機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)在光伏匯流焊機(jī)器人系統(tǒng)的解決方案

一、市場(chǎng)應(yīng)用背景

匯流焊是光伏太陽(yáng)能電池板中段加工工藝，其前道工序?yàn)榇?，在此環(huán)節(jié)流程中，需要在多個(gè)太陽(yáng)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(tái)，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)對(duì)電池串進(jìn)行整版定位糾偏操作，保證焊接的準(zhǔn)確性。

隨后，通過(guò)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(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)電池串之間的電流匯集，形成完整的太陽(yáng)能電池組件。

最后，這些組件將被轉(zhuǎn)移到下一工序進(jìn)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(yáng)能電池板。

匯流焊接

1、人工匯流焊存在的問(wèn)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(dòng)大及靈活性受限等問(wèn)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(kuò)展。

2、正運(yùn)動(dòng)技術(shù)解決方案:

正運(yùn)動(dòng)針對(duì)這一市場(chǎng)需求，特此開(kāi)發(fā)了基于VPLC711視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)結(jié)合SCARA機(jī)械手+機(jī)器視覺(jué)的電池片匯流焊解決方案。

可解決不同角度來(lái)料、規(guī)格等光伏太陽(yáng)能電池板的串焊需求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和精度等大幅提升，同時(shí)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(dòng)化水平。

此外，我們的解決方案通過(guò)降低廢品率有效減少能源消耗，助力實(shí)現(xiàn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。借助我們高度集成的硬件和易用的RTFuse機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)，讓客戶享受到快速的投資回報(bào)，真正實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保的智能制造。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)解決方案

二、基于VPLC711的機(jī)器人系統(tǒng)在光伏匯流焊的應(yīng)用

基于VPLC711的機(jī)器人系統(tǒng)在光伏匯流焊加工示意圖

1、傳統(tǒng)匯流焊解決方案痛點(diǎn)

傳統(tǒng)的解決方案包含機(jī)械手驅(qū)控、PLC、視覺(jué)工控機(jī)、顯示器、觸摸屏等組件，硬件成本高，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，功能整合度低，軟硬集成度不高，數(shù)據(jù)交互速率不達(dá)期等問(wèn)題。

傳統(tǒng)匯流焊解決方案痛點(diǎn)

2、正運(yùn)動(dòng)匯流焊解決方案設(shè)計(jì)

正運(yùn)動(dòng)匯流焊解決方案設(shè)計(jì)

●20DI：接原點(diǎn)、限位等傳感器，以及開(kāi)關(guān)信號(hào)、編碼器等；

●20DO：接真空吸盤(pán)，高速輸出口接工業(yè)相機(jī)的硬觸發(fā)輸入；

●EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器，控制SCRAR機(jī)械手、拉焊帶軸、焊接軸和其它軸運(yùn)動(dòng)；

●4路單端脈沖輸出：接步進(jìn)/脈沖驅(qū)動(dòng)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(jī)，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)定位、糾偏應(yīng)用。

3、VPLC711機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)

VPLC711是一款基于x86平臺(tái)和Windows操作系統(tǒng)的高性能機(jī)器視覺(jué)EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器，可脫機(jī)運(yùn)行，支持豐富的視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制功能，大幅簡(jiǎn)化視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目的配置流程。

同時(shí)內(nèi)置了運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT7，形成一種開(kāi)放式IPC形態(tài)實(shí)時(shí)軟控制器/軟PLC，為用戶提供靈活集成的運(yùn)動(dòng)控制+視覺(jué)一體化解決方案。

VPLC系列機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)的安裝與拆卸過(guò)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(dòng)器、傳感器、編碼器、控制閥等）無(wú)縫集成，提供一個(gè)完整端到端的視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制解決方案。

VPLC711硬件接口

●可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制（脈沖+EtherCAT總線）；

●內(nèi)置實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT7，支持第三方視覺(jué)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(yùn)算，能夠高效處理運(yùn)動(dòng)控制，機(jī)器視覺(jué)等自動(dòng)化設(shè)備核心任務(wù)；

●開(kāi)放式IPC形態(tài)實(shí)時(shí)軟控制器/軟PLC，可靈活集成運(yùn)動(dòng)控制+視覺(jué)一體化解決方案。

4、解決方案硬件配置

解決方案硬件配置

5、運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

（1）機(jī)器視覺(jué)

在光伏匯流焊的自動(dòng)化焊接過(guò)程中，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)首先通過(guò)模板匹配進(jìn)行粗定位，然后利用雙直線測(cè)量確定電池片的角點(diǎn)位置，并計(jì)算中點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，精度可達(dá)到客戶需求。

SCARA機(jī)械手根據(jù)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)提供的偏移量進(jìn)行糾偏，便于電池串到達(dá)加工區(qū)域，專(zhuān)用的長(zhǎng)焊頭分別在電池串兩側(cè)延伸末端的預(yù)設(shè)焊點(diǎn)精準(zhǔn)下壓，完成高速且高精度的焊接作業(yè)。

頂部相機(jī)基板視覺(jué)定位

（2）運(yùn)動(dòng)控制

通過(guò)預(yù)設(shè)規(guī)劃的SCARA機(jī)械手路徑，進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制。在整個(gè)過(guò)程中，控制系統(tǒng)調(diào)整機(jī)械手臂關(guān)節(jié)速度，確保其沿預(yù)定軌跡準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目標(biāo)位置。

一旦到達(dá)上料點(diǎn)，機(jī)械手取料后移至視覺(jué)檢測(cè)位置，系統(tǒng)隨即進(jìn)行坐標(biāo)偏移計(jì)算，使得SCARA機(jī)械手能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)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(jī)械手將產(chǎn)品隨后轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)平臺(tái)翻轉(zhuǎn)，然后再次進(jìn)行坐標(biāo)偏移計(jì)算以完成另一側(cè)的焊接。最后，將完整的太陽(yáng)能電池組件移至下料區(qū)。

SCARA機(jī)械手路徑

（3）方案應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

方案應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

●集成一體化控制系統(tǒng)：一臺(tái)控制器集成了機(jī)器視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)控制、IO控制和機(jī)械手控制，顯著節(jié)省了設(shè)備成本，縮短了開(kāi)發(fā)周期，并使安裝布線更加簡(jiǎn)潔。

●內(nèi)置運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT7：數(shù)據(jù)核內(nèi)交互，指令調(diào)用速度可達(dá)微秒級(jí)，可大幅提升加工效率。

●廣泛支持多種機(jī)械手類(lèi)型：支持30+種機(jī)械手算法模型，包括SCARA、Delta、6關(guān)節(jié)、碼垛等，使機(jī)器手控制更加開(kāi)放和靈活。

●視覺(jué)飛拍功能：通過(guò)硬件位置比較輸出PSO，可以實(shí)現(xiàn)視覺(jué)飛拍，提高視覺(jué)系統(tǒng)的瞬時(shí)觸發(fā)速度和精度。

●平滑的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)控制過(guò)程更平滑。

●統(tǒng)一的API函數(shù)接口：可兼容各種PC上位機(jī)高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，簡(jiǎn)化了工程師的系統(tǒng)集成和應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程。

多種上位機(jī)開(kāi)發(fā)方式

三、提供易用的可視化RTFuse機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)

可視化RTFuse機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)

RTFuse機(jī)器人系統(tǒng)是一款面向機(jī)械手市場(chǎng)推出的系統(tǒng)級(jí)軟件，支持市面上主流的Scara、Delta、六關(guān)節(jié)、協(xié)助、直角坐標(biāo)等多種機(jī)械手類(lèi)型。

軟件整合了可視化的運(yùn)動(dòng)控制、IO邏輯控制、通訊交互、機(jī)器視覺(jué)等功能，用戶可在示教器上通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)豐富的工具進(jìn)行純圖形化編程，無(wú)需編寫(xiě)代碼即可輕松實(shí)現(xiàn)中文示教一站式編程開(kāi)發(fā)。

RTFuse機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

（1）技術(shù)門(mén)檻低

拖拽式中文組態(tài)系統(tǒng)編程，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)，應(yīng)用工程師可輕松上手。從上至下執(zhí)行項(xiàng)目控制流程，機(jī)械手位置手動(dòng)示教。

（2）系統(tǒng)開(kāi)放性強(qiáng)

支持多線程控制，除機(jī)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(gè)控制器即可完成。

（3）軟硬件集成性強(qiáng)

集成EtherCAT總線、脈沖混合控制，機(jī)器視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)控制，集軟硬于一體易于設(shè)備調(diào)試與排除問(wèn)題。

（4）企業(yè)用人成本低

一人即可調(diào)試設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制、視覺(jué)、IO邏輯控制等，解決工程人員流失、用人成本高等問(wèn)題。

審核編輯 黃宇