【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤排板自动化，特别是涉及一种活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统及方法。
技术介绍
1、光纤面板是一种由众多规则紧密排列的光学纤维组成的硬质光纤元件，通过排板、熔压、滚圆、切割、精加工等工序经过精心加工而成。其单元丝径可达4μm至6μm，具备出色的集光性能、高分辨率以及光学零厚度等优越特性，因此在市场上备受推崇，广泛用于各种电子光学器件的输入和输出屏。
2、在传统的光纤制备工艺中，光纤复丝制成后直接排列到固定模具中，通过人工按照所需的工艺参数和工装尺寸逐一排列。光纤面板的排板工艺要求将正六角形复丝水平排列在同一水平面上，排列完成后通过人工系线的方式对光纤坯板进行捆绑固定。然而，人工排板的精度受限且操作不准确，导致复丝边界单元丝之间存在对顶问题和不可避免的缝隙。人工排板也会对光纤复丝表面造成二次污染，这明显影响了产品的暗点、气密性和剪切像变等综合性能。此外，人工进行复丝排板，工作效率低、工作强度大，成为限制光纤面板产品合格率及产量的关键因素，也是业界面临的共性难题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于，提供一种确保光纤复丝排板的质量，同时实现了人力与物力资源有效节省的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统,包括：
4、表面处理单元，包括v型模具和等离子体表面活化装置，所述v型模具用于放置光纤复丝，所述等离子体表
5、排板单元，包括排板模具和机械臂；所述机械臂设置于表面处理单元和活化共价键单元之间；所述机械臂用于往复抓取v型模具中的光纤复丝后放置在排板模具中，使清洗及活化后的光纤复丝通过一层层排列在排板模具中形成光纤坯板；
6、活化共价键单元，包括加热装置；所述加热装置设置在排板模具上方，所述加热装置用于对所述光纤坯板进行加热，使光纤复丝之间紧密结合成一体。
7、所述表面处理单元还包括负压装置，所述的负压装置通过管子连接v型模具；所述的等离子体表面活化装置放置在光纤复丝上方。
8、所述的v型模具包括相隔间距设置的第一v型模具和第二v型模具，所述第一v型模具固定设置，所述第二v型模具可移动设置；
9、所述第一v型模具包括第一支撑座，所述第一支撑座上方并排设置多个v型槽；
10、所述第二v型模具包括第二支撑座、空腔和气孔，所述第二支撑座上方并排设置多个v型槽，所述第二支撑座的内部设有空腔，所述第二支撑座上的每个v型槽内阵列有气孔，所述气孔和空腔相连通；
11、所述负压装置通过管子连接所述第二v型模的空腔。
12、所述光纤复丝是将光纤纤维单丝通过多次排列后拉制而成，一根光纤复丝内聚合数百万根单独的光纤纤维单丝；所述光纤复丝的横截面形状为正六边形，所述v型槽的边长与所述光纤复丝的边长一致，所述v型槽的夹角为120°，v型槽的垂直深度为光纤复丝边长的一半，所述v型槽的数量与所述光纤复丝的数量相匹配。
13、所述光纤复丝与光纤复丝之间材料的热膨胀系数的差值百分比小于或等于20％。
14、所述光纤复丝的材料组分含有氧化硅，所述氧化硅的重量百分含量大于或等于10％；所述等离子表面处理装置的气体源为氧气和氩气，所述氩气占总气体体积的5-23％。
15、所述的排板模具是由红外透过率大于80％的玻璃或石英材料制备而成，所述玻璃或石英材料的玻璃化转变温度tg大于或等于500℃；
16、所述的排板单元的机械臂上设有物料检测识别装置，用于检测光纤复丝丝径的大小、光纤复丝的根数、表面质量情况以及排板模具中光纤复丝排列的位置信息。
17、所述的光纤复丝的表面粗糙度低于120nm。
18、本专利技术还提供一种使用所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统进行光纤复丝排板的方法，包括以下步骤：
19、s1，将光纤复丝排列到v型模具内，然后打开负压装置，通过管子及v型模具阵列的气孔，吸附光纤复丝的端部；
20、s2，开启等离子体表面活化装置，在交变电场激荡下将氧气和氩气转变为等离子体，对光纤复丝表面进行离子轰击，实现表面的活化处理；
21、s3，通过机械臂上的物料检测识别装置首先对v型模具上的光纤复丝丝径的大小、光纤复丝的根数、表面质量情况进行检测识别，不符合要求物料检测识别装置会发出警报，报警后，处理替换不合格的光纤复丝；若丝径、排列根数、表面质量合格时，再使用机械臂抓取第二v型模具，将第二v型模具旋转倒置180°，机械臂将第二v型模具转移到排板模具上方，随后，机械臂上的物料检测识别装置对排板模具精确位置扫描后，所述机械臂调整第二v型模具位置后将机械臂将第二v型模具下移，使光纤复丝落在指定位置的排板模具内，然后关闭负压装置,使光纤复丝与第二v型模具分离，机械臂将第二v型模具移走放置在平台上，完成一层光纤复丝的排列；
22、s4，根据排板工艺重复s1至s3步骤，通过一层一层排列光纤复丝，使相邻光纤复丝紧密贴合，形成所需尺寸的光纤坯板；
23、s5，使用加热装置对光纤坯板进行整体辐照加热，得到光纤板。
24、所述加热装置采用的是红外辐射加热的方式，所述加热温度为100-230℃，所述加热时间为1-8小时，所述活化处理的时间为20-300分钟。
25、借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点：
26、1、本专利技术采用了一种自动排板方法，以活化共价键的方式将光纤复丝排列成光纤坯板，实现了高质量、高效率和低人力成本的生产方式。
27、2、本专利技术采用非接触光纤复丝的方法，通过粒子轰击光纤复丝表面，将表面可能存在的有机污染物转化为易挥发的化合物，从而实现了对光纤复丝表面的超高精度清洁。
28、3、本专利技术采用v型模具一次性堆叠多根光纤复丝，有效提高生产效率；这种方法避免了人工操作可能引起的排列不准确、误操作损伤风险、光纤复丝之间的间距差异和角度偏差等不一致性问题，同时解决了与人工操作相关的精度限制难题。
29、4、本专利技术采用氩和氧等离子作用于光纤复丝表面，使其表面活化并激活光纤复丝表面形成羟基自由基群，从而使每根光纤复丝表面形成较高的活化能，丝与丝在强范德华力作用下自发相互吸引，使得光纤复丝在排列过程中整体结构更紧密、实现高精度阵列成型，进一步减少光纤复丝之间错位、陈列松散等问题。
30、5、本专利技术通过红外辐射加热促进光纤坯板内的活化反应速率，使光纤复丝界面发生缩合反应形成牢固的硅-氧-硅强共价键，提高光纤复丝之间的结合强度和机械特性，实现光纤复丝之间互相黏合，有利于整体板段的精度控制以及后序热压成型内部数百万根光纤纤维单丝的精度。
31、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述表面处理单元还包括负压装置，所述的负压装置通过管子连接V型模具；所述的等离子体表面活化装置放置在光纤复丝上方。
3.根据权利要求2所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述的V型模具包括相隔间距设置的第一V型模具和第二V型模具，所述第一V型模具固定设置，所述第二V型模具可移动设置；
4.根据权利要求3所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述光纤复丝是将光纤纤维单丝通过多次排列后拉制而成，一根光纤复丝内聚合数百万根单独的光纤纤维单丝；所述光纤复丝的横截面形状为正六边形，所述V型槽的边长与所述光纤复丝的边长一致，所述V型槽的夹角为120°，V型槽的垂直深度为光纤复丝边长的一半，所述V型槽的数量与所述光纤复丝的数量相匹配。
5.根据权利要求4所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述光纤复丝与光纤复丝之间材料的热膨胀系数的差值百分比
6.根据权利要求5所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述光纤复丝的材料组分含有氧化硅，所述氧化硅的重量百分含量大于或等于10％；所述等离子表面处理装置的气体源为氧气和氩气，所述氩气占总气体体积的5-23％。
7.根据权利要求6所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述的排板模具是由红外透过率大于80％的玻璃或石英材料制备而成，所述玻璃或石英材料的玻璃化转变温度Tg大于或等于500℃；
8.根据权利要求1-7任一项所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述的光纤复丝的表面粗糙度低于120nm。
9.一种使用权利要求1-8任一项所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统进行光纤复丝排板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述加热装置采用的是红外辐射加热的方式，所述加热温度为100-230℃，所述加热时间为1-8小时，所述活化处理的时间为20-300分钟。
...【技术特征摘要】
1.一种活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述表面处理单元还包括负压装置，所述的负压装置通过管子连接v型模具；所述的等离子体表面活化装置放置在光纤复丝上方。
3.根据权利要求2所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述的v型模具包括相隔间距设置的第一v型模具和第二v型模具，所述第一v型模具固定设置，所述第二v型模具可移动设置；
4.根据权利要求3所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述光纤复丝是将光纤纤维单丝通过多次排列后拉制而成，一根光纤复丝内聚合数百万根单独的光纤纤维单丝；所述光纤复丝的横截面形状为正六边形，所述v型槽的边长与所述光纤复丝的边长一致，所述v型槽的夹角为120°，v型槽的垂直深度为光纤复丝边长的一半，所述v型槽的数量与所述光纤复丝的数量相匹配。
5.根据权利要求4所述的活化共价键引导的光纤复丝排板自动化系统，其特征在于，所述光纤复丝与光纤复丝之间材料的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王三昭，马西响，马洪新，李明，朱洪梅，王梓舟，石攀，冯跃冲，张兵强，
申请(专利权)人：中建材光芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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