CN109894763A - 一种太阳能组件接线盒定位系统及其定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能组件接线盒定位系统及其定位方法，所述定位系统：由千兆网集线器、与千兆网集线器分别有线连接的图像采集器、工控机、机械手及接近开关、用于传送太阳能组件接线盒的传送带和用于定位调节太阳能组件接线盒位置的标准工作区。所述定位方法：设置标准工作区、设置接线盒定位参考点、机械手零点、接线盒图像采集、接线盒图像处理及接线盒位置参数获取等步骤。本发明具有太阳能组件接线盒定位精度高，能为后续焊接工作提供保障，提高产品一次性合格率，能防止划伤太阳能组件，能保证太阳能组件整体的质量，接线盒的定位调节时间短、工作效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能组件组装领域，具体的说是涉及一种太阳能组件接线盒定位系统及其定位方法。
背景技术
目前，常规能源的持续使用带来了能源与环境等方面的一系列问题，发展太阳能是解决上述问题的有效方法之一。因此，国家大力支持开发太阳能组件，而高效率、低成本是太阳能组件发展的主要趋势，同时更是技术研究的首要目标。
目前，太阳能市场对产品品质的要求日益提升，工厂对产品生产的质量管控要求也越来越严。其中，太阳能组件接线盒焊接工序作为太阳能组件生产中的主要一环，其焊接精度的好坏将直接影响到太阳能组件的整体质量。其焊接精度的好坏将直接影响到太阳能组件的整体质量，而影响焊接精度因素包含：焊接前及焊接过程中的太阳能组件接线盒定位情况，工作环境，焊接人员的操作水平等。
现有的太阳能组件接线盒焊接工序其主要是通过人工来完成，其存在的问题有：采用人工肉眼进行太阳能组件接线盒的焊接观测，由于操作人员的焊接水平因人而异，会导致焊接精度难以保证，且人工焊接工作用时较长，容易出现虚焊、烧穿和夹渣等问题，出现焊接次品的几率比较大。
因此，设计一种定位准确、焊接精度高，用时短，能够有效避免出现虚焊、烧穿和夹渣等问题，保证太阳能组件整体的质量，确保一次性合格率的太阳能组件接线盒定位系统及定位方法，显然是非常有必要且有着积极的现实意义的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种定位准确、焊接精度高，用时短，能够有效避免出现虚焊、烧穿和夹渣等问题，保证太阳能组件整体的质量，确保一次性合格率的太阳能组件接线盒定位系统及其定位方法，用以解决背景技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种太阳能组件接线盒定位系统，包含有千兆网集线器、图像采集器、工控机、机械手、传送带及接近开关；
所述千兆网集线器，分别与图像采集器、工控机、机械手、传送带及接近开关有线连接，用于传输数据；
所述图像采集器，设置在机械手上，用于拍摄位于标准工作区处的待组装的太阳能组件接线盒的图像，并将拍摄到的待组装的太阳能组件接线盒图像通过千兆网集线器发送到工控机；
所述工控机，通过千兆网集线器分别与所述图像采集器、机械手、传送带及接近开关通信，用于控制传送带运行和用于对由图像采集器传输来的待组装的太阳能组件接线盒的图像处理后得到待组装的太阳能组件接线盒的位置参数，并利用得到的待组装的太阳能组件接线盒位置参数来控制机械手运行到待组装的太阳能组件接线盒所处位置处，完成对待组装的太阳能组件接线盒后续组装操作；
所述机械手，固定在操作台上并位于标准工作区的上方，用于对待组装的太阳能组件接线盒进行后续组装操作；
所述标准工作区，设置在传送带一端的上部，用于定位待组装的太阳能组件接线盒的位置；
所述传送带，通过支撑架固定在操作台内部并位于标准工作区的下方，用于传送待组装的太阳能组件接线盒到标准工作区；
所述接近开关，设置在标准工作区靠近传送带输出端的一侧末端，用于判断待组装的太阳能组件接线盒是否到达标准工作区。
进一步，所述标准工作区为可变换面积大小并适应于不同尺寸大小的待组装的太阳能组件接线盒定位需求的工作区，所述标准工作区颜色与传送带颜色不同。
进一步，在所述标准工作区的中间部位设有太阳能组件接线盒定位参考点。
进一步，在所述太阳能组件接线盒定位参考点的正上方设有机械手零点，且机械手零点的中心与太阳能组件接线盒定位参考点的中心垂直相对。
进一步，所述图像采集器为带有工业短焦镜头的工业相机。
进一步，所述工控机为带有机器视觉图像处理器的工业计算机。
进一步，所述接近开关为非接触式光电传感器。
一种使用上述太阳能组件接线盒定位系统的太阳能组件接线盒定位方法，包含如下步骤：
S1、设置标准工作区
(1)根据需要在传送带一端设置好与待组装的太阳能组件接线盒的大小相匹配面积大小的标准工作区；
(2)将设置好的标准工作区涂装上与传送带颜色灰度相差较大的颜色线条加以区分；
(3)将接近开关安装在已用颜色线条加以区分好的标准工作区靠近传送带输出端的一侧末端；
S2、设置太阳能组件接线盒定位参考点及机械手零点
(1)在S1中设置好的标准工作区的中间部位设置一个太阳能组件接线盒定位参考点，并将该太阳能组件接线盒定位参考点的坐标存入到工控机的数据库中；
(2)在设定好的太阳能组件接线盒定位参考点的正上方设置一个机械手零点，并将该机械手零点的坐标存入到工控机的数据库中；
S3、各工序准备就绪，启动系统，进行系统初始化设置
(1)将安装有图像采集器的机械手，安置在已用颜色线条加以区分的标准工作区的上空；
(2)给系统通电，启动系统，将太阳能组件接线盒定位系统进行初始化设置；
S4、通过工控机控制传送带启动运行,将待组装的太阳能组件接线盒向S1中设置好的标准工作区传送；
S5、通过设置在标准工作区末端的接近开关，判断待组装的太阳能组件接线盒是否到达S1中设置好的标准工作区；
若接近开关监测到标准工作区内有待组装的太阳能组件接线盒时,工控机控制传送带暂停运行后，进入S6；
若接近开关没有监测到待组装的太阳能组件接线盒时，传送带保持运行,直至接近开关监测到待组装的太阳能组件接线盒后,进入S6；
S6、通过工控机控制机械手运动到S2中设定好的机械手零点，通过图像采集器获取待组装的太阳能组件接线盒在标准工作区的图像，即通过工控机控制设置在机械手上的图像采集器拍摄暂停在标准工作区处的待组装的太阳能组件接线盒的图像；
S7、将S6中获取到的含有待组装的太阳能组件接线盒图像信息的图片传送到工控机，经工控机处理后得到待组装的太阳能组件接线盒在标准工作区内的实际物理位置参数；
S8、将S7中获得的待组装的太阳能组件接线盒实际物理位置参数传输给机械手，控制机械手运动到相关位置，进行太阳能组件接线盒的组装操作；
S9、组装完成，机械手发送完成信息给工控机，工控机控制传送带继续运行，将组装完成的太阳能组件接线盒输出；
S10、等待继续下一个太阳能组件接线盒的组装操作或者结束此次操作，关闭系统；
(1)若继续下一个的太阳能组件接线盒的定位、组装操作，则按照S4至S10的过程进行太阳能组件接线盒的定位、焊接操作；
(2)若不再继续，则系统停止运行，工作结束。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过拍取图像来进行太阳能组件接线盒的定位，不需要人工操作，定位精度高，为后续焊接工作提供了保障，也能保证产品一次性合格率；
(2)采用本发明定位系统进行太阳能组件接线盒的定位时，不需要接触接线盒，能够有效的防止划伤太阳能组件；
(3)不需要额外增加空间来安放定位装置，只需给机械手加装相机即可，节约了成本与空间，制造方便，适于推广应用；
(4)利用获取的图像进行数据分析，图像处理，适用性强，便于调整修改。
附图说明
图1为本发明太阳能组件接线盒定位系统的结构示意图；
图2为图1中A向视图；
图3为本发明太阳能组件接线盒定位方法的流程图；
图中：1、千兆网集线器；2、图像采集器；3、工控机；4、机械手；5、传送带；6、接近开关；7、标准工作区；8、太阳能组件接线盒；9、操作台；10、支撑架；11、太阳能组件接线盒参考点；12、机械手零点。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
如图1和图2所示，本发明提供的太阳能组件接线盒定位系统，
包含有千兆网集线器1、图像采集器2、工控机3、机械手4、传送带5及接近开关6；其中：
千兆网集线器1，分别与图像采集器2、工控机3、机械手4、传送带5及接近开关6有线连接，用于传输数据；
图像采集器2，设置在机械手4上，用于拍摄位于标准工作区7处的待组装的太阳能组件接线盒8的图像，并将拍摄到的待组装的太阳能组件接线盒8图像通过千兆网集线器1发送到工控机3；
工控机3，通过千兆网集线器1分别与图像采集器2、机械手4、传送带5及接近开关6通信，用于控制传送带5运行和用于对由图像采集器2传输来的待组装的太阳能组件接线盒8的图像处理后得到待组装的太阳能组件接线盒8的位置参数，并利用得到的待组装的太阳能组件接线盒8位置参数来控制机械手4运行到待组装的太阳能组件接线盒所处位置处，完成对待组装的太阳能组件接线盒8后续组装操作；
机械手4，固定在操作台9上并位于标准工作区7的上方，用于对待组装的太阳能组件接线盒8进行后续组装操作；
标准工作区7，设置在传送带5一端的上部，用于定位待组装的太阳能组件接线盒8的位置；
传送带5，通过支撑架10固定在操作台9内部并位于标准工作区7的下方，用于传送待组装的太阳能组件接线盒8到标准工作区7；
接近开关6，设置在标准工作区7靠近传送带5输出端的一侧末端，用于判断待组装的太阳能组件接线盒8是否到达标准工作区7。
为了有利于对待组装的太阳能组件接线盒8定位，提高其位置参数的测量精确性，标准工作区7采用与传送带5颜色不同且灰度相差大的线条加以区分。
另外，为了满足不同规格大小的太阳能组件接线盒定位组装需要，标准工作区7的面积大小可根据所需要待组装的太阳能组件接线盒8的大小来变换。
在本定位系统中在标准工作区7的中间部位还设有太阳能组件接线盒定位参考点11；在太阳能组件接线盒定位参考点11的正上方还设有机械手零点12，机械手零点12的中心与太阳能组件接线盒定位参考点11的中心垂直相对；设置太阳能组件接线盒定位参考点11与机械手零点12目的是为了起到定位参照的目的，以便于工控机3规划出机械手4的运动轨迹，进而实现准确定位太阳能组件接线盒的位置和后续的装配操作在本定位系统中，设置在标准工作区7上方的机械手4上的图像采集器2通常采用带有工业短焦镜头的工业相机。
在本定位系统中，工控机3既可以是带有机器视觉图像处理器的工业计算机，也可以是内部嵌设有能识别由图像采集器2拍摄到的待组装的太阳能组件接线盒图像、并根据拍摄到的待组装的太阳能组件接线盒图像获取到待组装的太阳能组件接线盒8的位置参数的机器视觉图像处理软件的工业计算机；
当工控机3为带有机器视觉图像处理器的工业计算机时，机器视觉图像处理器是自带有目前市场上已有的常见机器视觉图像处理软件的机器视觉图像处理器；
当工控机3为内部嵌设有能识别由图像采集器2拍摄到的太阳能组件接线盒图像、并根据拍摄到的太阳能组件接线盒图像获取到太阳能组件接线盒7的位置参数的机器视觉图像处理软件的工业计算机时，其机器视觉图像处理软件可以是基于目前市场上已有的机器视觉图像处理库。
其中的机器视觉图像处理库可以目前市场上常见的德国MVtec公司开发的HALCON机器视觉软件或者由“维视数字图像技术有限公司”出品的“MV-MVIPS机器视觉图像处理软件”，当然也可以是其它公司出品的具有上述相同视觉图像处理功能的机器视觉图像处理软件。
在本定位系统中，如图2所示，传送带5包含有主动辊5-1、从动辊5-2、输送带5-3及电机5-4，电机5-4的输入端与千兆网集线器2电连接，电机5-4的输出轴与主动辊5-1连接，主动辊5-1通过输送带5-3带动从动辊5-2转动，待组装的太阳能组件接线盒8设置在输送带5-3上，在电机5-4的驱动下，通过主动辊5-1带动从动辊5-2转动，使待组装的太阳能组件接线盒5随着输送带5-3一起向标准工作区7靠近。
如图3所示，针对上述太阳能组件接线盒定位系统，本发明还提供了一种使用该太阳能组件接线盒定位系统进行太阳能组件接线盒定位的方法，其具体包含如下步骤：
S1、设置标准工作区
(1)根据需要在传送带一端设置好与待组装的太阳能组件接线盒的大小相匹配面积大小的标准工作区；；
(2)将设置好的标准工作区涂装上与传送带颜色灰度相差较大的颜色线条加以区分；
(3)将接近开关安装在已用颜色线条加以区分好的标准工作区靠近传送带输出端的一侧末端；
S2、设置太阳能组件接线盒定位参考点及机械手零点
(1)在S1中设置好的标准工作区的中间部位设置一个太阳能组件接线盒定位参考点，并将该太阳能组件接线盒定位参考点的坐标存入到工控机的数据库中；
(2)在设定好的太阳能组件接线盒定位参考点的正上方设置一个机械手零点，并将该机械手零点的坐标存入到工控机的数据库中；
S3、各工序准备就绪，启动系统，进行系统初始化设置
(1)将安装有图像采集器的机械手，安置在已用颜色线条加以区分的标准工作区的上空；
(2)给系统通电，启动系统，将太阳能组件接线盒定位系统进行初始化设置；
S4、通过工控机控制传送带启动运行,将待组装的太阳能组件接线盒向S1中设置好的标准工作区传送；
S5、通过设置在标准工作区末端的接近开关，判断待组装的太阳能组件接线盒是否到达S1中设置好的标准工作区；
若接近开关监测到标准工作区内有待组装的太阳能组件接线盒时,工控机控制传送带暂停运行后，进入S6；
若接近开关没有监测到待组装的太阳能组件接线盒时，传送带保持运行,直至接近开关监测到待组装的太阳能组件接线盒后,进入S6；
S6、通过工控机控制机械手运动到S2中设定好的机械手零点，通过图像采集器获取待组装的太阳能组件接线盒在标准工作区的图像，即通过工控机控制设置在机械手上的图像采集器拍摄暂停在标准工作区处的待组装的太阳能组件接线盒的图像；
S7、将S6中获取到的含有待组装的太阳能组件接线盒图像信息的图片传送到工控机，经工控机处理后得到待组装的太阳能组件接线盒在标准工作区内的实际物理位置参数；
S8、将S7中获得的待组装的太阳能组件接线盒实际物理位置参数传输给机械手，控制机械手运动到相关位置，进行太阳能组件接线盒的组装操作；
S9、组装完成，机械手发送完成信息给工控机，工控机控制传送带继续运行，将组装完成的太阳能组件接线盒输出；
S10、等待继续下一个太阳能组件接线盒的组装操作或者结束此次操作，关闭系统；
(1)若继续下一个的太阳能组件接线盒的定位、组装操作，则按照S4至S10的过程进行太阳能组件接线盒的定位、焊接操作；
(2)若不再继续，则系统停止运行，工作结束。
最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图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他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种太阳能组件接线盒定位系统，其特征在于：包含有千兆网集线器(1)、图像采集器(2)、工控机(3)、机械手(4)、传送带(5)及接近开关(6)；
所述千兆网集线器(1)，分别与图像采集器(2)、工控机(3)、机械手(4)、传送带(5)及接近开关(6)有线连接，用于传输数据；
所述图像采集器(2)，设置在机械手(4)上，用于拍摄位于标准工作区(7)处的待组装的太阳能组件接线盒(8)的图像，并将拍摄到的待组装的太阳能组件接线盒(8)图像通过千兆网集线器(1)发送到工控机(3)；
所述工控机(3)，通过千兆网集线器(1)分别与所述图像采集器(2)、机械手(4)、传送带(5)及接近开关(6)通信，用于控制传送带(5)运行和用于对由图像采集器(2)传输来的待组装的太阳能组件接线盒(8)的图像处理后得到待组装的太阳能组件接线盒(8)的位置参数，并利用得到的待组装的太阳能组件接线盒(8)位置参数来控制机械手(4)运行到待组装的太阳能组件接线盒所处位置处，完成对待组装的太阳能组件接线盒(8)后续组装操作；
所述机械手(4)，固定在操作台(9)上并位于标准工作区(7)的上方，用于对待组装的太阳能组件接线盒(8)进行后续组装操作；
所述标准工作区(7)，设置在传送带(5)一端的上部，用于定位待组装的太阳能组件接线盒(8)的位置；
所述传送带(5)，通过支撑架(10)固定在操作台(9)内部并位于标准工作区(7)的下方，用于传送待组装的太阳能组件接线盒(8)到标准工作区(7)；
所述接近开关(6)，设置在标准工作区(7)靠近传送带(5)输出端的一侧末端，用于判断待组装的太阳能组件接线盒(8)是否到达标准工作区(7)。
2.根据权利要求1所述的太阳能组件接线盒定位系统，其特征在于：所述标准工作区(7)为可变换面积大小并适应于不同尺寸大小的待组装的太阳能组件接线盒(8)定位需求的工作区，所述标准工作区(7)颜色与传送带(5)颜色不同。
3.根据权利要求2所述的太阳能组件接线盒定位系统，其特征在于：在所述标准工作区(7)的中间部位设有太阳能组件接线盒定位参考点(11)。
4.根据权利要求3所述的太阳能组件接线盒定位系统，其特征在于：在所述太阳能组件接线盒定位参考点(11)的正上方设有机械手零点(12)，且机械手零点(12)的中心与太阳能组件接线盒定位参考点(11)的中心垂直相对。
5.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能组件接线盒定位系统，其特征在于：所述图像采集器(2)为带有工业短焦镜头的工业相机。
6.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能组件接线盒定位系统，其特征在于：所述工控机(3)为带有机器视觉图像处理器的工业计算机。
7.据权利要求1至4任一项所述的太阳能组件接线盒定位系统，其特征在于：所述接近开关(6)为非接触式光电传感器。
8.一种使用如权利要求1至7任一项所述的太阳能组件接线盒定位系统进行太阳能组件接线盒定位的方法，其特征在于：包含如下步骤：
S1、设置标准工作区
(1)根据需要在传送带一端设置好与待组装的太阳能组件接线盒的大小相匹配面积大小的标准工作区；
(2)将设置好的标准工作区涂装上与传送带颜色灰度相差较大的颜色线条加以区分；
(3)将接近开关安装在已用颜色线条加以区分好的标准工作区靠近传送带输出端的一侧末端；
S2、设置太阳能组件接线盒定位参考点及机械手零点
(1)在S1中设置好的标准工作区的中间部位设置一个太阳能组件接线盒定位参考点，并将该太阳能组件接线盒定位参考点的坐标存入到工控机的数据库中；
(2)在设定好的太阳能组件接线盒定位参考点的正上方设置一个机械手零点，并将该机械手零点的坐标存入到工控机的数据库中；
S3、各工序准备就绪，启动系统，进行系统初始化设置
(1)将安装有图像采集器的机械手，安置在已用颜色线条加以区分的标准工作区的上空；
(2)给系统通电，启动系统，将太阳能组件接线盒定位系统进行初始化设置；
S4、通过工控机控制传送带启动运行,将待组装的太阳能组件接线盒向S1中设置好的标准工作区传送；
S5、通过设置在标准工作区末端的接近开关，判断待组装的太阳能组件接线盒是否到达S1中设置好的标准工作区；
若接近开关监测到标准工作区内有待组装的太阳能组件接线盒时,工控机控制传送带暂停运行后，进入S6；
若接近开关没有监测到待组装的太阳能组件接线盒时，传送带保持运行,直至接近开关监测到待组装的太阳能组件接线盒后,进入S6；
S6、通过工控机控制机械手运动到S2中设定好的机械手零点，通过图像采集器获取待组装的太阳能组件接线盒在标准工作区的图像：即通过工控机控制设置在机械手上的图像采集器拍摄暂停在标准工作区处的待组装的太阳能组件接线盒的图像；
S7、将S6中获取到的含有待组装的太阳能组件接线盒图像信息的图片传送到工控机，经工控机处理后得到待组装的太阳能组件接线盒在标准工作区内的实际物理位置参数；
S8、将S7中获得的待组装的太阳能组件接线盒实际物理位置参数传输给机械手，控制机械手运动到相关位置，进行太阳能组件接线盒的组装操作；
S9、组装完成，机械手发送完成信息给工控机，工控机控制传送带继续运行，将组装完成的太阳能组件接线盒输出；
S10、等待继续下一个太阳能组件接线盒的组装操作或者结束此次操作，关闭系统；
(1)若继续下一个的太阳能组件接线盒的定位、组装操作，则按照S4至S10的过程进行太阳能组件接线盒的定位、焊接操作；
(2)若不再继续，则系统停止运行，工作结束。
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