一种太阳电池串联焊接设备及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳电池串联焊接设备及其使用方法，该焊接设备包含：底座、电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统，以及，计算机控制系统；电池搬运系统用于搬运待焊接的叠层太阳电池；定位相机用于拍摄叠层太阳电池的图像以获取其位置信息；焊接平台在串联焊接完成后，能翻转180°；焊接系统为能在三维方向移动的电阻焊接系统；出料系统用于转移和/或存放已焊接好的太阳电池组件；计算机控制系统用于接收太阳电池组件的串联焊接要求，并按要求控制电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统的运作。本发明专利技术实现了对空间用太阳电池的全自动串联焊接，具有生产效率高、精度高、可靠性高、适用性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳电池串联焊接设备及其使用方法
本专利技术涉及航天领域电源技术，特别涉及一种太阳电池串联焊接设备及其使用方法。
技术介绍
空间用太阳电池阵制造过程中，需要将叠层太阳电池进行串联焊接从而形成太阳电池组件，焊接采用电阻焊接的原理，即焊机主要包括焊接电源、焊接电极和焊接电缆构成，焊接电源和焊接电极通过焊接电缆实现电路连接，焊接时将二片叠层太阳电池背面朝上排列在一起，第二片叠层太阳电池的互连片叠放在第一片叠层太阳电池的背电极上，焊接电极压在互连片上，焊接电源输出电流通过焊接电极产生热量使互连片和第一片叠层太阳电池焊接在一起。目前空间用太阳电池串联焊接所采用的串联焊接设备普遍自动化程度低，仅能完成焊接的基本功能，焊接前的准备和焊接后的处理需要人工操作，生产效率低。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术下空间用太阳电池串联焊接设备自动化程度低、生产效率低。为解决上述问题，本专利技术提供了一种太阳电池串联焊接设备，其包含：底座、布置在所述底座上的电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统，以及，计算机控制系统；所述电池搬运系统包含多轴机械手，用于搬运待焊接的叠层太阳电池；所述定位相机用于拍摄吸附在电池搬运系统上的叠层太阳电池的图像从而获取其位置信息；所述焊接平台，在串联焊接时，用于背面朝上放置并固定叠层太阳电池，串联焊接完成后，能翻转180°使叠层太阳电池背面朝下；所述焊接系统为能在三维方向移动的电阻焊接系统，用于对叠层太阳电池进行串联焊接；所述出料系统能沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向以及垂直方向进行二维移动，用于转移和/或存放已焊接好的太阳电池组件；所述计算机控制系统用于接收太阳电池组件的串联焊接要求，并按要求控制电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统的运作。较佳地，所述多轴机械手为水平多关节4轴机械手，该机械手末端安装真空吸盘，真空吸盘管道连通外接的真空系统；真空吸盘在机械手的驱动下能进行三维移动，还能围绕Z轴进行旋转。较佳地，所述焊接平台包含：支架、焊接吸附平台、转动轴及翻转电机，其中，所述的焊接吸附平台的两端安装在所述转动轴上，该转动轴安装在支架上，焊接吸附平台在翻转电机的驱动下能围绕转动轴翻转180°；焊接吸附平台通过负压方式吸附固定叠层太阳电池。较佳地，所述焊接系统包含：至少一套直角坐标机器人和至少一套电阻焊接装置，所述的直角坐标机器人由相互垂直的X轴机械臂、Y轴机械臂及Z轴机械臂构成，其中，X轴机械臂的移动方向平行于太阳电池组件的串联方向，且Y轴机械臂安装在X轴机械臂上，Z轴机械臂安装在Y轴机械臂上；所述的电阻焊接装置包含焊接电源、焊接电极及焊接电缆，焊接电源安装在X轴机械臂上，焊接电极安装在Z轴机械臂上，焊接电源和焊接电极通过焊接电缆实现电路连接。较佳地，所述焊接系统还包含：一固定的磨石，在焊接过程中，所述的焊接电源采用恒压控制方式，焊接电源对焊接回路的电流进行监测，当检测的电流低于预先设定值后，所述的直角坐标机器人控制所述的焊接电极在磨石上进行打磨，打磨后再继续进行焊接。较佳地，所述出料系统包含：水平驱动组件、垂直驱动组件及出料吸附平台，所述的水平驱动组件包含：至少二根直线导轨及水平驱动机构，其中，直线导轨和水平驱动机构均沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向设置，相互平行地固定在底座上；所述的垂直驱动组件包含：底板、顶升机构及顶板；其中，底板安装在二根直线导轨上，在水平驱动机构的控制下能沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向移动；顶升机构的两端分别与底板、顶板固定；顶板在顶升机构的控制下能装载着出料吸附平台一起沿着垂直方向移动；出料吸附平台通过负压方式吸附固定太阳电池组件；可选地，所述顶板的上表面设置多个定位销，所述出料吸附平台的下表面在对应定位销的位置设置多个定位孔。较佳地，所述出料系统还包括：出料缓冲装置，出料缓冲装置固定在底座上，并且设置在直线导轨的远离焊接平台的一端；出料缓冲装置包含至少二组缓冲支架，用于放置出料吸附平台。较佳地，所述太阳电池串联焊接设备还包含用于提供待焊接叠层太阳电池的上料系统，该上料系统包含：至少一上料平台、上料架、上料机械手；在上料架上沿着垂直方向设置若干对左右对称的凸梁，用于放置上料平台；上料机械手为直角坐标机器人，由相互垂直的水平机械臂、垂直机械臂构成，其中，水平机械臂安装在底座上，垂直机械臂安装在水平机械臂上，垂直机械臂上安装上料铲，上料铲能在水平机械臂和垂直机械臂的驱动下作二维运动，将上料平台从上料架中取出或放回。较佳地，所述太阳电池串联焊接设备还包含测试系统，用于对完成焊接的太阳电池组件进行IV特性测试和电致发光测试；所述测试系统包含：至少二个独立的测试电极；用于分别独立安装所述测试电极的单轴机械臂，该测试电极在对应的单轴机械臂的驱动下能分别沿着水平方向作一维运动；及分别与所述测试电极电连接的IV特性测试仪、电致发光测试组件；其中，所述的电致发光测试组件包含恒流源及用于拍摄太阳电池组件的发光图像的拍摄装置，如CCD相机。本专利技术还提供了一种根据上述的太阳电池串联焊接设备的使用方法，该方法包含：步骤一，采用电池搬运系统搬运待焊接的叠层太阳电池，经定位相机拍照后，由计算机控制系统校准位置，并控制将叠层太阳电池背面朝上放置在焊接平台上，焊接系统对放置在焊接平台上的叠层太阳电池逐片进行焊接，最终形成太阳电池组件；步骤二，焊接平台翻转180°，将太阳电池组件转移到出料系统上；步骤三，出料系统将太阳电池组件移动并暂存，备用。本专利技术具有以下优点：1、由于本专利技术的太阳电池串联焊接设备设置了电池搬运系统、定位相机、焊接平台、焊接系统、出料系统、计算机控制系统，另外还可选地设置了上料系统、测试系统，能实现从叠层太阳电池从上料到太阳电池组件下料整个过程的全自动操作，具有生产效率高的优点。2、由于本专利技术的太阳电池串联焊接设备设置了测试系统，太阳电池组件焊接完成后可以立即进行性能测试，及时发现焊接过程是否存在异常问题，具有焊接过程可靠的优点。3、由于本专利技术的太阳电池串联焊接设备的焊接平台和出料系统均采用了真空吸附的方式，太阳电池组件在焊接、翻转、测试以及转移过程均采用真空吸附的方式固定在焊接平台和出料系统上，避免了太阳电池组件在上述过程中出现扭曲变形等异常情况，具有装配精度高的优点。4、由于本专利技术的焊接系统中，焊接电源安装在X轴机械臂上，焊接电极安装在Z轴机械臂上，焊接电源和焊接电极在X轴方向上可以同步移动，有助于减小焊接电缆的长度，另外Y轴机械臂和Z轴机械臂只需驱动质量很小的焊接电极，减小了移动惯量，具有功率损耗小、焊接速度高的优点。5、由于本专利技术的焊接吸附平台和出料吸附平台在每个放置叠层太阳电池的对应区域设置一组独立的负压气路，测试系统设置了二个独立的测试电极、二个独立的单轴机械臂，可以实现各种串联数的太阳电池组件的牢固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳电池串联焊接设备，其特征在于，该焊接设备包括：底座(1)、布置在所述底座(1)上的电池搬运系统(3)、定位相机(4)、焊接平台(5)、焊接系统(6)、出料系统(7)，以及，计算机控制系统(8)；/n所述电池搬运系统(3)包含多轴机械手，用于搬运待焊接的叠层太阳电池(101)；/n所述定位相机(4)用于拍摄吸附在电池搬运系统(3)上的叠层太阳电池(101)的图像从而获取其位置信息；/n所述焊接平台(5)在串联焊接时用于背面朝上放置并固定叠层太阳电池(101)，串联焊接完成后能翻转180°，使叠层太阳电池(101)背面朝下；/n所述焊接系统(6)为能在三维方向移动的电阻焊接系统，用于对叠层太阳电池(101)进行串联焊接；/n所述出料系统(7)能沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向以及垂直方向进行二维移动，用于转移和/或存放已焊接好的太阳电池组件；/n所述计算机控制系统(8)用于接收太阳电池组件的串联焊接要求，并按要求控制电池搬运系统(3)、定位相机(4)、焊接平台(5)、焊接系统(6)、出料系统(7)的运作。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳电池串联焊接设备，其特征在于，该焊接设备包括：底座(1)、布置在所述底座(1)上的电池搬运系统(3)、定位相机(4)、焊接平台(5)、焊接系统(6)、出料系统(7)，以及，计算机控制系统(8)；
所述电池搬运系统(3)包含多轴机械手，用于搬运待焊接的叠层太阳电池(101)；
所述定位相机(4)用于拍摄吸附在电池搬运系统(3)上的叠层太阳电池(101)的图像从而获取其位置信息；
所述焊接平台(5)在串联焊接时用于背面朝上放置并固定叠层太阳电池(101)，串联焊接完成后能翻转180°，使叠层太阳电池(101)背面朝下；
所述焊接系统(6)为能在三维方向移动的电阻焊接系统，用于对叠层太阳电池(101)进行串联焊接；
所述出料系统(7)能沿着与太阳电池组件的串联方向相垂直的水平方向以及垂直方向进行二维移动，用于转移和/或存放已焊接好的太阳电池组件；
所述计算机控制系统(8)用于接收太阳电池组件的串联焊接要求，并按要求控制电池搬运系统(3)、定位相机(4)、焊接平台(5)、焊接系统(6)、出料系统(7)的运作。


2.如权利要求1所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述多轴机械手为水平多关节4轴机械手(31)，该机械手(31)末端安装真空吸盘(32)，真空吸盘(32)管道连通真空系统；真空吸盘(32)在机械手(31)的驱动下能进行三维移动，还能围绕Z轴进行旋转。


3.如权利要求1所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述焊接平台(5)包含：支架(51)、焊接吸附平台(52)、转动轴(53)及翻转电机(54)，其中，所述的焊接吸附平台(52)的两端安装在所述转动轴(53)上，该转动轴(53)安装在支架(51)上，焊接吸附平台(52)在翻转电机(54)的驱动下能围绕转动轴(53)翻转180°；焊接吸附平台(52)通过负压方式吸附叠层太阳电池(101)。


4.如权利要求1所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述焊接系统(6)包含：至少一套直角坐标机器人和至少一套电阻焊接装置，所述的直角坐标机器人由相互垂直的X轴机械臂(61)、Y轴机械臂(62)及Z轴机械臂(63)构成，其中，X轴机械臂(61)的移动方向平行于太阳电池组件的串联方向，且Y轴机械臂(62)安装在X轴机械臂(61)上，Z轴机械臂(63)安装在Y轴机械臂(62)上；所述的电阻焊接装置包含焊接电源(64)、焊接电极(65)及焊接电缆(66)，焊接电源(64)安装在X轴机械臂(61)上，焊接电极(65)安装在Z轴机械臂(63)上，焊接电源(64)和焊接电极(65)通过焊接电缆(66)实现电路连接。


5.如权利要求4所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述焊接系统(6)还包含：一固定的磨石(67)，在焊接过程中，对焊接回路的电流进行监测，当监测到该电流低于预先设定值后，所述的直角坐标机器人控制所述的焊接电极(65)在磨石(67)上进行打磨，打磨后再继续进行焊接。


6.如权利要求1所述的太阳电池串联焊接设备，其特征在于，所述出料系统(7)包含：水平驱动组件、垂直驱动组件及出料吸附平台(76)，所述的水平驱动组件包含：至少二根直线导轨(71)及水平驱动机构(72)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷刚，范襄，金超，王志超，王凯，沈静曼，符春娥，王佳禹，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31