CN110039216A - 一种空间太阳能电池组件自动焊接设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间太阳能电池组件自动焊接设备及方法，该自动焊接设备包括布置于工作台上的连接片存取料装置、太阳电池取放料装置、连接片机器人装置、电池片机器人装置、焊接装置、编码扫描机构、连接片焊点识别台、碎片检测台、电池片焊点识别台。本发明的空间太阳能电池组件自动焊接设备，采用计算机系统控制机器人移料，图像识别定位和检测技术，从料片编码扫描、取放料、产品定位、自动焊接、过程监控和自动检测集成到一台机上完成，机器人真空吸盘移送料平稳，定位精度高，避免料片的破碎和变形；焊接过程有惰性气体保护，焊点温度监控，焊接压力控制，保证焊接质量，提高焊接质量稳定性，提升产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件制造领域，尤其涉及一种空间太阳能电池组件自动焊接设备和方法。
背景技术
目前航天器的电源一般采用太阳电池阵构成的太阳电池帆板，一块太阳电池帆板有几千片太阳电池，每片太阳电池需要焊接2-4个连接片，多达十几个点的焊接，每个焊点的焊接质量都直接影响构成太阳电池阵的质量。空间太阳电池的电阻焊接工序是太阳电池阵焊接生产中非常重要的一个环节，要求每片太阳电池每个焊点的焊接过程参数及数据信息全部留存记录，用于生产过程质量控制，每片太阳电池的背面贴有代表该片电池唯一性的二维码标签，记录焊接过程数据和焊接后每片电池质量检验数据。为了减轻太阳电池的质量，降低发射成本，因制作电池工艺技术的进步，电池和连接片的厚度变的越来越薄，薄膜化已成为发展趋势，现已可生产的厚度:太阳电池为电池片0.1-0.15mm和玻璃盖片0.05-0.07mm，连接片为0.02-0.05mm,在太阳电池阵焊接技术领域，焊接工艺要适应技术进步的要求。
为了保证太阳电池与连接片的焊接点能在恶劣的太空环境下可靠运行，目前太阳电池和连接片焊接采用电阻焊的单面双电焊接工艺方式，现有技术是，人工将一块太阳电池和几个连接片放置在焊机电极下方定位焊接，焊完一点后，移载装置自动移到下一个焊点处位置焊接，所有焊点焊完后取出；电池片编码扫描、电池片破碎检测、连接片变形检测等多个作业工序也完全由人工操作完成，采用人工手持工具取放太阳电池、连接片和焊后太阳电池组件，而太阳电池和连接片都非常薄，特别是电池片在各工序间的多次移取，其存在的最大的问题是太阳电池易裂易碎，连接片易变形，定位精度低，导致焊接质量不稳定，废品率高；人工操作，工作效率低，劳动强度大，工作易出错，生产成本高。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种空间太阳电池组件自动送料、定位、检测、读码、焊接和数据管理的自动焊接设备和方法。
本发明提供的空间太阳电池组件自动焊接设备采用机器人真空吸盘自动取放料，通过CCD相机对产品进行自动定位和视觉检测，计算机控制系统实时记录焊接参数和检测数据。本发明的技术解决方案由六个部分组成，自动焊接装置、自动取放料装置、机器视觉识别装置、太阳电池组件碎片检测装置、焊接过程监控系统和计算机控制管理系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种空间太阳能电池组件自动焊接设备，包括布置于工作台上的连接片存取料装置、太阳电池取放料装置、连接片机器人装置、电池片机器人装置、焊接装置、编码扫描机构、连接片焊点识别台、碎片检测台、电池片焊点识别台；其中：
所述连接片存取料装置和连接片机器人装置位于所述焊接装置的一侧，所述连接片机器人装置用于将储存于所述连接片存取料装置上的连接片转移至所述连接片焊点识别台位置，确定所述连接片的焊点方位和连接片有无损坏，确认无损后继续将所述连接片转移至所述焊接装置上；
所述太阳电池取放料装置和电池片机器人装置位于所述焊接装置的另一侧，所述电池片机器人装置用于将存储于所述太阳电池取放料装置上的太阳电池转移至所述编码扫描机构位置进行数据读取，经所述编码扫描机构读取识别后的电池片继续转移至所述电池片焊点识别台位置，确定所述电池片的焊点方位和电池片有无损坏，确认无损后继续将所述电池片转移至所述焊接装置上；以及
所述焊接装置用于对转移至其上的连接片和电池片构成的电池组件进行焊接，焊接完成的所述电池组件由所述电池片机器人装置转移至所述碎片检测台位置进行质量检测。
进一步地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述连接片存取料装置、太阳电池取放料装置的结构相同，其均包括：
一具有多层料盘隔层板且可上下位移的移动料盘架，所述料盘隔层板上置放有料盘，所述料盘内置放有若干连接片或电池片；
一位于所述移动料盘架一侧可用于支撑所述料盘的料盘定位支撑架；以及
一位于所述动料盘架和所述料盘定位支撑架之间的料盘移动机构，其包括直线模组和设置于所述直线模组上的升降模组；
其中，所述升降模组用于将所述移动料盘架上的料盘通过所述直线模组转移至所述料盘定位支撑架上，和/或所述升降模组用于将所述料盘定位支撑架上的料盘通过所述直线模组转移至所述移动料盘架。
进一步优选地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述连接片存取料装置、太阳电池取放料装置的结构相同，其均包括一移动料盘架、一料盘定位支撑架以及一料盘移动机构；其中：
所述移动料盘架包括两移动架、料盘隔层板、螺杆升降电机、连接板、滑块和导柱，两所述移动架的内侧壁上固定安装有若干上下等距布置的料盘隔层板，每层所述料盘隔层板上可存放一料盘；两所述移动架通过装设于其外侧壁上的滑块连接所述导柱，且所述移动架下方的所述工作台上开设有与其对应的矩形通孔；所述螺杆顶升电机的螺杆通过连接板与所述移动架的外侧壁连接，以驱动两所述移动架沿所述导柱在所述矩形通孔中上下移动；
所述料盘定位支撑架包括两立板、两料盘支撑板和两定位块组成，两所述立板的内侧距离宽与所述料盘的宽度相配合，两所述料盘支撑板分别固定于所述立板内侧上部位置，两所述定位块分别置于所述料盘支撑板上端面；以及
所述料盘移动机构包括直线模组、电机、同步带、气缸、联接板、升降板和两真空吸盘，所述电机和直线模组分别固定于所述工作台上，所述电机通过同步带驱动所述直线模组前后移动；所述联接板固定于所述直线模组滑块上，所述升降气缸立式安装在所述联接板上，所述升降气缸的气缸杆与所述升降板联接，所述升降板顶面安装有两真空吸盘。
进一步地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述焊接装置包括支座、焊接头、直线模组、红外温度检测仪、定位板、配气板、横向直线模组、纵向直线模组、焊区透膜罩、吹风板、油石、氩气管和排风管组成；其中：
所述焊接头可上下移动设置于所述直线模组上，所述直线模组垂直布置，并通过所述支座固定与所述工作台上；
所述横向直线模组设置于所述纵向直线模组的滑块板上，所述横向直线模组的滑块板上安装有配气板，所述配气板上设置有所述定位板；
所述定位板上端面开设有用于定位电池片和联接片的电池定位槽和连接片定位槽，所述电池定位槽和连接片定位槽的底部设置有若干小孔，每个所述小孔分别与所述配气板上各自的真空通道连通；
所述吹气板设置于所述横向直线模组的滑块板上，所述吹气板上端面的矩形槽中配装有一用于打磨所述焊极头的条形油石，在所述油石依次的矩形槽侧壁位置设置一条状吹风口，所述吹风口与所述吹气板与气管连通；以及
所述支座一侧固定联接氩气管和排风管，所述氩气管的端部与焊区透膜罩联接，所述排风管与排风扇连接；所述支座另一侧固定联接有红外温度检测仪。
进一步地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述连接片机器人装置包括四轴机器人手臂、U形支架、三个气缸、三个真空吸盘、相机和视频光源；其中，所述U形支架与所述四轴机器人手臂联接；所述U形支架的侧板外部固定联接三个气缸，每个所述气缸的气缸轴端部联接一个所述真空吸盘，所述U形支架的另一侧板外部固定联接有相机，所述相机下方设置有视频光源。
进一步地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述电池片机器人装置包括六轴机器人手臂、U形支架、二个气缸、二个真空吸盘、相机、视频光源和连接板；其中，所述U形支架与机器人手臂联接，所述U形支架的侧板外部固定联接二个气缸，每个所述气缸的气缸滑台上固定联接一连接板，所述连接板上联接所述真空吸盘；所述U形支架的另一侧板外部固定联接相机，所述相机下方设置有视频光源。
进一步地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述编码扫描机构包括固定安装于支架上的编码扫描仪和视频光源；所述编码扫描仪镜头朝上布置，所述视频光源位于编码扫描仪的一侧。
进一步地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述连接片焊点识别台包括配气板、真空吸料板和废料盒，支架座顶部的所述配气板上固定联接真空吸料板，所述配气板的三个独立通道分别与所述真空吸料板的三个放料位置对应，所述废料盒设置于支架座一侧。
进一步地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述电池片焊点识别台包括配气板、真空吸料板，支架座顶部的所述配气板上固定联接真空吸料板，所述配气板的三个独立通道分别与所述真空吸料板，的三个放料位置对应，所述真空吸料板，上端面开设有三个可置放三种大小不同规格太阳电池片的放料槽。
进一步地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述碎片检测台包括固定在支架的CCD相机和视频光源、固定支座顶部的配气板、真空吸板，单通道的所述配气板上设置有用于定位电池组件的真空吸板，所述真空吸板设置在所述CCD相机正下方。
本发明的第二个方面是提供一种如所述自动焊接设备的空间太阳能电池组件自动焊接方法，包括如下步骤：
S1，料盘存放：人工将排满电池片的料盘和排满连接片的料盘分别放入对应的移动料盘架中，直至各层料盘充满；
S2，料盘定位：将移动料盘架中电池片料盘和连接片料盘分别由各自的料盘移动机构移送到各自的料盘定位支撑架定位；
S3，选取电池片：电池片机器人装置上的CCD相机对料盘中排列的电池片拍相，按设定取料顺序由一个取料真空吸盘移出料盘(另一个吸盘上有从碎片检测台已吸取的检测完的电池组件，此步放回到料盘的放料槽中)；
S4，编码扫描：电池片机器人装置移送所述电池片到编码扫描器上方位置，扫描读码；
S5，电池焊点定位：电池片机器人装置移放电池片到电池片焊点识别台的真空吸料板上，拍照，确定焊点方位和电池片有无破碎；
S6，电池送入焊接装置：电池片机器人装置在取放料位先由一放料真空吸盘取走焊接完的电池组件，再由另一取料真空吸盘将电池片放入定位板上，电池片机器人装置将焊接完的电池组移位到碎片检测位；上述过程同时并行S7-S9；
S7，选取连接片：连接片机器人装置的CCD相机对料盘中的连接片排列拍相，按设定取料顺序由三个取料真空吸盘移出三个连接片；
S8，连接片焊点定位：连接片机器人装置移放连接片到焊点定位台吸盘上，拍照，确定焊点方位和连接片有无变形损坏，损坏的连接片放入旁边的废料盒中；
S9，连接片送入焊接装置：电池片放入后，连接片机器人装置将三个连接片分别放入定位板上；
S10，直线模组移动定位板到焊接位置，通过横向直线模组和纵向直线模组39移动定位板，完成多个焊点的焊接，焊完后移动定位板到取放料位；
S11，组件碎片检测：电池片机器人装置将焊后电池组件移放到碎片检测台真空吸盘上，红外检测相机拍照，不合格品，放入旁边的废料盘；合格品，由电池片机器人装置移放到所述太阳电池取放料装置的料盘原取料位中；
S12，重复上述步骤过程循环反复。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的空间太阳能电池组件自动焊接设备，采用计算机系统控制机器人移料，图像识别定位和检测技术，从料片编码扫描、取放料、产品定位、自动焊接、过程监控和自动检测集成到一台机上完成，机器人真空吸盘移送料平稳，定位精度高，避免料片的破碎和变形；焊接过程有惰性气体保护，焊点温度监控，焊接压力控制，保证焊接质量，提高焊接质量稳定性，提升产品的可靠性；以及还提供了一种太阳电池组件全自动焊接方法，减少人工，提高生产效率，降低生产成本，减少产品的不良品。
附图说明
图1为本发明空间太阳能电池组件自动焊接设备的整体布置示意图；
图2为本发明空间太阳能电池组件自动焊接设备的俯视示意图；
图3为本发明空间太阳能电池组件自动焊接设备的结构示意图；
图4为本发明空间太阳能电池组件自动焊接设备中电池取料机械手结构示意图；
图5为本发明空间太阳能电池组件自动焊接设备中焊接工装结构示意图；
图6为本发明空间太阳能电池组件自动焊接设备中焊接装置的结构示意图；
图7为本发明空间太阳能电池组件自动焊接设备中连接片取料机械手结构示意图；
图8为本发明空间太阳能电池组件自动焊接设备中存放料装置结构示意图；
图9为本发明的一种规格产品形状示意图；
图10为本发明空间太阳能电池组件自动焊接方法的工艺流程框图；
图11为本发明空间太阳能电池组件自动焊接方法中电池片转移的过程示意图；
其中，各附图标记为：
A-连接片存取料装置，B-电池片取放料装置，C-连接片机械人装置，D-电池片机器人装置，E-焊接装置，F-编码扫描机构，G-连接片焊点识别台，H-碎片检测台，N-电池片焊点识别台；1-焊接头，2-废料盒，3-配气板，4-真空吸板，5-配气板，6-真空吸板，7-配气板，8-视频光源，9-真空吸板，10-CCD相机，11-废料盘，12-编码扫描仪，13-视频光源，14-工作台，15-料盘，16-料盘，17-机架，21-真空吸盘，22-气缸，23-U形支架，24-CCD相机，25-视频光源，26-连接板，30-直线模组，31-油石，31a-吹风口，32-氩气管，33-排风管，34-支座，35-红外温度检测仪，36-定位板，36a-试件定位槽，36b-电池定位槽，36c-连接片定位槽，37-配气板，38-横向直线模组，39-纵向直线模组，40-焊区透膜罩，41-吹风板，45-气缸，46-CCD相机，47-视频光源，48-支架，51-同步带，52-同步带轮，53-螺杆升降电机，54-移动架，55-连接板，56-滑块，57-导柱，58-料盘隔层板，59-同步带轮，60-电机，61-真空吸盘，62-升降板，63-气缸，64-联接板，65-直线模组，66-定位块，67-料盘支撑板，68-立板，71-连接片，72-太阳电池，73-焊机马达控制器，74-焊接电源，75-排风扇，76-计算机管理控制系统，77-操作控制台，78-焊机压力检测仪。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
参阅图1-3所示，本实施例提供一种空间太阳能电池组件自动焊接设备，主要由布置于工作台14上的连接片存取料装置A、太阳电池取放料装置B、连接片机器人装置C、电池片机器人装置D、焊接装置E、编码扫描机构F、连接片焊点识别台G、碎片检测台H、电池片焊点识别台N和计算机管理控制系统76组成，该计算机管理控制系统76包括焊接模块、图像识别模块、编码扫描模块、数据采样记录管理模块和控制监控系统模块。如图1所示，该自动焊接设备还包括设置于设备机架上的焊机马达控制器73、焊机电源74、排风扇75和焊机压力监控仪78、红外测温仪35组成，实时采样焊接电压、焊接电流、焊接时间、焊接速度、焊接压力、焊接温度和焊点焊接次数等参数；焊接过程任何被采样参数的数值超出计算机管理控制系统预设的标准数值范围，设备发出提示信息并停机。
参阅图1-3所示，作为一个优选实施例，所述连接片存取料装置A和连接片机器人装置C位于所述焊接装置E的一侧，所述连接片机器人装置C用于将储存于所述连接片存取料装置A上的连接片转移至所述连接片焊点识别台G位置，确定所述连接片的焊点方位和是有无损坏，确认无损后继续将所述连接片转移至所述焊接装置E上。所述太阳电池取放料装置B和电池片机器人装置D位于所述焊接装置E的另一侧，所述电池片机器人装置D用于将存储于所述太阳电池取放料装置B上的太阳电池转移至所述编码扫描机构F位置进行数据读取，经所述编码扫描机构F读取识别后的电池片继续转移至所述电池片焊点识别台N位置，确定所述电池片的焊点方位和有无损坏，确认无损后继续将所述电池片转移至所述焊接装置E上；以及所述焊接装置E用于对转移至其上的连接片和电池片构成的电池组件进行焊接，焊接完成的所述电池组件由所述电池片机器人装置D转移至所述碎片检测台H位置进行质量检测。
参阅图8所示，作为一个优选实施例，所述连接片存取料装置A、太阳电池取放料装置B的结构相同，其均包括：一具有多层料盘隔层板58且可上下位移的移动料盘架，所述料盘隔层板58上置放有料盘，所述料盘内置放有若干连接片或电池片；一位于所述移动料盘架一侧可用于支撑所述料盘的料盘定位支撑架；以及一位于所述动料盘架和所述料盘定位支撑架之间的料盘移动机构，其包括直线模组和设置于所述直线模组上的升降模组；其中，所述升降模组用于将所述移动料盘架上的料盘通过所述直线模组转移至所述料盘定位支撑架上，和/或所述升降模组用于将所述料盘定位支撑架上的料盘通过所述直线模组转移至所述移动料盘架。
参阅图8所示，作为另一个优选实施例，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述连接片存取料装置A、太阳电池取放料装置B的结构相同，其主要由一移动料盘架、一料盘定位支撑架以及一料盘移动机构组成。
在本实施例中，参阅图8所示，所述移动料盘架包括两移动架54、料盘隔层板58、螺杆升降电机53、连接板55、滑块56和导柱57，两所述移动架54的内侧壁上固定安装有若干上下等距布置的料盘隔层板58，每层所述料盘隔层板58上可存放一料盘；两所述移动架54通过装设于其外侧壁上的滑块56连接所述导柱57，且所述移动架54下方的所述工作台14上开设有与其对应的矩形通孔；所述螺杆顶升电机53的螺杆通过连接板55与所述移动架54的外侧壁连接，以驱动两所述移动架54沿所述导柱57在所述矩形通孔中上下移动。
在本实施例中，参阅图8所示，所述料盘定位支撑架包括两立板68、两料盘支撑板67和两定位块66组成，两所述立板68的内侧距离宽与所述料盘的宽度相配合，两所述料盘支撑板67分别固定于所述立板68内侧上部位置，两所述定位块66分别置于所述料盘支撑板67上端面。
在本实施例中，参阅图8所示，所述料盘移动机构包括直线模组65、电机60、同步带51、气缸63、联接板64、升降板62和两真空吸盘61，所述电机60和直线模组65分别固定于所述工作台14上，所述电机60通过同步带51驱动所述直线模组65前后移动；所述联接板64固定于所述直线模组65滑块上，所述升降气缸63立式安装在所述联接板64上，所述升降气缸63的气缸杆与所述升降板62联接，所述升降板62顶面安装有两真空吸盘61。
参阅图6所示，作为另一个优选实施例，所述焊接装置包括支座34、焊接头1、直线模组30、红外温度检测仪35、定位板36、配气板37、横向直线模组38、纵向直线模组39、焊区透膜罩40、吹风板41、油石31、氩气管32和排风管33组成。
在本实施例中，参阅图6所示，所述焊接头1可上下移动设置于所述直线模组30上，所述直线模组30垂直布置，并通过所述支座34固定与所述工作台14上。
在本实施例中，参阅图8所示，所述横向直线模组38设置于所述纵向直线模组39的滑块板上，所述横向直线模组38的滑块板上安装有配气板37，所述配气板37上设置有所述定位板36，定位板36构成该焊接装置的焊接台；所述定位板36上端面开设有用于定位电池片和联接片的电池定位槽36b和连接片定位槽36c，所述电池定位槽36b和连接片定位槽36c的底部设置有若干小孔，每个所述小孔分别与所述配气板37上各自的真空通道连通。
在本实施例中，参阅图8所示，所述吹气板41设置于所述横向直线模组38的滑块板上，所述吹气板41上端面的矩形槽中配装有一用于打磨所述焊极头1的条形油石31，在所述油石31依次的矩形槽侧壁位置设置一条状吹风口31a，所述吹风口31a与所述吹气板41上的气管连通。
在本实施例中，参阅图8所示，所述支座34一侧固定联接氩气管32和排风管33，所述氩气管32的端部与焊区透膜罩40联接，所述排风管33与排风扇75连接；所述支座34另一侧固定联接有红外温度检测仪35。
进一步地，在所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备上，所述连接片机器人装置C包括四轴机器人手臂、U形支架48、三个气缸45、三个真空吸盘49、CCD相机46和视频光源47；其中，所述U形支架48与所述四轴机器人手臂联接；所述U形支架48的侧板外部固定联接三个气缸45a、45b、45c，每个所述气缸的气缸轴端部联接一个所述真空吸盘49，所述U形支架48的另一侧板外部固定联接有CCD相机46，所述CCD相机46下方设置有视频光源47。
参阅图4所示，作为另一个优选实施例，所述电池片机器人装置D包括六轴机器人手臂、U形支架23、二个气缸22、二个真空吸盘21、CCD相机24、视频光源25和连接板26；其中，所述U形支架23与机器人手臂联接，所述U形支架23的侧板外部固定联接二个气缸22，每个所述气缸22的气缸滑台上固定联接一连接板26，所述连接板26上联接所述真空吸盘21；所述U形支架23的另一侧板外部固定联接CCD24相机，所述CCD相机24下方设置有视频光源25。
参阅图3所示，作为另一个优选实施例，所述编码扫描机构F包括固定安装于支架上的编码扫描仪12和视频光源13；所述编码扫描仪12镜头朝上布置，所述视频光源13位于编码扫描仪12的一侧。
参阅图2-3所示，作为另一个优选实施例，所述连接片焊点识别台G包括配气板3、真空吸料板4和废料盒2，支架座顶部的所述配气板3上固定联接真空吸料板4，所述配气板3的三个独立通道分别与所述真空吸料板4的三个放料位置对应，所述废料盒2设置于支架座一侧。
参阅图2-3所示，作为另一个优选实施例，所述电池片焊点识别台N包括配气板5、真空吸料板6，支架座顶部的所述配气板5上固定联接真空吸料板6，所述配气板5的三个独立通道分别与所述真空吸料板6，的三个放料位置对应，所述真空吸料板6，上端面开设有三个可置放三种大小不同规格太阳电池片的放料槽。
参阅图2-3所示，作为另一个优选实施例，所述碎片检测台H包括固定在支架的CCD相机10和视频光源8、固定支座顶部的配气板7、真空吸板9，单通道的所述配气板7上设置有用于定位电池组件的真空吸板9，所述真空吸板9设置在所述CCD相机10正下方。
本发明实施例还提供一种如所述自动焊接设备的空间太阳能电池组件自动焊接方法，参阅图9-11所示，包括如下步骤：
S1，料盘存放：人工将排满电池片的料盘和排满连接片的料盘分别放入对应的移动料盘架中，直至各层料盘充满；
S2，料盘定位：将移动料盘架中电池片料盘和连接片料盘分别由各自的料盘移动机构移送到各自的料盘定位支撑架定位；
S3，选取电池片：电池片机器人装置D上的CCD相机对料盘中排列的电池片拍相，按设定取料顺序由一个取料真空吸盘移出料盘，另一个吸盘上有从碎片检测台已吸取的检测完的电池组件，此步放回到料盘的放料槽中；
S4，编码扫描：电池片机器人装置D移送所述电池片到编码扫描器上方位置，扫描读码；
S5，电池焊点定位：电池片机器人装置D移放电池片到电池片焊点识别台N的真空吸料板6上，拍照，确定焊点方位和电池片有无破碎；
S6，电池送入焊接装置：电池片机器人装置D在取放料位先由一放料真空吸盘取走焊接完的电池组件，再由另一取料真空吸盘将电池片放入定位板上，电池片机器人装置D将焊接完的电池组移位到碎片检测位；上述过程同时并行S7-S9；
S7，选取连接片：连接片机器人装置C的CCD相机对料盘中的连接片排列拍相，按设定取料顺序由三个取料真空吸盘移出三个连接片；
S8，连接片焊点定位：连接片机器人装置C移放连接片到焊点定位台吸盘上，拍照，确定焊点方位和连接片有无变形损坏，损坏的连接片放入旁边的废料盒中；
S9，连接片送入焊接装置：电池片放入后，连接片机器人装置C将三个连接片分别放入定位板上；
S10，直线模组移动定位板到焊接位置，通过横向直线模组38和纵向直线模组39移动定位板，完成多个焊点的焊接，焊完后移动定位板到取放料位；
S11，组件碎片检测：电池片机器人装置D将焊后电池组件移放到碎片检测台真空吸盘上，红外检测相机拍照，不合格品，放入旁边的废料盘；合格品，由电池片机器人装置D移放到所述太阳电池取放料装置B的料盘原取料位中；
S12，重复上述步骤过程循环反复。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (11)
1.一种空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，包括布置于工作台(14)上的连接片存取料装置(A)、太阳电池取放料装置(B)、连接片机器人装置(C)、电池片机器人装置(D)、焊接装置(E)、编码扫描机构(F)、连接片焊点识别台(G)、碎片检测台(H)、电池片焊点识别台(N)；其中：
所述连接片存取料装置(A)和连接片机器人装置(C)位于所述焊接装置(E)的一侧，所述连接片机器人装置(C)用于将储存于所述连接片存取料装置(A)上的连接片转移至所述连接片焊点识别台(G)位置，确定所述连接片的焊点方位和连接片有无损坏，确认无损后继续将所述连接片转移至所述焊接装置(E)上；
所述太阳电池取放料装置(B)和电池片机器人装置(D)位于所述焊接装置(E)的另一侧，所述电池片机器人装置(D)用于将存储于所述太阳电池取放料装置(B)上的太阳电池转移至所述编码扫描机构(F)位置进行数据读取，经所述编码扫描机构(F)读取识别后的电池片继续转移至所述电池片焊点识别台(N)位置，确定所述电池片的焊点方位和电池片有无损坏，确认无损后继续将所述电池片转移至所述焊接装置(E)上；以及
所述焊接装置(E)用于对转移至其上的连接片和电池片构成的电池组件进行焊接，焊接完成的所述电池组件由所述电池片机器人装置(D)转移至所述碎片检测台(H)位置进行质量检测。
2.根据权利要求1所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，所述连接片存取料装置(A)、太阳电池取放料装置(B)的结构相同，其均包括：
一具有多层料盘隔层板(58)且可上下位移的移动料盘架，所述料盘隔层板(58)上置放有料盘，所述料盘内置放有若干连接片或电池片；
一位于所述移动料盘架一侧可用于支撑所述料盘的料盘定位支撑架；以及
一位于所述动料盘架和所述料盘定位支撑架之间的料盘移动机构，其包括直线模组和设置于所述直线模组上的升降模组；
其中，所述升降模组用于将所述移动料盘架上的料盘通过所述直线模组转移至所述料盘定位支撑架上，和/或所述升降模组用于将所述料盘定位支撑架上的料盘通过所述直线模组转移至所述移动料盘架。
3.根据权利要求2所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，所述连接片存取料装置(A)、太阳电池取放料装置(B)的结构相同，其均包括一移动料盘架、一料盘定位支撑架以及一料盘移动机构；其中：
所述移动料盘架包括两移动架(54)、料盘隔层板(58)、螺杆升降电机(53)、连接板(55)、滑块(56)和导柱(57)，两所述移动架(54)的内侧壁上固定安装有若干上下等距布置的料盘隔层板58，每层所述料盘隔层板58上可存放一料盘；两所述移动架(54)通过装设于其外侧壁上的滑块(56)连接所述导柱(57)，且所述移动架(54)下方的所述工作台(14)上开设有与其对应的矩形通孔；所述螺杆顶升电机53的螺杆通过连接板(55)与所述移动架(54)的外侧壁连接，以驱动两所述移动架(54)沿所述导柱(57)在所述矩形通孔中上下移动；
所述料盘定位支撑架包括两立板(68)、两料盘支撑板(67)和两定位块66组成，两所述立板(68)的内侧距离宽与所述料盘的宽度相配合，两所述料盘支撑板(67)分别固定于所述立板(68)内侧上部位置，两所述定位块(66)分别置于所述料盘支撑板(67)上端面；以及
所述料盘移动机构包括直线模组(65)、电机(60)、同步带(51)、气缸(63)、联接板(64)、升降板(62)和两真空吸盘(61)，所述电机(60)和直线模组(65)分别固定于所述工作台(14)上，所述电机(60)通过同步带(51)驱动所述直线模组(65)前后移动；所述联接板(64)固定于所述直线模组(65)滑块上，所述升降气缸(63)立式安装在所述联接板(64)上，所述升降气缸(63)的气缸杆与所述升降板(62)联接，所述升降板(62)顶面安装有两真空吸盘(61)。
4.根据权利要求1所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，所述焊接装置包括支座(34)、焊接头(1)、直线模组(30)、红外温度检测仪(35)、定位板(36)、配气板(37)、横向直线模组(38)、纵向直线模组(39)、焊区透膜罩(40)、吹风板(41)、油石(31)、氩气管(32)和排风管(33)组成；其中：
所述焊接头(1)可上下移动设置于所述直线模组(30)上，所述直线模组(30)垂直布置，并通过所述支座(34)固定与所述工作台(14)上；
所述横向直线模组(38)设置于所述纵向直线模组(39)的滑块板上，所述横向直线模组(38)的滑块板上安装有配气板(37)，所述配气板(37)上设置有所述定位板(36)；
所述定位板(36)上端面开设有用于定位电池片和联接片的电池定位槽(36b)和连接片定位槽(36c)，所述电池定位槽(36b)和连接片定位槽(36c)的底部设置有若干小孔，每个所述小孔分别与所述配气板(37)上各自的真空通道连通；
所述吹气板(41)设置于所述横向直线模组(38)的滑块板上，所述吹气板(41)上端面的矩形槽中配装有一用于打磨所述焊极头(1)的条形油石(31)，在所述油石(31)依次的矩形槽侧壁位置设置一条状吹风口(31a)，所述吹风口(31a)与所述吹气板(41)上的气管连通；以及
所述支座(34)一侧固定联接氩气管(32)和排风管(33)，所述氩气管(32)的端部与焊区透膜罩(40)联接，所述排风管(33)与排风扇(75)连接；所述支座(34)另一侧固定联接有红外温度检测仪(35)。
5.根据权利要求1所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，所述连接片机器人装置(C)包括四轴机器人手臂、U形支架(48)、三个气缸(45)、三个真空吸盘(49)、CCD相机(46)和视频光源(47)；其中，所述U形支架(48)与所述四轴机器人手臂联接；所述U形支架(48)的侧板外部固定联接三个气缸(45a、45b、45c)，每个所述气缸的气缸轴端部联接一个所述真空吸盘(49)，所述U形支架(48)的另一侧板外部固定联接有CCD相机(46)，所述CCD相机(46)下方设置有视频光源(47)。
6.根据权利要求1所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，所述电池片机器人装置(D)包括六轴机器人手臂、U形支架(23)、二个气缸(22)、二个真空吸盘(21)、CCD相机(24)、视频光源(25)和连接板(26)；其中，所述U形支架(23)与机器人手臂联接，所述U形支架(23)的侧板外部固定联接二个气缸(22)，每个所述气缸(22)的气缸滑台上固定联接一连接板(26)，所述连接板(26)上联接所述真空吸盘(21)；所述U形支架(23)的另一侧板外部固定联接CCD(24)相机，所述CCD相机(24)下方设置有视频光源(25)。
7.根据权利要求1所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，所述编码扫描机构(F)包括固定安装于支架上的编码扫描仪(12)和视频光源(13)；所述编码扫描仪(12)镜头朝上布置，所述视频光源(13)位于编码扫描仪(12)的一侧。
8.根据权利要求1所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，所述连接片焊点识别台(G)包括配气板(3)、真空吸料板(4)和废料盒(2)，支架座顶部的所述配气板(3)上固定联接真空吸料板(4)，所述配气板(3)的三个独立通道分别与所述真空吸料板(4)的三个放料位置对应，所述废料盒(2)设置于支架座一侧。
9.根据权利要求1所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，所述电池片焊点识别台(N)包括配气板(5)、真空吸料板(6)，支架座顶部的所述配气板(5)上固定联接真空吸料板(6)，所述配气板(5)的三个独立通道分别与所述真空吸料板(6)，的三个放料位置对应，所述真空吸料板(6)，上端面开设有三个可置放三种大小不同规格太阳电池片的放料槽。
10.根据权利要求1所述的空间太阳能电池组件自动焊接设备，其特征在于，所述碎片检测台(H)包括固定在支架的CCD相机(10)和视频光源(8)、固定支座顶部的配气板(7)、真空吸板(9)，单通道的所述配气板(7)上设置有用于定位电池组件的真空吸板(9)，所述真空吸板(9)设置在所述CCD相机(10)正下方。
11.一种如权利要求1-10所述自动焊接设备的空间太阳能电池组件自动焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，料盘存放：人工将排满电池片的料盘和排满连接片的料盘分别放入对应的移动料盘架中，直至各层料盘充满；
S2，料盘定位：将移动料盘架中电池片料盘和连接片料盘分别由各自的料盘移动机构移送到各自的料盘定位支撑架定位；
S3，选取电池片：电池片机器人装置(D)上的CCD相机对料盘中排列的电池片拍相，按设定取料顺序由一个取料真空吸盘移出料盘(另一个吸盘上有从碎片检测台已吸取的检测完的电池组件，此步放回到料盘的放料槽中)；
S4，编码扫描：电池片机器人装置(D)移送所述电池片到编码扫描器上方位置，扫描读码；
S5，电池焊点定位：电池片机器人装置(D)移放电池片到电池片焊点识别台(N)的真空吸料板(6)上，拍照，确定焊点方位和电池片有无破碎；
S6，电池送入焊接装置：电池片机器人装置(D)在取放料位先由一放料真空吸盘取走焊接完的电池组件，再由另一取料真空吸盘将电池片放入定位板上，电池片机器人装置(D)将焊接完的电池组移位到碎片检测位；上述过程同时并行S7-S9；
S7，选取连接片：连接片机器人装置(C)的CCD相机对料盘中的连接片排列拍相，按设定取料顺序由三个取料真空吸盘移出三个连接片；
S8，连接片焊点定位：连接片机器人装置(C)移放连接片到焊点定位台吸盘上，拍照，确定焊点方位和连接片有无变形损坏，损坏的连接片放入旁边的废料盒中；
S9，连接片送入焊接装置：电池片放入后，连接片机器人装置(C)将三个连接片分别放入定位板上；
S10，直线模组移动定位板到焊接位置，通过横向直线模组(38)和纵向直线模组(39)移动定位板，完成多个焊点的焊接，焊完后移动定位板到取放料位；
S11，组件碎片检测：电池片机器人装置(D)将焊后电池组件移放到碎片检测台真空吸盘上，红外检测相机拍照，不合格品，放入旁边的废料盘；合格品，由电池片机器人装置(D)移放到所述太阳电池取放料装置(B)的料盘原取料位中；
S12，重复上述步骤过程循环反复。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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