CN107856199A - 一种玻璃孔加工系统及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种玻璃孔加工系统及加工方法，属于玻璃加工领域。本发明玻璃孔加工系统包括控制器、输送玻璃的输送平台、与玻璃输送方向一致的X向运动平台、与玻璃输送方向垂直的Y向运动平台，其中，所述X向运动平台设有与控制器相连的传感器和对玻璃输送位置定位的定位装置、所述Y向运动平台上设有用于加工玻璃孔的玻璃孔加工装置，所述控制器分别控制输送平台、X向运动平台和Y向运动平台运动。本发明还提供了一种基于所述玻璃孔加工系统的加工方法。本发明的有益效果为：结构简单，性能稳定，能够实现大尺寸玻璃全幅面打孔。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃加工领域，尤其涉及一种玻璃孔加工系统及加工方法。
背景技术
玻璃的应用越来越广，在可再生能源光伏太阳能产业中，随着双玻模组的太阳能基板应用推广，对大幅面光伏玻璃的需求大增。所述应用中要求对大幅面玻璃全幅面范围内加工若干通孔。
现行机械钻孔方案，采用上下双钻头加工方式，上下钻头分别钻一定深度，完成整个通孔的加工。钻头部分为悬臂结构，加工时需将玻璃放入上下两头之间。采用上压料机构将玻璃压紧，玻璃压紧后再进行上下部钻孔，钻孔过程中需喷水，将钻孔过程中产生的粉屑带走。机械钻孔无法覆盖全幅面玻璃，只能加工产品边缘一定范围区域内的孔。如果玻璃幅面尺寸超过1米以上，需打孔部位分布在全幅面范围内，那么机械钻孔根本无法胜任。
现行激光钻孔方案，玻璃停止不动，通过玻璃孔加工装置移动来实现不同位置打孔。针对大幅面玻璃全幅面打孔，切割头移动范围需要很大，切割头整体运动部件庞大复杂，系统精度及稳定性不易保证。另一方面玻璃产品的支撑部位处无法进行激光打孔，要做到全幅面打孔则支撑部位需做避位运动，增加了系统机构的复杂性。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种玻璃孔加工系统，还提供了一种基于所述玻璃孔加工系统的加工方法，适合大幅面玻璃全幅面范围内的打孔加工。
本发明玻璃孔加工系统包括控制器、输送玻璃的输送平台、与玻璃输送方向一致的X向运动平台、与玻璃输送方向垂直的Y向运动平台，其中，所述X向运动平台设有与控制器相连的传感器和对玻璃输送位置定位的定位装置、所述Y向运动平台上设有用于加工玻璃孔的玻璃孔加工装置，所述控制器分别控制输送平台、X向运动平台和Y向运动平台运动。
本发明作进一步改进，还包括用于吸走粉尘颗粒的抽尘装置，所述抽尘装置设置在玻璃孔加工部位附近。
本发明作进一步改进，所述定位装置为CCD视觉定位装置，所述控制器通过CCD视觉定位装置获取待加工玻璃的位置信息。
本发明作进一步改进，所述CCD视觉定位装置包括不设置在一条直线上的第一定位单元、第二定位单元和第三定位单元，所述第一定位单元、第二定位单元和第三定位单元定位待加工玻璃的两个边的三处区域。
本发明作进一步改进，所述X向运动平台为1个以上，每个X向运动平台上设有1个以上CCD视觉定位装置。
本发明作进一步改进，所述玻璃孔加工装置和Y向运动平台的数量分别为1个以上，每个玻璃孔加工装置设置在不同的Y向运动平台上。
本发明作进一步改进，所述玻璃孔加工装置为激光切割头，采用波长为532nm绿光激光器。
本发明作进一步改进，所述X向运动平台和Y向运动平台采用精密滚珠丝杠伺服平台，所述精密滚珠丝杠伺服平台的传动机构包括同步带、滚珠丝杠、齿轮齿条或直线电机。
本发明还提供了一种基于所述玻璃孔加工系统的加工方法，包括如下步骤：
S1：输送平台沿X向输送待加工玻璃，传感器检测到待加工玻璃时，输送平台停止输送；
S2：待加工玻璃输送到位后，定位装置对待加工玻璃的位置进行定位；
S3：控制器控制Y向运动平台移动，Y向调整玻璃孔加工装置到待打孔区域，对待打孔区域进行打孔。
本发明作进一步改进，还包括步骤S4：当待加工玻璃Y向整排打孔完毕，所述X向运动平台沿X向移动到指定距离，然后执行步骤S1，直至所有玻璃孔加工完毕。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现大尺寸玻璃全幅面打孔，本发明结构简单，性能稳定，不需要对玻璃或玻璃孔加工装置做大行程XY二维移动。玻璃输送平台除了完成玻璃产品的进出料输送外，本发明还作为移动轴完成玻璃X方向移动，玻璃孔加工装置只需作Y轴方向移动即可实现大尺寸玻璃的全幅面范围打孔；CCD视觉定位装置精度高，快速且稳定可靠，对比传统的机械定位方式，CCD定位产品轮廓，直接定位待加工孔位置尺寸的尺寸基准，同时CCD定位响应速度非常快，玻璃产品输送到位停止后即可完成视觉定位；CCD视觉定位装置自动移动，结构轻巧，再大尺寸的玻璃产品都可兼顾，无物理尺寸限制。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图；
图2为图1定位位置示意图；
图3为本发明一实施例打孔示意图；
图4为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明玻璃孔加工系统包括控制器(图中未示出)、输送玻璃10的输送平台30、与玻璃输送方向一致的X向运动平台15、与玻璃输送方向垂直的Y向运动平台20，其中，所述X向运动平台15设有与控制器相连的传感器14和对玻璃输送位置定位的定位装置、所述Y向运动平台20上设有用于加工玻璃孔的玻璃孔加工装置21，所述控制器分别控制输送平台30、X向运动平台15和Y向运动平台20运动。
实现大尺寸玻璃全幅面打孔，本发明结构简单，不需要对玻璃或玻璃孔加工装置做大行程XY二维移动。玻璃输送平台除了完成玻璃产品的进出料输送外，本发明还作为移动轴完成玻璃×方向移动，玻璃孔加工装置只需作Y轴方向移动即可实现大尺寸玻璃的全幅面范围打孔。
本例的定位装置优选CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)视觉定位装置，所述控制器通过CCD视觉定位装置获取待加工玻璃的位置信息。因为CCD视觉定位装置精度高，快速且稳定可靠，对比传统的机械定位方式，CCD定位产品轮廓，直接定位待加工孔位置尺寸的尺寸基准，同时CCD定位响应速度非常快，玻璃产品输送到位停止后即可完成视觉定位；CCD视觉定位装置自动移动，结构轻巧，再大尺寸的玻璃产品都可兼顾，无物理尺寸限制。
如图1和图2所示，本例CCD视觉定位装置包括不设置在一条直线上的第一定位单元11、第二定位单元12和第三定位单元13，所述第一定位单元11、第二定位单元12和第三定位单元13定位待加工玻璃10的两个边的三处区域。
其中，X向运动平台15和Y向运动平台20均采用电动平台，本发明的关键点在于玻璃停止位置及CCD视觉模块位置可电动移位调整，调整方向与产品输送方向一致(定义为X轴方向)，玻璃孔加工装置在另一方向(Y轴)电动移动，XY双方向配合达到切割头相对玻璃产品平面位置可调，从而实现在需要的幅面范围内任意位置打任意数量的孔。
本例输送玻璃10的输送平台30可以是滚轮输送，也可以是滚筒。输送平台30上的输送线长度应大于两倍玻璃10的长度，输送线将待加工玻璃10向前输送到位后停止输送，待加工玻璃10相应停止不动。玻璃10到位停止位置根据玻璃打孔位置X向的不同自动调整。
本例CCD视觉定位装置安装在X向运动平台15上实现电动移动，移动方向同玻璃10输送方向一致，移动行程需大于一倍玻璃10产品的长度。根据待加工玻璃10打孔位置X向的不同调整CCD视觉定位装置的位置。待加工玻璃10到位后，CCD视觉定位装置对其进行轮廓识别定位，得到该玻璃产品的位置信息。
本例玻璃孔加工装置21安装在Y向运动平台20上，根据待加工玻璃10打孔位置Y向不同，调整玻璃孔加工装置21的位置，Y向运动平台20行程需大于一倍玻璃10产品的宽度。
本例玻璃孔加工装置21为激光切割头，激光打孔采用波长532nm纳秒绿光激光器，系统将激光光源产生的高脉冲能量的光束通过外光路扩束调整，以高速振镜扫描的方式透过聚焦镜聚焦于玻璃上进行通孔切割加工。
优选地，作为本发明的另一个实施例，在一套系统内可以设置多个玻璃孔加工装置21，各玻璃孔加工装置21设置独立的Y向运动平台20，根据需要调整各个玻璃孔加工装置21到达不同位置，当产品运到到位停止后，各玻璃孔加工装置21完成1次打孔加工，从而实现不同位置多孔加工。也可以采用多套系统连线，每套各完成1次打孔加工，从而大大提高生产效率。
本例的CCD视觉定位装置可以灵活布置，也可以设置多套CCD视觉定位装置，然后按产品精度需求做对应布置，可以全部或部分参与X向移动。
优选地，本例在激光切割头上设置抽尘机构，将激光加工过程中产生的粉尘吸走。
在本发明一优选实施方式中，X向电动平台15为精密滚珠丝杠伺服平台，平台定位精度可以达到0.02mm水平，平台移动速度最大1m/s。该定位精度及移动速度与用户需求可以较好的匹配。对应的，平台实现方式有多种如同步带传动，齿轮齿条传动或直线电机传动等等，主要区别在于平台的定位精度以及成本上面，可以根据具体用户的需求而对应选择。
在本发明一优选实施方式中，CCD视觉定位装置选用500W的COMS(ComplementaryMatal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)相机，调焦镜头、工作距离可灵活调整。模块成本较低，同时性能及识别精度可满足用户需求。
优选的，本例传感器14采用光纤传感器，应用技术成熟可靠，抗干扰强，可保证长期稳定工作。
在本发明一优选实施方式中，Y向电动平台20为精密滚珠丝杠伺服平台，平台定位精度可以达到0.02mm水平，平台移动速度最大1m/s。该定位精度及移动速度与用户需求可以较好的匹配。优选的，系统设置多个激光切割头情况下，平台实现方式需做适当调整，共导轨平台是基础，传动方式可以是滚珠丝杠传动或齿轮齿条传动或直线电机传动，可根据具体情况具体分析做最优设计。
如图4所示，本发明的玻璃孔加工系统的实现方法包括如下步骤：
S1：输送平台沿X向输送待加工玻璃，传感器检测到待加工玻璃时，输送平台停止输送；
S2：待加工玻璃输送到位后，定位装置对待加工玻璃的位置进行定位。
具体地，按照用户需求，选定了玻璃10的待加工部位，按控制器指令X向运动平台15移动CCD视觉定位装置11，12，13以及传感器14到设定位置；Y向运动平台20移动激光切割头到指定位置。输送平台30向前输送玻璃10，待传感器14感应到玻璃10，输送平台30停止输送。CCD视觉定位单元11、12和13定位玻璃产品两个边的3处区域，得到待加工产品玻璃10的位置信息。
S3：控制器控制Y向运动平台移动，Y向调整玻璃孔加工装置到待打孔区域，对待打孔区域进行打孔。
具体的，通过CCD视觉定位装置，精确确定玻璃10的待加工部位，调整激光切割头激光出光位置，使激光切割头射出的激光光束作用到玻璃10的待加工部位，如图3所示，依据需要加工的通孔形状，通过激光切割头内部镜片高速摆动移动激光束，从而蚀刻掉待加工部位材料，等待加工部位通孔形状完全切透以后，停止激光加工。
本例待加工部位通孔的形状可以为圆孔，腰形孔或任意曲线形状。通过激光对玻璃待加工部位进行通孔加工过程中，激光可以采用同心圆蚀刻、螺旋蚀刻等多种蚀刻方式来蚀刻掉所述待加工部位。
优选地，通过激光对玻璃10待加工部位进行通孔加工过程中，在玻璃10上下表面切割部位附近设置抽尘口，将蚀刻过程中产生的粉尘颗粒及时吸走，避免激光能量被粉尘颗粒吸收及光束被粉尘颗粒反射而影响切割效率。
本例还包括步骤S4：当待加工玻璃Y向整排打孔完毕，所述X向运动平台沿X向移动到指定距离，然后执行步骤S1，直至所有玻璃孔加工完毕。
本发明玻璃孔加工使用激光加工方式，通过改变玻璃产品的输送距离和移动激光切割头一维运动来达到二维大行程加工幅面，从而实现大幅面玻璃全幅面范围内打孔，用多个成熟技术的简单的单体模块做创造性地组合，解决了新问题，本发明实现方式简便，成本低，系统的稳定性可靠，较好的满足了用户需求。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种玻璃孔加工系统，其特征在于：包括控制器、输送玻璃的输送平台、与玻璃输送方向一致的X向运动平台、与玻璃输送方向垂直的Y向运动平台，其中，所述X向运动平台设有与控制器相连的传感器和对玻璃输送位置定位的定位装置、所述Y向运动平台上设有用于加工玻璃孔的玻璃孔加工装置，所述控制器分别控制输送平台、X向运动平台和Y向运动平台运动。
2.根据权利要求1所述的玻璃孔加工系统，其特征在于：还包括用于吸走粉尘颗粒的抽尘装置，所述抽尘装置设置在玻璃孔加工部位附近。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃孔加工系统，其特征在于：所述定位装置为CCD视觉定位装置，所述控制器通过CCD视觉定位装置获取待加工玻璃的位置信息。
4.根据权利要求3所述的玻璃孔加工系统，其特征在于：所述CCD视觉定位装置包括不设置在一条直线上的第一定位单元、第二定位单元和第三定位单元，所述第一定位单元、第二定位单元和第三定位单元定位待加工玻璃的两个边的三处区域。
5.根据权利要求1或2所述的玻璃孔加工系统，其特征在于：所述X向运动平台为1个以上，每个X向运动平台上设有1个以上CCD视觉定位装置。
6.根据权利要求1或2所述的玻璃孔加工系统，其特征在于：所述玻璃孔加工装置和Y向运动平台的数量分别为1个以上，每个玻璃孔加工装置设置在不同的Y向运动平台上。
7.根据权利要求6所述的玻璃孔加工系统，其特征在于：所述玻璃孔加工装置为激光切割头，采用波长为532nm绿光激光器。
8.根据权利要求1或2所述的玻璃孔加工系统，其特征在于：所述X向运动平台和Y向运动平台采用精密滚珠丝杠伺服平台，所述X向运动平台和Y向运动平台的传动机构包括同步带、滚珠丝杠、齿轮齿条或直线电机。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述玻璃孔加工系统的加工方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：输送平台沿X向输送待加工玻璃，传感器检测到待加工玻璃时，输送平台停止输送；
S2：待加工玻璃输送到位后，定位装置对待加工玻璃的位置进行定位；
S3：控制器控制Y向运动平台移动，Y向调整玻璃孔加工装置到待打孔区域，对待打孔区域进行打孔。
10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于：还包括步骤S4：当待加工玻璃Y向整排打孔完毕，所述X向运动平台沿X向移动到指定距离，然后执行步骤S1，直至所有玻璃孔加工完毕。
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