CN114602744B - 一种太阳能板灌胶机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能板灌胶机，包括：上料单元，用于转运工件进行上下料；点胶头，位于所述上料单元上方，所述点胶头用于对工件进行灌胶；升降单元，与所述点胶头固定连接，所述升降单元用于驱动点胶头上下位移；平面运动单元，与所述升降单元固定连接，所述平面运动单元用于驱动点胶头水平位移；CCD相机，位于所述上料单元的上方，用于工件位置的视觉识别；中控单元，分别与上料单元、升降单元、平面运动单元、点胶头和CCD相机连接；其中，所述中控单元用于根据CCD相机拍摄的图片识别的工件位置，并驱动点胶头、升降单元和平面运动单元对工件进行灌胶。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能板灌胶技术领域，具体为一种太阳能板灌胶机。
背景技术
太阳能作为目前最重要的可再生新型能源，能够极大缓解地球能源日益枯竭的危机。太阳能板在生产过程需要浇灌环氧树脂用于保护电路。
在实际的自动化生产过程中，为了提高灌胶效率，需要接触大量的夹具和模板对太阳能板进行定位固定，用于自动化灌胶，但是上下料摆放的过程非常耗费人力，且对模具精度要求较高，无形中增加了生产成本降低了加工效率。
因此研发一种无需模具定位，自动识别并灌胶的设备成了继续解决的难题。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种太阳能板灌胶机，用于自动识别太阳板并精准定位灌胶，以提高生产效率。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种太阳能板灌胶机，包括：
上料单元，用于转运工件进行上下料；
点胶头，位于所述上料单元上方，所述点胶头用于对工件进行灌胶；
升降单元，与所述点胶头固定连接，所述升降单元用于驱动点胶头上下位移；
平面运动单元，与所述升降单元固定连接，所述平面运动单元用于驱动点胶头水平位移；
CCD相机，位于所述上料单元的上方，用于工件位置的视觉识别；
中控单元，分别与上料单元、升降单元、平面运动单元、点胶头和CCD相机连接；
其中，所述中控单元用于根据CCD相机拍摄的图片识别的工件位置，并驱动点胶头、升降单元和平面运动单元对工件进行灌胶。
进一步的，还包括第一胶桶和第二胶桶；
所述点胶头为混胶点胶阀，所述混胶点胶阀通过真空阀分别与第一胶桶和第二胶桶连接；
所述混胶点胶阀用于配比混合第一胶桶和第二胶桶内的胶水。
进一步的，还包括防护罩，所述防护罩位上料单元上方，所述点胶头、升降单元和平面运动单元位于防护罩的空腔内，所述CCD相机固定在防护罩内，所述防护罩的内壁设有补光灯。
进一步的，还包括胶阀自动清洗装置，所述胶阀自动清洗装置通过软管与点胶头连接，所述胶阀自动清洗装置用于清洗点胶头。
进一步的，所述平面运动单元包括Y轴直线电机、Y轴直线滑轨和X轴直线电机；
所述Y轴直线电机和Y轴直线滑轨互相平行，所述X轴直线电机水平安装于Y轴直线电机和Y轴直线滑轨之间；
所述X轴直线电机的一端与Y轴直线电机的动子固定连接，另一端滑动安装在Y轴直线滑轨上；
所述X轴直线电机的动子与升降单元固定连接。
进一步的，所述上料单元包括导轨、传送电机、传送带、张力轮和限位开关；
所述传送带固定在导轨上位于上料单元的两侧，所述传送电机用于驱动传送带转动，所述张力轮用于维持传送带的张力，所述限位开工与中控单元连接用于监控工件的位置并控制传送电机。
一种太阳能板灌胶方法，所述灌胶方法应用于上述的太阳能板灌胶机，包括以下步骤：
上料单元将工件转运至CCD相机下方；
CCD相机拍摄工件的图片；
识别工件的轮廓，计算工件的位置；
中控单元制定点胶头对工件灌胶的顺序；
启动升降单元和平面运动单元，控制点胶头依次对工件进行灌胶；
完成灌胶，点胶头归位。
进一步的，所述上料单元将工件转运至CCD相机下方之前还包括以下步骤：
获取CCD相机距离工件的距离和CCD相机拍摄图片的分辨率；
确定最小像素单元对应的实际位移距离；
输入工件的灌胶容量并保存。
进一步的，所述中控单元对图片进行降噪处理，识别工件的位置包括以下步骤：
对CCD相机拍摄相机的图片进行降噪处理，识别工件的轮廓；
以点胶头的复位点为原点建立坐标系，根据工件的轮廓计算工件的中心点，并记录所述中心点的坐标(xi,yi)。
进一步的，所述中控单元制定点胶头对工件灌胶的顺序包括以下步骤：
获取每个工件的中点坐标(xi,yi)；
比较工件中心点坐标的横坐标xi对工件进行排序，若横坐标xi相同则再根据总纵坐标yi进行排序；
以坐标值的排序的先后顺序作为工件的灌胶顺序。
应用本发明的技术方案，通过CCD相机拍摄上料单元上的工件进行视觉识别，自动识别工件的数量和位置，并驱动点胶头至工件上方完成点胶，无需定位模具，减少自动装夹的设备和工艺，减少设备成本和设备占用空间，任意摆放即可，从而降低生产成本提高生产效率。
发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。
图1是本发明一种太阳能板灌胶机的内部结构示意图；
图2是本发明一种太阳能板灌胶机的部分结构示意图；
图3是本发明一种太阳能板灌胶机的示意图；
图4是本发明一种太阳能板灌胶机的上料单元示意图；
图5是本发明一种太阳能板灌胶机的工作示意图；
图6是本发明一种太阳能板灌胶方法的流程图；
图7是本发明一种太阳能板灌胶方法的视觉识别流程图；
图8是本发明一种太阳能板灌胶方法的灌胶顺序流程图；
图9是本发明一种太阳能板灌胶方法的灌胶顺序示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-3所示，一种太阳能板灌胶机，包括：
上料单元100，用于转运工件进行上下料；
点胶头200，位于所述上料单元100上方，所述点胶头200用于对工件进行灌胶；
升降单元300，与所述点胶头200固定连接，所述升降单元300用于驱动点胶头200上下位移；
平面运动单元400，与所述升降单元300固定连接，所述平面运动单元400用于驱动点胶头200水平位移；
CCD相机500，位于所述上料单元100的上方，用于工件位置的视觉识别；
中控单元，分别与上料单元100、升降单元300、平面运动单元400、点胶头200和CCD相机500连接；
其中，所述中控单元用于根据CCD相机500拍摄的图片识别的工件位置，并驱动点胶头200、升降单元300和平面运动单元400对工件进行灌胶。
上料单元100可以与流水线进行对接，当工人将工人在流水线进行加工作业，在进行灌胶工艺时，工件从流水线上传递至上料单元100，上料单元100将工件转运至制定位置进行视觉识别。通过CCD相机500拍摄上料单元100上的工件进行视觉识别，自动识别工件的数量和位置，然后中控单元控制升降单元300和屏幕运动单元驱动点胶头200至工件上方依次完成点胶。完成灌胶后，上料单元100再将工件转运出太阳能板灌胶机，并重复上述操作。整个灌胶工艺的过程宏，无需定位模具，无需其他自动化设备配合，减少自动装夹的设备和工艺，减少设备成本和设备占用空间，任意摆放即可，从而降低生产成本提高生产效率
本实施案例中，还包括第一胶桶610和第二胶桶620；
所述点胶头200为混胶点胶阀，所述混胶点胶阀通过真空阀分别与第一胶桶610和第二胶桶620连接；
所述混胶点胶阀用于配比混合第一胶桶610和第二胶桶620内的胶水。
太阳能板在生产过程灌胶的环氧树脂需要两种材料进行配比混合，通过真空阀控制两种材料的混合配比，并在混胶点胶阀内进行充分混合，按需求配比，边混合边灌胶、最大限度节省胶水。极大的减少了工人的劳动强度，提高胶体配比的准确度和一致性，提高生产效率和良品率。
本实施案例中，考虑胶水固话不易流动的问题，可以在第一胶桶610、第二胶桶620内和阀体设置恒温加热装置，确保胶体的流动性，避免固化堵塞管道和点胶头200。
本实施案例中，第一胶桶610、第二胶桶620和点胶头200之间分别设有过滤装置，用于过滤固话的颗粒胶体或杂质，防止堵塞点胶头200。保证点胶头200的工效率。
本实施案例中，还包括防护罩800，所述防护罩800位上料单元100上方，所述点胶头200、升降单元300和平面运动单元400位于防护罩800的空腔内，所述CCD相机500固定在防护罩800内，所述防护罩800的内壁设有补光灯。
所述防护罩800功能如下：
1.形成密封的工作环境，隔绝环境空气，减少空气中的纤维和灰尘落入工件中与胶体混合，影响灌胶质量；
2.减少环境光等因素对视觉识别结果的影响，在防护罩800内壁的顶端和侧面设置补光灯，保持光照环境的温度，多角度的衡亮度照明，消除阴影、光线亮度变化对CCD相机500成像的影响，从而确保视觉效果的精准度。
本实施案例中，防护罩800为CCD相机500和补光灯提供安装固定的硬件支撑。
本实施案例中，还包括胶阀自动清洗装置700，所述胶阀自动清洗装置700通过软管与点胶头200连接，所述胶阀自动清洗装置700用于清洗点胶头200。所述胶阀自动清洗装置700内装有清洗液，通过软管与胶头连接，清晰点胶头200时，点胶头200停止点胶作业，胶阀自动清洗装置700驱动清洗液冲刷点胶头200，清晰点胶头200内的残留胶体。
本实施案例中，所述平面运动单元400包括Y轴直线电机410、Y轴直线滑轨420和X轴直线电机430；
所述Y轴直线电机410和Y轴直线滑轨420互相平行，所述X轴直线电机430水平安装于Y轴直线电机410和Y轴直线滑轨420之间；
所述X轴直线电机430的一端与Y轴直线电机410的动子固定连接，另一端滑动安装在Y轴直线滑轨420上；
所述X轴直线电机430的动子与升降单元300固定连接。
Y轴直线电机410和X轴直线电机430均采用伺服电机和高精度丝杆的驱动方式，伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。配合高精度的丝杆，位移虚位较小，精度高，在平面内控制点胶头200达到任意工件的上方。
为了避免Y轴直线电机410在驱动X轴直线电机430时发生卡顿，X轴直线电机430固定在Y轴直线电机410和Y轴直线滑轨420之间，避免X轴直线电机430行程过长在位移的过程中发生倾斜和卡顿。
所述Y轴直线电机410和X轴直线电机430的两端均安装有防撞限位开关，用于限制Y轴直线电机410和X轴直线电机430的最大行程，防止碰撞。
本实施案例中，升降单元300也采用电机驱动丝杆的传动方式。相比较于带传动，丝杆传动虚位小、精度高、负载高响应快，可以提高点胶头200的灌胶速度，从而保证灌胶效率。
本实施案例中，点胶头200每次点胶之前都位于初始点处，在识别工件位置后进行点胶作业，Y轴直线电机410和X轴直线电机430配合将点胶头200移动至工件上方，然后升降单元300驱动点胶头200靠近工件进行灌胶，灌胶完成后，升降单元300复位，Y轴直线电机410和X轴直线电机430驱动点胶头200至下一工件上方，升降单元300和点胶头200再进行灌胶动作，上述动作一直重复值所有工件完成灌胶。当所有工件完成灌胶后，Y轴直线电机410和X轴直线电机430驱动点胶头200回到初始点，点胶头200的复位即为了清除位置偏差，方便下一次的作业的Y轴直线电机410和X轴直线电机430的驱动，提高定位精度。
如图4-5所示，本实施案例中，所述上料单元100包括导轨110、传送电机120、传送带130、张力轮140和限位开关；
所述传送带130固定在导轨110上位于上料单元100的两侧，所述传送电机120用于驱动传送带130转动，所述张力轮140用于维持传送带130的张力，所述限位开工与中控单元连接用于监控工件的位置并控制传送电机120。
为了方便工件的转运和避免在灌胶过程中污染上料单元100，工件在加工过程中会摆放在托盘上进行集中转运。通过托盘集中转运也能避免在工件在从流水线转运至上料单元100的过程中发生翻转。
采用两个导轨110和传送带130的运输方式，可以根据实情况调整间距，即适应不同尺寸的工件和托盘。
导轨110在靠近工件的进入的一端设有导向板160，校正运输托盘或者太阳能板的角度，使工件能以适当的角度转运至传送带130上。
考虑到不同工件的大小和质量不同，也考虑到传送带130的老化和延伸，通过安装张力轮140能有效的保持传送带130的紧绷状态。
上料单元100在转运工件时，是间接性转动，即将工件转运至CCD相机500下方进行视觉识别和定位，等待点胶头200完成灌胶工艺，为了保证精准性减少出错，通过一个限位开关监控上料单元100上工件的位置，当达到制定位置时，限位开关触发，上料单元100停止转动，在延时一段时间后，继续工作，将灌胶后的工件转运出太阳能板灌胶机。在自动化生产中，上料单元100重复上述操作，完成工件的上料、等待加工和下料。
本实施案例中，上料单元100还包括背光灯170，位于传送带130下方。用于保证CCD相机500的图片质量。
如图6所示，一种太阳能板灌胶机的灌胶方法，所述灌胶方法应用于上述的太阳能板灌胶机，包括以下步骤：
S100、上料单元100将工件转运至CCD相机500下方；
上料单元100与外界的流水线对接，将工件转运至CCD相机500下方的指定位置，等待视觉识别及灌胶。
S200、CCD相机500拍摄工件的图片；
CCD相机500对下方的工件进行拍照，并传至中控单元，由中控单元对图像进行分析，识别工件的数量和位置。
S300、识别工件的轮廓，计算工件的位置；
识别工件的轮廓或灌胶区域的轮廓，计算出平面内工件的数量，并建立坐标系标注出所有工件的具体位置。
S400、中控单元制定点胶头200对工件灌胶的顺序；
为了避免在灌胶的过程中出现遗漏或者重复灌胶，对工件进行排序指定灌胶路径。
S500、启动升降单元300和平面运动单元400，控制点胶头200依次对工件进行灌胶；
按照顺序启动Y轴直线电机410和X轴直线电机430驱动点胶头200依次对工件进行灌胶。
S600、完成灌胶，点胶头200归位。
完成灌胶后，Y轴直线电机410、X轴直线电机430和升降单元300驱动点胶头200归位，上料单元100件工件转运至另一侧的流水线后重复步骤S1。
本实施案例中，将工件任意排放至平面上，确保工件之间没有堆叠即可，通过CCD相机500拍摄高清的图片，中控单元对图片内的工件进行识别，标注出工件位置，然后驱动Y轴直线电机410和X轴直线电机430将点胶头200和升降单元300驱动至工件上方，升降单元300驱动点胶头200靠近工件完成灌胶。整个过程中无需可以调整工件的位置和角度，也无需规定每次灌胶时候工件的数量，任意数量，任意摆放，极大的减少了工作人员的劳动强度和前端设备的体积，提高了工作效率。
本实施案例中，所述上料单元100将工件转运至CCD相机500下方之前还包括以下步骤：
S010、获取CCD相机500距离工件的距离和CCD相机500拍摄图片的分辨率；
S020、确定最小像素单元对应的实际位移距离；
S030、输入工件的灌胶容量并保存。
CCD相机500拍摄的图片与点胶头200的相对位置保持不变，那么就可以通过确定图片中最小像素单元对应的实际距离来驱动Y轴直线电机410和X轴直线电机430。
故在使用之前需要先确定CCD相机500和实际工件的距离，再确定好图片的分辨率，得到最小像素单元对应的实际尺寸，即在建立好坐标系后，通过工件与原点之间的像素数量即可进行定位。
在使用过程中，需保持CCD相机500与工件的垂直距离和图片的分辨率不变，否则会出现定位不准的情况。
如图7所示，本实施案例中，所述中控单元对图片进行降噪处理，识别工件的位置包括以下步骤：
S310、对CCD相机500拍摄相机的图片进行降噪处理，识别工件的轮廓；
对CCD相机500的图片进行灰度值和二值化处理，识别工件的轮廓或灌胶区域的轮廓，识别出工件的数量和位置。
S320、以点胶头200的复位点为原点建立坐标系，根据工件的轮廓计算工件的中心点，并记录所述中心点的坐标xi,yi。
以点胶头200的原点建立坐标系，以像素单元作为坐标值，以工件的轮廓或灌胶区域的轮廓的中心点为灌胶坐标，记录所有工件的中心点的坐标xi,yi。
在进行灌胶作业时，Y轴直线电机410和X轴直线电机430根据中心点的坐标xi,yi和最小像素对应的实际距离驱动点胶头200和升降单元300来到工件上方，然后升降单元300驱动点胶头200靠近工件进行灌胶作业。
如图8-9所示，本实施案例中，所述中控单元制定点胶头200对工件灌胶的顺序包括以下步骤：
S410、获取每个工件的中点坐标xi,yi；
以点胶头200为坐标系的原点，通过中点坐标xi,yi即可判断对应的工件与点胶头200的相对位置，获取每一个工件的中心的坐标，用于防止灌胶作业时出现遗漏或重复灌胶。
S420、比较工件中心点坐标的横坐标xi对工件进行排序，若横坐标xi相同则再根据总纵坐标yi进行排序；
通过比对横坐标的大小即可大致将工件以X轴方向进行排列，即点胶头200的点胶顺序方向以X轴方向为主，当出现横坐标相同的工件，则再对比纵坐标，则点胶头200的灌胶路径是以X轴方向为主，Y轴方向为辅的路线制定规则，确保按照顺序对任意摆放、任意数量的每一个工件进行灌胶作业，且避免出现重复点胶的现象。
本实施案例中坐标值的比较是先小后大，还是先打后大均可，本实施案例中，以先小后大举例。
若工件A、B、C、D的中心点坐标为分别为A3，4、B5，8、C5、6和D2、9，则数值越小越靠近点胶头200，则点胶顺序为D、A、C、D。
S430、以坐标值的排序的先后顺序作为工件的灌胶顺序。
根据排序结果，Y轴直线电机410和X轴直线电机430依次驱动升降单元300和点胶头200进行灌胶作业，当点胶头200的灌胶作业次数与工件数量一致时，点胶头200复位，结束这批次的灌胶作业。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种太阳能板灌胶机，其特征在于，包括：
上料单元(100)，用于转运工件进行上下料；
点胶头(200)，位于所述上料单元(100)上方，所述点胶头(200)用于对工件进行灌胶；
升降单元(300)，与所述点胶头(200)固定连接，所述升降单元(300)用于驱动点胶头(200)上下位移；
平面运动单元(400)，与所述升降单元(300)固定连接，所述平面运动单元(400)用于驱动点胶头(200)水平位移；
CCD相机(500)，位于所述上料单元(100)的上方，用于工件位置的视觉识别；
中控单元，分别与上料单元(100)、升降单元(300)、平面运动单元(400)、点胶头(200)和CCD相机(500)连接；
其中，所述上料单元(100)还包括背光灯(170)，位于传送带(130)下方，用于保证CCD相机(500)的图片质量；所述中控单元用于根据CCD相机(500)拍摄的图片识别工件的数量和位置，并根据工件的轮廓计算工件的中心点，记录所述中心点的坐标(xi,yi)，比较工件中心点坐标的横坐标xi对工件进行排序，若横坐标xi相同则再根据总纵坐标yi进行排序，通过比对横坐标的大小即可大致将工件以X轴方向进行排列，即点胶头(200)的点胶顺序方向以X轴方向为主，当出现横坐标相同的工件，则再对比纵坐标，则点胶头(200)的灌胶路径是以X轴方向为主，Y轴方向为辅的路线制定规则；
所述中控单元驱动点胶头(200)、升降单元(300)和平面运动单元(400)依次对工件进行灌胶，所述中控单元指定灌胶顺序用于确保按照顺序对任意摆放、任意数量的每一个工件进行灌胶作业，且避免出现重复点胶的现象。
2.根据权利要求1所述太阳能板灌胶机，其特征在于，还包括第一胶桶(610)和第二胶桶(620)；
所述点胶头(200)为混胶点胶阀，所述混胶点胶阀通过真空阀分别与第一胶桶(610)和第二胶桶(620)连接；
所述混胶点胶阀用于配比混合第一胶桶(610)和第二胶桶(620)内的胶水。
3.根据权利要求1所述太阳能板灌胶机，其特征在于，还包括防护罩(800)，所述防护罩(800)位上料单元(100)上方，所述点胶头(200)、升降单元(300)和平面运动单元(400)位于防护罩(800)的空腔内，所述CCD相机(500)固定在防护罩(800)内，所述防护罩(800)的内壁设有补光灯。
4.根据权利要求1所述太阳能板灌胶机，其特征在于，还包括胶阀自动清洗装置(700)，所述胶阀自动清洗装置(700)通过软管与点胶头(200)连接，所述胶阀自动清洗装置(700)用于清洗点胶头(200)。
5.根据权利要求1所述太阳能板灌胶机，其特征在于，所述平面运动单元(400)包括Y轴直线电机(410)、Y轴直线滑轨(420)和X轴直线电机(430)；
所述Y轴直线电机(410)和Y轴直线滑轨(420)互相平行，所述X轴直线电机(430)水平安装于Y轴直线电机(410)和Y轴直线滑轨(420)之间；
所述X轴直线电机(430)的一端与Y轴直线电机(410)的动子固定连接，另一端滑动安装在Y轴直线滑轨(420)上；
所述X轴直线电机(430)的动子与升降单元(300)固定连接。
6.根据权利要求1所述太阳能板灌胶机，其特征在于，所述上料单元(100)包括导轨(110)、传送电机(120)、传送带(130)、张力轮(140)和限位开关；
所述传送带(130)固定在导轨(110)上位于上料单元(100)的两侧；
所述传送电机(120)用于驱动传送带(130)转动；
所述张力轮(140)安装在导轨(110)上用于维持传送带(130)的张力；
所述限位开关安装在导轨(110)上与中控单元连接，用于监控工件的位置并控制传送电机(120)。
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