市場應(yīng)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(shè)備核心任務(wù);

　　●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(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(yù)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(yù)設(shè)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(fù)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(fù)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(xùn)，應(yīng)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(shè)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(shè)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。