专利名称：龙门式太阳能电池阵电阻点焊机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池阵表面导线、元器件管脚等零部件与银连接片之间的电阻点焊龙门式机床。具体涉及一种可以完成太阳能电池阵零部件的自动可靠焊接的自动化机床。
背景技术：
现在国内空间用太阳能电池阵的零部件焊接基本都采用钎焊方法，其缺点是在外太空使用时，受到冷热交变的空间环境影响，采用的锡铅钎料由于低温冷脆性以及高温下易熔化，易造成焊点失效脱落，从而导致整个太阳能电池阵的失效故障，成为限制我国卫星在轨使用寿命的瓶颈问题。电阻点焊因为其有空间使用稳定性以及其克服了锡钎焊接空间冷热交变粉末化的缺点，已成为现今空间用太阳能电池阵零部件焊接的主流技术。
我们设计开发了该款机床设备帮助国内某研究所完成了其空间用太阳能电池阵从锡钎焊向电阻点焊技术的跨越式发展。发明内容
本发明所要解决的技术问题在于解决空间用太阳能电池阵的自动电阻点焊问题， 提出一种太阳能电池阵元器件焊接专用的龙门式太阳能电池阵电阻点焊机床，本发明解决了焊接过程中需要的图像识别式自动定位，压力控制、程控焊接等问题，满足了焊接需要。
为了解决上述技术问题，本发明设计开发的龙门式太阳能电池阵电阻点焊机床， 机床整体采用铝合金材料搭建而成，其创新点在于，其包括机床床身、图像识别单元]、单轴机器人、程控焊接单元、压力控制单元、控制机柜及其操作软件，其中
机床床身的框架采用铝合金型材搭建而成；
X轴采用两根同步带驱动的型材导轨，两根导轨分布在机床的上下两侧，两根导轨之间采用同步杆；
Y轴采用一根同步带驱动铝合金型材导轨和一根辅助铝合金型材导轨；机床工作台安装在Y轴的滑块上；
Z轴采用单轴机器人，并安装在机床工作台上；
图像识别单元、程控焊接单元和压力控制单元均安装在机床工作台上；
图像识别单元、程控焊接单元和压力控制单元均和控制机柜通讯连接；
控制机柜的操作软件集成具有控制集成图像识别单元、程控焊接单元和压力控制单元的模块；
机床的X轴、Y轴和Z轴均采用伺服电机。
优选地，本发明上述龙门式太阳能电池阵电阻点焊机床中，图像识别单元的摄像头、程控焊接单元的焊枪和电源、压力控制单元的监控仪都安装在机床工作台上，机床上所有的线缆都是通过走线槽来完成。
相对于现有技术，本发明设计开发的龙门式太阳能电池阵电阻点焊机具有图像识别、自动定位跟踪功能，焊接压力控制功能，以及程控焊接功能，可以完成太阳能电池阵零部件的自动可靠焊接。
图1是本发明龙门式太阳能电池阵电阻点焊机床的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是图1中A部位的局部放大图。
其中1为机床床身；2为图像识别单元；3为单轴机器人；4为程控焊接单元；5为压力控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
如图1-3所示，本发明优选实施例提供的龙门式太阳能电池阵电阻点焊机床，机床整体采用铝合金材料搭建而成，包括机床床身1、图像识别单元2、单轴机器人3、程控焊接单元4(AVI0 :MCff-750)、压力控制单元5 (AVIO =QC-IOO)、控制机柜及其操作软件，其中 机床床身1的框架采用铝合金型材搭建而成；X轴采用两根同步带驱动的型材导轨，两根导轨分布在机床的上下两侧，两根导轨之间采用同步杆；Y轴采用一根同步带驱动铝合金型材导轨和一根辅助铝合金型材导轨；机床工作台安装在Y轴的滑块上；Z轴采用单轴机器人 3，并安装在机床工作台上；图像识别单元2、程控焊接单元4和压力控制单元5均安装在机床工作台上；图像识别单元2、程控焊接单元4和压力控制单元5均和控制机柜通讯连接； 控制机柜的操作软件集成具有控制集成图像识别单元2、程控焊接单元4和压力控制单元5 的模块；机床的X轴、Y轴和Z轴均采用伺服电机。
本实施例的龙门式太阳能电池阵电阻点焊机具有图像识别、自动定位跟踪功能， 该功能主要由组成图像识别单元2的摄像镜头、标定机构以及控制机柜及其操作软件完成。该功能可以帮助机床进行焊点位置的精确定位，精度可以达到士0.05mm。
本实施例的龙门式太阳能电池阵电阻点焊机具有焊接压力控制功能。该机床集成 AVIO的QC-100压力控制单元。在控制机柜及其操作软件内设计专门的模块进行集成，使用其完成焊接压力的实时监控，并在设定的压力点进行焊接操作。
本实施例的龙门式太阳能电池阵电阻点焊机具有程控焊接功能。该机床集成AVIO 的微型微隙平行电阻点焊单元(MCW-750)。通过相关的接口和协议，在控制机柜及其操作软件用户就可以完成焊接电流、电压、放电时间等重要参数的设定，并对其实时焊接曲线(电流、电压)进行监控和数据采集。同时使用现场监控单元拍下的照片，完成对每个焊点所有数据的实时保存与监测。
由于本实施例的机床用于焊接太阳能电池阵，其重量非常轻，所以机床床身1的框架采用高品质铝合金型材搭建而成；X轴采用两根同步带驱动的型材导轨，两根导轨分布在机床的上下两侧，两根导轨之间采用同步杆来保证其运动的同步性。Y轴采用一根同步带驱动铝合金型材导轨和一根辅助铝合金型材导轨；机床工作台安装在Y轴的滑块上，全部采用铝合金材料；Z轴采用单轴机器人3，安装在机床工作台上，其结构极其紧凑、控制方便。
如图3所示，图像识别单元2的摄像头、程控焊接单元4的焊枪和电源、压力控制单元5的监控仪等都安装在机床工作台上，机床上所有的线缆都是通过走线槽来完成。整个机床全部采用铝合金材料搭建而成，结构轻巧、重量轻、外观大方美观。
以下结合附图具体说明机床完成太阳能电池阵电阻点焊的方法
机床的X、Y、Z都采用的是伺服电机，可以完成焊枪在机床工作台上位置的精确控制。控制机柜的操作软件集成了图像识别单元2、程控焊接单元4和压力控制单元5等的模块。
焊接时，首先把太阳能电池阵固定在机床台面上。然后为单元设置太阳能电池阵的零点位置和尺寸面积。
设定完成后，按动开始识别按钮，单元就会根据电池阵的零点位置和尺寸面积，自动运行图像识别程序。控制机柜的操作软件会控制图像识别单元2的摄像头对整个电池阵进行扫描拍照并识别，把识别出的待焊元器件位置信息传输存储到数据库内。
在识别完成后，需要根据焊接元器件的不同设定焊接需要的电压(或者电流)、放电时间以及曲线等；以及焊接时需要的压力。设定完成按动开始焊接按钮，Z轴的单轴机器人在程序的控制下带着焊枪向待焊元器件移动，此时机床实时监控焊枪的压力，在达到设定值后，反馈信号给控制机柜，停止Z轴移动，并给焊接电源一个启动信号。焊接电源在信号的触发下进行焊接，此时单元会自动的采集焊接相关的参数，监控单元拍下焊接时的照片，并把它们存放到数据库内。
机床重复上述步骤，直到整块太阳能电池阵焊接完成。
权利要求
1.一种龙门式太阳能电池阵电阻点焊机床，机床整体采用铝合金材料搭建而成，其特征是，其包括机床床身[1]、图像识别单元[2]、单轴机器人[3]、程控焊接单元W]、压力控制单元[5]、控制机柜及其操作软件，其中机床床身[1]的框架采用铝合金型材搭建而成；X轴采用两根同步带驱动的型材导轨，两根导轨分布在机床的上下两侧，两根导轨之间采用同步杆；Y轴采用一根同步带驱动铝合金型材导轨和一根辅助铝合金型材导轨；机床工作台安装在Y轴的滑块上；Z轴采用单轴机器人[3]，并安装在机床工作台上；图像识别单元[2]、程控焊接单元[4]和压力控制单元[5]均安装在机床工作台上；图像识别单元[2]、程控焊接单元[4]和压力控制单元[5]均和控制机柜通讯连接；控制机柜的操作软件集成具有控制集成图像识别单元[2]、程控焊接单元[4]和压力控制单元[5]的模块；机床的X轴、Y轴和Z轴均采用伺服电机。
2.根据权利要求1所述的龙门式太阳能电池阵电阻点焊机床，其特征是，图像识别单元[2]的摄像头、程控焊接单元[4]的焊枪和电源，以及压力控制单元[5]的监控仪均安装在机床工作台上。
全文摘要
本发明涉及一种龙门式太阳能电池阵电阻点焊机床，机床整体采用铝合金材料搭建而成，由机床床身[1]、图像识别单元[2]、单轴机器人[3]、程控焊接单元[4]、压力控制单元[5]、控制机柜及其操作软件构成。本发明机床可以完成太阳能电池阵的零部件的自动可靠焊接。本发明具有图像识别、自动定位跟踪、焊接压力控制、程控焊接等功能，适用于完成电子元器件的平行微隙电阻点焊连接。
文档编号B23K11/11GK102513673SQ201110412800
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者乔凤斌, 赵欣, 赵维刚 申请人:上海航天设备制造总厂