基于工业相机和六轴机器人的自动排版装置。

摘要:光伏行业日趋火热,相应的自动化设备日新月异,本文介绍一种全自动排版装置,由两台工业相机对电池串进行边角定位,后经计算机运算,得出电池串的精确位置后,由六轴机器人对电池串进行准确排布于玻璃板上,实现快速,准确的定位功能的实现。

Abstract: With the rapiddevelopment of the photovoltaic industry and the rapid development ofautomation equipment, this paper introduces a fully automatic layout device,which uses two industrial cameras to locate the cell stringer. After computingthe exact position of the stringer, Six-axis robot battery string on theaccurate arrangement of the glass plate, to achieve fast and accuratepositioning function.

关键词:相机 机器人 排版机 光伏

Keywords: Camera Robot Lay-out Machine Photovoltaic

太阳能光伏板组件是一种暴露在阳光下便会集热,将光能转换为直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料制成的薄身固体光伏电池片组成。在生产太阳能光伏组件时,需要将电池串整齐排布在玻璃板上,然后互联焊接,进而层压成组件,但由于人工排布效率低下,费时费力,排布效果极不统一,人工的过多干涉电池串导致质量难以保证,同时手上的汗液等容易污染电池片,造成组件外观不良。因此这方面自动化设备的研发如雨后春笋般各式各样,层出不穷,本文讲述了一种全新的组合,将工业相机和六轴机器人进行配合来实现此功能,把相机的视觉定位和机器人的快、准的特点结合起来,达到完善的效果。

基于工业相机和六轴机器人的自动排版装置。

1.机构组成

图1说明:

工业相机

镜头

条型光源

铝型材

固定地脚

如图1说明所示,所设计的机构组成包括:光学定位系统:工业相机(型号:acA2500-14gm,数量 :2套),镜头(型号:LM16JCM,数量:2组),条型光源(DC24V,数量:4组);

机器人系统:工业机器人(型号:IRB6400,数量:1台)

工作原理如下:

(1)机器人从前段设备出料位抓取电池串,机械手取料点位固定;(2)机器人将电池串判断是否旋转,在安全位置转动完成后,定点到达照相位,电池串的两端位于两套工业相机的视野范围内;(3)给相机拍照信号,相机获取图像并自动取得电池串的边角点,随即计算出所指定点的空间坐标;(4)根据电池串的两边角坐标,计算出所抓取实际电池串的串中心坐标;(5)串中心坐标与照相位(即电池串旋转位)坐标的矢量差值,就是所要传送给机器人的数据(ΔX、ΔY和Δα),机器人根据这三组差值,即可排布出整齐的电池串组。

基于工业相机和六轴机器人的自动排版装置。2.算法原理说明

下面结合图2及实施例子对本算法做进一步的描述:

如图2示,实际电池串的左下角(X1,Y1)和右下角的坐标(X2,Y2),可以用相机从所拍摄的图片中计算出实际的空间坐标点位,即X1,Y1,X2,Y2四个变量为已知变量,根据矢量计算公式:

Xz=(X1+X2)/2+(Y2-Y1)*H/L/2

Yz=(Y1+Y2)/2-(X2-X1)*H/L/2

其中H为电池片的宽度156为常规电池片,L为两个点位之间的距离:

L=sqart[(X2-X1)2+(Y2-Y1)2]

得出的(Xz,Yz)为实际电池串的串中心坐标。

与已知的照相位坐标点(Xb,Yb)进行矢量运算,

角度值为

Δα=arctan[(Y2-Y1)/(X2-X1)]

ΔX=(Yz-Yb)*sinα+(Xz-Xb)*cosα+Xb

ΔY=(Yz-Yb)*cosα-(Xz-Xb)*sinα+Yb

将计算出的三个变化量值给出到机器人,指导机器人排布各个电池串。

经过近一周的安装调试,现场已经正常使用了此自动排版装置,现场照片及实际排版效果如图3和图4所示:

基于工业相机和六轴机器人的自动排版装置。

图3.现场机器人和打光装置

基于工业相机和六轴机器人的自动排版装置。

图4.排版效果图

本文第一作者:王世贤,男,汉族,本科就读于燕山大学电气工程及其自动化专业,目前从事光伏设备设计研发类工作。

第二作者:穆中雪,女,汉族,本科就读于长江大学,食品工程专业,目前利用所学知识解决实际工作中的光学成像问题,在光伏行业应用很广。

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