一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置及其應(yīng)用，定位裝置包括吸盤、直線電機、旋轉(zhuǎn)電機及光纖測頭單元，吸盤用于吸住電池片，直線電機與吸盤連接，帶動吸盤及吸盤上的電池片在X軸方向水平移動，其中，以電池片的中心線為X軸；旋轉(zhuǎn)電機與吸盤連接，帶動吸盤及吸盤上的電池片繞Z軸水平旋轉(zhuǎn)，光纖測頭單元共設(shè)有兩個，兩個光纖測頭單元的連線垂直于X軸，其中一個光纖測頭單元位于X軸上，用于對電池片上一條主柵線與電池片中心線交點進行定位，另一個光纖測頭單元對電池片上同一條主柵線上另一點進行定位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、成本較低、操作方便等優(yōu)點。
【專利說明】一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽電池片定位裝置，尤其是涉及一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽電池為可以有效吸收太陽能，并將其轉(zhuǎn)化成電能的半導(dǎo)體部件，用半導(dǎo)體硅、硒等材料將太陽的光能變成電能的器件。太陽電池具有可靠性高、壽命長、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點，可做人造衛(wèi)星、航標(biāo)燈、晶體管收音機等的電源。單體電池尺寸從2 X 2厘米至5.9 X 5.9厘米，輸出功率為數(shù)十至數(shù)百毫瓦，它的理論光電轉(zhuǎn)換效率為20%以上，實際已達到15%以上。
[0003]由于單個太陽電池片的輸出功率比較小，一般是先將單個的太陽電池片利用互聯(lián)條一個個串焊起來形成輸出功率比較大的太陽電池組件，目前的焊接方法為手工焊接或采用晶硅太陽電池自動焊機進行機械焊接。中國專利CN101502902B也公布了一種太陽電池焊接設(shè)備與焊接工藝。
[0004]在對電池片進行焊接時，要求對電池片精準(zhǔn)定位，需要使得電池片的X向位置與Z軸位置達到要求。因此需要使用定位裝置對電池片的X向位移自由度及Z軸旋轉(zhuǎn)自由度進行自動校正。電池片定位方式主要有機械定位與影像定位兩種。
[0005]中國專利CN103659068A公布了一種電池組自動點焊定位裝置，該裝置的定位方式為機械定位，機械定位精度較低，速度低，對電池片會產(chǎn)生機械損傷。而影像定位精度高、速度快，但影像定位裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)投入費用很高，而實現(xiàn)低成本自動焊接產(chǎn)業(yè)化，采用過高的定位系統(tǒng)是不經(jīng)濟的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、成本較低、操作方便的太陽電池自動焊接光纖定位裝置及其應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置，以電池片上一條主柵線與電池片中心線交點及同一條主柵線上另外一點作為兩個定位基準(zhǔn)點對電池片進行定位，所述的電池片中心線為垂直于主柵線的一條線，所述的電池片柵線顏色與底片顏色不同，兩種顏色的反射光強相差3倍以上；所述的定位裝置包括:
[0009]吸盤:用于吸住電池片；
[0010]直線電機:與吸盤連接，帶動吸盤及吸盤上的電池片在X軸方向水平移動，其中，以電池片的中心線為X軸；
[0011]旋轉(zhuǎn)電機:與吸盤連接，帶動吸盤及吸盤上的電池片繞Z軸水平旋轉(zhuǎn)；
[0012]光纖測頭單元:共設(shè)有兩個，兩個光纖測頭單元的連線垂直于X軸，其中一個光纖測頭單元位于X軸上，用于對電池片上一條主柵線與電池片中心線交點進行定位，另一個光纖測頭單元對電池片上同一條主柵線上另一點進行定位。
[0013]所述的光纖測頭單元包括兩個光纖測頭本體，兩個光纖測頭本體同一高度設(shè)置，且兩個光纖測頭本體之間形成夾角，夾角及光纖測頭本體距離電池片的高度設(shè)置保證兩個光纖測頭本體發(fā)出的光束不會同時落在電池片的副柵線上。
[0014]所述的光纖測頭本體包括向電池片發(fā)出光束的部件和接收電池片反射回來的光斑的部件，光纖測頭本體通過光斑強度的不同判斷光束打在電池片的主柵線上還是其他位置。
[0015]一個光纖測頭單元中的兩個光纖測頭本體對稱設(shè)置，且其對稱線垂直于電池片所在平面。
[0016]所述的吸盤的面積滿足其不會蓋住兩個定位基準(zhǔn)點所在的主柵線。
[0017]所述的太陽電池自動焊接光纖定位裝置的應(yīng)用，包括以下步驟:
[0018](I)吸盤吸住太陽電池片的中心位置，直線電機帶動吸盤及電池片沿X軸方向移動；
[0019](2)當(dāng)位于X軸上的光纖測頭單元檢測到電池片主柵線時，停止直線電機，完成電池片X向位移自由度定位；
[0020](3)旋轉(zhuǎn)電機帶動吸盤及電池片繞Z軸水平旋轉(zhuǎn)，當(dāng)另一個光纖測頭單元檢測到電池片主柵線時，旋轉(zhuǎn)停止，完成電池片Z向旋轉(zhuǎn)自由度定位。
[0021]其中，光纖測頭單元檢測到電池片主柵線的判定方法如下:
[0022]當(dāng)光纖測頭單元內(nèi)的兩個光纖測頭本體同時接收強光斑時，則光纖測頭單元檢測到主柵線；而當(dāng)一個光纖測頭本體接收強光斑或兩個光纖測頭本體均沒有接收強光斑時，則光纖測頭單元檢測到的是副柵線或底片，需要電池片繼續(xù)移動或旋轉(zhuǎn)。
[0023]進一步地，光纖測頭本體向電池片發(fā)出光束，并接收電池片反射回來的光斑，通過光斑強度判斷光束照射的位置，具體為:由于電池片主柵線或副柵線顏色與底片顏色不同，兩種顏色的反射光強相差3倍以上，光束打到不同顏色區(qū)域反射后的光斑強度不同，光束照射到電池片的主棚線或副柵線后反射回來的光斑為強光斑，光束照射到電池片的底片后反射回來的光斑為弱光斑，通過光斑的強弱判斷出光束打在電池片的位置。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0025](I)本發(fā)明的定位裝置采用電機帶動吸盤運動，通過光纖測頭單元檢測電池片上主柵線的位置，該裝置的結(jié)構(gòu)較為簡單，調(diào)整方便，且本裝置投入費用遠低于影像定位系統(tǒng)，僅是影像定位系統(tǒng)的1/5左右。
[0026](2)本發(fā)明的定位裝置采用兩個定位基準(zhǔn)點對電池片進行定位，首先定位一個基準(zhǔn)點后，再定位另一個基準(zhǔn)點，操作方便，不需要復(fù)雜的定位步驟，定位效率較高。
[0027](3)本發(fā)明的每個光纖測頭單元中均包括兩個光纖測頭本體，通過兩個光纖測頭本體的設(shè)置避免了由于電池片副柵線間隔不同，或者主柵線、副柵線反射光強相差較小時，將檢測到的副柵線誤認為主柵線時造成的定位誤差，提高了定位的可靠性。
[0028](4)本發(fā)明每個光纖測頭單元中均包括兩個光纖測頭本體，當(dāng)光纖測頭單元內(nèi)的兩個光纖測頭本體同時接收強光斑時，則光纖測頭單元檢測到主柵線，這種結(jié)構(gòu)設(shè)置定位精度高，抗環(huán)境干擾性能優(yōu)于影像定位。【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為太陽電池片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為光纖測頭單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為光斑位置示意圖；
[0033]圖5為光斑位置示意圖；
[0034]圖6為光斑位置示意圖；
[0035]圖7為電池片旋轉(zhuǎn)方向示意圖；
[0036]圖8為電池片旋轉(zhuǎn)方向示意圖。
[0037]圖中標(biāo)號:1為直線電機，2為旋轉(zhuǎn)電機，3為吸盤，4為光纖測頭單元，41為光纖測頭本體，5為電池片,51為電池片中心線,52為主柵線,53為副柵線,54為第一光纖測點,55為第二光纖測點，6為光斑。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0039]實施例
[0040]電池片結(jié)構(gòu)如圖1所示，電池片中心線51為垂直于主柵線52的一條線，電池片5上的主柵線52及副柵線53的顏色為銀白色，而底片為深藍色，因此柵線與底片顏色不同，兩種顏色的反射光強相差3倍以上，以電池片5上一條主柵線52與電池片中心線51交點作為第一光纖測點54，同一條主柵線52上另外一點作為第二光纖測點55，以這兩個點作為定位基準(zhǔn)點對電池片5進行定位。
[0041]一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置，如圖2所示，包括吸盤3、直線電機1、旋轉(zhuǎn)電機2及光纖測頭單元4，其中吸盤3用于吸住電池片5，吸盤3的面積滿足其不會蓋住兩個定位基準(zhǔn)點所在的主柵線52 ;直線電機I與吸盤3連接，帶動吸盤3及吸盤3上的電池片5在X軸方向水平移動，其中，以電池片中心線51為X軸；旋轉(zhuǎn)電機2與吸盤3連接，帶動吸盤3及吸盤3上的電池片5繞Z軸水平旋轉(zhuǎn)；光纖測頭單元4共設(shè)有兩個，兩個光纖測頭單元4的連線垂直于X軸，其中一個光纖測頭單元4位于X軸上，用于對電池片5上一條主柵線52與電池片中心線51交點進行定位，另一個光纖測頭單元4對電池片5上同一條主柵線52上另一點進行定位。
[0042]光纖測頭單元4如圖3所示，包括兩個光纖測頭本體41，兩個光纖測頭本體41同一高度設(shè)置，一個光纖測頭單元4中的兩個光纖測頭本體41對稱設(shè)置，且其對稱線垂直于電池片5所在平面。兩個光纖測頭本體41之間形成夾角β，夾角β及光纖測頭本體41距離電池片5的高度設(shè)置保證兩個光纖測頭本體41發(fā)出的光束不會同時落在電池片5的副柵線53上。光纖測頭本體41包括向電池片5發(fā)出光束的部件和接收電池片5反射回來的光斑6的部件,光纖測頭本體41通過光斑6強度的不同判斷光束打在電池片5的主柵線52上還是其他位置。
[0043]兩個光纖測頭本體41發(fā)出的光束打在電池片5上形成的光斑6在兩副柵線53之間，距離S。根據(jù)不同電池片生產(chǎn)商的不同的電池片副柵線間隔，確定最佳S值，使得兩個光纖測頭本體41發(fā)出的光束打在電池片5上形成的光斑6不會同時落在副柵線53上。如圖4所示為同時落在副柵線53間隔內(nèi)的情況，如圖5所示為一個光斑6落在副柵線53間隔內(nèi)，另一光斑6落在副柵線53上的情況。如圖6所示，只有兩個光斑6同時落在主柵線52時,才是對第一光纖測點54或第二光纖測點55定位。
[0044]太陽電池自動焊接光纖定位裝置的應(yīng)用，包括以下步驟:
[0045](I)吸盤3吸住太陽電池片5的中心位置，直線電機I帶動吸盤3及電池片5沿X軸方向移動；
[0046](2)當(dāng)位于X軸上的光纖測頭單元4檢測到電池片5主柵線52時，停止直線電機I，完成電池片5X向位移自由度定位；
[0047](3)旋轉(zhuǎn)電機2帶動吸盤3及電池片5繞Z軸水平旋轉(zhuǎn)，當(dāng)另一個光纖測頭單元4檢測到電池片5主柵線52時，旋轉(zhuǎn)停止，完成電池片5Z向旋轉(zhuǎn)自由度定位。
[0048]其中，光纖測頭單元4檢測到電池片5主柵線52的判定方法如下:
[0049]光纖測頭本體41向電池片5發(fā)出光束，并接收電池片5反射回來的光斑6，通過光斑6強度判斷光束照射的位置，具體為:由于電池片5主柵線52或副柵線53顏色與底片顏色不同，兩種顏色的反射光強相差3倍以上，光束打到不同顏色區(qū)域反射后的光斑6強度不同，光束照射到電池片5的主柵線52或副柵線53后反射回來的光斑6為強光斑6，光束照射到電池片5的底片后反射回來的光斑6為弱光斑6，通過光斑6的強弱判斷出光束打在電池片5的位置。當(dāng)光纖測頭單元4內(nèi)的兩個光纖測頭本體41同時接收強光斑6時，則光纖測頭單元4檢測到主柵線52 ;而當(dāng)一個光纖測頭本體41接收強光斑6或兩個光纖測頭本體41均沒有接收強光斑6時，則光纖測頭單元4檢測到的是副柵線53或底片，需要電池片5繼續(xù)移動或旋轉(zhuǎn)。
[0050]電池片的偏斜會產(chǎn)生+a、-a角及O角(經(jīng)初定位后，不大于2° )。如圖8所示，如果電池片+a偏斜，則光纖測頭單元4首先檢測不到第二光纖測點55，需要電池片5Z-向旋轉(zhuǎn)a角后，才能檢測到第二光纖測點55，實現(xiàn)電池片的定位。如圖7所示，如果電池片-a偏斜，則光纖測頭單元4首先檢測不到第二光纖測點55，需要電池片5Z+向旋轉(zhuǎn)a角后，才能檢測到第二光纖測點55，實現(xiàn)電池片的定位。如果電池片O角偏斜(不偏斜)，則光纖測頭單元4立刻檢測到第二光纖測點55，則Z向不旋轉(zhuǎn)。
[0051]上述的對實施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置，以電池片上一條主柵線與電池片中心線交點及同一條主柵線上另外一點作為兩個定位基準(zhǔn)點對電池片進行定位，所述的電池片中心線為垂直于主柵線的一條線，所述的電池片柵線顏色與底片顏色不同，兩種顏色的反射光強相差3倍以上；其特征在于，所述的定位裝置包括: 吸盤:用于吸住電池片； 直線電機:與吸盤連接，帶動吸盤及吸盤上的電池片在X軸方向水平移動，其中，以電池片的中心線為X軸； 旋轉(zhuǎn)電機:與吸盤連接，帶動吸盤及吸盤上的電池片繞Z軸水平旋轉(zhuǎn)； 光纖測頭單元:共設(shè)有兩個，兩個光纖測頭單元的連線垂直于X軸，其中一個光纖測頭單元位于X軸上，用于對電池片上一條主柵線與電池片中心線交點進行定位，另一個光纖測頭單元對電池片上同一條主柵線上另一點進行定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置，其特征在于，所述的光纖測頭單元包括兩個光纖測頭本體，兩個光纖測頭本體同一高度設(shè)置，且兩個光纖測頭本體之間形成夾角，夾角及光纖測頭本體距離電池片的高度設(shè)置保證兩個光纖測頭本體發(fā)出的光束不會同時落在電池片的副柵線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置，其特征在于，所述的光纖測頭本體包括向電池片發(fā)出光束的部件和接收電池片反射回來的光斑的部件，光纖測頭本體通過光斑強度的不同判斷光束打在電池片的主柵線上還是其他位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置，其特征在于，一個光纖測頭單元中的兩個光纖測頭本體對稱設(shè)置，且其對稱線垂直于電池片所在平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置，其特征在于，所述的吸盤的面積滿足其不會蓋住兩個定位基準(zhǔn)點所在的主柵線。
6.一種如權(quán)利要求1所述的太陽電池自動焊接光纖定位裝置的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用包括以下步驟: (1)吸盤吸住太陽電池片的中心位置，直線電機帶動吸盤及電池片沿X軸方向移動； (2)當(dāng)位于X軸上的光纖測頭單元檢測到電池片主柵線時，停止直線電機，完成電池片X向位移自由度定位； (3)旋轉(zhuǎn)電機帶動吸盤及電池片繞Z軸水平旋轉(zhuǎn)，當(dāng)另一個光纖測頭單元檢測到電池片主柵線時，旋轉(zhuǎn)停止，完成電池片Z向旋轉(zhuǎn)自由度定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置的應(yīng)用，其特征在于，光纖測頭單元檢測到電池片主柵線的判定方法如下: 當(dāng)光纖測頭單元內(nèi)的兩個光纖測頭本體同時接收強光斑時，則光纖測頭單元檢測到主柵線；而當(dāng)一個光纖測頭本體接收強光斑或兩個光纖測頭本體均沒有接收強光斑時，則光纖測頭單元檢測到的是副柵線或底片，需要電池片繼續(xù)移動或旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種太陽電池自動焊接光纖定位裝置的應(yīng)用，其特征在于，光纖測頭本體向電池片發(fā)出光束，并接收電池片反射回來的光斑，通過光斑強度判斷光束照射的位置，具體為: 光束照射到電池片的主柵線或副柵線后反射回來的光斑為強光斑，光束照射到電池片的底片后反射回來的光斑為弱光斑，通過光斑的強弱判斷出光束打在電池片的位置。
【文檔編號】H01L31/18GK104002066SQ201410174862
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】劉海弟 申請人:中電電氣(上海)太陽能科技有限公司