CN202729328U - 应用于电池片精确定位抓取及移送的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了应用于电池片精确定位抓取及移送的装置，包括视觉系统和机械手系统，所述视觉系统通过以太网连接PLC，所述PLC通过CC-L I NK总线连接机械手系统，经过视觉和机械手摆放出来的电池片一致性好，精度高，无破损，且速度快，效率高，省去了大量人力，节省了成本，很好的控制焊接电池串的质量，在未来有很大的发展空间。

Description

应用于电池片精确定位抓取及移送的装置

技术领域

本实用新型涉及应用于电池片精确定位抓取及移送的装置。 

背景技术

现有的视觉和机械手系统大都用于对物品的颜色，形状，和状态进行判断，这些特征比较直观，明显，而且要求精度也不是很高，且大部分用于其他行业，随着这几年太阳能光伏行业的迅速发展，电池组件的生产已经从传统的手工工艺渐渐向高精度自动化方向转化，同时光伏组件的生产对环境，温度，操作工艺以及生产效率要求非常苛刻，因此视觉及机械手在生产过程中的应用大大简化了组件生产过程，降低了电池片的破损率，提高了组件的生产质量同时也大大提高了生产效率，使电池组件的科技含量提高。 

目前，国际上视觉系统机械手的应用方兴未艾，1998年的市场规模为46亿美元，而在我国国内，工业视觉系统及机械手尚处于概念导入期，各行业在解决了生产自动化的问题以后，已开始将目光转向视觉测量自动化及机械手作业智能化方面。 

国内视觉在医药，印刷包装行业应用已经开始广泛应用，在医药行业主要用来对药片的颜色，形状，进行分辨筛选，避免将不同的药片混合在一起引起的事故；在印刷，包装行业用于对印刷质量，包装质量，颜色等进行检验，这些外观特征都比较明显，比较容易检测；机械手则在汽车行业应用比较广泛，主要用于汽车生产的焊接喷涂方面；但在光伏产业中，由于我国光伏产业开始晚，起点低，目前国内大都采用大规模的人工进行光伏组件生产，跟国外的产品质量，外观一致性方面有较大差距，一些大的光伏厂家虽然采用自动化生产，但是却是采用国外价格高昂的光伏生产设备，同时由于太阳能电池片的材料薄 而轻又脆易碎，其在组件生产焊接工艺中又有极高的精度要求，因此采用传统的手工工艺非常大的制约着我国光伏产业的发展。 

发明内容

针对上述技术缺陷，本实用新型提出应用于电池片精确定位抓取及移送的装置。 

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下; 

应用于电池片精确定位抓取及移送的装置，包括视觉系统和机械手系统，所述视觉系统通过以太网连接PLC，所述PLC通过CC-LINK总线连接机械手系统。 

进一步的，所述视觉系统与PLC之间采用RJ45接口。 

进一步的，所述视觉系统采用美国COGNEX公司的视觉系统，所述机械手系统采用日本FANUC公司的200iC系列6轴机械手。 

本实用新型的有益效果在于：经过视觉和机械手摆放出来的电池片一致性好，精度高，无破损，且速度快，效率高，省去了大量人力，节省了成本，很好的控制焊接电池串的质量，在未来有很大的发展空间。 

附图说明

图1为本实用新型的系统结构图； 

图2为本实用新型的视觉系统和机械手系统及PLC之间连接电路图。 

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。 

太阳能电池片的焊接工艺为，将固定数量的电池片比如12片，整齐的排列成一列，要求前后两块电池片的相应珊线前后对其，在一条直线上，如果不能准确对齐则导致后面覆盖汇流条的时候，出现露白，甚至严重露白。这样在发 电的过程中，有一部分电流不能顺利被汇流条收集导出，进入电源存储，直接导致电池组件发电效率大大折扣，造成严重浪费。然后将裁切好的汇流条覆盖在珊线表面进行焊接。 

本实用新型为太阳能光伏自动串焊机的技术核心控制部分，即采用视觉引导机械手对电池片进行准确抓取，高速移载，精准摆放，很好的解决了电池串精度方面的问题，提高了发电效率。在自动焊接系统中采用视觉系统配合机器人实现了对电池片的高精准定位，准确抓取，高精度排列电池串，片与片之间相对偏差精度为±0.05mm以下，汇流条和珊线的重合度达±0.1mm，焊接产量达到1200片/小时，大大提高了电池组件的焊接精度，同时大大提高电池组件的发电效率，节省了人力。采用机械手抓取电池片，有效降低了传统工艺引入的大量电池片的破损，使得电池片的破损率降低到3/1000。为生产厂家减少了大量的人为浪费。同时使得每焊接一块电池串的时间达到2.5S以内。 

如图1所示，本实用新型的设计方案由2部分组成，200万像素的视觉系统1和机械手系统5，视觉系统1负责判断电池片6有无，计算电池片6中心点坐标值同时计算机器人抓取轴的旋转角度偏差值，将其发送给机械手系统5。机械手系统5按照坐标值调整抓取轴旋转偏差值角度并前往坐标地点准确抓取电池片，将其摆放至相应位置，在此期间如果视觉判断电池片有破损，则机械手将其抓取到破损片放置盒。 

1、本系统中由美国COGNEX公司200万像素视觉系统以及日本FANUC公司的200iC系列6轴机械手2部分组合构成，两者之间通过下面的方式实现数据的相互交换及相互控制首先视觉系统拍摄需检测的电池片，将拍摄采集的图样进行处理，判断电池片的外观完整特性并计算出电池片的中心点位置坐标值，然后将得出的位置数据及电池片是否完整信息使用MC协议通过以太网 3发送至PLC2的数据存储器（本例中采用三菱Q系列PLC），PLC2读取接收到的数据使用CC-Link协议通过CC-LINK总线4发送至机械手系统5的存储器，机械手系统5读取接收的数据运动至电池片的中心点位置将其准确抓起、移载。在固定位置放置。经实际生产验证，机械手的摆放精度（即在机械手放置点每片电池片的重合精度）达±0.05mm，抓取精度（即在抓取点和电池片的中心点重合度）达±0.03mm。实现视觉引导机械手对太阳能的精准定位摆放，大大提高光伏组件的精度。 

按照图2所示电路图，将机械手系统和PLC（采用三菱Q04UDPCPU）的CC-Link模块（采用三菱QJ62BT11N）之间用CC-Link总线连接，按照图所示将号码对应的端子用同一根芯线连接起来，形成机械手系统PLC之间的数据传送系统监控通道，负责两者之间的通信。而PLC和视觉系统之间采用以太网网络通信，按照图2所示PLC和视觉系统的接线图将两者之间用以太网电缆线连接以太网模块（采用三菱QJ71E71-100）起来，负责之间的数据传送，系统监控等功能。如此就建立了视觉系统，PLC和机械手三者之间的控制通道，完成电池片检测抓取摆放等一些列任务。电路图连接好之后，打开视觉系统In-Sight编辑软件，在软件中通信栏中进行通信设备，通信协议，IP地址，开发端口，数据读出写入种类等一些列设置，将视觉和PLC之间联通成功，然后在机械手示教盒中对一些信号进行地址配置如（开始，停止，复位）等，使机械手和PLC之间成功联通。接下来调整机械手，将机械手原点坐标值，X方向，Y方向和视觉系统的In-Sight编辑软件中的原点坐标，X方向，Y方向一致，调节好之后，取电池片样片作为参照标准用视觉进行拍照采集，在In-Sight编辑软件中对采集来的图像进行制作，设定好要检测的边，以及寻找电池片中点的两条线，和电池片的完整边缘，便于以后进行对比，然后将标准片图像样本的位置坐标和视觉 系统原点坐标进行对比，将X方向偏差，Y方向偏差及整片偏转角度建立变量数学模型，此后的检测将由这些数学模型计算出每一片电池片原点的X坐标值和Y坐标值和视觉原点的X坐标值，Y坐标值之间的X，Y，角度偏差值，将其转化发送至PLC，再由PLC处理发送给机械手。然后再对机械手进行编程，将其要抓取电池片的位置，放置电池片的位置，两点之间的过渡点示教记忆在机械手程序中，形成完整的抓取，运送，摆放固定路径，及运动方式，其中在抓取点位置要采用在示教点的基础上加上偏转命令，这样，机械手便按照偏差值在原来的抓取点位置偏移偏差值的数值，运动至电池片的中心点位置将电池片抓取，再按照之前给机械手示教后的路径运动至放置点将电池片摆放。实现视觉和机械手配合完成电池片的精准抓取及移送摆放。 

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型保护范围内。 

Claims (2)

1.应用于电池片精确定位抓取及移送的装置，其特征在于，包括视觉系统和机械手系统，所述视觉系统通过以太网连接PLC，所述PLC通过CC-LINK总线连接机械手系统。 

2.根据权利要求1所述的应用于电池片精确定位抓取及移送的装置，其特征在于，所述视觉系统与PLC之间采用RJ45接口。 

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