开方装置及其控制方法与流程

本发明涉及线切割，特别地涉及一种开方装置及其控制方法。

背景技术：

1、目前，随着社会对绿色可再生能源利用的重视和开放，光伏太阳能发电领域越来越得到重视和发展。光伏太阳能发电领域中，通常的晶体硅太阳能电池是在高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅棒后通过多线锯切割而成。现有硅片的制作流程，一般是将单晶硅或多晶硅原料通过开方机进行开方，使得硅棒整体呈类矩形；开方完毕后，对硅棒进行磨面、滚圆及抛光等处理；最后，再采用多线切片机对开方后的硅棒进行切片。

2、然而在现有技术中，开方机的最小尺寸偏差分布在-0.4mm～0.5mm，并且对偏差的控制十分不稳定，使得磨削余量较大，当上偏差不稳定会造成较大的硅损；当下偏差不稳定容易导致废棒，无法磨削；而且在切割过程中无法实时检测金刚线切割段的位置，造成棒料开方后的精度低的问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明技术方案提供了一种开方装置及其控制方法，通过调节机构对线切割机构进行调节补偿而提高棒料开方后的精度。

2、本发明提供了一种开方装置，包括：工作台；调节机构，所述调节机构设置于所述工作台上；线切割机构，所述线切割机构设置于所述工作台上，且所述调节机构能够调节所述线切割机构的切割段的位置。利用调节机构对切割段的位置进行调节，保证切割段对棒料的切割位置，从而提高开方后棒料的精度。

3、本发明技术方案的进一步优化，所述开方装置还包括切割线，所述线切割机构包括两个切割轮，所述切割线依次经过两个所述切割轮，且位于两个所述切割轮之间的所述切割线构成所述切割段，所述调节机构能够带动至少一个所述切割轮沿所述切割轮的轴线方向进行移动。两个切割轮能够使位于两者之间的切割线进行支撑而形成切割段，从而保证对棒料的切割效果

4、本发明技术方案的进一步优化，所述线切割机构的数量为两个，两个所述线切割机构并列设置，所述调节机构能够调节两个所述线切割机构之间的间距。此时开方装置能够同时对棒料的两个侧面同时进行加工，提高开方装置的开方效率。

5、本发明技术方案的进一步优化，所述开方装置还包括检测机构，所述检测机构与所述调节机构电连接，所述检测机构能够获取所述切割段的偏移量。利用检测机构获取切割段的偏移量，调节机构根据该偏移量对切割段的位置进行调节，从而保证切割线的切割位置达到预设要求。

6、本发明技术方案的进一步优化，所述检测机构包括摄像头和图像识别单元，所述摄像头的拍摄方向朝向所述切割段，且所述摄像头与所述图像识别单元电连接，所述图像识别单元与所述调节机构电连接。利用摄像头对切割段拍摄图像，图像识别单元对图像进行识别比对，从而判断切割段的位置是否发生偏移以及偏移量的数值，并将该偏移量传递至调节机构处，调节机构带动切割段进行移动。

7、本发明技术方案的进一步优化，所述线切割机构包括两个切割轮，所述切割段位于两个所述切割轮之间，所述切割轮和棒料之间具有间距，所述摄像头的拍摄方向朝向所述间距。由于切割段在切割过程中，中部处于棒料内，无法对该部分切割段进行检测，而检测棒料和切割轮之间的切割段处于暴露状态，可以通过检测该部分的切割段是否发生偏移来确定切割段的中部是否发生偏移，并最终得出切割段的偏移量。

8、本发明技术方案的进一步优化，所述摄像头位于所述切割段的一侧，且所述摄像头能够检测所述切割段的线弓形状。摄像头由切割段的侧面进行拍照，从而获取线弓的形状，并判断线弓形状来片段切割段是否发生偏移。

9、本发明技术方案的进一步优化，所述开方装置还包括进给机构，所述进给机构设置于所述工作台上，且所述线切割机构设置于所述进给机构上，所述进给机构与所述检测机构电连接，且所述进给机构能够根据所述线弓形状调节进给速度。进给机构能够带动线切割机构进行移动以实现对棒料的切割，同时由于进给机构的带动，切割线会在进给机构和棒料的共同作用下形成弓形的线弓，通过调节进给机构的进给速度，可以调节线弓的高度，在调节机构的配合调节下，进一步提高对切割段位置的调节，从而保证棒料的切割效果。

10、本发明技术方案的进一步优化，所述检测机构包括激光发射机构和激光接收机构，所述激光发射机构和所述激光接收机构对称设置于所述切割段的两侧。利用激光束对切割段的位置进行判断，并获取切割段的实时位置和目标位置之间的距离，从而得出切割段的偏移量。

11、本发明技术方案的进一步优化，所述线切割机构包括两个切割轮，所述切割段位于两个所述切割轮之间，所述切割轮和棒料之间具有间距，所述激光发射机构和所述激光接收机构位于所述间距内。由于切割段在切割过程中，中部处于棒料内，无法对该部分切割段进行检测，而检测棒料和切割轮之间的切割段处于暴露状态，可以通过检测该部分的切割段是否发生偏移来确定切割段的中部是否发生偏移，并最终得出切割段的偏移量。

12、本发明技术方案的进一步优化，所述检测机构包括反射激光测头，所述反射激光测头位于所述切割段的一侧，且所述反射激光测头朝向所述切割段发射激光束，并获取所述切割段反射的激光束。通过获取反射后的激光束的位置从而可以判断切割段的偏移量及偏移角度。

13、本发明技术方案的进一步优化，所述开方装置还包括检测机构，所述检测机构与所述调节机构电连接，所述检测机构能够获取所述切割段切割棒料后的线槽形状。通过线槽的形状预测处切割段对棒料即将切割的位置，并与棒料上的预设切割位置进行比对，从而获得切割段的偏移量。

14、本发明还提供一种上述的开方装置的控制方法，包括：

15、步骤s1、获取线切割机构的切割段的偏移量；

16、步骤s2、根据步骤s1中的偏移量控制调节机构对切割段的位置进行调节。

17、通过步骤s1的偏移量确认以及对切割段的位置调节，可以实现开方装置的闭环调节，无需外部控制。

18、本发明技术方案的进一步优化，所述检测机构包括摄像头和图像识别单元，所述摄像头的拍摄方向朝向所述切割段，且所述摄像头与所述图像识别单元电连接，所述图像识别单元与所述调节机构电连接，在步骤s1中，包括：

19、获取切割段的图像，并将切割段相邻的两张图像进行比对；

20、根据比对结果确定切割段的偏移量。利用图像比对相对于现有技术中利用经验判断来说，偏移量的精度更高，对切割段的调节精度也更高

21、本发明技术方案的进一步优化，所述摄像头位于所述切割段的一侧，且所述摄像头能够检测所述切割段的线弓形状，所述开方装置还包括进给机构，所述进给机构设置于所述工作台上，且所述线切割机构设置于所述进给机构上，所述进给机构于所述检测机构电连接，且所述进给机构能够根据所述线弓形状调节进给速度，在所述获取切割段的图像，并将切割段相邻的两张图像进行比对之后，还包括：

22、获取切割段的线弓形状；

23、根据线弓形状调整进给机构的进给速度。在调节机构的配合调节下，进一步提高对切割段位置的调节，从而保证棒料的切割效果。

24、与现有技术相比，本发明技术方案的优点在于：

25、1)对切割过程中的切割段进行实时检测，当切割段发生偏离时，切割线会有向偏离方向的分力，故需通过切割轮在轴向沿偏离反方向移动，让切割线在切割轮的轴线方向上的合力为0，方可调整至理想位置，实现补偿调整；

26、2)在切割过程中可以对至少一个线切割机构重复检测和调节，实现实时的闭环控制，从而提高开方精度；

27、3)当采用多个检测机构进行实时检测时，方案调整精度更高，特别是采用对切割段的线弓形状的检测，可以解决切割邻面垂直度差的问题；

28、4)有效的提高开方机对偏差的调节控制能力，减少磨削余量，从而提高加工效率。