CN111375876B - 一种太阳电池串联焊接设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳电池串联焊接设备及其使用方法，该焊接设备包含：底座、电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统，以及，计算机控制系统；电池搬运系统用于搬运待焊接的叠层太阳电池；定位相机用于拍摄叠层太阳电池的图像以获取其位置信息；焊接平台在串联焊接完成后，能翻转180°；焊接系统为能在三维方向移动的电阻焊接系统；出料系统用于转移和/或存放已焊接好的太阳电池组件；计算机控制系统用于接收太阳电池组件的串联焊接要求，并按要求控制电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统的运作。本发明实现了对空间用太阳电池的全自动串联焊接，具有生产效率高、精度高、可靠性高、适用性好的优点。

Description

一种太阳电池串联焊接设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及航天领域电源技术，特别涉及一种太阳电池串联焊接设备及其使用方法。

背景技术

空间用太阳电池阵制造过程中，需要将叠层太阳电池进行串联焊接从而形成太阳电池组件，焊接采用电阻焊接的原理，即焊机主要包括焊接电源、焊接电极和焊接电缆构成，焊接电源和焊接电极通过焊接电缆实现电路连接，焊接时将二片叠层太阳电池背面朝上排列在一起，第二片叠层太阳电池的互连片叠放在第一片叠层太阳电池的背电极上，焊接电极压在互连片上，焊接电源输出电流通过焊接电极产生热量使互连片和第一片叠层太阳电池焊接在一起。

目前空间用太阳电池串联焊接所采用的串联焊接设备普遍自动化程度低，仅能完成焊接的基本功能，焊接前的准备和焊接后的处理需要人工操作，生产效率低。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术下空间用太阳电池串联焊接设备自动化程度低、生产效率低。

为解决上述问题，本发明提供了一种太阳电池串联焊接设备，其包含：底座、布置在所述底座上的电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统，以及，计算机控制系统；

所述电池搬运系统包含多轴机械手，用于搬运待焊接的叠层太阳电池；

所述定位相机用于拍摄吸附在电池搬运系统上的叠层太阳电池的图像从而获取其位置信息；

所述焊接平台，在串联焊接时，用于背面朝上放置并固定叠层太阳电池，串联焊接完成后，能翻转180°使叠层太阳电池背面朝下；

所述焊接系统为能在三维方向移动的电阻焊接系统，用于对叠层太阳电池进行串联焊接；

所述出料系统能沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向以及垂直方向进行二维移动，用于转移和/或存放已焊接好的太阳电池组件；

所述计算机控制系统用于接收太阳电池组件的串联焊接要求，并按要求控制电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统的运作。

较佳地，所述多轴机械手为水平多关节4轴机械手，该机械手末端安装真空吸盘，真空吸盘管道连通外接的真空系统；真空吸盘在机械手的驱动下能进行三维移动，还能围绕Z轴进行旋转。

较佳地，所述焊接平台包含：支架、焊接吸附平台、转动轴及翻转电机，其中，所述的焊接吸附平台的两端安装在所述转动轴上，该转动轴安装在支架上，焊接吸附平台在翻转电机的驱动下能围绕转动轴翻转180°；焊接吸附平台通过负压方式吸附固定叠层太阳电池。

较佳地，所述焊接系统包含：至少一套直角坐标机器人和至少一套电阻焊接装置，所述的直角坐标机器人由相互垂直的X轴机械臂、Y轴机械臂及Z轴机械臂构成，其中，X轴机械臂的移动方向平行于太阳电池组件的串联方向，且Y轴机械臂安装在X轴机械臂上，Z轴机械臂安装在Y轴机械臂上；所述的电阻焊接装置包含焊接电源、焊接电极及焊接电缆，焊接电源安装在X轴机械臂上，焊接电极安装在Z轴机械臂上，焊接电源和焊接电极通过焊接电缆实现电路连接。

较佳地，所述焊接系统还包含：一固定的磨石，在焊接过程中，所述的焊接电源采用恒压控制方式，焊接电源对焊接回路的电流进行监测，当检测的电流低于预先设定值后，所述的直角坐标机器人控制所述的焊接电极在磨石上进行打磨，打磨后再继续进行焊接。

较佳地，所述出料系统包含：水平驱动组件、垂直驱动组件及出料吸附平台，所述的水平驱动组件包含：至少二根直线导轨及水平驱动机构，其中，直线导轨和水平驱动机构均沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向设置，相互平行地固定在底座上；所述的垂直驱动组件包含：底板、顶升机构及顶板；其中，底板安装在二根直线导轨上，在水平驱动机构的控制下能沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向移动；顶升机构的两端分别与底板、顶板固定；顶板在顶升机构的控制下能装载着出料吸附平台一起沿着垂直方向移动；出料吸附平台通过负压方式吸附固定太阳电池组件；可选地，所述顶板的上表面设置多个定位销，所述出料吸附平台的下表面在对应定位销的位置设置多个定位孔。

较佳地，所述出料系统还包括：出料缓冲装置，出料缓冲装置固定在底座上，并且设置在直线导轨的远离焊接平台的一端；出料缓冲装置包含至少二组缓冲支架，用于放置出料吸附平台。

较佳地，所述太阳电池串联焊接设备还包含用于提供待焊接叠层太阳电池的上料系统，该上料系统包含：至少一上料平台、上料架、上料机械手；在上料架上沿着垂直方向设置若干对左右对称的凸梁，用于放置上料平台；上料机械手为直角坐标机器人，由相互垂直的水平机械臂、垂直机械臂构成，其中，水平机械臂安装在底座上，垂直机械臂安装在水平机械臂上，垂直机械臂上安装上料铲，上料铲能在水平机械臂和垂直机械臂的驱动下作二维运动，将上料平台从上料架中取出或放回。

较佳地，所述太阳电池串联焊接设备还包含测试系统，用于对完成焊接的太阳电池组件进行IV特性测试和电致发光测试；所述测试系统包含：

至少二个独立的测试电极；

用于分别独立安装所述测试电极的单轴机械臂，该测试电极在对应的单轴机械臂的驱动下能分别沿着水平方向作一维运动；及

分别与所述测试电极电连接的IV特性测试仪、电致发光测试组件；

其中，所述的电致发光测试组件包含恒流源及用于拍摄太阳电池组件的发光图像的拍摄装置，如CCD相机。

本发明还提供了一种根据上述的太阳电池串联焊接设备的使用方法，该方法包含：

步骤一，采用电池搬运系统搬运待焊接的叠层太阳电池，经定位相机拍照后，由计算机控制系统校准位置，并控制将叠层太阳电池背面朝上放置在焊接平台上，焊接系统对放置在焊接平台上的叠层太阳电池逐片进行焊接，最终形成太阳电池组件；

步骤二，焊接平台翻转180°，将太阳电池组件转移到出料系统上；

步骤三，出料系统将太阳电池组件移动并暂存，备用。

本发明具有以下优点：

1、由于本发明的太阳电池串联焊接设备设置了电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统、计算机控制系统，另外还可选地设置了上料系统、测试系统，能实现从叠层太阳电池从上料到太阳电池组件下料整个过程的全自动操作，具有生产效率高的优点。

2、由于本发明的太阳电池串联焊接设备设置了测试系统，太阳电池组件焊接完成后可以立即进行性能测试，及时发现焊接过程是否存在异常问题，具有焊接过程可靠的优点。

3、由于本发明的太阳电池串联焊接设备的焊接平台和出料系统均采用了真空吸附的方式，太阳电池组件在焊接、翻转、测试以及转移过程均采用真空吸附的方式固定在焊接平台和出料系统上，避免了太阳电池组件在上述过程中出现扭曲变形等异常情况，具有装配精度高的优点。

4、由于本发明的焊接系统中，焊接电源安装在X轴机械臂上，焊接电极安装在Z轴机械臂上，焊接电源和焊接电极在X轴方向上可以同步移动，有助于减小焊接电缆的长度，另外Y轴机械臂和Z轴机械臂只需驱动质量很小的焊接电极，减小了移动惯量，具有功率损耗小、焊接速度高的优点。

5、由于本发明的焊接吸附平台和出料吸附平台在每个放置叠层太阳电池的对应区域设置一组独立的负压气路，测试系统设置了二个独立的测试电极、二个独立的单轴机械臂，可以实现各种串联数的太阳电池组件的牢固吸附和自动测试，具有适用性好的优点。

6、由于本发明的出料系统采用了二组缓冲支架和二个出料吸附平台，从焊接平台上转移太阳电池组件的操作和从出料吸附平台取下太阳电池组件的操作可以同时进行，具有串联焊接过程的节拍时间短的优点。

7、由于本发明的出料系统的出料吸附平台和顶板设置了定位装置，顶板在上升顶起出料吸附平台的过程中可以实现顶板和吸附平台的精确定位，另外出料系统在进行水平移动时也可以确保吸附平台不发生侧向滑移，具有定位精度高、安全性好的优点。

8、由于本发明的测试系统的测试过程均在暗箱环境中进行，不受环境光的影响，具有测试稳定、准确的优点。

9、由于本发明的焊接系统采用了恒压控制、检测电流以及自动打磨的方式，可以及时清除焊接电极上的氧化层，具有焊接可靠性高的优点。

附图说明

图1为本发明的太阳电池串联焊接设备的整体示意图；

图2为本发明的上料系统的示意图；

图3为本发明的上料系统的上料平台示意图；

图4为本发明的电池搬运系统示意图；

图5为本发明的焊接平台示意图；

图6为本发明的焊接平台的负压气路示意图；

图7为本发明的焊接系统示意图；

图8为本发明的串联焊接示意图；

图9为本发明的出料系统示意图；

图10为本发明的出料系统的顶升机构示意图；

图11为本发明的出料系统的负压气路示意图；

图12为本发明的出料系统的出料吸附平台和顶板进行定位的示意图；

图13为本发明的出料系统的缓冲装置示意图；

图14为本发明的测试系统示意图；

图15为本发明的测试系统的IV特性测试仪的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明所述的“水平多关节4轴机械手”是指具有四个轴和四个运动自由度：X,Y,Z方向的平动自由度和绕Z轴的转动自由度。在X,Y方向上具有顺从性，而在Z轴方向上具有良好的刚度，大臂和小臂是串联的两杆结构，类似人的手臂，可以伸进有限的空间中进行作业，然后收回。它的第一，二，四轴具有转动特性，第三轴具有线性移动特性，并且第三和第四轴可以根据工作需要的不同，制造成相应多种不同的形态。

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参照图1，本发明的太阳电池串联焊接设备，主要包括底座(1)、上料系统(2)、电池搬运系统(3)、定位相机(4)、焊接平台(5)、焊接系统(6)、出料系统(7)、计算机控制系统(8)；所述上料系统(2)包含一个或多个带有定位槽的上料平台，放置在底座(1)上，用于盛放待焊接的背面朝上的叠层太阳电池；所述电池搬运系统(3)为多轴机械手，末端设置真空吸附装置，用于搬运待焊接的叠层太阳电池；所述定位相机(4)用于拍摄吸附在电池搬运系统(3)上的叠层太阳电池的图像从而获取其位置信息；所述焊接平台(5)为可翻转180°的真空吸附装置，串联焊接时用于放置并固定叠层太阳电池，串联焊接完成后翻转180°使叠层太阳电池背面朝下；所述焊接系统(6)为可在三维方向移动的电阻焊接系统，用于对叠层太阳电池进行串联焊接；所述出料系统(7)为可沿着和太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向(即图中的Y轴方向)以及垂直方向(即图中的Z轴方向)进行二维移动的真空吸附装置，用于转移和存放已焊接好的太阳电池组件；所述计算机控制系统(8)用于接收太阳电池组件的串联焊接要求，并按要求控制电池搬运系统(3)、定位相机(4)、焊接平台(5)、焊接系统(6)、出料系统(7)的运作。

进一步的，请参照图2，所述上料系统(2)，除了包含上料平台(21)，还包含上料架(22)、上料机械手(23)；上料架(22)固定在底座(1)上，在上料架(22)上沿着垂直方向(即上料架的高度方向)间隔设置多对左右对称的凸梁(221)，上料平台(21)分别放置在成对的凸梁(221)上；上料机械手(23)为直角坐标机器人，由相互垂直的二个单轴机械臂构成，其中水平机械臂(231)安装在底座(1)上，垂直机械臂(232)安装在水平机械臂(231)上，垂直机械臂(232)上安装上料铲(233)，上料铲(233)在水平机械臂(231)和垂直机械臂(232)的驱动下可以作二维运动，将上料平台(21)从上料架(22)中取出或放回。

进一步的，请参照图3，所述上料平台(21)上设置多个电池定位槽(211)，定位槽(211)的轮廓和叠层太阳电池(101)以及叠层太阳电池(101)上凸出的互连片(1011)相符合。

焊接前，需先将叠层太阳电池(101)背面朝上放置在上料平台(21)的定位槽(211)内，再将上料平台(21)放置在上料架(22)的凸梁(221)上。

请参照图4，所述电池搬运系统(3)包括一个水平多关节4轴机械手(31)，机械手(31)末端安装真空吸盘(32)，真空吸盘(32)通过软管(33)连接到真空系统上；真空吸盘(32)在机械手(31)的驱动下可以进行三维移动，也可以围绕Z轴进行旋转。

焊接时上料机械手(23)从上料架(22)中取出上料平台(21)，真空吸盘(32)在水平多关节4轴机械手(31)的驱动下从上料平台(21)中取出叠层太阳电池(101)并放置在定位相机(4)的上方，定位相机(4)对叠层太阳电池(101)进行拍照并计算出叠层太阳电池(101)的当前坐标，计算机控制系统(8)根据当前坐标以及预设的标准坐标控制水平多关节4轴机械手(31)对叠层太阳电池(101)的位置进行校准，校准后水平多关节4轴机械手(31)将叠层太阳电池(101)准确地放置在焊接平台(5)的预定位置。

请参照图5，所述焊接平台(5)包含支架(51)、焊接吸附平台(52)、转动轴(53)、翻转电机(54)，焊接吸附平台(52)的两端安装在转动轴(53)上，转动轴(53)安装在支架(51)上，焊接吸附平台(52)可在翻转电机(54)的驱动下围绕转动轴(53)翻转180°。

进一步的，请参照图6，焊接吸附平台(52)通过负压方式吸附叠层太阳电池(101)，所述焊接吸附平台(52)由金属材料制成，焊接吸附平台(52)上每个放置叠层太阳电池(101)的对应区域设置一组独立的负压气路，每一组负压气路包含若干相互连通的吸气孔(521)和一个独立控制的阀门(522)，并通过一根软管(523)连接到真空系统上。

由于焊接吸附平台(52)在每个放置叠层太阳电池(101)的对应区域设置一组独立的负压气路，可以实现各种串联数的太阳电池组件的牢固吸附，具有适用性好的优点。

请参照图7，所述焊接系统(6)包含一套直角坐标机器人和一套电阻焊接装置，直角坐标机器人由相互垂直的三个单轴机械臂构成，其中X轴机械臂(61)的移动方向平行于太阳电池组件的串联方向，且Y轴机械臂(62)安装在X轴机械臂(61)上，Z轴机械臂(63)安装在Y轴机械臂(62)上；电阻焊接装置由焊接电源(64)、焊接电极(65)、焊接电缆(66)构成，焊接电源(64)安装在X轴机械臂(61)上，焊接电极(65)安装在Z轴机械臂(63)上，焊接电源(64)和焊接电极(65)通过焊接电缆(66)实现电路连接。

请参照图8，太阳电池进行串联焊接时，先将第一片叠层太阳电池(101)背面朝上放置在焊接吸附平台(52)上并通过真空吸附固定，再沿着串联方向(即图中的X轴方向)将第二片叠层太阳电池(102)背面朝上放置在焊接吸附平台(52)上并通过真空吸附固定，第二片叠层太阳电池(102)的互连片(1021)叠放在第一片叠层太阳电池(101)的背面；焊接电极(65)在焊接系统(6)的直角坐标机器人的驱动下移动到互连片(1021)的正上方并向下压紧互连片(1021)，焊接电源(64)输出电流通过焊接电极(65)产生热量使互连片(1021)和叠层太阳电池(101)形成一个焊点；焊接电极(65)抬起后沿着和串联方向相垂直的水平方向移动一小段距离，继续下压到互连片(1021)上焊接第二个焊点，然后采用同样的方式在互连片(1021)上焊接第三个焊点，从而完成互连片(1021)和第一片叠层太阳电池(101)的可靠焊接；沿着串联方向(即图中的X轴方向)重复上述过程放置并焊接其它的叠层太阳电池，最终形成太阳电池组件(11)。

由于焊接电源(64)安装在X轴机械臂(61)上，焊接电极(65)安装在Z轴机械臂(63)上，焊接电源(64)和焊接电极(65)在X轴方向上可以同步移动，有助于减小焊接电缆(66)的长度，减小焊接电流在焊接电缆(66)上的功率损耗；另外Y轴机械臂(62)和Z轴机械臂(63)只需驱动质量很小的焊接电极(65)，减小了移动惯量，有助于提高焊接速度。

进一步的，请参照图7，焊接系统(6)还包含一个固定的磨石(67)，在焊接过程中，焊接电源(64)采用恒压控制方式，即在焊接过程中焊接电源(64)的电能输出保持为恒电压，该焊接电源(64)还集成了焊接过程的监测功能，能对焊接回路的电流进行监测，当检测的电流低于预先设定值后，焊接系统(6)的直角坐标机器人控制焊接电极(65)在磨石(67)上进行打磨，打磨后再继续进行焊接。当然，该焊接电源(64)也可以只是单纯电源，通过外接额外的监测装置实现对上述焊接回路的电流进行监测。

在焊接过程中由于焊接电极(65)会逐渐氧化，焊接电极(65)和互连片(1021)之间的接触电阻会逐渐增大，严重时会造成虚焊，由于采用了恒压控制、检测电流以及自动打磨的方式，可以及时清除焊接电极(65)上的氧化层，提高了焊接可靠性。

请参照图9和图10，所述出料系统(7)包含二根直线导轨(71)、水平驱动机构(72)、底板(73)、顶升机构(74)、顶板(75)、出料吸附平台(76)；直线导轨(71)和水平驱动机构(72)均沿着和太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向设置，相互平行地固定在底座(1)上；底板(73)安装在二根直线导轨(71)上，在水平驱动机构(72)的控制下能沿着和太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向移动，即能沿着图中的Y轴方向水平移动；顶升机构(74)的两端分别和底板(73)、顶板(75)固定，顶板(75)在顶升机构(74)的控制下能装载着出料吸附平台(76)一起沿着垂直方向(图中的Z轴方向)移动；水平驱动机构(72)和顶升机构(74)均为电机驱动的丝杆；出料吸附平台(76)通过负压方式吸附太阳电池组件(11)。

进一步的，请参照图11，所述出料吸附平台(76)的表面为绝缘材料，出料吸附平台(76)上在构成太阳电池组件(11)的每个叠层太阳电池(101)的对应区域设置一组独立的负压气路，每一组负压气路包含若干相互连通的吸气孔(761)和一个独立控制的阀门(762)，并通过一根软管(763)连接到真空系统上。

由于出料吸附平台(76)在每个放置叠层太阳电池(101)的对应区域设置一组独立的负压气路，可以实现各种串联数的太阳电池组件的牢固吸附，具有适用性好的优点。

进一步的，请参照图12，所述出料系统的顶板(75)的上表面设置多个定位销(751)，所述出料吸附平台(76)的下表面在对应定位销(751)的位置设置多个定位孔(764)，定位销(751)和定位孔(764)均为圆锥形状。

由于采用了定位销(751)和定位孔(764)，顶板(75)在上升顶起出料吸附平台(76)的过程中可以实现顶板(75)和吸附平台(76)的精确定位，另外出料系统(7)在进行水平移动时也可以确保吸附平台(76)不发生侧向滑移。

进一步的，请参照图13，所述出料系统(7)还包括出料缓冲装置(77)，出料缓冲装置(77)固定在底座(1)上，并且设置在直线导轨(71)的远离焊接平台(5)的一端。出料缓冲装置(77)包含二组缓冲支架(771)、(772)，一组缓冲支架(771)、(772)分别由二个倒“L”形支架构成，并设置二个出料吸附平台(76a)、(76b)。串联焊接前二个出料吸附平台(76a)、(76b)分别放置在二组缓冲支架(771)、(772)上，串联焊接时顶板(75)在水平驱动机构(72)和顶升机构(74)的驱动下将出料吸附平台(76a)从缓冲支架(771)上取下并转移到焊接平台(5)的旁边，串联焊接完成后焊接平台(5)翻转180°使太阳电池组件(11)背面朝下，顶板(75)将出料吸附平台(76a)移动到焊接平台(5)的下方并紧贴焊接平台(5)，关闭焊接平台(5)的焊接吸附平台(52)上的阀门(522)，使太阳电池组件(11)转移到出料吸附平台(76a)上，打开出料吸附平台(76a)的阀门(762)使太阳电池组件(11)固定在出料吸附平台(76a)上，顶板(75)将出料吸附平台(76a)转移到缓冲支架(771)上，然后顶板(75)将出料吸附平台(76b)从缓冲支架(772)上取下并转移到焊接平台(5)的旁边，用于转移下一个焊接好的太阳电池组件(11)。

由于采用了二组缓冲支架(771)、(772)和二个出料吸附平台(76a)、(76b)，从焊接平台(5)上转移太阳电池组件(11)的操作和从出料吸附平台(76)取下太阳电池组件(11)的操作可以同时进行，可以减少整个串联焊接过程的节拍时间，特别是在焊接串联数较少的太阳电池组件(11)时对于提高生产效率更为有效。

请参照图1，本发明的太阳电池串联焊接设备还包括测试系统(9)，测试系统(9)与焊接平台(5)平行排列在底座(1)上，用于对完成焊接的太阳电池组件进行IV特性测试和电致发光测试。

进一步的，请参照图14，所述测试系统(9)包含支架(91)、箱体(92)、二个独立的测试电极(93)、二个独立的单轴机械臂(94)、CCD相机(95)、若干导线(96)、IV特性测试仪(97)、恒流源(98)，其中支架(91)固定在底座(1)上，箱体(92)固定在支架(91)上，二个测试电极(93)分别安装在二个单轴机械臂(94)上，单轴机械臂(94)和CCD相机(95)固定在箱体(92)的内部，测试电极(93)通过导线(96)连接到IV特性测试仪(97)和恒流源(98)上；二个测试电极(93)在对应的单轴机械臂(94)的驱动下能分别沿着水平方向作一维运动。

进一步的，请参照图15，所述IV特性测试仪(97)主要由可变电子负载(971)、电流表(972)、电压表(973)构成，IV特性测试仪(97)和二个测试电极(93)采用Kelvin四线制连接法进行连接。

完成焊接的太阳电池组件(11)转移到出料吸附平台(76)后，出料吸附平台(76)带着太阳电池组件(11)移动到测试系统(9)的下方，二个测试电极(93)在对应的单轴机械臂(94)的驱动下分别移动到太阳电池组件(11)的二个电极(111)的正上方，然后出料吸附平台(76)上升并和箱体(92)组成暗箱，同时使二个测试电极(93)压紧在太阳电池组件(11)的二个电极(111)上，由测试系统(9)对太阳电池组件(11)分别进行IV特性测试和电致发光测试。

由于二个测试电极(93)在对应的单轴机械臂(94)的驱动下能分别移动到不同串联数的太阳电池组件(11)的二个电极(111)的正上方进行自动测试，具有适用性好的优点。

进行IV特性测试时，IV特性测试仪(97)的可变电子负载(971)使太阳电池组件(11)处于不同的偏压状态，由电流表(972)和电压表(973)分别测试并记录太阳电池组件(11)在不同偏压状态下的电流和电压，并绘制成IV特性曲线。由于出料吸附平台(76)和箱体(92)组成了暗箱，此时测试的是太阳电池组件(11)的暗IV特性。另外还可以在箱体(92)的内部设置模拟太阳光的光源，在光源的照射下通过IV特性测试仪(97)可以测试太阳电池组件(11)在标准光强下的IV特性。

进行电致发光测试时，恒流源(98)对太阳电池组件(11)施加一定的电流，太阳电池组件(11)在电流的作用下产生电致发光，通过CCD相机(95)拍摄太阳电池组件(11)的发光图像，对发光图像进行检查分析可以判断焊接后的太阳电池组件(11)是否存在裂纹、缺陷。

由于设置了测试系统(9)，太阳电池组件(11)焊接完成后可以立即进行性能测试，及时发现焊接过程是否存在异常问题，具有焊接过程可靠的优点。

由于上述测试过程均在暗箱环境中进行，不受环境光的影响，具有测试稳定、准确的优点。

参照图1～15，本发明的太阳电池串联焊接设备的主要工作流程如下：

步骤一，电池搬运系统(3)将放置在上料系统(2)中的叠层太阳电池(101)逐片取出，经定位相机(4)拍照校准位置并放置在焊接平台(5)上，焊接系统(6)对放置在焊接平台(5)上的叠层太阳电池(101)逐片进行焊接，最终形成太阳电池组件(11)；

步骤二，焊接平台(5)翻转180°，太阳电池组件(11)转移到出料系统(7)上；

步骤三，出料系统(7)将太阳电池组件(11)移动到测试系统(9)的下方，由测试系统(9)对太阳电池组件(11)进行IV特性测试和电致发光测试；

步骤四，出料系统(7)将太阳电池组件(11)移动并暂存在出料缓冲装置(77)上。

上述步骤均为全自动操作，因此本发明的太阳电池串联焊接设备具有生产效率高的优点。另外由于太阳电池组件(11)在焊接、翻转、测试以及转移过程均采用真空吸附的方式固定在焊接平台(5)和出料系统(7)上，避免了太阳电池组件(11)在上述过程中出现扭曲变形等异常情况，具有装配精度高的优点。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种太阳电池串联焊接设备，其特征在于，该焊接设备包括：底座（1）、布置在所述底座（1）上的电池搬运系统（3）、定位相机（4）、焊接平台（5）、焊接系统（6）、出料系统（7）、计算机控制系统（8），以及，测试系统（9）；

所述电池搬运系统（3）包含多轴机械手，用于搬运待焊接的叠层太阳电池（101）；所述多轴机械手为水平多关节4轴机械手（31），该机械手（31）末端安装真空吸盘（32），真空吸盘（32）管道连通真空系统；真空吸盘（32）在机械手（31）的驱动下能进行三维移动，还能围绕Z轴进行旋转;

所述定位相机（4）用于拍摄吸附在电池搬运系统（3）上的叠层太阳电池（101）的图像从而获取其位置信息；

所述焊接平台（5）在串联焊接时用于背面朝上放置并固定叠层太阳电池（101），串联焊接完成后能翻转180°，使叠层太阳电池（101）背面朝下；

所述焊接系统（6）为能在三维方向移动的电阻焊接系统，用于对叠层太阳电池（101）进行串联焊接；所述焊接系统（6）包含：至少一套直角坐标机器人和至少一套电阻焊接装置，所述的直角坐标机器人由相互垂直的X轴机械臂（61）、Y轴机械臂（62）及Z轴机械臂（63）构成，其中，X轴机械臂（61）的移动方向平行于太阳电池组件的串联方向，且Y轴机械臂（62）安装在X轴机械臂（61）上，Z轴机械臂（63）安装在Y轴机械臂（62）上；所述的电阻焊接装置包含焊接电源（64）、焊接电极（65）及焊接电缆（66），焊接电源（64）安装在X轴机械臂（61）上，焊接电极（65）安装在Z轴机械臂（63）上，焊接电源（64）和焊接电极（65）通过焊接电缆（66）实现电路连接;

所述出料系统（7）能沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向以及垂直方向进行二维移动，用于转移和/或存放已焊接好的太阳电池组件；

所述计算机控制系统（8）用于接收太阳电池组件的串联焊接要求，并按要求控制电池搬运系统（3）、定位相机（4）、焊接平台（5）、焊接系统（6）、出料系统（7）的运作;

测试系统（9），用于对完成焊接的太阳电池组件进行IV特性测试和电致发光测试；所述测试系统（9）包含：

至少二个独立的测试电极（93）；

用于分别独立安装所述测试电极（93）的单轴机械臂（94），该测试电极（93）在对应的单轴机械臂（94）的驱动下能分别沿着水平方向作一维运动；及

分别与所述测试电极（93）电连接的IV特性测试仪（97）、电致发光测试组件。

2.如权利要求1所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述焊接平台（5）包含：支架（51）、焊接吸附平台（52）、转动轴（53）及翻转电机（54），其中，所述的焊接吸附平台（52）的两端安装在所述转动轴（53）上，该转动轴（53）安装在支架（51）上，焊接吸附平台（52）在翻转电机（54）的驱动下能围绕转动轴（53）翻转180°；焊接吸附平台（52）通过负压方式吸附叠层太阳电池（101）。

3.如权利要求1所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述焊接系统（6）还包含：一固定的磨石（67），在焊接过程中，对焊接回路的电流进行监测，当监测到该电流低于预先设定值后，所述的直角坐标机器人控制所述的焊接电极（65）在磨石（67）上进行打磨，打磨后再继续进行焊接。

4.如权利要求1所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述出料系统（7）包含：水平驱动组件、垂直驱动组件及出料吸附平台（76），所述的水平驱动组件包含：至少二根直线导轨（71）及水平驱动机构（72），其中，直线导轨（71）和水平驱动机构（72）均沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向设置，相互平行地固定在底座（1）上；所述的垂直驱动组件包含：底板（73）、顶升机构（74）及顶板（75）；其中，底板（73）安装在二根直线导轨（71）上，在水平驱动机构（72）的控制下能沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向移动；顶升机构（74）的两端分别与底板（73）、顶板（75）固定；顶板（75）在顶升机构（74）的控制下能装载着出料吸附平台（76）一起沿着垂直方向移动；出料吸附平台（76）通过负压方式吸附太阳电池组件（11）；所述顶板（75）的上表面设置多个定位销（751），所述出料吸附平台（76）的下表面在对应定位销（751）的位置设置多个定位孔（764）。

5.如权利要求4所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述出料系统（7）还包括：出料缓冲装置（77），其固定在底座（1）上，并且设置在直线导轨（71）的远离焊接平台（5）的一端；出料缓冲装置（77）包含至少二组缓冲支架，用于放置出料吸附平台（76）。

6.如权利要求1所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述太阳电池串联焊接设备还包含用于提供待焊接叠层太阳电池（101）的上料系统（2），该上料系统（2）包含：至少一上料平台（21）、上料架（22）、上料机械手（23）；在上料架（22）上沿着垂直方向设置若干对左右对称的凸梁（221），用于放置上料平台（21）；上料机械手（23）为直角坐标机器人，由相互垂直的水平机械臂（231）、垂直机械臂（232）构成，其中，水平机械臂（231）安装在底座（1）上，垂直机械臂（232）安装在水平机械臂（231）上，垂直机械臂（232）上安装上料铲（233），上料铲（233）能在水平机械臂（231）和垂直机械臂（232）的驱动下作二维运动，将上料平台（21）从上料架（22）中取出或放回。

7.如权利要求1所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，

所述的电致发光测试组件包含恒流源（98）及用于拍摄太阳电池组件（11）的发光图像的拍摄装置。

8.一种根据权利要求1~6中任意一项所述的太阳电池串联焊接设备的使用方法，其特征在于，该方法包含：

步骤一，采用电池搬运系统（3）搬运待焊接的叠层太阳电池（101），经定位相机（4）拍照后，由计算机控制系统（8）校准位置，并控制将叠层太阳电池（101）放置在焊接平台（5）上，焊接系统（6）对放置在焊接平台（5）上的叠层太阳电池（101）逐片进行焊接，最终形成太阳电池组件（11）；

步骤二，焊接平台（5）翻转180°，将太阳电池组件（11）转移到出料系统（7）上；

步骤三，出料系统（7）将太阳电池组件（11）移动并暂存，备用。

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