一种高精密搬送叠片装置的制作方法

本实用新型涉及叠瓦搬送的技术领域，具体为一种高精密搬送叠片装置。

背景技术：

随着全球技术和经济的迅速发展，全球煤炭、石油、天然气等常规化石能源消耗速度加快，生态环境不断恶化，日益需要更多的清洁能源来满足需求。太阳能凭借其可靠性、安全性、广泛性、环保性、资源充足性的特点已成为最重要的可再生能源之一，许多国家和地区都在大力发展太阳能(光伏)电池产业。叠瓦光伏组件是基于叠片技术的高性能、高密度光伏电池组件，与传统的光伏电池组件相比，叠瓦光伏组件通过将光伏电池片以更紧密的方式互相连接，利用导电胶粘剂使一个电池片的正面主栅线与另一个电池片背面的背面主栅线重叠互联封装成型，该过程需要高精度高效率的叠瓦焊接技术来保证。

现有的叠瓦焊接设备都是基于电池片吸前定位的方式控制机械手吸取电池片进行叠放，即：1，待电池片随传送皮带到上料位，利用机器视觉技术控制相机采集电池片定位图像；2，算法进行图像处理获取电池片定位信息并将定位信息传送给机械手；3，机械手获取定位信息进行内部换算后带片到放片位叠放。但是该种方法存在弊端，即电池片定位信息是在机械手吸取电池片前已经传送给机械手，但是在机械手通过吸盘吸取电池片后由于形变和搓动等因素会导致电池片的位置相对机械手发生了改变亦即机械手所获得的定位信息是不准确的，该吸取电池片过程会导致±0.05mm位置偏移误差的产生，故该种叠片方式很难保证较高叠片精度，直接会导致漏白，电极错位以及成串组件的转化效率不高等品质问题的出现。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供了一种高精密搬送叠片装置，其在机械手吸持电池片后再进行尺寸定位计算，将电池片精准放置到放片工位，其确保了叠片的精度，确保后续组件的产品品质。

一种高精密搬送叠片装置，其特征在于：其包括叠片平台、电池片输送线，所述电池片输送线的末端设置有取片工位，所述叠片平台的朝向所述取片工位的一端设置有放片工位，所述取片工位和放片工位之间间隔布置，其还包括有机械手组件，所述机械手组件的吸盘抓片治具的两侧分别设置有侧凸的定位标记，所述定位标记沿着被吸持的电池片的两侧排列布置，所述取片工位的靠近所述放片工位的区域位置设置有机器视觉模组，所述机器视觉模组包括有两组高帧速全局快门相机，每组高帧速全局快门相机的镜头分别对应于定位标记的宽度区域下方位置布置，其还包括有高速光电感应开关，所述高速光电感应开关监测其上方是否有电池片通过，所述高速光电感应开关的输出端连接所述机器视觉模组的触发开关，所述机器视觉模组的输出端连接至外部数据处理模块，所述数据处理模块还连接至所述机械手组件的驱动单元。

其进一步特征在于：所述电池片输送线和所述叠片平台的输送轨迹在同一直线延长线上，使得机械手组件的吸盘抓片治具仅需在传输过程中做直线运动，使得数据处理模块的运算简单、快捷；

所述机械手组件具体为多轴机械手结构，其至少包括x轴、y轴、z轴以及平面旋转四个维度的运动；

所述机器视觉模组如图包括两组高帧速全局快门相机及其对应的镜头，所述机器视觉模组还包括有增量型光源及其配套的增量控制器，两侧的支架的两端分别通过对应的增量型光源的安装支架连接，两组增量型光源分别穿过取片工位的两层输送皮带的空间区域布置，使得整个结构布置紧凑可靠，每组高帧速全局快门相机及其对应的镜头分别朝向上布置，两组所述增量型光源朝向中间汇集区域布置；

所述高速光电感应开关的触发端朝上布置，其位于距离吸盘抓片治具取片后前进位置5至15mm处，所述高速光电感应开关还连接有高速光耦，所述高速光电感应开关通过高速光耦输出触发信号硬触发高帧速全局快门相机以及增量型光源同步频闪采图；

所述吸盘抓片治具的吸持本体的两侧沿着其长度方向分别通过连接杆连接对应侧的所述定位标记；

所述定位标记具体为并列排布的一组mark圆，机械手组件运行过程中可采集完每一张电池片以及与每个电池片对应的位于吸盘抓片治具上的mark圆的图像。

一种精密搬送叠片方法，其特征在于：机械手组件在取片工位吸取电池片后采用走直线轨迹方式飞速运往放片位，该过程中在每小片电池片到达安装在距离取片位一定距离处的高速光电感应开关位置处触发光电感应开关，同时光电感应开关即通过光耦输出触发信号硬触发相机以及光源同步频闪采图，在机械手运行经过相机的过程中可采集完每一张电池片的图像，数据处理模块通过预设算法计算每张电池片的定位信息后传送给机械手并引导机械手运动到放片位进行叠片。

其进一步特征在于：待电池片随流水线流到取片工位后，机械手组件到取片位控制吸盘抓片治具吸取电池片，待吸好电池片后机械手组件即带片采用走直线轨迹方式快速运往放片工位，在机械手快速带片运往放片工位的过程中，当每小片电池片到达安装在距离取片位5至15mm处的高速光电感应开关位置处立即触发光电感应开关，同时光电感应开关通过高速光耦输出触发信号硬触发机器视觉模组同步频闪采图，机械手运行过程中采集完每一张电池片以及与每个电池片对应的位于吸盘抓片治具上的定位标记的图像；

其中机器视觉模组中在高帧速全局快门相机接收光电感应开关通过高速光耦发出的触发信号并同步输出信号控制增量型光源，保证机器视觉模组的信号同步并采图；两个高帧速全局快门相机分别拍摄一个电池片两端区域的栅线特征进行定位，其由于拍摄视野减小，用小分辨率相机取代以往需要拍全电池片而选取的大分辨率相机，在降低成本的同时通过高帧速相机提高采图速度，实现当运行速度5m/s时约5ms/pcs的采图传输时间；

在机械手组件带片往放片工位搬运的过程中，数据处理模块在接收到的每一幅图像后，根据图像中电池片以及对应的治具上各定位标记的位置坐标信息，图像处理算法可计算出叠片所需要的定位信息并传送给机械手组件；

机械手组件在运行过程中接收到各电池片的定位信息后，待运行到放片工位后即根据各小片电池片的定位信息进行叠片；

机械手组件根据定位信息放置好电池片后，叠片平台在皮带轮带动下步进移动，准备下一次叠片。

采用上述技术方案后，机械手组件的吸盘吸取电池片后进行飞行拍照定位，克服以往吸前定位引入位置偏动导致定位精度不高的问题，机械手组件在取片工位吸取电池片后采用走直线轨迹方式飞速运往放片位，该过程中在每小片电池片到达安装在距离取片位一定距离处的高速光电感应开关位置处触发光电感应开关，同时光电感应开关即通过光耦输出触发信号硬触发相机以及光源同步频闪采图，在机械手运行经过相机的过程中可采集完每一张电池片的图像，数据处理模块通过预设算法计算每张电池片的定位信息后传送给机械手并引导机械手运动到放片位进行叠片，该过程中机械手收到定位信息后在叠片前定位信息不会发生改变，可消除因为吸取电池片的过程所造成的的定位信息的误差产生，大大提高最终的叠片精度；其在机械手吸持电池片后再进行尺寸定位计算，将电池片精准放置到放片工位，其确保了叠片的精度，确保后续组件的产品品质。

附图说明

图1为本实用新型的装置的立体图结构示意图(高速光电感应开关被遮挡)；

图2为本实用新型的吸盘抓片治具的立体图结构示意图；

图3为本实用新型的机器视觉模组的立体图结构示意图；

图4为本实用新型的高速光电感应开关的立体图结构示意图；

图中序号所对应的名称如下：

叠片平台1、放片工位101、电池片输送线2、取片工位201、机械手组件3，机械手组件3、吸盘抓片治具4、吸持本体41、连接杆42、定位标记5、电池片6、机器视觉模组7、高帧速全局快门相机71、镜头72、增量型光源73、支架74、安装支架75、高速光电感应开关8、输出端81、触发端82、数据处理模块9。

具体实施方式

一种高精密搬送叠片装置，见图1-图4：其包括叠片平台1、电池片输送线2，电池片输送线2的末端设置有取片工位201，叠片平台1的朝向取片工位21的一端设置有放片工位101，取片工位201和放片工位101之间间隔布置，其还包括有机械手组件3，机械手组件3的吸盘抓片治具4的两侧分别设置有侧凸的定位标记5，定位标记5沿着被吸持的电池片6的两侧排列布置，取片工位201的靠近放片工位101的区域位置设置有机器视觉模组7，机器视觉模组7包括有两组高帧速全局快门相机71，每组高帧速全局快门相机71的镜头72分别对应于定位标记5的宽度区域下方位置布置，其还包括有高速光电感应开关8，高速光电感应开关8监测其上方是否有电池片6通过，高速光电感应开关8的输出端81连接机器视觉模组7的触发开关，机器视觉模组7的输出端连接至外部数据处理模块9，数据处理模块9还连接至机械手组件3的驱动单元。

电池片输送线2和叠片平台1的输送轨迹在同一直线延长线上，使得机械手组件3的吸盘抓片治具4仅需在传输过程中做直线运动，使得数据处理模块的运算简单、快捷；

机械手组件3具体为多轴机械手结构，其至少包括x轴、y轴、z轴以及平面旋转四个维度的运动；

机器视觉模组7如图包括两组高帧速全局快门相机71及其对应的镜头72，机器视觉模组7还包括有增量型光源73及其配套的增量控制器(图中未画出)，两侧的支架74的两端分别通过对应的增量型光源73的安装支架75连接，两组增量型光源73分别穿过取片工位201的两层输送皮带的空间区域布置，使得整个结构布置紧凑可靠，每组高帧速全局快门相机71及其对应的镜头72分别朝向上布置，两组增量型光源73朝向中间汇集区域布置；

高速光电感应开关8的触发端82朝上布置，其位于距离吸盘抓片治具4取片后前进位置5至15mm处，高速光电感应开关8还连接有高速光耦(图中未画出、集成于内部设置)，高速光电感应开关8通过高速光耦输出触发信号硬触发高帧速全局快门相机71以及增量型光源73同步频闪采图，具体实施例中，高速光电感应开关8位于距离吸盘抓片治具4取片后前进位置10mm处；

吸盘抓片治具4的吸持本体41的两侧沿着其长度方向分别通过连接杆42连接对应侧的定位标记5；

定位标记5具体为并列排布的一组mark圆，机械手组件3运行过程中可采集完每一张电池片6以及与每个电池片6对应的位于吸盘抓片治具4上的mark圆的图像。

一种精密搬送叠片方法：机械手组件在取片工位吸取电池片后采用走直线轨迹方式飞速运往放片位，该过程中在每小片电池片到达安装在距离取片位一定距离处的高速光电感应开关位置处触发光电感应开关，同时光电感应开关即通过光耦输出触发信号硬触发相机以及光源同步频闪采图，在机械手运行经过相机的过程中可采集完每一张电池片的图像，数据处理模块通过预设算法计算每张电池片的定位信息后传送给机械手并引导机械手运动到放片位进行叠片。

其具体操作步骤如下：

a待电池片随流水线流到取片工位后，机械手组件到取片位控制吸盘抓片治具吸取电池片，待吸好电池片后机械手组件即带片采用走直线轨迹方式快速运往放片工位，在机械手快速带片运往放片工位的过程中，当每小片电池片到达安装在距离取片位5至15mm处的高速光电感应开关位置处立即触发光电感应开关，同时光电感应开关通过高速光耦输出触发信号硬触发机器视觉模组同步频闪采图，机械手运行过程中采集完每一张电池片以及与每个电池片对应的位于吸盘抓片治具上的定位标记的图像；

其中机器视觉模组中在高帧速全局快门相机接收光电感应开关通过高速光耦发出的触发信号并同步输出信号控制增量型光源，保证机器视觉模组的信号同步并采图；两个高帧速全局快门相机分别拍摄一个电池片两端区域的栅线特征进行定位，其由于拍摄视野减小，用小分辨率相机取代以往需要拍全电池片而选取的大分辨率相机，在降低成本的同时通过高帧速相机提高采图速度，实现当运行速度5m/s时5ms/pcs的采图传输时间；

b在机械手带片往放片工位搬运的过程中，数据处理模块在接收到的每一幅图像后，根据图像中电池片以及对应的治具上各定位标记的位置坐标信息，图像处理算法可计算出叠片所需要的定位信息并传送给机械手组件；

c机械手组件在运行过程中接收到各电池片的定位信息后，待运行到放片工位后即根据各小片电池片的定位信息进行叠片；

d机械手组件根据定位信息放置好电池片后，叠片平台在皮带轮带动下步进移动，准备下一次叠片。

其工作原理如下：机械手组件的吸盘吸取电池片后进行飞行拍照定位，克服以往吸前定位引入位置偏动导致定位精度不高的问题，机械手组件在取片工位吸取电池片后采用走直线轨迹方式飞速运往放片位，该过程中在每小片电池片到达安装在距离取片位一定距离处的高速光电感应开关位置处触发光电感应开关，同时光电感应开关即通过光耦输出触发信号硬触发相机以及光源同步频闪采图，在机械手运行经过相机的过程中可采集完每一张电池片的图像，数据处理模块通过预设算法计算每张电池片的定位信息后传送给机械手并引导机械手运动到放片位进行叠片，该过程中机械手收到定位信息后在叠片前定位信息不会发生改变，可消除因为吸取电池片的过程所造成的的定位信息的误差产生，大大提高最终的叠片精度；其在机械手吸持电池片后再进行尺寸定位计算，将电池片精准放置到放片工位，其确保了叠片的精度，确保后续组件的产品品质。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。