時間:2024-02-27 13:28:25來源:深圳市正運動技術(shù)有限公司
市場應用背景
匯流焊是光伏太陽能電池板中段加工工藝,其前道工序為串焊,在此環(huán)節(jié)流程中,需要在多個太陽能電池片表面以平行方式串焊多條焊帶,形成電池串。串焊好的多組電池串被有序排列輸送到匯流焊接工作臺,通過機器視覺對電池串進行整版定位糾偏操作,保證焊接的準確性。
隨后,通過焊接帶(匯流帶)將這些電池串相互連接,在這步驟中,焊槍分別在電池串兩側(cè)延伸末端的方向進行焊接,實現(xiàn)電池串之間的電流匯集,形成完整的太陽能電池組件。
最后,這些組件將被轉(zhuǎn)移到下一工序進行層壓、邊框安裝、接線盒安裝等封裝處理,最終形成耐用、安全、便于安裝使用的完整太陽能電池板。
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人工匯流焊存在的問題:
傳統(tǒng)的人工匯流焊方案常面臨生產(chǎn)效率低下、良率不穩(wěn)定、焊接質(zhì)量波動大及靈活性受限等問題,最終不僅影響產(chǎn)品性能和可靠性,還增加生產(chǎn)成本,制約生產(chǎn)規(guī)模的擴展。
正運動技術(shù)解決方案:
正運動針對這一市場需求,特此開發(fā)了基于VPLC711視覺運動控制一體機結(jié)合SCARA機械手+機器視覺的電池片匯流焊解決方案。
可解決不同角度來料、規(guī)格等光伏太陽能電池板的串焊需求,實現(xiàn)生產(chǎn)效率和精度等大幅提升,同時將廢品率降至僅12%,并顯著加快數(shù)據(jù)處理速度,提高了生產(chǎn)線的柔性和自動化水平。
此外,我們的解決方案通過降低廢品率有效減少能源消耗,助力實現(xiàn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展目標。借助我們高度集成的硬件和易用的RTFuse機器人系統(tǒng)平臺,讓客戶享受到快速的投資回報,真正實現(xiàn)高效、環(huán)保的智能制造。
01、基于VPLC711的機器人系統(tǒng)在光伏匯流焊的應用
基于VPLC711的機器人系統(tǒng)在光伏匯流焊加工示意圖
傳統(tǒng)匯流焊解決方案痛點
傳統(tǒng)的解決方案包含機械手驅(qū)控、PLC、視覺工控機、顯示器、觸摸屏等組件,硬件成本高,開發(fā)周期長,功能整合度低,軟硬集成度不高,數(shù)據(jù)交互速率不達期等問題。
正運動匯流焊解決方案設計
●20DI:接原點、限位等傳感器,以及開關(guān)信號、編碼器等;
●20DO:接真空吸盤,高速輸出口接工業(yè)相機的硬觸發(fā)輸入;
●EtherCAT接口:接EtherCAT總線驅(qū)動器,控制SCRAR機械手、拉焊帶軸、焊接軸和其它軸運動;
●4路單端脈沖輸出:接步進/脈沖驅(qū)動器,控制焊帶卷軸和傳送帶;
●RS232通訊接口:接光源控制器;
●EtherNET接口:千兆網(wǎng)口,接支持Gige協(xié)議的面陣相機,實現(xiàn)視覺定位、糾偏應用。
VPLC711機器視覺運動控制一體機
VPLC711是一款基于x86平臺和Windows操作系統(tǒng)的高性能機器視覺EtherCAT運動控制器,可脫機運行,支持豐富的視覺和運動控制功能,大幅簡化視覺與運動控制項目的配置流程。
同時內(nèi)置了運動控制實時內(nèi)核MotionRT7,形成一種開放式IPC形態(tài)實時軟控制器/軟PLC,為用戶提供靈活集成的運動控制+視覺一體化解決方案。
VPLC系列機器視覺運動控制一體機的安裝與拆卸過程便捷,占地空間小,還能與其它控制單元部件(如伺服驅(qū)動器、傳感器、編碼器、控制閥等)無縫集成,提供一個完整端到端的視覺運動控制解決方案。
●可選6-64軸運動控制(脈沖+EtherCAT總線);
●內(nèi)置實時內(nèi)核MotionRT7,支持第三方視覺軟件;
●板載20路通用輸入(其中10路為高速輸入),20路高速輸出;
●多核并行運算,能夠高效處理運動控制,機器視覺等自動化設備核心任務;
●開放式IPC形態(tài)實時軟控制器/軟PLC,可靈活集成運動控制+視覺一體化解決方案。
解決方案硬件配置
運動控制與機器視覺實現(xiàn)過程
機器視覺
在光伏匯流焊的自動化焊接過程中,機器視覺系統(tǒng)首先通過模板匹配進行粗定位,然后利用雙直線測量確定電池片的角點位置,并計算中點實現(xiàn)精準定位,精度可達到客戶需求。
SCARA機械手根據(jù)機器視覺系統(tǒng)提供的偏移量進行糾偏,便于電池串到達加工區(qū)域,專用的長焊頭分別在電池串兩側(cè)延伸末端的預設焊點精準下壓,完成高速且高精度的焊接作業(yè)。
頂部相機基板視覺定位
運動控制
通過預設規(guī)劃的SCARA機械手路徑,進行點到點運動控制。在整個過程中,控制系統(tǒng)調(diào)整機械手臂關(guān)節(jié)速度,確保其沿預定軌跡準時到達目標位置。
一旦到達上料點,機械手取料后移至視覺檢測位置,系統(tǒng)隨即進行坐標偏移計算,使得SCARA機械手能夠?qū)崟r動態(tài)調(diào)整電池串位置,完成一側(cè)的匯流焊接。焊接完成后,機械手將產(chǎn)品隨后轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)平臺翻轉(zhuǎn),然后再次進行坐標偏移計算以完成另一側(cè)的焊接。最后,將完整的太陽能電池組件移至下料區(qū)。
系統(tǒng)動作流程
1、機械手取料:
機械手把產(chǎn)品從來料皮帶取下,運動到視覺拍照點,進行視覺測量定位后,送入焊接位。
2、送料電機送出焊帶:
送料電機將焊帶送至夾焊帶氣缸附近的裁切位置,并夾取焊帶。
3、啟動助焊劑泵:
開啟助焊劑泵,同時拉焊帶電機拉動焊帶至預設長度,然后停止助焊劑泵。
4、壓緊并裁切焊帶:
壓緊氣缸壓緊焊帶,打開真空,吸取焊帶,隨后裁切氣缸切斷焊帶。
5、焊帶送料:
拉焊帶電機將焊帶移動到焊接起始位置,SCARA機械手將產(chǎn)品送入焊接位置。
6、視覺定位與糾偏:
通過視覺系統(tǒng)定位電池基板并對焊接位置進行糾偏。
7、執(zhí)行焊接:
焊接頭下降至指定位置,開始焊接過程焊接完成,焊接頭返回待焊接位置,機械手取出產(chǎn)品。
8、產(chǎn)品中轉(zhuǎn):
機械手旋轉(zhuǎn)180度后斷開真空將產(chǎn)品放入中轉(zhuǎn)平臺,回到0度后取出產(chǎn)品。
9、重復一次焊接流程:
運動到視覺拍照點,進行視覺定位糾偏后,送入焊接位,重復2~7步驟完成另一側(cè)的焊接作業(yè)。
10、產(chǎn)品下料:
完成焊接后,機器手取出產(chǎn)品將產(chǎn)品放入下料臺,為新一輪焊接作業(yè)做準備。
方案應用優(yōu)勢
●集成一體化控制系統(tǒng):一臺控制器集成了機器視覺、運動控制、IO控制和機械手控制,顯著節(jié)省了設備成本,縮短了開發(fā)周期,并使安裝布線更加簡潔。
●內(nèi)置運動控制實時內(nèi)核MotionRT7:數(shù)據(jù)核內(nèi)交互,指令調(diào)用速度可達微秒級,可大幅提升加工效率。
●廣泛支持多種機械手類型:支持30+種機械手算法模型,包括SCARA、Delta、6關(guān)節(jié)、碼垛等,使機器手控制更加開放和靈活。
●視覺飛拍功能:通過硬件位置比較輸出PSO,可以實現(xiàn)視覺飛拍,提高視覺系統(tǒng)的瞬時觸發(fā)速度和精度。
●平滑的運動控制:采用S曲線加速度/SS曲線加加速度連續(xù)技術(shù),確保運動控制過程更平滑。
●統(tǒng)一的API函數(shù)接口:可兼容各種PC上位機高級語言開發(fā),簡化了工程師的系統(tǒng)集成和應用開發(fā)過程。
02、提供易用的可視化RTFuse機器人系統(tǒng)平臺
RTFuse機器人系統(tǒng)是一款面向機械手市場推出的系統(tǒng)級軟件,支持市面上主流的Scara、Delta、六關(guān)節(jié)、協(xié)助、直角坐標等多種機械手類型。
軟件整合了可視化的運動控制、IO邏輯控制、通訊交互、機器視覺等功能,用戶可在示教器上通過系統(tǒng)內(nèi)豐富的工具進行純圖形化編程,無需編寫代碼即可輕松實現(xiàn)中文示教一站式編程開發(fā)。
RTFuse機器人系統(tǒng)平臺產(chǎn)品優(yōu)勢
技術(shù)門檻低
拖拽式中文組態(tài)系統(tǒng)編程,經(jīng)過簡單培訓,應用工程師可輕松上手。從上至下執(zhí)行項目控制流程,機械手位置手動示教。
系統(tǒng)開放性強
支持多線程控制,除機械手控制外,也可以控制其它附加軸、IO邏輯控制、通訊交互等,一個控制器即可完成。
軟硬件集成性強
集成EtherCAT總線、脈沖混合控制,機器視覺、運動控制,集軟硬于一體易于設備調(diào)試與排除問題。
企業(yè)用人成本低
一人即可調(diào)試設備的運動控制、視覺、IO邏輯控制等,解決工程人員流失、用人成本高等問題。
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