CN219903726U - 丝网印刷激光抽丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及丝网印刷激光抽丝装置，紫外皮秒激光器的输出光路上依次布置有扩束镜、反射镜和半反半透镜，半反半透镜的反射光路上布置有振镜扫描系统，振镜扫描系统的输出端正对于网版，半反半透镜的透射光路上布置同轴影像系统，同轴影像系统包含影像反射镜、可调焦同轴镜头、二维调整架以及相机，影像反射镜位于半反半透镜的透射光路上，影像反射镜的反射光路上布置可调焦同轴镜头，可调焦同轴镜头的轴向布置有相机，相机安装于二维调整架上。用于无网结网版等间距抽丝，去丝效率高。

Description

丝网印刷激光抽丝装置

技术领域

本实用新型涉及一种丝网印刷激光抽丝装置,属于激光加工技术领域。

背景技术

光伏丝网印刷网版是太阳能电池片印刷生产的、必不可少的重要耗材。随着电池工艺的不断发展及改进，Perc-SE电池的市场占比愈来愈大，相应类型的SE网版的市场需求也越来越多。SE电池是选择性扩散电池，要求细栅线间距相等。另外，无网结网版因印刷通道内不存在网结，印刷后的电池片在栅线高宽比，栅线截面上明显优于常规斜网网版。无网结网版的透墨性明显提高，网版细栅宽度相较常规斜网网版下降2～3μm，网版印刷使用过程中的断栅、虚印现象明显减少，有助于提高电池片整体的印刷质量，将SE电池所使用的印刷网版制作成SE无网结网版是提高网版使用性能的不二选择。

网版所使用的网纱是由不锈钢丝或钨钢丝编织而成，该网纱有直线度较好的经线和直线度略差的纬线组成。通常情况下，每一卷网纱长30m，宽1225mm，长度方向的网纱称为经线，宽度方向的网纱称为纬线。基于电池片图形栅线间距的不同和网版制作过程中的形变，在无网结网版制作时，无法将电池图形的细栅线放进网纱的经线间隔之中。如果在织网过程中定制相应图形的网纱，那么网纱的成本大幅增加。

为了解决将电池细栅线放进经线间隔之中的问题，将网版中的经线按照电池图纸需要去除，形成一定宽度的通道(通道宽度一般为80～120μm)。在多种网纱抽丝方式中(如按需编织法、化学法、激光法等)，综合考虑抽丝效率、成本、应用效果等因素，采用激光去除钢网更具有一定的优势。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种丝网印刷激光抽丝装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

丝网印刷激光抽丝装置，特点是：紫外皮秒激光器的输出光路上依次布置有扩束镜、反射镜和半反半透镜，半反半透镜的反射光路上布置有振镜扫描系统，振镜扫描系统的输出端正对于网版，半反半透镜的透射光路上布置同轴影像系统，同轴影像系统包含影像反射镜、可调焦同轴镜头、二维调整架以及相机，影像反射镜位于半反半透镜的透射光路上，影像反射镜的反射光路上布置可调焦同轴镜头，可调焦同轴镜头的轴向布置有相机，相机安装于二维调整架上。

进一步地，上述的丝网印刷激光抽丝装置，其中，扩束镜是倍率4～6倍的扩束镜。

进一步地，上述的丝网印刷激光抽丝装置，其中，紫外皮秒激光器为单脉冲能量大于75uj、可调频率100～1000KHZ、可编辑脉冲模式的紫外皮秒激光器。

进一步地，上述的丝网印刷激光抽丝装置，其中，反射镜为紫外反射镜片。

进一步地，上述的丝网印刷激光抽丝装置，其中，振镜扫描系统包含沿光路设置的扫描振镜和聚焦镜。

进一步地，上述的丝网印刷激光抽丝装置，其中，扫描振镜为水冷扫描振镜，入光孔尺寸为14mm。

进一步地，上述的丝网印刷激光抽丝装置，其中，网版置于回字框内，回字框的四角位置设有用于与底板上定位锥体配合的定位孔，通过定位孔与底板上定位锥体的间隙配合将回字框粗定位于底板上，底板安装在用于与平台连接的连接底座上，底板上设有顶推气缸，顶推气缸的活塞杆上安装有用于对回字框顶推压紧的夹块，网版下方的连接底座的凹槽内设有平板光源。

进一步地，上述的丝网印刷激光抽丝装置，其中，所述半反半透镜为能正常反射波段为355nm的紫外光且反射率在90％以上，可透过可见光且透过率高于70％的半反半透镜。

进一步地，上述的丝网印刷激光抽丝装置，其中，所述二维调整架为X-Y轴运动机构。

进一步地，上述的丝网印刷激光抽丝装置，其中，所述振镜扫描系统旁设有旁轴影像测高单元。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

本实用新型装置用于无网结网版等间距抽丝，形成一定宽度的通道，以满足电池图形的细栅线能够摆放到通道内，从而完成SE无网结网版的制作。科学设计光路结构、影像单元、网版夹持机构以及激光器能量等方面优选，激光去除经线时，降低和避免激光能量对纬线的影响，减少和消除所带来的飞溅；规避去纱过程中网版的形变量；保证网版的图形居中度要求在2mm以内；减少和消除钢丝残留；配置影像系统，识别网版的钢丝，确定打断位置；网版装夹机构，保证网版在抽丝过程中不发生位移，从而实现高效率抽丝设备搭设，去丝效率高。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型具体实施方式了解。本实用新型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

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1：本实用新型装置的光路结构示意图；

图2：同轴影像系统与振镜扫描系统的光路结构示意图；

图3：网版安装的主视示意图；

图4：网版安装的俯视示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、图2所示，丝网印刷激光抽丝装置，紫外皮秒激光器1的输出光路上依次布置有扩束镜2、反射镜31和半反半透镜32，半反半透镜32的反射光路上布置有振镜扫描系统5，振镜扫描系统5的输出端正对于网版6，半反半透镜32的透射光路上布置同轴影像系统4，同轴影像系统4包含影像反射镜41、可调焦同轴镜头42、二维调整架43以及相机44，影像反射镜41位于半反半透镜32的透射光路上，影像反射镜41的反射光路上布置可调焦同轴镜头42，可调焦同轴镜头42的轴向布置有相机44，相机44安装于二维调整架43上。

其中，紫外皮秒激光器1为单脉冲能量大于75uj、可调频率100～1000KHZ、可编辑脉冲模式的紫外皮秒激光器。满足不锈钢网、钨钢网以及其他合金钢网等类型产品的加工。针对不锈钢产品，产品形变大，易受激光能量影响，切割所需的能量偏小，选用400KHZ～600KHZ，切割能量在2w±20％的范围内。针对钨钢产品，产品形变小，激光耐受力比较好，切断所需要的能量比较大，选用150KHZ～300KHZ，切割能量在3.5W±30％的范围内。针对其他合金钢网，在切割前进行切割测试，优选合适的切割能量。一般而言在400KHZ的激光频率下，使用两遍切割工艺即可满足各类合金网的使用需要。

优选合适倍率的扩束镜，加工过程中的激光光斑减小是最为直接的方法，对于紫外皮秒激光器而言，出光光斑一般在2mm左右，故优选的扩束镜倍率在4～6倍。

反射镜31为紫外反射镜片。半反半透镜32为能正常反射波段为355nm的紫外光，反射率在90％以上，同时可以透过可见光，且透过率高于70％。半反半透镜又叫分光镜，是在光学玻璃上镀制半反射膜，改变入射光束原来的透射和反射比例的光学元件。

二维调整架43为X-Y轴运动机构。

振镜扫描系统5包含沿光路设置的扫描振镜51和聚焦镜52，扫描振镜51为水冷扫描振镜，水冷扫描振镜稳定性好，入光孔大小14mm，振镜工作的稳定性提高了抽丝工艺的成品率。

振镜扫描系统5旁设有旁轴影像测高单元，通过影像测高，获得激光加工的工作距离，保证激光焦点位置，提高加工准确性。

同轴影像系统4实现影像的捕捉、处理与分析，生成切割路径，实现切割。钢丝在下平板光源11的作用下，依次通过扫描振镜51和聚焦镜52，透过半反半透镜32，再经过影像反射镜41，进入可调焦同轴镜头42，最后被相机44补获，得到清晰的钢丝影像。其中二维调整架43可以调整影像中心和激光中心的相对位置，以获得更高质量的钢丝影像图像。半反半透镜32既具有对激光的优良反射性，又具有很好的影像透过性，使钢丝成像清晰。影像反射镜41的选用应考虑反射镜的反射性、平面度，确保影像无畸变。由于影像成像透过场镜，最终成像有轻微畸变(即影像的边角效果略差)，通过可调焦同轴镜头42弥补畸变，减少对钢丝切割的影响。同轴影像系统4实现影像实时捕捉定位和执行切割同位置，避免了平台移动，实现高效率等间距抽丝,极大的提升了抽丝的工艺效率。

如图3、图4，网版6置于回字框9内，回字框高度略高于网版厚度2mm，其上表面为机加工的平面，用以保证网版的水平。回字框9的四角位置设有用于与底板8上定位锥体10配合的定位孔，底板8上设有四个定位锥体，通过定位孔与底板8上定位锥体10的间隙配合将回字框9粗定位于底板8上，底板8安装在用于与平台连接的连接底座7上，底板8上设有行程＞60mm的顶推气缸12，顶推气缸12的活塞杆上安装有用于对回字框9顶推压紧的夹块13，网版6下方的连接底座的凹槽内设有平板光源(红光)11，为同轴影像提供光源，增强影像对比度，提高识别率，以辅助同轴影像成像效果。

顶推气缸12有相应的电磁阀控制，当按下控制按钮后，顶推气缸12带动夹块13将网版6向前推动。此时网版6的定位孔位置碰到定位锥体10，形成锁紧状态。当松开控制按钮，顶推气缸12缩回，夹块13松开网版，网版可以取出。

网版置于回字框内确保网版Z方向的位置，回字框9的定位孔与底板8上定位锥体10的间隙配合实现粗定位，再通过顶推气缸12的顶推压紧的共同作用，保证网版在X-Y两个方向的固定位置。考虑网版规格(450*450mm，356*356mm)，优选的气缸行程＞60mm，并在回字框四角位置分别布置了适用于450网版和356网版的用于与定位锥体配合的定位孔，定位锥体采用螺纹与底板8连接。

网版6为光伏应用的太阳能网版，由网框和钢网组成，钢网既可以是不锈钢，也可以是钨钢，也可以是钨钢与不锈钢的混编形式，还可以使其他材质编织形成的网纱。网框的规格涵盖356*356mm，450*450mm,300*450mm,550*550mm等多种大小规格。

具体应用时，采用可调频率、可编辑脉冲模式的紫外皮秒激光器输出光束，光斑通过扩束镜2，确保聚焦光斑＜8μm；沿反射镜31和半反半透镜32传输，反射率高，功率衰减少，耐紫外光；继而，再经过扫描振镜51和聚焦镜52得到＜10μm的光斑，聚焦于网版6上，对其切割，通过激光切割方式实现SE无网结网版的抽丝，适用于480-11、520-11、640-9等规格所有网纱类型的切割。

同时实现SE无网结抽丝，同轴影像系统4捕捉影像生成切割路径，执行切割，同轴影像系统实现影像捕捉分析，钢丝在下平板光源11的作用下，依次通过扫描振镜51和聚焦镜52，透过半反半透镜32，再经过影像反射镜41，进入可调焦同轴镜头42，被相机(1000万以上像素)44补获，得到清晰的钢丝影像，平板光源提供照明，增强影像识别效果。

设计巧妙的网版夹持机构，网版6置于调平回字框9内，保证网版水平；通过定位孔与底板8上定位锥体10的间隙配合将回字框9粗定位于底板8上，顶推气缸12带动夹块13将网版6向前推动，形成锁紧固定状态。

综上所述，本实用新型装置用于无网结网版等间距抽丝，形成一定宽度的通道，以满足电池图形的细栅线能够摆放到通道内，从而完成SE无网结网版的制作。科学设计光路结构、影像单元、网版夹持机构以及激光器能量等方面优选，激光去除经线时，降低和避免激光能量对纬线的影响，减少和消除所带来的飞溅；规避去纱过程中网版的形变量；保证网版的图形居中度要求在2mm以内；减少和消除钢丝残留；配置影像系统，识别网版的钢丝，确定打断位置；网版装夹机构，保证网版在抽丝过程中不发生位移，从而实现高效率抽丝设备搭设，去丝效率高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：紫外皮秒激光器(1)的输出光路上依次布置有扩束镜(2)、反射镜(31)和半反半透镜(32)，半反半透镜(32)的反射光路上布置有振镜扫描系统(5)，振镜扫描系统(5)的输出端正对于网版(6)，半反半透镜(32)的透射光路上布置同轴影像系统(4)，同轴影像系统(4)包含影像反射镜(41)、可调焦同轴镜头(42)、二维调整架(43)以及相机(44)，影像反射镜(41)位于半反半透镜(32)的透射光路上，影像反射镜(41)的反射光路上布置可调焦同轴镜头(42)，可调焦同轴镜头(42)的轴向布置有相机(44)，相机(44)安装于二维调整架(43)上。

2.根据权利要求1所述的丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：扩束镜(2)是倍率4～6倍的扩束镜。

3.根据权利要求1所述的丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：紫外皮秒激光器(1)为单脉冲能量大于75uj、可调频率100～1000KHZ、可编辑脉冲模式的紫外皮秒激光器。

4.根据权利要求1所述的丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：反射镜(31)为紫外反射镜片。

5.根据权利要求1所述的丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：振镜扫描系统(5)包含沿光路设置的扫描振镜(51)和聚焦镜(52)。

6.根据权利要求5所述的丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：扫描振镜(51)为水冷扫描振镜，入光孔尺寸为14mm。

7.根据权利要求1所述的丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：网版(6)置于回字框(9)内，回字框(9)的四角位置设有用于与底板(8)上定位锥体(10)配合的定位孔，通过定位孔与底板(8)上定位锥体(10)的间隙配合将回字框(9)粗定位于底板(8)上，底板(8)安装在用于与平台连接的连接底座(7)上，底板(8)上设有顶推气缸(12)，顶推气缸(12)的活塞杆上安装有用于对回字框(9)顶推压紧的夹块(13)，网版(6)下方的连接底座的凹槽内设有平板光源(11)。

8.根据权利要求1所述的丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：所述半反半透镜(32)为能正常反射波段为355nm的紫外光且反射率在90％以上，可透过可见光且透过率高于70％的半反半透镜。

9.根据权利要求1所述的丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：所述二维调整架(43)为X-Y轴运动机构。

10.根据权利要求1所述的丝网印刷激光抽丝装置，其特征在于：振镜扫描系统(5)旁设有旁轴影像测高单元。