻数据组，并对面电阻数据组进行均匀性判断，以获得面电阻均匀性数值，当面电阻均匀性数值小于第二预设数值时，判断待检测膜料不合格；

当面电阻均匀性数值不小于第二预设数值时，获取待检测膜料的多个位置处的光学透光率值，计算平均值得到平均光学透光率值，并判断平均光学透光率值是否在预设透光率范围值内，当平均光学透光率值不在预设透光率范围值内时，判断待检测膜料不合格；

当平均光学透光率值在预设透光率范围值内时，对待检测膜料进行面扫描测量，获取光学透光率数据组，并对光学透光率数据组进行均匀性判断，以获得透光率均匀性数值，当透光率均匀性数值小于第一预设数值时，判断待检测膜料不合格，当透光率均匀性数值不小于第一预设数值时，判断待检测膜料合格；或，

同时获取待检测膜料的多个位置处的面电阻值以及光学透光率值，计算平均值得到平均面电阻值和平均光学透光率值，并判断平均面电阻值是否在预设面电阻范围值内，以及平均光学透光率值是否在预设透光率范围值内，当平均面电阻值不在预设面电阻范围值内或平均光学透光率值不在预设透光率范围值内时，判断待检测膜料不合格；

当平均面电阻值在预设面电阻范围值内，且平均光学透光率值在预设透光率范围值内时，对待检测膜料进行面扫描测量，获取面电阻数据组和光学透光率数据组，并对面电阻数据组以及光学透光率数据组进行均匀性判断，以获得面电阻均匀性数值和透光率均匀性数值，当面电阻均匀性数值小于第二预设数值或透光率均匀性数值小于第一预设数值时，判断待检测膜料不合格，当面电阻均匀性数值不小于第二预设数值，且透光率均匀性数值不小于第一预设数值时，判断待检测膜料合格。

在一个实施例中，判断待检测膜料是否合格的过程，首先选择多点测量(可以是一个直线内的多个点，当然也不排除随机的多个点)光学透光率或面电阻，并将获得的结构与预设的合格范围进行比较，如果不在合格范围内，则直接判定不合格，如果符合，则进行面扫描测量，即获取整个面内的多个测量点，然后根据均匀性进行是否合格的判定。对于依次测量光学透光率或面电阻的过程，二者先后可以互换，最终需要两个指标同时满足调节即为合格。而对于同时测量光学透光率和面电阻，最终也是两个指标同时满足调节即为合格。

在一个实施例中，对于面电阻均匀性数值以及透光率均匀性数值的获得，可以依据面电阻数据组以及光学透光率数据组，均匀性数值＝(最大值-最小值)/(最大值+最小值)、均匀性数值＝(最大值-最小值)/平均值、或均匀性数值＝(最大值-最小值)/2平均值。以上均为均匀性判断时均匀性数值的确定公式，而第一预设数值以及第二预设数值的数值大小，可以根据对于待检测膜料的评估指标进行确定。

针对光电检测方法的一个具体过程，光电检测设备开始工作时，即检测开始。首先将待检测膜料放置在上料部10，此过程可以是机械手自动化操作。上料部10由第一传输部21进行平行传送，当待检测膜料进入到检测区域时，旋转驱动机构80将检测探头切换至面电阻探头(面电阻检测部50)，横移机构60带动探头垂直基片传送方向按设定间隔进行运动，到达指定点由升降机构70带动探头下压获取所需数据。先对面电阻数据进行判断是否在设定值范围内，如果是则由上述水平传输和垂直移动配合完成待检测膜料面电阻值的面扫描。此时数据处理单元会对面电阻值的均匀性进行判定，均匀性在设定范围内则判定为合格。当上述检测步骤结果合格后，待检测膜料由第二传输部22带动沿水平方向的反方向传输，同时旋转驱动机构80切换至透光率测试探头(透光率检测部40)，先对透光率数据进行判断是否在设定值范围内，如果是则完成透光率的面扫描测量，数据处理单元会对透光率的均匀性进行判定，均匀性在设定范围内则判定样品为合格，至此完成待检测膜料的全部检测。其中，在整个过程中如果判断某一个数据不符合设定值范围，则样品不合格检测结束，具体流程如图6所示。

针对光电检测方法的另一个具体过程，光电检测设备开始工作时，即检测开始。首先将待检测膜料放置在上料部10，此过程可以是机械手自动化操作。上料部10由第一传输部21进行平行传送，当待检测膜料进入到检测区域时，面电阻探头与透光率探头同时由升降机构70带动下压，同时获取光学透光率和面电阻数据。由于透光率探头和面电阻探头并未进行切换，检测效率得到了进一步提升。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。