一种太阳能背板基膜的在线检测装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及产品测试技术领域,尤其涉及一种太阳能背板基膜的在线检测装置及其工作方法。
背景技术
目前,太阳能背板基膜所采用的原料是由挤出机熔融、塑化挤出,最后经流延辊冷却定型得到的,由于基膜的挤出是有方向性的,所以其微观的分子排布在平行于挤出方向和垂直于挤出方向上存在着微小差异,导致基膜在不同方向上的抗拉强度也存在着差异,基膜在应用于太阳能背板基膜之前都需要进行抗拉强度的检测,如果基膜的强度过高,说明膜体的厚度较厚,影响太阳能背板基膜的透光性;如果基膜的强度过低,说明膜体的厚度较薄,应用于太阳能背板基膜之后难以提供足够的抵抗拉扯的连接力,非常容易破损影响太阳能电池板的使用寿命,所以,对应用于太阳能背板基膜之前的基膜进行强度测试是非常有必要的。
但是,现有的太阳能背板基膜的在线检测装置存在以下缺陷:比如,强度测试的方向单一,无法得知基膜在不同方向上的抗拉强度,也就是说现有的应用于基膜强度检测的技术无法准确的得知基膜各个方向上的抗拉强度数据,并且现有的检测方法不能适用于更快速的在线检测,导致基膜生产中的品质控制成本较大。为了解决上述问题,这里提出了一种应用于太阳能背板基膜进行抗拉强度测试的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种能够提高太阳能背板基膜生产过程中对抗拉强度和均匀度的检测效率,从而减低基膜的品控成本的太阳能背板基膜的在线检测装置。
本发明的另一个目的在于提供一种上述太阳能背板基膜的在线检测装置的工作方法。
为达到以上目的,本发明采用的技术方案为:该太阳能背板基膜的在线检测装置,包括升降机构、旋转机构、上夹持部件、下夹持部件和角度适应机构,构成整个功能完备的在线检测装置,所述升降机构位于该太阳能背板基膜的在线检测装置的最上方,用于调节所述上夹持部件的高度,所述旋转机构位于所述升降机构的正下方,用于调节所述上夹持部件的角度,所述上夹持部件位于所述升降机构的正下方,用于配置检测用的传感器,所述下夹持部件位于所述上夹持部件的正下方,用于配置加紧基膜用的夹具,所述角度适应机构设置于所述上夹持部件的脚架远端,用于让传感器的受力方向与受力后基膜的变形方向保持一致。
作为一种优选,所述升降机构包括最顶端的顶部安装板,所述顶部安装板的下表面固定连接有气缸,用于提高升降动力,具备体量轻、响应迅速的特点。
作为一种优选,所述旋转机构包括旋转限位环,所述气缸的活动端竖直朝下并与所述旋转限位环的上表面固定连接,所述旋转限位环的内圈转动连接有从动齿环,所述旋转限位环的上表面且位于所述气缸之间设置有伺服电机,所述伺服电机的输出端固定连接有主动齿轮,所述主动齿轮的外齿面与所述从动齿环的内齿面啮合,这样的部件选取,能够确保较高的角度调节精度,所述从动齿环的下表面固定连接有水平角度环。
作为一种优选,所述上夹持部件包括脚架安装环,所述水平角度环通过下表面的连接杆与脚架安装环固定连接,所述脚架安装环的内壁固定连接有电动伸缩杆,用于给施压探头提供伸缩动力,所述电动伸缩杆的活动端延伸至所述脚架安装环的下方并固定连接有压力传感器,用于记录检测过程中的压力变化,所述压力传感器的感应端朝下并固定连接有施压探头,用于给基膜施压使其发生形变。
作为一种优选,所述脚架安装环的外侧面固定连接有延伸脚架,所述延伸脚架在远离所述脚架安装环的一端设置有角度适应机构,方便拉力传感器跟随基膜的形变作出适应性角度调整,减去了受力分析的步骤。
作为一种优选,所述角度适应机构包括大摆臂,所述大摆臂的下端通过第二转轴活动连接有小摆臂,所述小摆臂的下表面固定连接有跟随调节板,这样的结构连接能够确保拉力传感器具备足够的角度适应灵活性,跟随调节板的下表面设置有拉力传感器,用于记录基膜检测过程中受到拉力的大小,所述跟随调节板的下表面且位于所述拉力传感器指向所述施压探头的一侧开始有T型滑槽,用于限制上滑动夹具的运动自由度,所述跟随调节板通过所述T型滑槽滑动连接有上滑动夹具,所述上滑动夹具与拉力传感器的拉力探头固定连接,用于传递拉力,所述上滑动夹具的最上方为T型滑块,所述T型滑块与所述T型滑槽配合,构成一个滑移机构,所述T型滑块的下表面固定连接有传力板,所述传力板的下表面固定连接有顶部磁吸片,提供夹具的磁力作用,所述顶部磁吸片的下表面固定连接有顶部橡胶垫,提高夹具对基膜的接触摩擦力。
作为一种优选,所述延伸脚架通过第一转轴与大摆臂活动连接,所述延伸脚架的数量是四的整数倍,使检测中的基膜受到对称的拉力作用,且在由所述上夹持部件下方向上看的方向上按照逆时针依次等间隔排布,确保基膜受到相对均匀地作用力。
作为一种优选,所述下夹持部件包括最底部的固定基座,用于将在线检测装置的下半部分固定在基膜传送机构的下方,所述固定基座的上表面固定连接有升降台,用于调节夹具配置环的高度,所述升降台的活动端朝上并固定连接有扇形支撑板,所述扇形支撑板的上端固定连接有夹具配置环,所述夹具配置环开设有上下贯通的限位卡槽,给下活动夹具提供足够的运动自由度,同时避免下活动夹具脱离夹具配置环,所述限位卡槽和下活动夹具的数量是所述延伸脚架的整数倍,所述限位卡槽在由所述下夹持部件上方向下看的方向上按照顺时针依次等间隔排布,保证检测装置的上半部分进行角度调节之后,仍然有上下活动夹具可以匹配,所述夹具配置环通过所述限位卡槽活动连接有下活动夹具。
作为一种优选,所述下活动夹具包括最底部的限位凸杆,避免下活动夹具脱离夹具配置环,所述限位凸杆的上端固定连接有底部磁吸片,配合顶部磁吸片作用于基膜上下表面以磁吸压力,所述底部磁吸片的上表面固定连接有底部橡胶垫,进一步地提高夹具对基膜的摩擦力。
作为一种优选,该太阳能背板基膜的在线检测装置除所述底部磁吸片和顶部磁吸片外的其他部件都不含铁、钴、镍三种元素,避免磁力作用对传感器检测到的受力情况产生影响。
一种太阳能背板基膜的在线检测装置的工作方式,包括以下步骤:
S1:在与该太阳能背板基膜的在线检测装置连接的数据处理器上设定检测的时间间隔、抗拉强度的合格阈值和均匀度的合格阈值;
S2:启动太阳能背板基膜的生产机构,当该强度测试装置设定的进程时间时,在线检测程序启动;
S3:基膜的传送辊子继续工作两秒后停转,并反转一个微小的角度以释放张紧力;
S4:强度检测装置的上下两部分向放松状态的基膜靠近,当下活动夹具进入上滑动夹具的磁力范围内,二者构成的磁力夹具就会将一定范围的基膜固定;
S5:电动伸缩杆推动施压探头下压基膜,使其发生变形,直到压力传感器检测到压力发生了突变,说明基膜达到了弹性形变的极限;
S7:施压探头立即返回至初始位置,各个方向的拉力传感器将检测到的最大拉力值传给数据处理器;
S8:电脑比较各个方向上检测到的拉力值是否在合格的抗拉强度阈值对应的拉力值范围内,若各个方向上的检测值均合格,则进入S9;若任一个方向的检测值未落到合格阈值内,说明基膜的抗拉强度不合格,则进入S11;
S9:将八个方向上的拉力数据按照共线条件分为四组,计算每一组中的两个拉力值的绝对差值,然后将四组绝对差值数据与均匀度合格阈值对应的差值比较,若任一组差值数据未落到合格阈值内,说明基膜的均匀度不合格,则进入S11;若任一组差值数据均合格,则进入S10;
S10:抗拉强度检测机构的上下两部分分离以释放基膜,旋转机构效验上夹持部件是否偏离初始位置30°,若偏离角度未达到30°,则伺服电机按照设定的同一方向将上夹持部件调整15°,并进入S3;若偏离角度达到了30°,则进入S12;
S11:让太阳能背板基膜的生产设备停机,进行调整,调整完成后返回S2;
S12:该太阳能背板基膜的在线检测装置回正到初始位置,基膜生产设备截掉基膜上接受检测的部位,继续的生产工作,并等待下一次检测时进入进入S3。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本方案独特的多角度结构设计,实现了一个检测动作就能获得基膜上多个方向上的抗拉强度数据,提高了对太阳能背板基膜抗拉强度的检测效率,检测装置中配置的独有的角度跟随机构,能够大大提高拉力传感器的检测精度,而多个拉力传感器专门的对称排布方式,使得该在线检测装置兼具了基膜均匀度快速测试的功能;
(2)本方案在检测方式上采用了双重循环的控制程序,能够实现在不采用过多传感器数量的前提下检测到基膜上更多方向上的拉力数据,降低了太阳能背板基膜的品控成本,同时在很大程度上提高了产品的品质保证,非常适合基膜自动化生产的在线检测工作。
附图说明
图1为该太阳能背板基膜的在线检测装置的总装结构示意图;
图2为该太阳能背板基膜的在线检测装置的图1的A处局部放大图;
图3为该太阳能背板基膜的在线检测装置的上部分总装结构示意图;
图4为该太阳能背板基膜的在线检测装置的图3的仰视图;
图5为该太阳能背板基膜的在线检测装置的升降机构正视图;
图6为该太阳能背板基膜的在线检测装置的图5的仰视图;
图7为该太阳能背板基膜的在线检测装置的图6的B处剖面线立体剖视图;
图8为该太阳能背板基膜的在线检测装置的角度适应机构的第一方向示意图;
图9为该太阳能背板基膜的在线检测装置的角度适应机构的第二方向示意图;
图10为该太阳能背板基膜的在线检测装置的跟随调节板的立体图;
图11为该太阳能背板基膜的在线检测装置的上滑动夹具的立体图;
图12为该太阳能背板基膜的在线检测装置的下夹持部件的第一方向示意图;
图13为该太阳能背板基膜的在线检测装置的下夹持部件的第二方向示意图;
图14为该太阳能背板基膜的在线检测装置的下活动夹具的立体图;
图15为该太阳能背板基膜的在线检测装置的一个优选实施例的程序控制流程图。
图中:1、升降机构;101、顶部安装板;102、气缸;2、旋转机构;201、主动齿轮;202、从动齿环;203、旋转限位环;204、水平角度环;205、伺服电机;3、上夹持部件;300、脚架安装环;301、延伸脚架;4、下夹持部件;400、夹具配置环;401、限位卡槽;402、下活动夹具;403、扇形支撑板;404、升降台;405、固定基座;406、限位凸杆;407、底部磁吸片;408、底部橡胶垫;5、角度适应机构;501、第一转轴;502、第二转轴;503、大摆臂;504、小摆臂;505、跟随调节板;506、拉力传感器;507、上滑动夹具;508、T型滑槽;509、拉力探头;510、T型滑块;511、传力板;512、顶部磁吸片;513、顶部橡胶垫;6、电动伸缩杆;7、压力传感器;8、施压探头;9、连接杆。
具体实施方式
下面,结合具体实施方式,对本申请做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明的描述中,需要说明的是,对于方位词,如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于叙述本申请和简化描述,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、以特定方位构造和操作,不能理解为限制本申请的具体保护范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1-14所示的太阳能背板基膜的在线检测装置,包括升降机构1和旋转机构2,还包括上夹持部件3、下夹持部件4和角度适应机构5。
升降机构1位于该太阳能背板基膜的在线检测装置的最上方,用于调节上夹持部件3的高度,升降机构1包括最顶端的顶部安装板101,顶部安装板101的下表面固定连接有气缸102。
旋转机构2位于升降机构1的正下方,用于调节上夹持部件3的角度,旋转机构2包括旋转限位环203,气缸102的活动端竖直朝下并与旋转限位环203的上表面固定连接,旋转限位环203的内圈转动连接有从动齿环202,旋转限位环203的上表面且位于气缸102之间设置有伺服电机205,伺服电机205的输出端固定连接有主动齿轮201,主动齿轮201的外齿面与从动齿环202的内齿面啮合,从动齿环202的下表面固定连接有水平角度环204。
上夹持部件3位于升降机构1的正下方,用于配置检测用的传感器,上夹持部件3包括脚架安装环300,水平角度环204通过下表面的连接杆9与脚架安装环300固定连接,脚架安装环300的内壁固定连接有电动伸缩杆6,电动伸缩杆6的活动端延伸至脚架安装环300的下方并固定连接有压力传感器7,压力传感器7的感应端朝下并固定连接有施压探头8,脚架安装环300的外侧面固定连接有延伸脚架301,延伸脚架301在远离脚架安装环300的一端设置有角度适应机构5。
角度适应机构5设置于上夹持部件3的脚架远端,用于让传感器的受力方向与受力后基膜的变形方向保持一致,角度适应机构5包括大摆臂503,大摆臂503的下端通过第二转轴502活动连接有小摆臂504,小摆臂504的下表面固定连接有跟随调节板505,跟随调节板505的下表面设置有拉力传感器506,跟随调节板505的下表面且位于拉力传感器506指向施压探头8的一侧开始有T型滑槽508,跟随调节板505通过T型滑槽508滑动连接有上滑动夹具507,上滑动夹具507与拉力传感器506的拉力探头509固定连接,上滑动夹具507的最上方为T型滑块510,T型滑块510与T型滑槽508配合,T型滑块510的下表面固定连接有传力板511,传力板511的下表面固定连接有顶部磁吸片512,顶部磁吸片512的下表面固定连接有顶部橡胶垫513。
延伸脚架301通过第一转轴501与大摆臂503活动连接,延伸脚架301的数量是四的整数倍,本实施例中采用的是八个延伸脚架301,且这八个延伸脚架301在由上夹持部件3下方向上看的方向上按照逆时针依次等间隔排布。
下夹持部件4位于上夹持部件3的正下方,用于配置加紧基膜用的夹具,下夹持部件4包括最底部的固定基座405,固定基座405的上表面固定连接有升降台404,升降台404的活动端朝上并固定连接有扇形支撑板403,扇形支撑板403的上端固定连接有夹具配置环400,夹具配置环400开设有上下贯通的限位卡槽401,限位卡槽401和下活动夹具402的数量是延伸脚架301的整数倍,限位卡槽401在由下夹持部件4上方向下看的方向上按照顺时针依次等间隔排布,夹具配置环400通过限位卡槽401活动连接有下活动夹具402,下活动夹具402包括最底部的限位凸杆406,限位凸杆406的上端固定连接有底部磁吸片407,底部磁吸片407的上表面固定连接有底部橡胶垫408。
该太阳能背板基膜的在线检测装置除底部磁吸片407和顶部磁吸片512外的其他部件都不含铁、钴、镍三种元素,检测装置的金属部位采用的都是强度较高的铝合金材料制成。
本申请提供了一种应用于上述太阳能背板基膜的在线检测装置的一个优选的工作方案,如图15所示,包括以下步骤:
S1:在与该太阳能背板基膜的在线检测装置连接的电脑上设定检测的时间间隔、抗拉强度的合格阈值和均匀度的合格阈值;
S2:启动太阳能背板基膜的生产机构,当该强度测试装置设定的进程时间时,在线检测程序启动;
S3:基膜的传送辊子继续工作两秒后停转,并反转2°以释放张紧力;
S4:强度检测装置的上夹持部件和下夹持部件向放松状态的基膜靠近,当下活动夹具进入上滑动夹具的磁力范围内,二者构成的磁力夹具就会将上夹持部件和下夹持部件之间的基膜固定;
S5:电动伸缩杆推动施压探头下压基膜,使其发生变形,直到压力传感器检测到压力发生了突变,说明基膜达到了弹性形变的极限;
S7:施压探头立即返回至初始位置,各个方向的拉力传感器将检测到的最大拉力值传给电脑;
S8:电脑比较各个方向上检测到的拉力值是否在合格的抗拉强度阈值对应的拉力值范围内,若各个方向上的检测值均合格,则进入S9;若任一个方向的检测值未落到合格阈值内,说明基膜的抗拉强度不合格,则进入S11;
S9:将八个方向上的拉力数据按照共线条件分为四组,计算每一组中的两个拉力值的绝对差值,然后将四组绝对差值数据与均匀度合格阈值对应的差值比较,若任一组差值数据未落到合格阈值内,说明基膜的均匀度不合格,则进入S11;若任一组差值数据均合格,则进入S10;
S10:抗拉强度检测机构的上下两部分分离以释放基膜,旋转机构效验上夹持部件是否偏离初始位置30°,若偏离角度未达到30°,则伺服电机按照设定的同一方向将上夹持部件调整15°,并进入S3;若偏离角度达到了30°,则进入S12;
S11:让太阳能背板基膜的生产设备停机,进行调整,调整完成后返回S2;
S12:该太阳能背板基膜的在线检测装置回正到初始位置,基膜生产设备截掉基膜上接受检测的部位,继续的生产工作,并等待下一次检测时进入进入S3。
如图4所示,八个延伸脚架按照逆时针方向分别以A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2标号。
该太阳能背板基膜的在线检测装置的工作原理:如下表1.检测数据的结果判定表,该在线检测装置每进行一次检测会在A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2延伸脚架的八个方向上产生八个数据,分别对应基膜上八个方向的弹性形变极限拉力值,任何一个方向上的极限拉力值不在合格范围内,基膜的抗拉强度就是不合格的,只有当所有八个方向上的极限拉力都在合格范围内,本次测试的结果才算合格,在八个方向上组合的四个对称方向上对检测到的极限拉力值求四个绝对差值,任何一个方向上的绝对差值不在合格范围内,基膜的厚度均匀度就是不合格的,只有当所有四个方向上的绝对差值都在合格范围内,本次测试的结果才算合格;若本次检测的抗拉强度和厚度均匀度都是合格的,则基膜更换一个位置、检测装置调节一个角度,按照上述的判断方式再次进行检测,如此这样循环三次完成二十四个检测方向的检测,且每个检测数据都合格,才能最终判断基膜的品质是合格的,这三次循环算作一轮完整的产品检测流程,任意一轮循环中检测到不合格的数据,基膜的品质都会被判定为不合格,这样设计的内外双重检测方式大大保证了太阳能背板基膜的产品品质。
表1.检测数据的结果判断表:
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。