CN214185719U - 一种用于太阳能电池片的激光切割装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于太阳能电池片的激光切割装置，包括：电池片进料输送线、视觉系统、搬运模组基座、A区电池片搬运模组、B区电池片搬运模组、A区电池片纠偏机构、B区电池片纠偏机构、激光切割机构。通过上述方式，本实用新型一种用于太阳能电池片的激光切割装置，实现了电池片的自动定位，还使得激光器可以根据电池片版型自动调节焦点，提高设备生产效率，降低太阳能电池片切割部件成本，设备空间占有率小。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能光伏组件设备技术领域，特别是涉及一种用于太阳能电池片的激光切割装置。
背景技术
随着太阳能电池技术的飞速发展，电池片半片和多片（N＞2）等组件技术需求逐渐增多。光伏组件作为太阳能发电的重要组成单元，其制造技术在很长一段时间未发生较大变化，其中，业内一般使用激光划片机完成电池片切割，但是这种切割工序与串焊、叠片工序衔接转换效率低，集成度不高。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于太阳能电池片的激光切割装置，具有可靠性能高、定位精确、结构紧凑等优点，同时在太阳能光伏组件设备的应用及普及上有着广泛的市场前景。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：
提供一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其包括：电池片进料输送线、视觉系统、搬运模组基座、电池片搬运模组、电池片纠偏机构、激光切割机构。
所述电池片进料输送线的末端延伸至搬运模组基座的上方，所述视觉系统设置于所述电池片进料输送线末端的上方，所述电池片搬运模组与所述搬运模组基座的侧面相连接，所述电池片纠偏机构与所述电池片搬运模组相连接，以搬运所述电池片进料输送线上的电池片并对电池片进行纠偏，所述激光切割机构设置于搬运模组基座上，以对电池片纠偏机构上的产品进行激光切割。
在本实用新型一个较佳实施例中，两组所述电池片搬运模组相对设置于所述搬运模组基座的两侧， 每一组所述电池片搬运模组上连接有一所述电池片纠偏机构。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述电池片进料输送线包括输送线支撑架、输送线驱动机构、吸附皮带、电池片前吸附板、电池片后吸附板、用于检测电池片是否上料的来料检测传感器，所述输送线驱动机构和输送线支撑架的后部设置于搬运模组基座上，所述电池片前吸附板和所述电池片后吸附板设置于输送线支撑架上，所述吸附皮带环绕在电池片前吸附板和电池片后吸附板的外周上，所述输送线驱动机构带动吸附皮带运转，以输送电池片，吸附皮带、电池片前吸附板和电池片后吸附板上设置有用于吸附电池片的输送吸附孔。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述视觉系统包括面阵相机、面阵相机条形光源、光源罩、背光源、线扫相机、线扫相机条形光源，所述线扫相机和所述线扫相机条形光源设置于电池片前吸附板和电池片后吸附板之间，用以检测电池片背面的缺陷，所述光源罩设置于电池片后吸附板的上方，所述面阵相机和面阵相机条形光源设置于所述光源罩内，所述背光源设置于电池片后吸附板的底面或者下方，用以判断电池片的正面缺陷并确定电池片栅线坐标。
在本实用新型一个较佳实施例中，电池片搬运模组包括丝杆模组、搬运连接架、Z轴升降机构，所述丝杆模组与搬运连接架相连接，并带动所述搬运连接架来回运动，所述Z轴升降机构设置于所述搬运连接架上，并带动电池片纠偏机构升降运动。
在本实用新型一个较佳实施例中，电池片纠偏机构包括X轴调节滑台、R轴调节滑台、纠偏吸附板、纠偏吸盘、吸盘调节机构、纠偏吸孔和纠偏支撑架，所述纠偏支撑架与Z轴升降机构相连接，所述X轴调节滑台设置于所述纠偏支撑架上，所述X轴调节滑台与R轴调节滑台相连接，并带动R轴调节滑台沿X轴平移，所述R轴调节滑台与吸附板相连接，并带动纠偏吸附板旋转，用于吸附电池片的所述纠偏吸盘、所述吸盘调节机构和所述纠偏吸孔设置于所述纠偏吸附板上。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述激光切割机构包括激光器及聚焦镜光学组件、X轴激光器自动调节滑台、Z轴激光器自动调节机构和用于吸除粉尘的吸尘机构，所述激光器及聚焦镜光学组件通过激光器安装架与X轴激光器自动调节滑台相连接，Z轴激光器自动调节机构带动X轴激光器自动调节滑台升降运动，以进行激光的焦点调试，所述吸尘机构设置于所述激光器及聚焦镜光学组件的上部
在本实用新型一个较佳实施例中，激光器及聚焦镜光学组件数量为两个，一组激光器及聚焦镜光学组件上连接有所述X轴激光器自动调节滑台，另一组激光器及聚焦镜光学组件上连接有所述Z轴激光器自动调节滑台，X轴激光器自动调节滑台、Z轴激光器自动调节滑台配合带动两件激光器及聚焦镜光学组件平移和升降运动，X轴激光器自动调节滑台调节两件激光器及聚焦镜光学组件之间的间距，以适应电池片不同的切割间距要求，Z轴激光器自动调节滑台调节两件激光器及聚焦镜光学组件的焦点共面，Z轴自动调节机构带动激光器及聚焦镜光学组件、X轴激光器自动调节滑台和Z轴激光器自动调节滑台进行升降运动，以调试激光焦点位置。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述激光器及聚焦镜光学组件连接有用于将1路激光分成N路的分光器，以完成电池片的多片切割。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述激光器及聚焦镜光学组件包括激光器本体、光学器件安装座、扩束镜、聚焦镜、激光防护玻璃、正压吹气装置、吹气口、吹气腔、激光口，用于发出激光的激光器本体与所述激光器安装架相连接，所述光学器件安装座设置于所述激光器安装架的顶部，所述吹气腔、所述激光防护玻璃、所述聚焦镜、所述扩束镜从上往下依次设置于所述光学器件安装座内，所述光学器件安装座的顶面设置有与吹气腔相连通的激光口，所述光学器件安装座的侧壁上设置有与吹气腔相连通的吹气口，正压吹气装置与吹气口相连接，以通过正压吹气的方式清除粉尘。
本实用新型的有益效果是：实现了电池片的自动定位，还使得激光器可以根据电池片版型自动调节焦点，提高设备生产效率，降低太阳能电池片切割部件成本，设备空间占有率小。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本实用新型的一种用于太阳能电池片的激光切割装置一较佳实施例的整体结构示意图；
图2是本实用新型的一种用于太阳能电池片的激光切割装置一较佳实施例中电池片进料输送线的结构示意图；
图3是本实用新型的一种用于太阳能电池片的激光切割装置一较佳实施例中视觉系统的结构示意图；
图4是本实用新型的一种用于太阳能电池片的激光切割装置一较佳实施例中电池片搬运模组的结构示意图；
图5是本实用新型的一种用于太阳能电池片的激光切割装置一较佳实施例中池片纠偏机构的结构示意图；
图6是本实用新型的一种用于太阳能电池片的激光切割装置一较佳实施例中半片切割机构的结构示意图；
图7是本实用新型的一种用于太阳能电池片的激光切割装置一较佳实施例中多片切割机构的结构示意图；
图8是本实用新型的一种用于太阳能电池片的激光切割装置一较佳实施例种激光器及聚焦镜光学组件的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-8，本实用新型实施例包括：
一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其结构包括：电池片进料输送线2001、视觉系统2002、搬运模组基座2003、A区电池片搬运模组2004、B区电池片搬运模组2005、A 区电池片纠偏机构2006、B区电池片纠偏机构2007、激光切割机构2008。
所述电池片进料输送线的末端延伸至搬运模组基座的上方，所述视觉系统设置于所述电池片进料输送线末端的上方，所述A区电池片搬运模组和所述B区电池片搬运模组相对设置于所述搬运模组基座的两侧， A 区电池片纠偏机构与所述A区电池片搬运模组相连接，B区电池片纠偏机构与B区电池片搬运模组相连接，以搬运所述电池片进料输送线上的电池片并对电池片进行纠偏，所述激光切割机构设置于搬运模组基座上，以对A/B区电池片纠偏机构上的产品进行激光切割。
所述电池片进料输送线包括输送线支撑架2009、输送线驱动机构2010、吸附皮带（未标示）、电池片前吸附板2011、电池片后吸附板2012、来料检测传感器（未标示），所述输送线驱动机构和输送线支撑架的后部设置于搬运模组基座上，所述电池片前吸附板和所述电池片后吸附板设置于输送线支撑架上，所述吸附皮带环绕并紧贴在电池片前吸附板和电池片后吸附板的外周上，所述输送线驱动机构带动吸附皮带运转，以输送电池片，同时，吸附皮带、电池片前吸附板和电池片后吸附板上设置有输送吸附孔，防止电池片偏移或者掉落，所述来料检测传感器可以设置于输送线支撑架或电池片前吸附板上，也可以位于吸附皮带的上方。其中，电池片前吸附板和电池片后吸附板可以为一体结构，也可以为分体结构。
所述视觉系统包括面阵相机2013、面阵相机条形光源2014、光源罩2015、背光源2016、线扫相机2017、线扫相机条形光源2018，所述线扫相机和所述线扫相机条形光源设置于电池片前吸附板和电池片后吸附板之间，用以检测电池片背面的缺陷，所述光源罩设置于电池片后吸附板的上方，所述面阵相机和面阵相机条形光源设置于所述光源罩内，所述背光源设置于电池片后吸附板的底面或者下方（并位于上下吸附皮带之间），用以判断电池片的正面缺陷并确定电池片栅线坐标，
所述A区电池片搬运模组和所述B区电池片搬运模组的结构相同， 电池片搬运模组包括丝杆模组2019、搬运连接架2020、Z轴升降机构2021，所述丝杆模组与搬运连接架相连接，并带动所述搬运连接架来回运动，所述Z轴升降机构设置于所述搬运连接架上，并带动电池片纠偏机构升降运动。其中，Z轴升降机构可以采用气缸、油缸、丝杠等多种现有的驱动装置。
所述A 区电池片纠偏机构和所述B区电池片纠偏机构的结构相同。电池片纠偏机构包括X轴调节滑台2022、R轴调节滑台2023、纠偏吸附板2024、纠偏吸盘（未标示）、吸盘调节机构2026、纠偏吸孔（未标示）和纠偏支撑架2027，所述纠偏支撑架与Z轴升降机构相连接，所述X轴调节滑台设置于所述纠偏支撑架上，所述X轴调节滑台与R轴调节滑台相连接，并带动R轴调节滑台沿X轴平移，所述R轴调节滑台与吸附板相连接，并带动纠偏吸附板旋转，用于吸附电池片的所述纠偏吸盘、所述吸盘调节机构和所述纠偏吸孔设置于所述纠偏吸附板上，其中，所述纠偏吸盘可以设置于吸附板的四个角处，所述吸盘调节机构与所述纠偏吸盘相连接。
由于所述电池片有不同的版型（158～210），需要依据版型选择切割半片和多片（N＞2），所以所述激光切割机构可以分为半片切割机构、多片切割机构（电池片切割后片数大于2）。
所述半片切割机构包括激光器及聚焦镜光学组件2028、X轴激光器自动调节滑台2029、Z轴激光器自动调节机构2030和半片吸尘机构2031，所述激光器及聚焦镜光学组件通过激光器安装架与X轴激光器自动调节滑台相连接，Z轴激光器自动调节机构带动X轴激光器自动调节滑台升降运动（Z轴激光器自动调节机构可以固定在顶部机架上），以自动完成激光器的焦点调试，所述半片吸尘机构设置于激光器及聚焦镜光学组件的上部。其中，Z轴激光器自动调节机构可以采用Z轴滑台、升降气缸等多种驱动设备。
所述多片切割机构包括两种结构：
结构一：三分片切割机构，其包括激光器及聚焦镜光学组件、X轴激光器自动调节滑台、Z轴激光器自动调节滑台2032、Z轴自动调节机构和三分片吸尘机构，所述三分片激光器切割机构包括两件激光器及聚焦镜光学组件，X轴激光器自动调节滑台、Z轴激光器自动调节滑台配合带动两件激光器及聚焦镜光学组件平移和升降运动，X轴激光器自动调节滑台调节两个两件激光器及聚焦镜光学组件之间的间距，以适应电池片不同的切割间距要求，同时，Z轴激光器自动调节滑台调试后，保证两件激光器及聚焦镜光学组件的焦点共面，以便保持切割的一致性，所述Z轴自动调节机构可以通过自动调节架带动激光器及聚焦镜光学组件、X轴激光器自动调节滑台和Z轴激光器自动调节滑台进行升降运动，方便切割。
两件激光器及聚焦镜光学组件上任意一个或多个与X轴激光器自动调节滑台连接， Z轴激光器自动调节滑台可以与任意一个或多个激光器及聚焦镜光学组件效率，也可以与任意一个或多个X轴激光器自动调节滑台相连接，能满足实时调节两个激光器及聚焦镜光学组件的位置和各自高度即可。
结构二：多片切割机构，其包括1个激光器及聚焦镜光学组件、X轴激光器自动调节滑台、Z轴自动调节机构、用于将1路激光分成N路的分光器和多片吸尘机构，所述激光器及聚焦镜光学组件通过激光器安装架与X轴激光器自动调节滑台相连接，Z轴激光器自动调节机构带动X轴激光器自动调节滑台升降运动，所述分光器与激光器及聚焦镜光学组件的激光发出端相连接，所述多片吸尘机构设置于激光器及聚焦镜光学组件的上部，通过分光器将1路激光分为N路激光，并自由选择光路或是同时使用，完成电池片多片切割。
其中，所述激光器及聚焦镜光学组件包括激光器本体2033、光学器件安装座2034、扩束镜2035、聚焦镜2036、激光防护玻璃2037、正压吹气装置2038、吹气口2039、吹气腔2040、激光口2041，用于发出激光的激光器本体与所述激光器安装架相连接，所述光学器件安装座设置于所述激光器安装架的顶部，所述吹气腔、所述激光防护玻璃、所述聚焦镜、所述扩束镜从上往下依次设置于所述光学器件安装座内，所述光学器件安装座的顶面设置有与吹气腔相连通的激光口，所述光学器件安装座的侧壁上设置有与吹气腔相连通的吹气口，正压吹气装置与吹气口相连接，以防止切割粉尘影响激光器运行，延长激光器使用寿命。
所述半片吸尘机构包括吸尘罩、吸尘口、容许激光通过的激光切割通、排尘管道，所述吸尘罩设在激光器及聚焦镜光学组件的顶部，所述吸尘罩的顶面设置有所述激光切割通孔和多个所述吸尘口，所述排尘管道与吸尘罩相连通，以便及时排除灰尘。
一种用于太阳能电池片的激光切割装置的生产方法，包括如下步骤：
（1）所述来料检测传感器判断前端投放两片或多片电池片，电池片前吸附板吸附电池片，输送驱动机构驱动吸附皮带运动，并将两片电池片送至后吸附板工位，传输过程中电池片经过线扫相机；
（2）线扫相机完成拍照，并检测电池片背面是否存在缺陷；
（3）所述A区电池片搬运模组中的Z轴升降机构下降，驱动电池片纠偏机构抓取后吸附板工位上的两片电池片，Z轴升降机构升起，在此过程中，所述B区电池片搬运模组原点工位等待；
（4）所述视觉系统中的面阵相机拍照并检测两片电池片的正面是否存在缺陷，同时确定电池片栅线的坐标位置，面阵相机拍照检测完毕后，伺服电机驱动所述A区电池片搬运模组运动，传输电池片；
（5）所述电池片纠偏机构接收面阵相机的反馈信息后，利用X轴调节滑台和/或R轴调节滑台调整电池片的X轴和R轴位置，电池片纠偏机构与步骤（4）中所述A区电池片搬运模组同步运动，直至电池片搬运模组运动至激光切割工位；
（6）所述激光器切割机构中激光器接收线扫相机的反馈信息，判定是否完成电池片切割：当线扫相机检测到电池片背面无缺陷时，激光器出光切割电池片，当线扫相机检测到电池片背面有缺陷时，激光器不工作，未切割的电池片直接流向下工位后，被送至NG产品区；
（7）所述激光器工作过程中，正压吹气装置向光学器件安装座内的吹气腔中正压吹气，避免电池片切割灰尘落在激光器防护玻璃表面，防止激光器能量减少，同时所述吸尘机构开启，以及时吸附电池片切割时产生的灰尘，其中，正压吹气装置和吸尘机构常开；
（8）当步骤（6）中的激光切割机构完成电池片切割后，A区电池片搬运模组运动至投料工位并投放切割后的两片电池片，随后Z轴升降机构升高，A区搬运模组回程至面阵相机下方的原点工位；
（9）当步骤（1）中电池片传输至后吸附板工位时，前端设备再次向前吸附板投料，来料传感器检测来料，当后吸附板上的电池片被A区电池片搬运模组取走时，前吸附板上的电池片补充至后吸附板，线扫相机拍照检测电池片背面缺陷；
（10）所述B区电池片搬运模组中Z轴升降机构下降，驱动电池片纠偏机构抓取后吸附板工位两片电池片，Z轴升降机构升起；
（11）所述视觉系统中的面阵相机拍照检测两片电池片正面缺陷并确定电池片栅线坐标位置，面阵相机拍照完毕，伺服电机驱动所述B区电池片搬运模组运动，传输电池片；
（12）所述B区电池片搬运模组、电池片纠偏机构和激光器等工位重复所述步骤（5）-（8），完成电池片切割。
（13）循环上述步骤，直至完成所有的电池片切割。
本实用新型一种用于太阳能电池片的激光切割装置的有益效果是：实现了电池片的自动定位，还使得激光器可以根据电池片版型自动调节焦点，提高设备生产效率，降低太阳能电池片切割部件成本，设备空间占有率小。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，包括：电池片进料输送线、视觉系统、搬运模组基座、电池片搬运模组、电池片纠偏机构、激光切割机构，
所述电池片进料输送线的末端延伸至搬运模组基座的上方，所述视觉系统设置于所述电池片进料输送线末端的上方，所述电池片搬运模组与所述搬运模组基座的侧面相连接，所述电池片纠偏机构与所述电池片搬运模组相连接，以搬运所述电池片进料输送线上的电池片并对电池片进行纠偏，所述激光切割机构设置于搬运模组基座上，以对电池片纠偏机构上的产品进行激光切割。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，所述电池片进料输送线包括输送线支撑架、输送线驱动机构、吸附皮带、电池片前吸附板、电池片后吸附板、用于检测电池片是否上料的来料检测传感器，所述输送线驱动机构和输送线支撑架的后部设置于搬运模组基座上，所述电池片前吸附板和所述电池片后吸附板设置于输送线支撑架上，所述吸附皮带环绕在电池片前吸附板和电池片后吸附板的外周上，所述输送线驱动机构带动吸附皮带运转，以输送电池片，吸附皮带、电池片前吸附板和电池片后吸附板上设置有用于吸附电池片的输送吸附孔。
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，所述视觉系统包括面阵相机、面阵相机条形光源、光源罩、背光源、线扫相机、线扫相机条形光源，所述线扫相机和所述线扫相机条形光源设置于电池片前吸附板和电池片后吸附板之间，用以检测电池片背面的缺陷，所述光源罩设置于电池片后吸附板的上方，所述面阵相机和面阵相机条形光源设置于所述光源罩内，所述背光源设置于电池片后吸附板的底面或者下方，用以判断电池片的正面缺陷并确定电池片栅线坐标。
4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，两组所述电池片搬运模组相对设置于所述搬运模组基座的两侧， 每一组所述电池片搬运模组上连接有一所述电池片纠偏机构。
5.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，电池片搬运模组包括丝杆模组、搬运连接架、Z轴升降机构，所述丝杆模组与搬运连接架相连接，并带动所述搬运连接架来回运动，所述Z轴升降机构设置于所述搬运连接架上，并带动电池片纠偏机构升降运动。
6.根据权利要求5所述的一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，电池片纠偏机构包括X轴调节滑台、R轴调节滑台、纠偏吸附板、纠偏吸盘、吸盘调节机构、纠偏吸孔和纠偏支撑架，所述纠偏支撑架与Z轴升降机构相连接，所述X轴调节滑台设置于所述纠偏支撑架上，所述X轴调节滑台与R轴调节滑台相连接，并带动R轴调节滑台沿X轴平移，所述R轴调节滑台与吸附板相连接，并带动纠偏吸附板旋转，用于吸附电池片的所述纠偏吸盘、吸盘调节机构和所述纠偏吸孔设置于所述纠偏吸附板上。
7.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，所述激光切割机构包括激光器及聚焦镜光学组件、X轴激光器自动调节滑台、Z轴激光器自动调节机构和用于吸除粉尘的吸尘机构，所述激光器及聚焦镜光学组件通过激光器安装架与X轴激光器自动调节滑台相连接，Z轴激光器自动调节机构带动X轴激光器自动调节滑台升降运动，以进行激光的焦点调试，所述吸尘机构设置于所述激光器及聚焦镜光学组件的上部。
8.根据权利要求7所述的一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，激光器及聚焦镜光学组件数量为两个，一组激光器及聚焦镜光学组件上连接有所述X轴激光器自动调节滑台，另一组激光器及聚焦镜光学组件上连接有所述Z轴激光器自动调节滑台；X轴激光器自动调节滑台、Z轴激光器自动调节滑台配合带动两件激光器及聚焦镜光学组件平移和升降运动，其中，X轴激光器自动调节滑台调节两件激光器及聚焦镜光学组件之间的间距，以适应电池片不同的切割间距要求，Z轴激光器自动调节滑台调节两件激光器及聚焦镜光学组件的焦点共面；Z轴自动调节机构带动激光器及聚焦镜光学组件、X轴激光器自动调节滑台和Z轴激光器自动调节滑台进行升降运动，以调试激光焦点位置。
9.根据权利要求7所述的一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，所述激光器及聚焦镜光学组件连接有用于将1路激光分成N路的分光器，以完成电池片的多片切割。
10.根据权利要求7所述的一种用于太阳能电池片的激光切割装置，其特征在于，所述激光器及聚焦镜光学组件包括激光器本体、光学器件安装座、扩束镜、聚焦镜、激光防护玻璃、正压吹气装置、吹气口、吹气腔、激光口，用于发出激光的激光器本体与所述激光器安装架相连接，所述光学器件安装座设置于所述激光器安装架的顶部，所述吹气腔、所述激光防护玻璃、所述聚焦镜、所述扩束镜从上往下依次设置于所述光学器件安装座内，所述光学器件安装座的顶面设置有与吹气腔相连通的激光口，所述光学器件安装座的侧壁上设置有与吹气腔相连通的吹气口，正压吹气装置与吹气口相连接，以通过正压吹气的方式清除粉尘。
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