CN107030390A - 一种太阳能电池片切割装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池片切割装置，包括：激光器调整平台，用于调节激光器的安装位置；激光器，与激光器调整平台连接，用于发射激光；光斑发生装置，与激光器连接，包括依次设置的扩束镜、扫描振镜和扫描场镜，激光依次通过扩束镜、扫描振镜和扫描场镜；扩束镜用于将激光直径放大并得到准直度高的激光束；扫描场镜用于将激光束会聚成光斑；定位吸附装置，设置于扫描场镜下方，用于固定所述太阳能电池片。本发明有益效果：采用扫描振镜，实现激光切割头和被加工的工件都不用运动，提高切割速度，定位精度高，极大克服了机械运动的慢速和定位精度有限的缺陷，切割时无需来回运动，提高切割效率，切割精度高节约企业的生产成本。

Description

一种太阳能电池片切割装置
技术领域
本发明涉及电池片切割领域，具体涉及一种采用激光对太阳能电池片切割的太阳能电池片切割装置。
背景技术
传统激光对大幅面工件的切割方式，主要采用机械运动方式，一种是激光切割头不动，被加工的工件在二维运动平台上移动；另一种是将激光切割头安装的二维运动平台上移动，被加工的工件不动。
太阳能电池片在生产时往往需要将整块的电池片进行划片形成划线，然后沿划线将整块电池片分为几个电池片单元，但是由于太阳能电池片一般的长宽为156mm＊156mm左右，然后需要将该电池沿同一方向平行切割成2个以上的电池片单元，一般为2～5个电池片单元。采用传统的机械运动方式进行切割，需要切割头或者运动平台来回运动，当需要多条切割线时，不要来回运动多次，这样不仅切割效率低下，切割的工时也增加，需要的切割时间较长，而且多次来回运动会产生运动误差，影响切割时的定位精度，影响电池片的切割品质。
因此，亟需要一种快速简单高效的太阳能电池片切割装置，来完成太阳能电池片的划线切割。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种快速简单高效的太阳能电池片切割装置。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种太阳能电池片切割装置，其特征在于，包括：
激光器调整平台，用于调节下述激光器的安装位置；
激光器，与所述激光器调整平台连接，用于发射激光；
光斑发生装置，与所述激光器连接，包括依次设置的扩束镜、扫描振镜和扫描场镜，所述激光依次通过扩束镜、扫描振镜和扫描场镜；所述扩束镜用于将所述激光直径放大并得到准直度高的激光束；所述扫描场镜用于将激光束会聚成光斑；
定位吸附装置，设置于所述扫描场镜下方，用于固定所述太阳能电池片。
采用上述技术方案的有益效果是：通过采用扫描振镜，可以实现激光切割头和被加工的工件都不用运动，大大提高了切割速度，定位精度高，极大克服了机械运动的慢速和定位精度有限的缺陷，切割时无需来回运动，可以一次形成多条切割线，大大提高了切割效率，切割精度高，大大节约了生产工时，节约企业的生产成本，保证电池片的切割品质。
进一步地，所述扫面振镜包括2套扫描电机和反光镜片，所述扫描电机与所述反光镜片连接，用于控制所述反射镜片的转动，形成激光扫描的二维运动，将激光束反射到设定的位置，所述扫描场镜使反射镜片的运动转角与目标扫描距离之间的数值关系成正比。
采用上述技术方案的有益效果是：通过2套扫描电机和反光镜片，电机转动带动反射镜转动，形成激光扫描二维运动，将入射光束按照输入的扫描图形轨迹反射到预定的位置，相比传统光学镜片(反射镜片的运动转角的正切值与目标扫描距离之间的数值关系成正比)更有利于运动控制。
进一步地，还包括控制***，所述控制***通过控制卡实现对激光器电气控制和光学参数的调整，和扫描振镜二维扫描运动的控制。
进一步地，还包括视觉定位***，用于当电池片传送到切割位置并处于静止状态后，分析当前电池片位置与设定位置的偏差，生产偏差数据，将偏差数据转化为扫描振镜偏转的偏移量。
采用上述技术方案的有益效果是：有利于高速运动的扫描振镜来完成位置偏差修正。
进一步地，还包括扫描振镜校正装置，包括网格绘制装置、相机、图像拼接装置和图像比对装置，所述网格绘制装置与所述扫描振镜相连，用于控制所述扫描振镜在视觉校正板上绘制一个M＊N的网格点图样；所述相机位于所述视觉校正板上方，用于分区拍摄所述网格点图样并将分区拍摄的图样传送给图像拼接装置；所述图像拼接装置与所述相机连接，用于拼接图样，并生成一幅完整的拼接图样；所述图像比对装置与所述图像拼接装置连接，用于将拼接图样与设定的M＊N的网格点图样进行比对，并转化为扫描振镜偏转的偏移量。
采用上述技术方案的有益效果是：因扫描振镜存在像差，需要做***性的校正补偿，相比于采用二次元测量设备的机械传动方式测量，既能提高测量精度，又降低了硬件成本
进一步地，所述光斑用于太阳能电池片形成切割线，所述切割线的深度为所述太阳能电池片的厚度的1/3～2/3。
采用上述技术方案的有益效果是：避免激光器直接切割电池片产生的烧伤问题。
进一步地，所述扫描振镜的扫描速度在所述切割线中间的扫描速度大于所述所述切割线两端的扫描速度。
采用上述技术方案的有益效果是：可以解决由于激光功率密度会产生衰减，扫描振镜产生的切割深度在边缘区域变浅，整体切割效果不均匀的问题。
进一步地，所述扫描场镜采用边缘区域能量与中间区域能量相同的场镜。
采用上述技术方案的有益效果是：可以解决由于激光功率密度会产生衰减，扫描振镜产生的切割深度在边缘区域变浅，整体切割效果不均匀的问题。
进一步地，还包括传送装置，所述传送装置为传送带，用于传输所述太阳能电池片。
采用上述技术方案的有益效果是：通过自动传输太阳能电池片，大大提高了传送效率，进一步提高切割效率。
进一步地，所述定位吸附装置包括吸附板、连接板、气缸和距离传感器，所述吸附板上设有与所述传送带相错开的凹槽和用于吸附所述太阳能电池片的吸附孔，所述气缸通过连接板与所述吸附板连接，所述距离传感器安装于所述吸附板中间，用于感应所述太阳能电池片到达设定位置。
采用上述技术方案的有益效果是：将太阳能电池吸附，保证切割时位置的定位精度。
进一步地，所述吸附板与连接板之间还设有水平调节装置，所述水平调节装置包括水平板和微调螺丝，所述水平板中间设有气泡水平仪，所述微调螺丝设置于所述水平板与所述吸附板之间，并与所述水平板螺纹连接。
采用上述技术方案的有益效果是：可以是电池片在切割时保持平面度和水平度，进一步减少因能量衰减带来的切割误差，避免电池片切割深度深浅不一。
进一步地，所述激光器调整平台包括升降调节架，所述升降调节架用于调节所述激光器的上下高度。
采用上述技术方案的有益效果是：通过上下调节激光器的高度，增大激光器的切割范围，可实用于不同尺寸的太阳能电池片的切割。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明定位吸附装置的结构示意图。
图3是本发明光斑发生装置的结构示意图。
图4是本发明扫描振镜校正装置的结构示意图。
图5是本发明网格点图样之一。
图6是本发明网格点图样之二。
图7是本发明网格点图样之三。
图中数字和字母所表示的相应部件的名称：
1-激光器调整平台；2-激光器；3-光斑发生装置；4-光斑区域；5-激光切割线；6-太阳能电池片；7-定位吸附装置；
30-激光；31-扩束镜；32-扫描振镜；33-扫描场镜；
71-吸附板；72-吸附孔；73-凹槽；74-连接板；75-气缸；76-距离传感器。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：
为了达到本发明的目的，如图1-4所示，在本发明一种太阳能电池片切割装置的一些实施方式为：用于在太阳能电池片6表面形成激光切割线5，包括：
激光器调整平台1，用于调节下述激光器2的安装位置；
激光器2，与所述激光器调整平台1连接，用于发射激光；
光斑发生装置3，与所述激光器2连接，包括依次设置的扩束镜、扫描振镜和扫描场镜，所述激光依次通过扩束镜、扫描振镜和扫描场镜；所述扩束镜用于将所述激光直径放大并得到准直度高的激光束；所述扫描场镜用于将激光束会聚成光斑，形成光斑区域4；
定位吸附装置7，设置于所述扫描场镜下方，用于固定所述太阳能电池片。
采用上述技术方案的有益效果是：通过采用扫描振镜，可以实现激光切割头和被加工的工件都不用运动，大大提高了切割速度，定位精度高，极大克服了机械运动的慢速和定位精度有限的缺陷，切割时无需来回运动，可以一次形成多条切割线，大大提高了切割效率，切割精度高，大大节约了生产工时，节约企业的生产成本，保证电池片的切割品质。
进一步地，所述扫面振镜包括2套扫描电机和反光镜片，所述扫描电机与所述反光镜片连接，用于控制所述反射镜片的转动，形成激光扫描的二维运动，将激光束反射到设定的位置，所述扫描场镜使反射镜片的运动转角与目标扫描距离之间的数值关系成正比。
采用上述技术方案的有益效果是：通过2套扫描电机和反光镜片，电机转动带动反射镜转动，形成激光扫描二维运动，将入射光束按照输入的扫描图形轨迹反射到预定的位置，相比传统光学镜片(反射镜片的运动转角的正切值与目标扫描距离之间的数值关系成正比)更有利于运动控制。
进一步地，所述光斑用于太阳能电池片形成切割线，所述切割线的深度为所述太阳能电池片的厚度的1/3～2/3。
采用上述技术方案的有益效果是：避免激光器直接切割电池片产生的烧伤问题。
进一步地，还包括控制***，所述控制***通过控制卡实现对激光器电气控制和光学参数的调整，和扫描振镜二维扫描运动的控制。
进一步地，还包括扫描振镜校正装置，包括网格绘制装置、相机、图像拼接装置和图像比对装置，所述网格绘制装置与所述扫描振镜相连，用于控制所述扫描振镜在视觉校正板上绘制一个M＊N的网格点图样；所述相机位于所述视觉校正板上方，用于分区拍摄所述网格点图样并将分区拍摄的图样传送给图像拼接装置；所述图像拼接装置与所述相机连接，用于拼接图样，并生成一幅完整的拼接图样；所述图像比对装置与所述图像拼接装置连接，用于将拼接图样与设定的M＊N的网格点图样进行比对，并转化为扫描振镜偏转的偏移量。
具体的，如图5-7所示，通过网格绘制装置绘制3＊5的网格点图样包括网格点A1～C5；
(A1，A2，A3，A4，A5，B1，B2，B3，B4，B5，C1，C2，C3，C4，C5)
通过相机拍摄2幅分区图样，如图6和图7，分区图样一包括网格点A1～C3(A1，A2，A3，B1，B2，B3，C1，C2，C3)，分区图样二包括网格点A3～C5(A3，A4，A5，B3，B4，B5，C3，C4，C5)；将分区图样一和分区图样二拼接，其中A3，B3，C3为重合点，将拼接图样与设定的标准3＊5的网格点图样进行比对。
采用上述技术方案的有益效果是：因扫描振镜存在像差，需要做***性的校正补偿，相比于采用二次元测量设备的机械传动方式测量，既能提高测量精度，又降低了硬件成本
进一步地，所述扫描振镜的扫描速度在所述切割线中间的扫描速度大于所述所述切割线两端的扫描速度。
采用上述技术方案的有益效果是：可以解决由于激光功率密度会产生衰减，扫描振镜产生的切割深度在边缘区域变浅，整体切割效果不均匀的问题。
进一步地，所述扫描场镜采用边缘区域能量与中间区域能量相同的场镜。
采用上述技术方案的有益效果是：可以解决由于激光功率密度会产生衰减，扫描振镜产生的切割深度在边缘区域变浅，整体切割效果不均匀的问题。
进一步地，还包括传送装置，所述传送装置为传送带，用于传输所述太阳能电池片。
采用上述技术方案的有益效果是：通过自动传输太阳能电池片，大大提高了传送效率，进一步提高切割效率。
进一步地，所述定位吸附装置7包括吸附板71、连接板74、气缸75和距离传感器76，所述吸附板71上设有与所述传送带相错开的凹槽73和用于吸附所述太阳能电池片6的吸附孔72，所述气缸75通过连接板74与所述吸附板72连接，所述距离传感器76安装于所述吸附板71中间，用于感应所述太阳能电池片6到达设定位置。
采用上述技术方案的有益效果是：将太阳能电池吸附，保证切割时位置的定位精度。
进一步地，所述吸附板71与连接板74之间还设有水平调节装置，所述水平调节装置包括水平板和微调螺丝，所述水平板中间设有气泡水平仪，所述微调螺丝设置于所述水平板与所述吸附板之间，并与所述水平板螺纹连接。
采用上述技术方案的有益效果是：可以是电池片在切割时保持平面度和水平度，进一步减少因能量衰减带来的切割误差，避免电池片切割深度深浅不一。
进一步地，所述激光器调整平台1包括升降调节架，所述升降调节架用于调节所述激光器的上下高度。
采用上述技术方案的有益效果是：通过上下调节激光器的高度，增大激光器的切割范围，可实用于不同尺寸的太阳能电池片的切割。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池片切割装置，其特征在于，包括：
激光器调整平台，用于调节下述激光器的安装位置；
激光器，与所述激光器调整平台连接，用于发射激光；
光斑发生装置，与所述激光器连接，包括依次设置的扩束镜、扫描振镜和扫描场镜，所述激光依次通过扩束镜、扫描振镜和扫描场镜；所述扩束镜用于将所述激光直径放大并得到准直度高的激光束；所述扫描场镜用于将激光束会聚成光斑；
定位吸附装置，设置于所述扫描场镜下方，用于固定所述太阳能电池片。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片切割装置，其特征在于：所述扫面振镜包括2套扫描电机和反光镜片，所述扫描电机与所述反光镜片连接，用于控制所述反射镜片的转动，形成激光扫描的二维运动，将激光束反射到设定的位置，所述扫描场镜使反射镜片的运动转角与目标扫描距离之间的数值关系成正比。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能电池片切割装置，其特征在于：还包括控制***，所述控制***通过控制卡实现对激光器电气控制和光学参数的调整，和扫描振镜二维扫描运动的控制。
4.根据权利要求1或2所述的一种太阳能电池片切割装置，其特征在于：还包括视觉定位***，用于当电池片传送到切割位置并处于静止状态后，分析当前电池片位置与设定位置的偏差，生产偏差数据，将偏差数据转化为扫描振镜偏转的偏移量。
5.根据权利要求1或2所述的一种太阳能电池片切割装置，其特征在于：还包括扫描振镜校正装置，包括网格绘制装置、相机、图像拼接装置和图像比对装置，所述网格绘制装置与所述扫描振镜相连，用于控制所述扫描振镜在视觉校正板上绘制一个M*N的网格点图样；所述相机位于所述视觉校正板上方，用于分区拍摄所述网格点图样并将分区拍摄的图样传送给图像拼接装置；所述图像拼接装置与所述相机连接，用于拼接图样，并生成一幅完整的拼接图样；所述图像比对装置与所述图像拼接装置连接，用于将拼接图样与设定的M*N的网格点图样进行比对，并转化为扫描振镜偏转的偏移量。
6.根据权利要求4所述的一种太阳能电池片切割装置，其特征在于：所述扫描场镜采用边缘区域能量与中间区域能量相同的场镜。
7.根据权利要求5所述的一种太阳能电池片切割装置，其特征在于：还包括传送装置，所述传送装置为传送带，用于传输所述太阳能电池片。
8.根据权利要求6所述的一种太阳能电池片切割装置，其特征在于：所述定位吸附装置包括吸附板、连接板、气缸和距离传感器，所述吸附板上设有与所述传送带相错开的凹槽和用于吸附所述太阳能电池片的吸附孔，所述气缸通过连接板与所述吸附板连接，所述距离传感器安装于所述吸附板中间，用于感应所述太阳能电池片到达设定位置。
9.根据权利要求7所述的一种太阳能电池片切割装置，其特征在于：所述吸附板与连接板之间还设有水平调节装置，所述水平调节装置包括水平板和微调螺丝，所述水平板中间设有气泡水平仪，所述微调螺丝设置于所述水平板与所述吸附板之间，并与所述水平板螺纹连接。
10.根据权利要求1或7所述的一种太阳能电池片切割装置，其特征在于：所述激光器调整平台包括升降调节架，所述升降调节架用于调节所述激光器的上下高度。
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