CN111649676A - 一种硅棒外形检测机构 - Google Patents

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李璐
王鹏
仇健
张毅
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Abstract

本发明属于硅棒检测技术领域，特别涉及一种硅棒外形检测机构，包括底座总成，沿底座总成长度方向的两端均设有侧面视觉组件。所述底座总成长度方向的两侧设有端面移动视觉组件和端面固定视觉组件，所述端面移动视觉组件旁设有端面移动传感器组件，所述端面固定视觉组件和底座总成之间设有端面固定传感器组件。本发明通过高精度位移传感器结合视觉系统对硅棒表面质量和几何参数进行视觉检测的自动化装置，能够准确快速完成硅棒表面质量检测工作。

Description

一种硅棒外形检测机构
技术领域
本发明属于硅棒检测技术领域，具体地说涉及一种硅棒外形检测机构。
背景技术
目前光伏行业硅棒检测主要通过人工手检完成。检测过程主要通过人工翻转，手持测量工具检测。人工手持测量工具的测量精度低，测量误差大，并且人为因素容易对检测结果造成干扰，影响检测精度；同时，肉眼识别崩边等硅棒表面质量问题很可能会发生遗漏、识别错误的情况，效率低，而且人工检测需要人工反复翻转，检测用时长。
发明内容
针对现有技术的种种不足，发明人在长期实践中研究设计出一种硅棒外形检测机构。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种硅棒外形检测机构，包括底座总成，沿底座总成长度方向的两端均设有侧面视觉组件。所述底座总成宽度方向的两端设有端面移动视觉组件和端面固定视觉组件，所述端面移动视觉组件旁设有端面移动传感器组件，所述端面固定视觉组件和底座总成之间设有端面固定传感器组件。
进一步地，所述侧面视觉组件包括第一调整安装座、设置在第一调整安装座上的第一频闪光源组件和第一检测相机组件。
进一步地，所述第一调整安装座包括两个视觉组件安装底座以及分别设置在两个视觉组件安装底座上的视觉组件安装立柱。
进一步地，所述第一频闪光源组件包括两个第一频闪光源安装调整座、设置在两个第一频闪光源安装调整座之间的频闪光源安装横杆和第一频闪光源板；两个所述第一频闪光源安装调整座分别套设在两个所述视觉组件安装立柱上；所述第一频闪光源板不发射光源一面上设有数个频闪光源固定件，频闪光源固定件套设在所述频闪光源安装横杆上。
进一步地，所述第一检测相机组件包括第一相机安装座和安装在第一相机安装座上的数个第一检测相机。
进一步地，所述端面固定视觉组件包括第二调整安装座、设置在第二调整安装座上的第二频闪光源组件和多轴调整组件、以及设置在多轴调整组件上的第二检测相机组件。
进一步地，所述第二频闪光源组件包括第二频闪光源安装调整座和安装在其上的第二频闪光源板；所述第二检测相机组件包括第二检测相机和设置在第二检测相机前端的第二镜头。
进一步地，所述端面移动视觉组件包括第一直线模组、与第一直线模组滑动连接的第三调整安装座以及设置在第三调整安装座上的第三频闪光源组件和第三检测相机组件。
进一步地，所述第三频闪光源组件包括第三频闪光源安装调整座以及设置在第三频闪光源安装调整座上的第三频闪光源板。
进一步地，所述端面移动传感器组件包括第二直线模组、与第二直线模组滑动连接的第一位移传感器组件。
进一步地，所述第一位移传感器组件包括支撑底座、设置在支撑底座上的第二导杆气缸、与第二导杆气缸活塞端固设的第一传感器安装座以及设置在第一传感器安装座上的数个第一位移传感器。
进一步地，所述端面固定传感器组件包括第三导杆气缸、与第三导杆气缸活塞端固连的第二传感器安装座以及设置在第二传感器安装座上的数个第二位移传感器。
进一步地，所述底座总成上设有缓冲板组件，所述缓冲板组件包括缓冲板和设置在缓冲板底部两端的第一导杆气缸；所述第一导杆气缸旁设有导向组件。
本发明的有益效果是：
1)检测过程全部采用高精度视觉系统和高精度位移传感器，通过软件系统的处理，能够快速，准确的完成硅棒外形检测工作，且没有人为因素的介入，能够保证检测结果的准确性，大幅减少检测误差。
2)拍照即可完成检测工作，省去了人工检测时反复测量、记录、对比的工作过程，检测工作效率高，能够适配高效率自动生产流水线。
附图说明
图1是本发明的整体示意图；
图2是本发明侧面视觉组件结构示意图；
图3是本发明端面固定视觉组件结构示意图；
图4是本发明端面移动视觉组件结构示意图；
图5是本发明端面移动传感器组件结构示意图；
图6是本发明端面固定传感器组件结构示意图；
图7是本发明底座总成结构示意图；
图8是本发明缓冲板组件结构示意图。
附图中：
10-底座总成、101-缓冲板组件、102-缓冲板、103-第一导杆气缸、104-导向组件；
20-侧面视觉组件、211-视觉组件安装底座、212-视觉组件安装立柱、221-第一频闪光源板、222-第一频闪光源安装调整座、223-频闪光源安装横杆、224-频闪光源固定件、231-第一相机安装座、232-第一检测相机；
30-端面移动视觉组件、301-第三调整安装座、302-第三频闪光源板、303-第三频闪光源安装调整座、304-相机防护罩、305-第一直线模组；
40-端面固定视觉组件、401-第二调整安装座、402-第二频闪光源板、403-第二频闪光源安装调整座、404-多轴调整组件、405-第二检测相机；
50-端面移动传感器组件、501-第一位移传感器、502-第一传感器安装座、503-第二导杆气缸、504-第二直线模组；
60-端面固定传感器组件、601-第二位移传感器、602-第二传感器安装座、603-第三导杆气缸。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施方式中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
参见图1，本发明的一种硅棒外形检测机构，包括底座总成10，沿底座总成10长度方向的两端均设有侧面视觉组件20，在底座总成10宽度方向的两端设有端面移动视觉组件30和端面固定视觉组件40，在端面移动视觉组件30旁设有端面移动传感器组件50，在端面固定视觉组件40和底座总成10之间设有端面固定传感器组件60。
参见图1、图2，侧面视觉组件20包括第一调整安装座和设置在第一调整安装座上的第一频闪光源组件和第一检测相机组件。第一调整安装座包括两个视觉组件安装底座211以及分别设置在两个视觉组件安装底座211上的视觉组件安装立柱212。第一调整安装座主要作为第一频闪光源组件和第一检测相机组件的安装平台，可以调整频闪光源和检测相机组件的高度和仰俯角度。
第一频闪光源组件根据检测相机的拍摄动作频率工作，为其提供检测照明光源，第一频闪光源组件包括两个第一频闪光源安装调整座222、设置在两个第一频闪光源安装调整座222之间的频闪光源安装横杆223和第一频闪光源板221。两个第一频闪光源安装调整座222分别套设在两个视觉组件安装立柱212上，在第一频闪光源板221不发射光源一面上设有数个频闪光源固定件224，频闪光源固定件224与第一频闪光源板221为转轴式连接，调节两者之间的夹角，即可控制第一频闪光源板221的俯仰角度。频闪光源固定件224套设在频闪光源安装横杆223上，使用时，调节第一频闪光源安装调整座222在视觉组件安装立柱212上的高度，即可调节第一频闪光源板221高度。
第一检测相机组件包括第一相机安装座231和安装在第一相机安装座231上的数个第一检测相机232。第一检测相机组件顶部与第一频闪光源板221固连，可随第一频闪光源板221的高度和俯仰角度的变化而变化，第一检测相机组件连接视觉检测系统，为其提供检测画面。
参见图1、图3，端面固定视觉组件40包括第二调整安装座401、设置在第二调整安装座401上的第二频闪光源组件和多轴调整组件404、以及设置在多轴调整组件404上的第二检测相机组件。
第二频闪光源组件包括第二频闪光源安装调整座403和安装在其上的第二频闪光源板402。第二频闪光源组件根据第二检测相机组件的拍摄动作频率工作，为其提供检测照明光源。第二检测相机组件包括第二检测相机405和安装在检测相机前端的第二镜头，第二检测相机组件连接视觉检测系统，为其提供检测画面。
参见图1、图4，端面移动视觉组件30包括第一直线模组305、与第一直线模组305滑动连接的第三调整安装座301以及设置在第三调整安装座301上的第三频闪光源组件和第三检测相机组件。
第一直线模组305由第一导轨，第一进给丝杠和第一减速电机组成。第三调整安装座301底部通过滑块与第一导轨连接，同时第三调整安装座301底部与第一进给丝杠的丝杠螺母连接，第一减速电机启动，第一进给丝杠带动第三调整安装座301在第一导轨上滑动。第一直线模组305用于带动第三频闪光源组件、第三检测相机组件做精确定位行走。
第三频闪光源组件包括第三频闪光源安装调整座303以及设置在第三频闪光源安装调整座303上的第三频闪光源板302，第三频闪光源安装调整座303固定在第三调整安装座301上。第三频闪光源组件根据第三检测相机组件的拍摄动作频率工作，为其提供检测照明光源。
第三检测相机组件包括第三检测相机和设置在第三检测相机上的第三镜头。在第三检测相机外围套设有相机防护罩304，第三检测相机组件连接视觉检测系统，为其提供检测画面。
参见图1、图5，端面移动传感器组件50包括第二直线模组504、与第二直线模组504滑动连接的第一位移传感器组件。
第一位移传感器组件包括支撑底座、设置在支撑底座上的第二导杆气缸503、与第二导杆气缸503活塞端固设的第一传感器安装座502以及设置在第一传感器安装座上的数个第一位移传感器501。本实施例包括4个高精度第一位移传感器501，用于检测硅棒端面几何参数。第一传感器安装座502和第二导杆气缸503可以带动第一位移传感器501进行伸缩定位，与端面移动视觉组件30交错运行。
第二直线模组504由第二导轨，第二进给丝杠和第二减速电机组成。支撑底座底部通过滑块与第二导轨连接，同时支撑底座底部与第二进给丝杠的丝杠螺母连接，第二减速电机启动，第二进给丝杠带动支撑底座在第二导轨上滑动。第二直线模组504用于带动第一位移传感器组件做精确定位行走。
参见图1、图6，端面固定传感器组件60包括第三导杆气缸603、与第三导杆气缸603活塞端固连的第二传感器安装座602以及设置在第二传感器安装座602上的数个第二位移传感器601。本实施例设有4个高精度第二传感器安装座602，用于检测硅棒端面几何参数。第二传感器安装座602和第三导杆气缸603可以带动第二位移传感器601进行伸缩定位。
参见图1、图7和图8，底座总成10用于安装所有视觉检测组件和传感器组件，底座总成10上表面为精加工平面，作为检测标准平台使用。在底座总成10上设有缓冲板组件101，用于承接硅棒，并缓慢放置在检测平台上，防止机械手放置硅棒时发生碰撞，损坏硅棒。缓冲板组件101包括缓冲板102和设置在缓冲板102底部两端的第一导杆气缸103。第一导杆气缸103活塞端与缓冲板102底部固连，做来缓冲板102升降的动力来源。在两个第一导杆气缸103旁均设有导向组件104，为缓冲板102升降其支撑和导向作用。
本发明外形检测机构工作时，流程如下：
(1)上料机械手夹持硅棒，放置在底座总成10的中间缓冲板102上；
(2)上料机械手离开后，中间缓冲板102下降，将硅棒平稳放置在检测平面上；
(3)硅棒放置稳妥后，侧面视觉组件20对硅棒两侧面进行视觉检测，确认硅棒长度，表面缺损等质量参数；
(4)端面移动传感器组件50的第二直线模组504启动，并根据视觉系统检测的硅棒长度将第一位移传感器501移动到端面移动传感器组件50一侧的硅棒端面检测位置；
(5)端面移动传感器组件50伸出第一位移传感器501，与硅棒另一端的端面固定传感器组件60同时工作，检测硅棒两端面的平面度、平行度、垂直度等几何参数；
(6)检测完毕后，端面移动传感器组件50收回第一位移传感器501，第二直线模组504启动，将第一位移传感器501送回初始位置；
(7)端面移动视觉组件30的第一直线模组305启动，并根据视觉系统检测的硅棒长度将第三频闪光源组件和第三检测相机组件移动到端面移动视觉组件30一侧的硅棒端面检测位置；
(8)端面移动视觉组件30与端面固定视觉组件40同时工作，对硅棒两端面进行视觉检测；
(9)检测完毕后，端面移动视觉组件30的第一直线模组305启动，将其送回初始位置；
(10)缓冲板102推动硅棒升起；
(11)上料机械手下降到取件位置，夹持硅棒并翻转90°后，再次放置在缓冲板102上；
(12)缓冲板102下降，将硅棒平稳放置在检测平面上；
(13)硅棒放置稳妥后，侧面视觉组件20对硅棒两侧面进行视觉检测，确认硅棒长度，表面缺损等质量参数；
(14)检测完毕后，缓冲板102推动硅棒升起；
(15)上料机械手下降到取件位置，夹持硅棒并离开硅棒外形检测机构。
本发明通过高精度位移传感器结合视觉系统对硅棒表面质量和几何参数进行视觉检测的自动化装置，能够准确快速完成硅棒表面质量检测工作。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种硅棒外形检测机构，包括底座总成(10)，其特征在于，沿底座总成(10)长度方向的两端均设有侧面视觉组件(20)，所述底座总成(10)宽度方向的两端设有端面移动视觉组件(30)和端面固定视觉组件(40)，所述端面移动视觉组件(30)旁设有端面移动传感器组件(50)，所述端面固定视觉组件(40)和底座总成(10)之间设有端面固定传感器组件(60)。
2.根据权利要求1所述的硅棒外形检测机构，其特征在于，所述侧面视觉组件(20)包括第一调整安装座、设置在第一调整安装座上的第一频闪光源组件和第一检测相机组件。
3.根据权利要求2所述的硅棒外形检测机构，其特征在于，所述第一调整安装座包括两个视觉组件安装底座(211)以及分别设置在两个视觉组件安装底座(211)上的视觉组件安装立柱(212)；
所述第一频闪光源组件包括两个第一频闪光源安装调整座(222)、设置在两个第一频闪光源安装调整座(222)之间的频闪光源安装横杆(223)和第一频闪光源板(221)；两个所述第一频闪光源安装调整座(222)分别套设在两个所述视觉组件安装立柱(212)上；所述第一频闪光源板(221)不发射光源一面上设有数个频闪光源固定件(224)，频闪光源固定件(224)套设在所述频闪光源安装横杆(223)上；
所述第一检测相机组件包括第一相机安装座(231)和安装在第一相机安装座(231)上的数个第一检测相机(232)。
4.根据权利要求1所述的硅棒外形检测机构，其特征在于，所述端面固定视觉组件(40)包括第二调整安装座(401)、设置在第二调整安装座(401)上的第二频闪光源组件和多轴调整组件(404)、以及设置在多轴调整组件(404)上的第二检测相机组件。
5.根据权利要求4所述的硅棒外形检测机构，其特征在于，所述第二频闪光源组件包括第二频闪光源安装调整座(403)和安装在其上的第二频闪光源板(402)；
所述第二检测相机组件包括第二检测相机(405)和设置在第二检测相机(405)前端的第二镜头。
6.根据权利要求1所述的硅棒外形检测机构，其特征在于，所述端面移动视觉组件(30)包括第一直线模组(305)、与第一直线模组(305)滑动连接的第三调整安装座(301)以及设置在第三调整安装座(301)上的第三频闪光源组件和第三检测相机组件。
7.根据权利要求6所述的硅棒外形检测机构，其特征在于，所述第三频闪光源组件包括第三频闪光源安装调整座(303)以及设置在第三频闪光源安装调整座(303)上的第三频闪光源板(302)。
8.根据权利要求1所述的硅棒外形检测机构，其特征在于，所述端面移动传感器组件(50)包括第二直线模组(504)、与第二直线模组(504)滑动连接的第一位移传感器组件；
所述第一位移传感器组件包括支撑底座、设置在支撑底座上的第二导杆气缸(503)、与第二导杆气缸(503)活塞端固设的第一传感器安装座(502)以及设置在第一传感器安装座上的数个第一位移传感器(501)。
9.根据权利要求8所述的硅棒外形检测机构，其特征在于，所述端面固定传感器组件(60)包括第三导杆气缸(603)、与第三导杆气缸(603)活塞端固连的第二传感器安装座(602)以及设置在第二传感器安装座(602)上的数个第二位移传感器(601)。
10.根据权利要求9所述的硅棒外形检测机构，其特征在于，所述底座总成(10)上设有缓冲板组件(101)，所述缓冲板组件(101)包括缓冲板(102)和设置在缓冲板(102)底部两端的第一导杆气缸(103)；所述第一导杆气缸(103)旁设有导向组件(104)。
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