CN107052590A - 一种多功能太阳能电池片激光划片机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能太阳能电池片激光划片机，包括机架、上下料装置、中间工作台装置、激光切割装置、检测装置和工控机；上下料装置有两个，并分别设于机架的中间板两端，上下料装置包括上下料平台、上料装置、转臂装置和下料装置，中间工作台装置包括中间工作平台、真空夹具固定板装置和单轴机器人，真空夹具固定板装置通过单轴机器人带动可在两个上下料装置之间来回移动，上下料装置通过旋转和设于其上的吸盘将上料装置中的太阳能电池片移到真空夹具固定板装置上完成上料，上料后经检测装置检测后，通过工控机规划路径并控制激光切割装置完成切割，最后通过转臂装置将切割好的太阳能电池片移到下料装置。本发明结构简单，稳定可靠，效率高。

Description

一种多功能太阳能电池片激光划片机

技术领域

本发明属于太阳能电池片加工领域，具体涉及一种多功能太阳能电池片激光划片机。

背景技术

随着技术的发展，激光作为一个功能强大的、生产性的工具，已广泛应用于制造、表面处理和材料加工领域。激光划片是利用高能激光束照射在工件表面,使被照射区域局部熔化、气化、从而达到划片的目的。因激光是经专用光学系统聚焦后成为一个非常小的光点，能量密度高，因其加工是非接触式的，对工件本身无机械冲压力，工件不易变形。热影响极小，划精度高，广泛应用于太阳能硅片划片。

现有的激光划片机都包括依次相连的双轴机器人、切割平台和激光器，其中，切割平台固定在双轴机器人上，激光器固定在机架上，这种设计方法是切割平台移动，激光器固定，只有一个加工工位，导致加工加工效率低，同时还需要人来进行上下料动作，无法真正的完成对太阳能硅片自动化加工，同时，增加了安全隐患。

发明内容

根据现有的技术问题，本发明提供了一种多功能太阳能电池片激光划片机，该装置能实现太阳能硅片的自动化加工，适用于各种太阳能硅片，甚至残片加工，同时，该装置采用两个加工工位，提高了加工效率，本发明采用自动上下料，减少人工成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多功能太阳能电池片激光划片机，其特征在于：包括机架、上下料装置、中间工作台装置、激光切割装置、检测装置和工控机；

所述机架包括上框架、中间板和方钢架；

所述上下料装置有两个，并分别设于机架的中间板两端，上下料装置主要包括上下料平台、上料装置、转臂装置和下料装置，所述上下料平台固定在中间板上，所述上料装置用于放置盛有待切割太阳能电池片的上料盒，并能驱动上料盒上下移动以适应转臂装置取料；所述下料装置用于放置盛有切割好的太阳能电池片的下料盒，并能驱动切割好的太阳能电池片的下料盒上下移动以适应转臂装置下料；所述转臂装置包括转臂、伸缩气缸、旋转气缸、上料吸嘴和下料吸盘，所述伸缩气缸固定设于上下料平台上，旋转气缸固定于伸缩气缸自由端，所述转臂为直角的L型转臂，转臂的直角中心处与旋转气缸的旋转轴固定相连，所述上料吸嘴和下料吸盘分别设于转臂的两端，转臂上还设有控制上料吸嘴和下料吸盘吸气或吹气的气路控制装置；所述上料装置和下料装置对称设于转臂装置两侧的上下料平台上，所述两个上下料平台平行设置；

所述中间工作台装置包括中间工作平台、真空夹具固定板装置和单轴机器人，所述中间工作平台固定设置于两个上下料平台之间的中间板上，单轴机器人固定设于中间工作平台上，单轴机器人的滑台运动方向与中间工作平台平行，真空夹具固定板装置包括真空夹具固定板、两个真空夹具吸片板和控制真空夹具吸片板吸气或吹气的气路控制装置，所述真空夹具固定板与单轴机器人的滑台固定相连，两个真空夹具吸片板并排设于真空夹具固定板上；单轴机器人带动真空夹具固定板装置在两个上下料装置之间来回移动，在中间工作平台来回移动过程中能够使得两个真空夹具吸片板分别处于两个转臂的上料吸嘴或下料吸盘正下方；

所述激光切割装置设于中间工作台装置上方的机架上，激光切割装置包括激光切割器和双轴机器人，所述激光切割器通过双轴机器人与中间工作台装置上方的上框架固定相连，所述双轴机器人包括相互垂直相连的X轴机器人和Y轴机器人，通过双轴机器人可带动激光切割器在真空夹具吸片板上方自由移动；

所述检测装置包括工业相机和相机固定架，所述工业相机通过相机固定架与中间工作台装置上方的上框架相连；

所述工控机用于控制上料装置、转臂装置、下料装置和激光切割装置的运动，以及接收检测装置的检测待切割太阳能电池片的状况并规划切割路径。

作为改进，所述上料装置包括用于放置上料盒的上料仓，贯穿步进电机，步进电机丝杠，光杆二，上固定块，下固定块，以及位置传感器；所述上固定块和下固定块之间通过多根光杆二固定相连组成上料固定支架，所述步进电机丝杠穿过贯穿步进电机分别与上固定块和下固定块固定相连，贯穿步进电机与上下料平台固定相连，多根光杆二均通过直线轴承与上下料平台可上下滑动的相连，所述上料仓固定于上料支架顶部，所述位置传感器用于测量上料仓中的上料盒内最上层料是否达到能被转臂吸取的设定高度，所述上料仓一侧设有一缺口，位于上料仓的缺口处上下料平台上设有可移动的活动挡块，所述活动挡块可向内移动将位于上料仓内上料盒中太阳能电池片相对固定，上料仓旁边还设有对上料盒中太阳能电池片吹气的吹片装置。

作为改进，所述下料装置除了没有活动挡块和吹片装置以外结构和上料装置一样。

作为改进，所述转臂与上下料平台之间设有导向装置，所述导向装置包括上导向板、下导向板和多根光杆一，所述多根光杆一将上导向板和下导向板相连组成导向支架，多根光杆一通过直线轴承穿过上下料平台，上导向板固定于伸缩气缸自由端，旋转气缸固定于上导向板上。

作为改进，所述相机固定架包括相机横向支架、相机微调平台、相机微调平台固定块、相机夹具一和相机夹具二，所述相机微调平台固定块顶部与相机横向支架固定相连，相机微调平台固定块底部连接相机微调平台，相机微调平台底部设有固定相连的相机夹具一，相机夹具一和相机夹具二垂直相连，相机夹具二上设有两条腰孔，所述工业相机通过螺栓固定在相机夹具二的腰孔内，工业相机可在相机夹具二的腰孔内上下移动并通过螺栓固定相对位置。

本发明的有益效果是：

本发明能实现太阳能硅片的自动化加工，适用于各种太阳能硅片，甚至残片加工，同时，本装置采用两个加工工位，提高了加工效率，本发明采用自动上下料，减少人工成本。

附图说明

图1为本发明太阳能电池片激光划片机的主视图。

图2为本发明太阳能电池片激光划片机的左视图。

图3为本发明太阳能电池片激光划片机的右视图。

图4为本发明太阳能电池片激光划片机的后视图。

图5为本发明太阳能电池片激光划片机内部侧视图。

图6为本发明太阳能电池片激光划片机内部俯视图。

图7为本发明太阳能电池片激光划片机内部主视图。

图8为本发明太阳能电池片激光划片机上框架斜视图。

图9为本发明太阳能电池片激光划片机方钢架俯视图。

图10为本发明太阳能电池片激光划片机方钢架斜视图。

图11为本发明太阳能电池片激光划片机剖面视图。

图12为本发明太阳能电池片激光划片机相机固定架结构示意图。

图13为本发明太阳能电池片激光划片机上下料装置俯视图。

图14为本发明太阳能电池片激光划片机上下料装置侧视图。

图15为本发明太阳能电池片激光划片机上下料装置斜视图。

图16为本发明太阳能电池片激光划片机上料装置结构示意图。

图17为本发明太阳能电池片激光划片机下料装置结构示意图。

图18为本发明太阳能电池片激光划片机转臂装置结构示意图。

图19为本发明太阳能电池片激光划片机吹片装置结构示意图。

图20为本发明太阳能电池片激光划片机活动挡块结构示意图。

图21为本发明太阳能电池片激光划片机激光切割装置结构示意图。

图22为本发明太阳能电池片激光划片机中间工作平台装置俯视图。

图23为本发明太阳能电池片激光划片机中间工作平台装置侧视图。

图24为本发明太阳能电池片激光划片机中间工作平台结构示意图。

图25为本发明太阳能电池片激光划片机内部轴侧图。

附图标记：1-上框架，2-中间板，3-方钢架，4-方钢架前门，5-上框架前门，6-上框架前封板，7-上框架侧封板，8-上框架侧门，9-方钢架侧门，10-门把手，11-铰链一，12-方钢架侧门一，13-油水分离器安装盒遮板，14-上框架后封板，15-方钢架后板，16-激光切割装置，17-上下料装置，18-铰链二，19-把手，20-中间工作台装置，21-拖链，22-吸尘固定架，23-上框架顶板，24-上框架夹层，25-上框架夹层板，26-支脚，27-油水分离器安装盒，28-方钢架中间底板，29-方钢架左右底板，30-伺服挂板，31-垫块，32-气路挂板，33-PLC挂板，34-脚杯，35-脚杯固定板，36-相机固定架，37-相机横向支架，38-相机微调平台固定块，39-相机微调平台，40-工业相机，41-相机夹具一，42-相机夹具二，43-上下料平台，44-转臂装置，45-上料装置，46-下料装置，47-上导向板，48-光杆一，49-伸缩气缸，50-支撑柱，51-传感器支架，52-挡光片，53-下导向板，54-直线轴承，55-吹片装置，56-活动挡块，57-上料盒，58-上料仓，59-光杆二，60-下固定块，61-步进电机丝杠，62-贯穿步进电机，63-上固定块，64-下料盒，65-下料仓，66-转臂，67-下料吸盘支撑柱，68-下料吸盘，69-下料吸盘密封板，70-旋转气缸，71-上料吸嘴，72-吹片块，73-吹片块底座，74-直线导轨一，75-挡块，76-激光头支座，77-聚焦镜转接头，78-聚焦镜，79-激光头微调机构，80-激光器焊接架，81-直线导轨连接块，82-直线导轨二，83-Y轴机器人，84-X轴机器人，85-中间工作平台，86-真空夹具固定板装置，87-工作台吹气架，88-单轴机器人，89-挡光片一，90-真空夹具固定板，91-真空夹具密封板，92-真空夹具吸片板，93-压片，94-抽真空夹具，95-对射传感器支架，96-激光头。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明的结构做进一步详细说明。

一种多功能太阳能电池片激光划片机，包括机架、上下料装置17、中间工作台装置20、激光切割装置16、检测装置和工控机；

所述机架包括上框架1、中间板2和方钢架3；

如图1所示，机架正面从上到下，依次包括上框架1、中间板2、方钢架3，其中，上框架1为铝型材构件，中间板2为不锈钢材质，方钢架3为方钢焊接件，机架的正面依次安装了上框架前封板6，上框架前门5，方钢架前门4，其中，上框架前封板6与上框架1通过螺丝螺母连接，其将作为系统的机械操作面板，留有触摸屏和控制按钮的安装孔位，上框架前门5与上框架1通过铰链一11连接，其上设有门把手10，方钢架前门4与方钢架3通过铰链连接。控制按钮有三个：急停按钮、左上料按钮、右上料按钮，其中，左上料按钮和右上料按钮内都有指示灯，灯亮代表上料准备动作完成，灯灭代表上料盒57内太阳能硅片已加工完。

如图2所示，机架左侧从上到下，依次包括上框架侧封板7、上框架侧门8、方钢架侧门9，上框架侧封板7、上框架侧门8通过铰链一11与上框架1相连，方钢架侧门9通过门上的销定位，通过锁进行固定，其中，上框架侧封板7和方钢架侧门8都留有两个排风扇的安装孔。

如图3所示，机架右侧从上到下，依次包括上框架侧封板7、上框架侧门8、方钢架侧门一12，其安装方式同图2所述一致，方钢架侧门一12上设有油水分离器安装盒遮板13，油水分离器安装盒遮板13通过铰链与方钢架侧门一12相连，其上还设有把手19，如图5所示，铰链二18、把手19，同时，如图9所示，方钢架侧门一12上还设有油水分离器安装盒27，油水分离器安装盒27与机架通过螺丝连接。其中，油水分离器安装盒27主要是为了放置油水分离器，油水分离器安装盒遮板13为白色透明亚克力板，方便观察表上数据。

如图4所示，机架后侧从上到下，依次包括上框架后封板14、上框架前门5、方钢架后板15，上框架前门5、方钢架后板15安装方式同图2所述一致，上框架后封板14通过铰链与上框架1相连。

如图5、图6所示，中间板2上方设有激光切割装置16、上下料装置17、中间工作台装置20，都是通过螺丝与中间板2固定，其中，所述上下料装置17有两个，并分别设于机架的中间板2两端，如7所示，在中间板2在还设有拖链21，其安装在中间工作台装置20下方，所述拖链21用于给真空夹具固定板装置86下方的单轴机器人88布线，防止真空夹具固定板装置86移动过程中电缆线混乱。

如图8所示，上框架1分为三层，由上到下分别设有上框架顶板23、上框架夹层板25和上框架夹层24，上框架顶板23与上框架1通过螺丝连接，上框架夹层板25设置在上框架夹层24上，上框架顶板23上通过相机固定架36固定有工业相机40，其中，上框架夹层24分为三个区域，左边放置工控机，中间为激光切割装置16的活动区域，右边放置激光隔离器，上框架1通过支脚26与中间板2固定。

如图9、图10、图11所示，方钢架3底部分别安装了方钢架中间底板28、方钢架左右底板29、脚杯34、脚杯固定板35，方钢架左右底板29有两个，分别位于方钢架3底部左右两侧，通过焊接与方钢架3固定，脚杯固定板35位于方钢架3的四角，通过焊接与方钢架3相连，脚杯34通过螺纹固定在脚杯固定板35上，方钢架3内部设有伺服挂板30、气路挂板32、PLC挂板33，通过螺丝固定，方钢架3上方设有垫块31，通过焊接与方钢架3固定。

如图6和图25所示，所述上下料装置17有两个，并分别设于机架的中间板2两端，上下料装置17主要包括上下料平台43、上料装置45、转臂装置44、下料装置46和多根支撑柱50，所述多根支撑柱50下端通过螺丝与中间板2固定相连，多根支撑柱50上端通过螺丝与上下料平台43固定相连，所述上料装置45用于放置盛有待切割太阳能电池片的上料盒57，并能驱动上料盒57上下移动以适应转臂装置44取料；所述下料装置46用于放置盛有切割好的太阳能电池片的下料盒64，并能驱动切割好的太阳能电池片的下料盒64上下移动以适应转臂装置44下料；所述转臂装置44包括转臂66、伸缩气缸49、旋转气缸70、上料吸嘴71和下料吸盘68，所述伸缩气缸49固定设于上下料平台43上，所述转臂66与上下料平台43之间设有导向装置。

如图14所示，所述导向装置包括上导向板47、下导向板53和多根光杆一48，所述多根光杆一48将上导向板47和下导向板53相连组成导向支架，多根光杆一48通过直线轴承穿过上下料平台43，上导向板47固定于伸缩气缸49自由端，旋转气缸70固定于上导向板47上；所述转臂66为直角的L型转臂，转臂66的直角中心处与旋转气缸70的旋转轴固定相连，所述上料吸嘴71和下料吸盘68分别设于转臂66的两端，转臂66上还设有控制上料吸嘴71和下料吸盘68吸气或吹气的气路控制装置；所述上料装置45和下料装置46对称设于转臂装置44两侧的上下料平台43上，所述两个上下料平台43平行设置。

如图18所示，所述下料吸盘68通过下料吸盘支撑柱67与转臂66固定相连，下料吸盘支撑柱67通过锁紧螺丝固定在转臂66上，可以通过松紧锁紧螺丝调整上下位置，下料吸盘支撑柱67底部通过螺丝固定有下料吸盘密封板69，下料吸盘密封板69下通过螺丝固定有下料吸盘68，其中下料吸盘68底部有密集小孔，转臂装置44在运动过程中会有两个工位：“上料位”、“下料位”，通过旋转气缸70旋转90度完成工位的改变。

如图22至图24所示，所述中间工作台装置20包括中间工作平台85、真空夹具固定板装置86和单轴机器人88，所述中间工作平台85通过支撑柱50固定设于中间板2上，中间工作平台85垂直的设置于两个上下料平台43之间，单轴机器人88通过螺丝固定设于中间工作平台85上，单轴机器人88的滑台运动方向与中间工作平台85平行；中间工作平台85侧板设有用于固定抽真空夹具94的工作台吹气架87。

真空夹具固定板装置86包括真空夹具固定板90、两个真空夹具吸片板92和控制真空夹具吸片板92吸气或吹气的气路控制装置，所述真空夹具固定板90与单轴机器人88的滑台通过螺丝固定相连，真空夹具密封板91通过螺丝固定在真空夹具固定板90上，两个真空夹具吸片板92并排设于真空夹具密封板91上并通过压片93固定，真空夹具密封板91一侧设有抽真空夹具94，抽真空夹具94通过气路控制装置抽真空；真空夹具吸片板92上有密集小孔，用于吸附太阳能硅片，组出一个激光加工时的工作台，中间工作平台85上分为两个工作区域：“右上下料区+激光加工区域”、“左上下料+激光加工区域”，真空夹具固定板90通过单轴机器人在这两个工作区域之间移动。

单轴机器人88带动真空夹具固定板装置86在两个上下料装置17之间来回移动，在中间工作平台85来回移动过程中能够使得两个真空夹具吸片板92分别处于两个转臂66的上料吸嘴71或下料吸盘68正下方。

如图21和图25所示，所述激光切割装置16设于中间工作台装置20上方的机架上，激光切割装置16包括激光切割器和双轴机器人，所述激光切割器通过双轴机器人固定在上框架1上，所述双轴机器人包括相互垂直相连的X轴机器人84和Y轴机器人83，通过双轴机器人可带动激光切割器在真空夹具吸片板92上方自由移动；X轴机器人84通过螺丝固定在中间板2上，Y轴机器人83通过螺丝固定在X轴机器人84的滑台上，为了提高稳定性，Y轴机器人83的尾端设有固定在中间板2上的直线导轨二82，直线导轨二82与X轴机器人84平行，直线导轨二82的滑块通过直线导轨连接块81与Y轴机器人83尾端固定相连；

激光切割器包括激光器焊接架80、激光头微调机构79、激光头支座76、激光头96、聚焦镜78和聚焦镜转接头77，激光器焊接架80通过螺丝固定在Y轴机器人83的滑台上，激光头微调机构79通过螺丝固定在激光器焊接架80上端，激光头支座76通过螺丝固定在激光头微调机构79上，激光头96穿过激光头支座76，通过锁紧螺丝固定，聚焦镜78通过聚焦镜转接头77与激光头96固定，在激光器焊接架80的一侧还设有用于固定吸尘器的吸尘固定架22，如图21所示，激光器焊接架80为悬臂梁结构。

如图11和图12所示，所述检测装置包括工业相机40和相机固定架36，所述工业相机40通过相机固定架36固定在中间工作台装置20上方的上框架1；所述相机固定架36包括相机横向支架37、相机微调平台39、相机微调平台固定块38、相机夹具一41和相机夹具二42，所述相机微调平台固定块38顶部通过螺丝与相机横向支架37固定相连，相机微调平台固定块38底部连接相机微调平台39，相机微调平台39底部设有固定相连的相机夹具一41，相机夹具一41和相机夹具二42垂直相连，相机夹具二42上设有两条腰孔，所述工业相机40通过螺栓固定在相机夹具二42的腰孔内，工业相机40可在相机夹具二42的腰孔内上下移动并通过螺栓固定相对位置。相机横向支架37与上框架1固定相连，其中相机横向支架37为方便工业相机40调整在横向的位置，相机微调平台39对相机40的位置进行微调，相机夹具二42上的腰型孔，可以用来调节工业相机40在竖直方向的位置。

所述工控机用于控制上料装置45、转臂装置44、下料装置46和激光切割装置16的运动，以及接收检测装置的检测待切割太阳能电池片的状况并规划切割路径。

如图16所示，所述上料装置45包括用于放置上料盒57的上料仓58，贯穿步进电机62，步进电机丝杠61，光杆二59，上固定块63，下固定块60，以及位置传感器；所述上固定块63和下固定块60之间通过多根光杆二59固定相连组成上料固定支架，所述步进电机丝杠61穿过贯穿步进电机62分别与上固定块63和下固定块60固定相连，贯穿步进电机62与上下料平台43固定相连，多根光杆二59均通过直线轴承与上下料平台43可上下滑动的相连，所述上料仓58固定于上料支架顶部，所述位置传感器用于测量上料仓58中上料盒57内最上层料是否达到能被转臂吸取的设定高度，位置传感器为对射传感器，对射传感器有两个通过对射传感器支架95固定在上料仓58的两个对角；对射式传感器用于限定上料装置45的贯穿步进电机62上升高度，同时，可用来调节上料仓58中的最大存片量，反射式传感器固定在上料仓58中的沉台中，反射式传感器用于感应上料仓58中是否有料，上料盒57放在上料仓58上。支撑柱50下端固定在中间板2上，上端固定在上下料平台43。

所述上料仓58一侧设有一缺口，位于上料仓58的缺口处上下料平台43上设有可移动的活动挡块56，所述活动挡块56可向内移动将位于上料仓58内上料盒57中太阳能电池片相对固定，上料仓58旁边还设有对上料盒57中太阳能电池片吹气的吹片装置55。下固定块60旁边设有与上下料平台43固定相连的传感器支架51，下固定块60上设有挡光片52，通过挡光片52和传感器支架51上的接近开关配合可以对贯穿步进电机62进行限位，当挡光片52遮挡住传感器支架51上的接近开关时，接近开关获得贯穿步进电机62的位置信号。

如图17所示，所述下料装置46除了没有活动挡块56和吹片装置55以外结构和上料装置45一样，下料装置46上为下料盒64和下料仓65。

如图19所示，吹片装置55包括吹片块72、吹片块底座73、直线导轨一74，直线导轨一74通过螺丝固定在上下料平台43上，吹片块底座73通过螺丝固定在直线导轨一74的滑台上，吹片块72通过螺丝固定在吹片块底座73上，吹片块72内开有腔，前面设有吹气小孔，吹片装置55有两个，分布在上料装置45的贯穿步进电机62两侧，其中可以通过手动推动吹片块72在直线导轨一74上运动，来调节最佳的吹片位置。吹片装置55用于吹散上料盒57中叠在一起的太阳能硅片和限定硅片的活动范围，以便于上料。

如图20所示，活动挡块56包括挡块75、挡块底座、挡块直线导轨，安装方式与吹片装置一致。活动挡块56有两个，分别布置在上料仓58的两侧，活动挡块56用于限定硅片的活动范围，以便于上料。

系统初始化过程：

当点击固定在上框架前封板6上的触摸屏中的初始化按钮，固定在上下料平台43上的上料装置45和下料装置46的贯穿步进电机62开始向下运动，当挡光片52遮挡住贯穿步进电机62下极限处的接近开关时，贯穿步进电机62停止向下运动，开始向上回原点，当挡光片52遮挡住贯穿步进电机62原点处的接近开关时，贯穿步进电机62停止向上运动，向下运动完一段偏移量，贯穿步进电机62初始化完成。此时，伸缩气缸49位于上限位处，转臂66位于“下料位”，上料装置45的贯穿步进电机62位于“换料位”。

两个上下料装置17中上料装置45和下料装置46的四个贯穿步进电机62开始初始化的同时，工控机会控制中间工作台85上的单轴机器人88和中间板2上的X轴机器人84、Y轴机器人83完成初始化动作，当初始化完成时，单轴机器人88上的真空夹具固定板90位于中间工作台的“右上下料区+激光加工区域”，激光头焊接架80上的激光头96正好位于右边的真空夹具吸片板92正中央的上方。

系统正常工作完成上料准备动作过程：

在左右两个上下料装置17的上料仓58中放入装好太阳能硅片的上料盒57，其中，上料仓58内装有反射式激光传感器，只有上料盒57内有料，遮挡住了反射式激光传感器，按按钮才有效；按固定在上框架前封板6上的左上料按钮和右上料按钮，两个上料装置45的贯穿步进电机62向上运动，直到上料盒57内的太阳能硅片刚好遮挡住对射传感器支架95上的对射传感器时，上料装置45的贯穿步进电机62到达“工作位”，在上料装置45的贯穿步进电机62运动的同时，下料装置46的贯穿步进电机62会完成一次下料步进电机初始化动作。此时，伸缩气缸49位于上限位处，转臂66位于“上料位”，激光头96位于右边的真空夹具吸片板92的右下方切割原点处。当固定在上框架前封板6上的左上料按钮和右上料按钮中的灯亮时，系统上料准备动作完成。

系统正常工作完成第一次上料任务过程：

点击人机界面上的开始按钮，右边的上下料装置17中伸缩气缸49向下运动到下限位，转臂66上的上料吸嘴71内产生真空，吸附住上料盒57内最上面的太阳能硅片，伸缩气缸49向上运动到上限位，右边的上下料装置17中上料装置45的贯穿步进电机62向下运动一段距离后，向上运动到右边的上下料装置17中对射传感器支架95上的对射传感器处，同时，右边的上下料装置17中吹片块72向外吹气，吹片块72吹气时间可设定，一般为2-5s。当伸缩气缸49向上运动到上限位时，右边的上下料装置17中旋转气缸70旋转90度，转臂66位于“下料位”，伸缩气缸49向下运动到下限位时，上料吸嘴71破真空，将待加工的太阳能硅片放在真空夹具吸片板92上，伸缩气缸49向上回到上限位处，旋转气缸70旋转90度，转臂66回到“上料位”，完成第一次上料任务。

系统正常工作过程：当系统完成第一上料任务，单轴机器人88上的滑台向左移动到“左上下料+激光加工区域”，右边的真空夹具密封板91内产生真空，吸附住右边的真空夹具吸片板92上的太阳能硅片。左边的上下料装置17同上完成第一次上料任务，同时对右边真空夹具密封板91上的太阳能硅片完成激光切割任务，过程如下：工控机控制安装在上框架顶板23下方的工业相机40对放在右边的真空夹具吸片板92上的太阳能硅片进行拍照，工控机完成图像处理、切割路径生成，工控机控制激光切割装置16完成激光切割任务。当激光切割任务完成并且左边的上下料装置17上料完成，单轴机器人88上的滑台向右移动到“右上下料区+激光加工区域”，左边的真空夹具密封板91内产生真空，吸附住左边的真空夹具吸片板92上的太阳能硅片，右边的真空夹具密封板91破真空。右边的上下料装置17执行下料工作，完成下料动作，过程如下：右边的上下料装置17中伸缩气缸49向下运动到下限位，右边的上下料装置17中下料吸盘密封板69内产生真空，右边的上下料装置17中下料吸盘68吸附住右边的真空夹具吸片板92上的太阳能硅片，伸缩气缸49向上运动到上限位，右边的上下料装置17中旋转气缸70旋转90度，转臂66位于“下料位”，伸缩气缸49向下运动到下限位时，下料吸盘密封板69破真空，将加工完成的太阳能硅片放到右边下料仓65的下料盒64内，右边的上下料装置17中下料装置46的贯穿步进电机62向下运动一段距离，伸缩气缸49向上回到上限位处，旋转气缸70旋转90度，转臂66回到“上料位”，完成下料任务。右边上下料装置17的下料装置46完成下料的同时，右边的上料装置45按照上述方式完成上料动作，在右边的上下料装置17执行上下料工作的同时，左边真空夹具吸片板92上的太阳能硅片完成激光切割任务。

系统正常工作中换料过程：本系统采用了两种换料方式：

“不停机，换料”。过程如下：当右边上料仓58内上料盒57中太阳能硅片已加工完时，右边的上下料装置17的上料装置45的贯穿步进电机62位于“换料位”，固定在上框架前封板6上的右上料按钮灯灭，在右边上料盒57内装好太阳能硅片，按右上料按钮，右边的上下料装置17单边完成上料准备动作。此时，在系统正常工作过程出现了左边的上下料装置17中上料盒57内有料，右边的上下料装置17中上料盒57内无料的情况，系统会进行一下动作：左边的上下料装置17上下料正常进行，当单轴机器人88上的滑台向右移动到“右上下料区+激光加工区域”时，正常完成对左边的真空夹具吸片板92上的太阳能硅片激光切割任务。在上述系统正常工作过程中，只有激光切割任务完成并且上下料装置17上下料完成时，单轴机器人88上的滑台才会移动到下个工位，在“不停机，换料”时，只需左边的真空夹具吸片板92上的太阳能硅片激光切割任务完成，单轴机器人88上的滑台向左移动到“左上下料区+激光加工区域”。

“停机，换料”。过程如下：在上料盒内装好太阳能硅片，按固定在上框架前封板6上的左上料按钮和右上料按钮，完成系统上料准备动作。

Claims (4)

1.一种多功能太阳能电池片激光划片机，其特征在于：包括机架、上下料装置、中间工作台装置、激光切割装置、检测装置和工控机；

所述机架包括上框架、中间板和方钢架；

所述上下料装置有两个，并分别设于机架的中间板两端，上下料装置主要包括上下料平台、上料装置、转臂装置和下料装置，所述上下料平台固定在中间板上，所述上料装置用于放置盛有待切割太阳能电池片的上料盒，并能驱动上料盒上下移动以适应转臂装置取料；所述下料装置用于放置盛有切割好的太阳能电池片的下料盒，并能驱动切割好的太阳能电池片的下料盒上下移动以适应转臂装置下料；所述转臂装置包括转臂、伸缩气缸、旋转气缸、上料吸嘴和下料吸盘，所述伸缩气缸固定设于上下料平台上，旋转气缸固定于伸缩气缸自由端，所述转臂为直角的L型转臂，转臂的直角中心处与旋转气缸的旋转轴固定相连，所述上料吸嘴和下料吸盘分别设于转臂的两端，转臂上还设有控制上料吸嘴和下料吸盘吸气或吹气的气路控制装置；所述上料装置和下料装置对称设于转臂装置两侧的上下料平台上，所述两个上下料平台平行设置；

所述中间工作台装置包括中间工作平台、真空夹具固定板装置和单轴机器人，所述中间工作平台固定设置于两个上下料平台之间的中间板上，单轴机器人固定设于中间工作平台上，真空夹具固定板装置包括真空夹具固定板、两个真空夹具吸片板和控制真空夹具吸片板吸气或吹气的气路控制装置，所述真空夹具固定板与单轴机器人的滑台固定相连，两个真空夹具吸片板并排设于真空夹具固定板上；单轴机器人带动真空夹具固定板装置在两个上下料装置之间来回移动，在中间工作平台来回移动过程中能够使得两个真空夹具吸片板分别处于两个转臂的上料吸嘴或下料吸盘正下方；

所述激光切割装置设于中间工作台装置上方的机架上，激光切割装置包括激光切割器和双轴机器人，所述激光切割器通过双轴机器人与中间工作台装置上方的上框架固定相连，所述双轴机器人包括相互垂直相连的X轴机器人和Y轴机器人，通过双轴机器人可带动激光切割器在真空夹具吸片板上方自由移动；

所述检测装置包括工业相机和相机固定架，所述工业相机通过相机固定架与中间工作台装置上方的上框架相连；

所述工控机用于控制上料装置、转臂装置、下料装置和激光切割装置的运动，以及接收检测装置的检测待切割太阳能电池片的状况并规划切割路径。

2.根据权利要求1所述一种多功能太阳能电池片激光划片机，其特征在于：所述上料装置包括用于放置上料盒的上料仓，贯穿步进电机，步进电机丝杠，光杆二，上固定块，下固定块，以及位置传感器；所述上固定块和下固定块之间通过多根光杆二固定相连组成上料固定支架，所述步进电机丝杠穿过贯穿步进电机分别与上固定块和下固定块固定相连，贯穿步进电机与上下料平台固定相连，多根光杆二均通过直线轴承与上下料平台可上下滑动的相连，所述上料仓固定于上料支架顶部，所述位置传感器用于测量上料仓中的上料盒内最上层料是否达到能被转臂吸取的设定高度，所述上料仓一侧设有一缺口，位于上料仓的缺口处上下料平台上设有可移动的活动挡块，所述活动挡块可向内移动将位于上料仓内上料盒中太阳能电池片相对固定，上料仓旁边还设有对上料盒中太阳能电池片吹气的吹片装置。

3.根据权利要求2所述一种多功能太阳能电池片激光划片机，其特征在于：所述下料装置除了没有活动挡块和吹片装置以外结构和上料装置一样。

4.根据权利要求3所述一种多功能太阳能电池片激光划片机，其特征在于：所述相机固定架包括相机横向支架、相机微调平台、相机微调平台固定块、相机夹具一和相机夹具二，所述相机微调平台固定块顶部与相机横向支架固定相连，相机微调平台固定块底部连接相机微调平台，相机微调平台底部设有固定相连的相机夹具一，相机夹具一和相机夹具二垂直相连，相机夹具二上设有两条腰孔，所述工业相机通过螺栓固定在相机夹具二的腰孔内，工业相机可在相机夹具二的腰孔内上下移动并通过螺栓固定相对位置。