CN104625386A - 一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置 - Google Patents

一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置 Download PDF

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Abstract

一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置,其包括X轴水平线性移动模块组、Y轴水平线性移动模块组、Z轴升降模块组和焊接模块组,所述的Y轴水平线性移动模块组连接在X轴水平线性移动模块组上并与其呈直角,所述的Z轴升降模块组连接在Y轴水平线性移动模块组上,所述的焊接模块组连接在Z轴升降模块组上,所述Z轴升降模块组的一侧还设有摄像头,所述的摄像头通过摄像头支撑架连接在Y轴水平线性移动模块组上,所述的摄像头与视觉控制系统相连。本发明通过增设摄像头和视觉控制系统,使焊接装置能够更加快捷、准确地进行定位焊接,大大提高了其的工作效率。

Description

一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置
技术领域
本发明涉及一种焊接装置,特别是一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置。
技术背景
单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。光伏组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。
一个进线开关要分给多个分支回路使用,分支回路的进线就是主开关的出线,而主开关不可能接多根出线就需要先接到汇流条上,分支回路就从汇流条上取电。
现实中的焊接装置往往是固定不动的,在焊接过程前需要人工把原材料准确的放置到位,然后才能进行焊接操作,此种方式的焊接不仅效率十分低下,而且其焊接的成功率也很受原材料摆放位置的影响。所以设计一种能够在平面内任意移动的焊接装置就显得尤为重要,通过半自动化进行精确定位,从而更加快捷和准确的进行焊接,提高其的焊接效率。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是通过增设摄像头和视觉控制系统,使焊接装置能够更加快捷、准确地进行定位焊接,提高其的工作效率;提供一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置。
为解决上述的技术问题,本发明的结构包括X轴水平线性移动模块组、Y轴水平线性移动模块组、Z轴升降模块组和焊接模块组,所述的Y轴水平线性移动模块组连接在X轴水平线性移动模块组上并与其呈直角,所述的Z轴升降模块组连接在Y轴水平线性移动模块组上,所述的焊接模块组连接在Z轴升降模块组上,所述Z轴升降模块组的一侧还设有摄像头,所述的摄像头通过摄像头支撑架连接在Y轴水平线性移动模块组上,所述的摄像头与视觉控制系统相连;
所述的视觉控制系统包括图像处理装置和气缸定位器,所述图像处理装置的输入端与摄像头连接、输出端与气缸定位器和X轴水平线性移动模块组连接,所述的Y轴水平线性移动模块组和Z轴升降模块组和焊接模块组内分别安装有气缸定位器;所述的摄像头用于采集桩位置数据,并将采集数据发送给图像处理装置;所述图像处理装置对接受到的数据进行计算分析,并产生控制命令发送给气缸定位器和X轴水平线性移动模块组,所述气缸定位器根据接受到的控制命令驱动Y轴水平线性移动模块组和Z轴升降模块组和焊接模块组运动。
进一步:所述的焊接模块组包括支架、电流频率调节器、高频感应线圈、“T”字形连接块和矩形端头,所述的支架和电流频率调节器分别与Z轴升降模块组相连,高频感应线圈连接在电流频率调节器的下方,所述高频感应线圈的下端伸入至矩形端头内部,所述的矩形端头通过“T”字形连接块固定连接在支架的下端。
又进一步:所述的X轴水平线性移动模块组包括伺服电机和线性模组,所述的线性模组是由滑块、丝杠、丝杠螺母和轨道组成,所述的伺服电机设置在平台的一端,所述平台的侧面设有轨道,所述的滑块滑动连接在轨道上,所述的丝杠位于平台内,所述伺服电机的出轴端伸入平台内与丝杠相连,所述的滑 块通过丝杠螺母连接在丝杠上,所述的Y轴水平线性移动模块组安装在滑块上,所述的伺服电机与图像处理装置相连。
又进一步:所述的Y轴水平线性移动模块组包括第一气动缸和竖直设置的平移板,所述的第一气动缸水平安装在滑块上,所述的平移板连接在第一气动缸的出轴端,所述的Z轴升降模块组和摄像头支撑架分别安装在平移板上,所述的第一气动缸上安装有气缸定位器。
又进一步:所述的Z轴升降模块组包括第二气动缸和L型升降板,所述的第二气动缸竖直安装平移板上,所述的L型升降板安装在第二气动缸的上表面,所述的电流频率调节器安装在L型升降板上,所述的第二气动缸上安装有气缸定位器。
又进一步:所述的L型升降板与支架相连,所述的支架的底部连接有定位压紧装置,所述的定位压紧装置半封闭的环绕在矩形端头的外侧。
再进一步:所述的定位压紧装置是由L型固定板、弹簧和压板从上之下依次连接组成,所述的L型固定板安装在支架上,所述的压板的一侧开有矩形凹槽,所述的矩形端头活动连接在压板的矩形凹槽内。
本发明不仅能够使焊接装置能够在空间内任意移动,从而使焊接变得更加快捷和准确,提高其的定位精度;而且本发明采用高频感应加热,提高了其的焊接质量及焊接速度;并且本设计还设有摄像头和视觉控制系统,使焊接装置能够更加快捷、准确地进行定位焊接,大大提高了其的焊接效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的主视结构示意图。
图3为本发明的左视结构示意图。
图4为焊接模块组的结构示意图。
图5为定位压紧装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置,包括X轴水平线性移动模块组、Y轴水平线性移动模块组、Z轴升降模块组和焊接模块组,所述的Y轴水平线性移动模块组连接在X轴水平线性移动模块组上并与其呈直角,所述的Z轴升降模块组连接在Y轴水平线性移动模块组上,所述的焊接模块组连接在Z轴升降模块组上,所述Z轴升降模块组的一侧还设有摄像头9,所述的摄像头9通过摄像头支撑架6连接在Y轴水平线性移动模块组上,所述的摄像头与视觉控制系统相连。本发明通过摄像头9采集焊接模块组的位置信息,然后发送信号给视觉控制系统由视觉控制系统来控制X轴水平线性移动模块组和Y轴水平线性移动模块组的运动进给量,从而把焊接模块组运送到待焊接物品的正上方;当焊接模块组与待焊接物品对准完毕后,Z轴升降模块组则会启动利用视觉控制系统控制Z轴升降模块组下降的进给量,从而利用Z轴升降模块组带着焊接模块组下降,使待焊接物品与焊接模块组相接触,此时启动焊接模块组利用其对物品进行焊接。本发明不仅能够使焊接装置能够在空间内任意移动,从而使焊接变得更加快捷和准确,提高其的定位精度;而且能够通过增设摄像头和视觉控制系统,使焊接装置能够更加快捷、准确地进行定位焊接,大大提高了其的焊接效率。
所述的视觉控制系统包括图像处理装置和气缸定位器,所述图像处理装置 的输入端与摄像头9连接、输出端与气缸定位器和X轴水平线性移动模块组连接,所述的Y轴水平线性移动模块组和Z轴升降模块组内分别安装有气缸定位器;所述的摄像头9用于采集焊接模块组的位置数据,并将采集数据发送给图像处理装置;所述图像处理装置对接受到的数据进行计算分析,并产生控制命令发送给气缸定位器和X轴水平线性移动模块组,所述气缸定位器根据接受到的控制命令驱动Y轴水平线性移动模块组和Z轴升降模块组和焊接模块组运动。
如图4所示的焊接模块组包括支架11、电流频率调节器22、高频感应线圈23、“T”字形连接块24和矩形端头25,所述的支架11和电流频率调节器22分别与Z轴升降模块组相连,所述的高频感应线圈23连接在电流频率调节器22的下方,所述高频感应线圈23的下端伸入至矩形端头25内,所述的矩形端头25通过“T”字形连接块24固定连接在支架11的下端。当对准完毕后启动Z轴升降模块组使其带着焊接模块组向下运动时,待焊接物品会插入矩形端头25内并伸入至高频感应线圈23,此时启动电流频率调节器22通过其给高频感应线圈23通电,利用高频感应对物品进行加热,从而完成焊接操作。
如图1和图2所示的X轴水平线性移动模块组包括伺服电机15和线性模组,所述的线性模组是由滑块3、丝杠、丝杠螺母和轨道2组成,所述的伺服电机15设置在平台1的一端,所述平台1的侧面设有轨道2,所述的滑块3滑动连接在轨道2上,所述的丝杠位于平台1内,所述伺服电机15的出轴端伸入平台1内与丝杠相连,所述的滑块3通过丝杠螺母连接在丝杠上,所述的Y轴水平线性移动模块组安装在滑块3上,所述的伺服电机15与图像处理装置相连。工作时启动伺服电机15使其带着丝杠旋转,在丝杠旋转的过程中丝杠螺母会沿着丝杠作水平运动,由于滑块3通过丝杠螺母连接在丝杠上,所以滑块3会在丝杠 螺母的带动下沿着轨道2运动,从而利用滑块3带着Y轴水平线性移动模块组、Z轴升降模块组和焊接模块组做水平运动;并且本设计还能够精确控制滑块3沿X轴方向的移动距离,在伺服电机15旋转的过程中摄像头9会不断检测焊接模块组的位置信息并发送信号给视觉控制系统,当焊接模块组沿X轴方向移动的距离满足要求后,则立即关闭伺服电机15,使伺服电机15停止运转,从而起到精确控制焊接模块组沿X轴方向运动的进给量。
如图2和图3所示的Y轴水平线性移动模块组包括第一气动缸4和竖直设置的平移板5,所述的第一气动缸4水平连接在滑块3上,所述的平移板5连接在第一气动缸4的出轴端,所述的Z轴升降模块组和摄像头支撑架6分别连接在平移板5上,所述的第一气动缸4上安装有气缸定位器。当焊接模块组在X轴水平线性移动模块组的带动下完成X轴方向上的运动后,启动第一气动缸4使其带着平移板5沿着Y轴方向运动,从而使Z轴升降模块组和焊接模块组跟着平移板5进行Y轴方向的运动;在平移板5沿着Y轴方向运动的过程中,本发明会通过摄像头9采集到的信息控制平移板5的进给量,图像处理装置会根据摄像头9采集到的信息通过气缸定位器控制第一气动缸4出轴的进给量,从而精确控制焊接模块组沿Y轴方向运动的距离。
如图1和图5所示的Z轴升降模块组包括第二气动缸7和L型升降板8,第二气动缸7竖直连接在平移板5上,所述的L型升降板8连接在第二气动缸7的上表面,所述的电流频率调节器22连接在L型升降板8上,所述的第二气动缸7上安装有气缸定位器。所述的L型升降板8的侧面连接有竖直设置的支架11,支架11的底部连接有定位压紧装置,定位压紧装置半封闭的环绕在矩形端头25的外侧。所述的定位压紧装置是由L型固定板12、弹簧16和压板13从上 之下依次连接组成,L型固定板12安装在支架11上,压板13的一侧开有矩形凹槽,矩形端头25活动的置于压板13的矩形凹槽内。当焊接模块组完成与待焊接物品的对准后,启动第二气动缸7通过L型升降板8带着焊接模块组下降,使焊接模块组与带焊机物品相接触,本发明通过图像处理装置严格控制第二气动缸7出轴的进给量,从而对焊接模块组的下降距离起到精确控制的作用;当L型升降板8向下运动时,与L型升降板8相连的支架11也会向下运动,压板13会通过挤压弹簧16对材料进行压紧,防止材料在焊接的过程中自行移动造成不必要的损失。
当然所述的Y轴水平线性移动模块组中的第一气动缸也可以采用伺服电机、丝杠来实现Z轴升降模块组在Y方向的直线运动。这样的变换都落在本专利申请保护的范围内。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置,其特征在于:包括X轴水平线性移动模块组、Y轴水平线性移动模块组、Z轴升降模块组和焊接模块组,所述的Y轴水平线性移动模块组连接在X轴水平线性移动模块组上并与其呈直角,所述的Z轴升降模块组连接在Y轴水平线性移动模块组上,所述的焊接模块组连接在Z轴升降模块组上,所述Z轴升降模块组的一侧还设有摄像头,所述的摄像头通过摄像头支撑架连接在Y轴水平线性移动模块组上,所述的摄像头与视觉控制系统相连;
所述的视觉控制系统包括图像处理装置和气缸定位器,所述图像处理装置的输入端与摄像头连接、输出端与气缸定位器和X轴水平线性移动模块组连接,所述的Y轴水平线性移动模块组和Z轴升降模块组和焊接模块组内分别安装有气缸定位器;所述的摄像头用于采集焊点位置数据,并将采集数据发送给图像处理装置;所述图像处理装置对接受到的数据进行计算分析,并产生控制命令发送给气缸定位器和X轴水平线性移动模块组,所述气缸定位器根据接受到的控制命令驱动Y轴水平线性移动模块组和Z轴升降模块组和焊接模块组运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置,其特征在于:所述的焊接模块组包括支架、电流频率调节器、高频感应线圈、“T”字形连接块和矩形端头,所述的支架和电流频率调节器分别与Z轴升降模块组相连,所述的高频感应线圈连接在电流频率调节器的下方,所述高频感应线圈的下端伸入至矩形端头内部,所述的矩形端头通过“T”字形连接块固定连接在支架的下端。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置,其特征在于:所述的X轴水平线性移动模块组包括伺服电机和线性模组,所述的线性模组是由滑块、丝杠、丝杠螺母和轨道组成,所述的伺服电机设置在平台的一端,所述平台的侧面设有轨道,所述的滑块滑动连接在轨道上,所述的丝杠位于平台内,所述伺服电机的出轴端伸入平台内与丝杠相连,所述的滑块通过丝杠螺母连接在丝杠上,所述的Y轴水平线性移动模块组安装在滑块上,所述的伺服电机与图像处理装置相连。
4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置,其特征在于:所述的Y轴水平线性移动模块组包括第一气动缸和竖直设置的平移板,所述的第一气动缸水平安装在滑块上,所述的平移板连接在第一气动缸的出轴端,所述的Z轴升降模块组和摄像头支撑架分别安装在平移板上,所述的第一气动缸上安装有气缸定位器。
5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置,其特征在于:所述的Z轴升降模块组包括第二气动缸和L型升降板,所述的第二气动缸竖直安装平移板上,所述的L型升降板安装在第二气动缸的上表面,所述的电流频率调节器安装在L型升降板上,所述的第二气动缸上安装有气缸定位器。
6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置,其特征在于:所述的L型升降板与支架相连,所述的支架的底部连接有定位压紧装置,所述的定位压紧装置半封闭的环绕在矩形端头的外侧。
7.根据权利要求6所述的一种基于机器视觉的光伏组件汇流条自动焊接装置,其特征在于:所述的定位压紧装置是由L型固定板、弹簧和压板从上之下依次连接组成,所述的L型固定板安装在支架上,所述的压板的一侧开有矩形凹槽,所述的矩形端头活动连接在压板的矩形凹槽内。
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