一種太陽能電池片廢片切割裝置的製作方法

2023-10-09 22:24:59 1

技術領域

本發明專利涉及一種太陽能電池片切割設備，特別涉及一種太陽能電池片廢片切割裝置，屬於集機器視覺技術、雷射切割技術於一體的太陽能電池片廢片切割機。

背景技術：

太陽能電池片是由很薄的矽板作為基體，是一種具有很高脆性的材料。在生產加工中容易產生毛刺，裂縫等缺陷，嚴重影響了產品的使用性能。對於一塊成型的太陽能電池板，如果因為一些小的缺陷而廢棄整塊電池板則會造成極大的浪費，因此對太陽能電池板進行分塊切割的時候，既要注意避開有缺陷的部分，又要使切割後可利用部分面積儘可能的大一些，這樣會節約材料、降低成本。

技術實現要素：

本發明專利的目的在於針對有缺陷的太陽能電池片，提供一種集視覺技術、雷射技術等為一體的太陽能電池片廢片切割機，該設備由機器視覺檢測部分、雷射切割部分以及機械傳動部分三大塊組成，利用機器視覺技術對太陽能電池片廢片進行位置定位，同時對廢片進行拍照傳送給工控機，工控機重新對廢片進行路徑規劃，使再次切割後可利用的電池片面積最大，最終反饋給雷射切割裝置進行切割。本設計結構緊湊、操作簡單，不僅使材料得到充分利用，同時避免了材料浪費對環境帶來的汙染，也降低了生產成本。

本發明專利採用以下技術方案：

一種太陽能電池片廢片切割裝置，包括機架、上料機構、下料機構、移動工作檯、視覺檢測裝置、雷射切割裝置、以及控制系統，其特徵在於：所述上料機構包括上料臂、驅動上料臂旋轉的伺服電機、用於放置待切割太陽能電池片廢片的上料臺、以及用於吸附待切割太陽能電池片廢片的真空吸盤，該真空吸盤設於上料臂末端；

所述下料機構包括下料臂、驅動下料臂旋轉的伺服電機，用於放置切割後太陽能電池片的下料臺、以及用於吸附切割後太陽能電池片的真空吸盤，該真空吸盤設於下料臂末端；

所述移動工作檯包括設於機架上的兩個平行導軌、可在兩個平行導軌上自由滑動的滑臺、以及驅動滑臺移動的伺服電機，所述滑臺上表面設有用於吸附和固定太陽能電池片的真空夾具；

所述視覺檢測裝置設於移動工作檯上方，其包括工業相機、鏡頭和相機微調器；所述雷射切割裝置包括雷射頭、雷射固定架、以及兩個垂直鑲嵌連接的單軸機械臂，雷射頭通過雷射固定架固定在其中一個單軸機械臂上；

所述真空夾具、以及上料臂和下料臂上的真空吸盤分別設有與之相連的真空泵，所述控制系統為工控機，上述所有真空泵、伺服電機、雷射切割裝置、以及視覺檢測裝置均通過控制系統控制。

作為優選，所述上料臂分別通過齒輪搖杆機構與相應的伺服電機相連，所述齒輪搖杆機構包括與上料臂或下料臂相連的從動小齒輪，與從動小齒輪嚙合的主動大齒輪，搖杆，以及傳動軸；所述搖杆兩端分別與主動大齒輪和傳動軸偏心鉸接，傳動軸通過齒輪組與相應的伺服電機輸出軸相連。通過齒輪搖杆機構可以實現上料臂或下料臂快速準確的將太陽能電池片按需要進行移動。

作為優選，所述滑臺與其伺服電機之間通過牛頭刨床機構相連，所述牛頭刨床機構包括固定設於滑臺下側的工作檯驅動軸，開有導槽的迴旋杆，工作檯傳動軸，以及轉動圓盤；所述轉動圓盤一側設有偏心的凸臺，所述迴旋杆頂部通過驅動杆與工作檯驅動軸鉸接，迴旋杆底部與機架鉸接，轉動圓盤通過將凸臺鑲嵌入導槽內與迴旋杆可滑動相連，轉動圓盤中心與工作檯傳動軸固定相連，工作檯傳動軸另一端與驅動滑臺移動的伺服電機相連。通過牛頭刨床機構可以實現滑臺在上料位、切割位和下料位之間快速切換。

作為優選，所述機架為可移動機架，機架底部設有萬向輪。

本發明專利的有益效果是：本發明提供了一種太陽能電池片廢片切割裝置，採用機器視覺檢測技術對廢片進行檢測並重新規劃切割路徑，運用雷射切割技術對廢片進行切割，使有缺陷的太陽能電池片重新得到利用，一方面避免了電池片廢片對環境造成的汙染，另一方面使材料得到充分利用，節約了成本。

附圖說明

圖1為太陽能電池片廢片切割裝置左視圖；

圖2為太陽能電池片廢片切割裝置俯視圖；

圖3為上料臺或下料臺結構示意圖；

圖4為牛頭刨床機構三維示意圖；

圖5為上料機構或下料機構的齒輪搖杆機構結構示意圖；

圖6為雷射切割裝置結構示意圖；

圖7為視覺檢測裝置示意圖；

圖8為上料臂或下料臂結構示意圖。

圖中：1-萬向輪，2-機架，3-雷射頭，4-雷射固定架，5-工業相機，6-相機支承架，7-第三伺服電機，8-工作檯輸入軸，9-主動齒輪，10-從動齒輪，11-電機支撐板，12-第二伺服電機，13-上料臺輸入軸，14-上料臺，15-上料臂，16-下料臺，17-下料臂，18-第四伺服電機，19-下料臺輸入軸，20-固定板，21-真空夾具，22-絲杆，23-第一伺服電機，24-滑臺，25-驅動杆，26-迴旋杆，27-轉動圓盤，28-驅動圓盤，29-搖杆，30-主動大齒輪，31-主動圓錐齒輪，32-從動圓錐齒輪，33-傳動軸，34-固定支架，35-從動小齒輪，36-工作檯驅動軸，37-工作檯傳動軸，38-支撐板，39-相機微調器，40-第一單軸機械臂，41-第二單軸機械臂，42-平行導軌，43-真空吸盤。

具體實施方式

為了便於本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。

下面結合實施例和附圖對本發明做進一步說明。

如圖所示，一種太陽能電池片廢片切割裝置，包括萬向輪1、機架2、上料機構、下料機構、移動工作檯、視覺檢測裝置、雷射切割裝置、以及工控機。

所述上料機構包括上料臺14、上料臂15、齒輪搖杆機構、圓錐輪系；所述下料機構包括下料臺16、下料臂17、齒輪搖杆機構、圓錐輪系；所述移動工作檯包括滑臺24、真空夾具21、牛頭刨床機構、平行導軌42；所述視覺檢測裝置包括相機支撐架6、工業相機5、相機微調器39；所述雷射切割裝置包括相互垂直鑲嵌的第一單軸機械臂40和第二單軸機械臂41、以及雷射頭3和雷射固定架4。

如圖3所示，所述上料臺14和下料臺16下側均通過絲杆螺母機構與機架2相連，該絲杆螺母機構包括與上料臺14或下料臺16相連的絲杆22、套在絲杆22上的螺母、以及驅動絲杆22旋轉的第一伺服電機23，螺母通過固定板20固定在機架2上，通過第一伺服電機23驅動絲杆22旋轉從而實現上料臺14或下料臺16上升或下降。

如圖5所示，所述齒輪搖杆機構包括與上料臂15或下料臂17連接的從動小齒輪35、與從動小齒輪35嚙合的主動大齒輪30、搖杆29、傳動軸33、連接於傳動軸33上的從動圓錐齒輪32、以及與從動圓錐齒輪32相連的主動圓錐齒輪31，主動圓錐齒輪31通過輸入軸與伺服電機相連，傳動軸33頂部設有驅動圓盤28，搖杆29兩端分別與傳動軸33頂部的驅動圓盤28和主動大齒輪30偏心鉸接相連；驅動上料臂15的伺服電機為第二伺服電機12，驅動下料臂17的為第四伺服電機18，上料機構的主動圓錐齒輪31通過上料臺輸入軸13與第二伺服電機12相連，下料機構的主動圓錐齒輪31通過下料臺輸入軸19與第四伺服電機18相連；所述上料臂15和下料臂17末端均設有真空吸盤43，兩個真空吸盤43分別設有與之相連的真空泵，真空吸盤43通過真空泵產生真空負壓吸住太陽能電池片，齒輪搖杆機構通過固定支架34固定在機架2上。

如圖2和圖4所示，所述真空夾具21通過螺釘固定於滑臺24上，真空夾具21設有與之相連的真空泵，所述滑臺24安裝於平行導軌42之間，所述平行導軌42固定於機架2上；所述牛頭刨床機構包括驅動杆25、開有導槽的迴旋杆26、一側帶有凸臺的轉動圓盤27；所述驅動杆25上端與工作檯驅動軸36鉸接，所述工作檯驅動軸36固定於滑臺24下方，所述驅動杆25下端與迴旋杆26通過鉸鏈連接，所述迴旋杆26另一端通過鉸鏈與機架2連接，所述轉動圓盤27通過一側凸臺鑲接於迴旋杆26的導槽內，所述轉動圓盤27中心設有與之固定相連的工作檯傳動軸37，所述工作檯傳動軸37一端連接有從動齒輪10，所述從動齒輪10嚙合於主動齒輪9，所述主動齒輪9連接有工作檯輸入軸8，所述工作檯輸入軸8與第三伺服電機7相連。

如圖7所示，所述相機支撐架6固定於機架2上，所述相機支撐架6上安裝有工業相機5，所述工業相機5上安裝有相機微調器39。

如圖6所示，所述雷射頭3固定於雷射固定架4上，所述雷射固定架4連接於第一單軸機器臂40和第二單軸機械臂41上，所述水平放置的第一單軸機器臂40和第二單軸機械臂41固定於支撐板38上。

第三伺服電機7、第二伺服電機12和第四伺服電機18通過電機支撐板11固定於機架2上。

一種太陽能電池片廢片切割裝置如圖1所示，待重新切割的太陽能電池片廢片放置於上料臺14上，從上料臂15將待切割的太陽能電池片廢片由上料臺14移動至真空夾具21所在位置再到下料臂17將切割完畢的太陽能電池片由真空夾具21移至下料臺16為一個工作周期。首先由工控機發出開始命令，系統啟動，設備開始運轉，第三伺服電機7轉動，通過工作檯輸入軸8帶動主動齒輪9和從動齒輪10轉動，從動齒輪10通過工作檯傳動軸37帶動轉動圓盤27，轉動圓盤27驅動迴旋杆26和驅動杆25運動，驅動杆25帶動工作檯驅動軸36使滑臺24移動到上料位置等待上料；第二伺服電機12轉動，通過輸入軸13帶動圓錐輪系轉動，從動圓錐齒輪32通過傳動軸33帶動搖杆29運動，搖杆29驅動齒輪輪系運轉，最終帶動上料臂15轉動到上料臺14位置，連接在上料臂15上的真空吸盤43產生負壓吸取太陽能電池片廢片，由上料臂15傳送到真空夾具21所在位置，真空夾具21產生負壓吸緊廢片，第三伺服電機7再次啟動，帶動滑臺24運動到切割位置，首先由最上方的工業相機5對廢片進行定位並拍照，將圖片傳送給工控機，工控機通過相應軟體和算法對圖片進行分析，檢測到廢片上的毛刺及其他缺陷，對廢片重新進行路徑規劃，待分析完畢，工控機發送切割指令，切割裝置開始工作，第一單軸機械臂40和第二單軸機械臂41帶動雷射頭3在x軸和y軸方向上移動，使雷射頭3能按照工控機規劃的路徑進行切割，切割完畢後，第三伺服電機7再次啟動，將滑臺24移動至下料位置，第四伺服電機18啟動，下料臂17轉動至下料位置，下料臂17的真空吸盤43吸取切割後的電池片，由下料臂17運送至下料臺16，一個工作周期結束，繼續循環。