CN210862566U - 一种太阳能晶柱的平整度垂直度检测设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于太阳能晶柱的平整度垂直度检测设备，所述检测设备包括机架，机架上设置有多个滚筒，多个滚筒一端设置有晶柱检测站，晶柱检测站下方设置有一载台顶升机构，晶柱检测站处的晶柱左右两侧对称设置有可上下升降的N个激光测距头，晶柱的上方设置有晶柱高度激光测距仪，本实用新型用于对晶柱切面平整度及垂直度的检测，位于晶柱左右两侧的N个激光测距头上下移动测量出N*N对数据，然后发送到计算机，计算机根据预设的算法，对这些数据进行加工和处理，可以很精确的计算出晶柱切面平整度及垂直度数据，操作非常方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体检测设备技术领域，尤其涉及一种太阳能晶柱的平整度垂直度检测设备。
背景技术
太阳能晶柱(或称晶棒，硅棒)是制备太阳能晶硅电池片的基础原料，一般通过直拉法长晶，长晶出来的晶柱一般呈圆柱体状，将圆柱体状晶棒切头去尾后，再对圆柱体状的晶柱侧面进行切割，将其切割成长方体状晶柱，再将长方体状的晶柱通过线切割加工成长方形薄片，其中，将圆柱体状的晶柱加工成长方体晶柱后，需要对晶柱的切面进行平整度和垂直度的检测，目前还没有一种专门的设备能够对晶柱的切面进行平整度和垂直度的检测。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于太阳能晶柱切面平整度及垂直度检测设备，能够检测出太阳能晶柱切面的平整度和垂直度。
本实用新型提供的具体技术方案如下：一种太阳能晶柱的平整度垂直度检测设备，包括机架，机架上设置有多个滚筒，多个滚筒用于输送承载有待检测晶柱的载台，所述多个滚筒一端设置有晶柱检测站，所述晶柱检测站下方设置有一载台顶升机构，所述晶柱检测站处的滚筒之间留有载台顶升机构上下运动的避让空间，所述载台顶升机构能够驱动载台作上下升降和旋转运动，晶柱检测站处的晶柱的左右两侧各设置有N个激光测距头，位于晶柱左侧的N个激光测距头通过左支架可上下滑动地设置于左升降机构，位于晶柱右侧的N个激光测距头通过右支架可上下滑动的设置于右升降机构，位于晶柱左侧的N个激光测距头与位于晶柱右侧的N个激光测距头一一正对设置且均可朝向晶柱发出激光射线，正对设置的两个激光测距头发出的激光线位于同一直线上，所述晶柱检测站处的晶柱上方设置有晶柱高度激光测距仪，还包括一控制机构，所述控制机构与载台顶升机构、左升降机构、右升降机构和晶柱高度激光测距仪连接。
更具体的，载台顶升机构包括固定至机架的底板，安装在底板上的升降气缸，所述升降气缸的活塞杆向上连接至电机安装板，所述电机安装板下端固定安装有导柱，所述底板上固定安装有与导柱相配的套筒，导柱在套筒内滑动，所述电机安装板上安装有载台旋转电机，所述载台旋转电机的输出轴连接一转盘，所述转盘上端驱动连接一水平设置的顶板，所述载台旋转电机能够驱动顶板在水平面内做360度自转，所述顶板上设置有至少两个限位柱，所述载台设置有与限位柱对应的限位孔。
更具体的，左升降机构包括一竖直设置的左直线模组以及位于左直线模组两侧的一对左滑轨，安装有N个激光测距头的左支架可上下滑动地设置于一对左滑轨和左直线模组上，左直线模组一端设置有左电机，由左电机驱动左侧的N个激光测距头作上下升降运动。
更具体的，右升降机构包括一竖直设置的右直线模组以及位于右直线模组两侧的一对右滑轨，安装有N个激光测距头的右支架可上下滑动地设置于一对右滑轨和右直线模组上，右直线模组一端设置有右电机，由右电机驱动右侧的N个激光测距头作上下升降运动。
更具体的，控制机构包括计算机和运动控制卡，所述激光测距仪连接计算机。
更具体的，所述N的值为大于或等于1的整数。
更具体的，所述N等于3。
一种太阳能晶柱的平整度垂直度检测设备的检测方法，包括如下步骤：
步骤一，N对激光测距头上下移动并停留N个高度，对待测晶柱的左右两侧面进行测距，激光测距头的激光射在晶柱表面形成测量点，位于晶柱任一侧面上的测量点构成了N*N矩形阵列，N对激光测距头通过测量在任一侧面取得N*N组距离数据，根据N*N组距离数据，并预设一个空间原点，可以计算出左右两侧面上每个测量点的三维空间坐标；
步骤二，载台旋转90度，使激光测距头上下移动对待测晶柱的前后两侧面进行测距，重复上述步骤一得到待测晶柱的前后两侧面的N*N组距离数据，根据N*N组距离数据和预设的空间原点，进行相应变换，可以算出前后两侧面每个测量点的三维空间坐标；
步骤三，计算晶柱左侧面的抛光平整度，判断左侧面上同一高度的两点之间的线段斜率是否一致或在设定的公差范围内；重复三次，可以计算出晶柱右，前，后三侧面的抛光平整度；
步骤四，计算晶柱相邻垂直面的垂直度，判断相邻垂直面上同一高度且相对应的两点之间的线段斜率之间的关系；
步骤五，计算晶柱相对平行面的平行度，判断相对平行面上同一高度且相对应的两点之间的线段斜率之间的关系。
本实用新型的有益效果如下：本实用新型用于对太阳能晶柱切面平整度及垂直度的检测，太阳能晶柱放置在载台上，由多个滚筒输送到晶柱检测站，位于晶柱左右两侧的N个激光测距头上下移动测量出N*N对数据(2N*N个数据)，然后发送到计算机，计算机根据预设的算法，对这些数据进行加工和处理，从而可以很精确的计算出晶柱切面平整度、垂直度及平行度，操作起来非常方便。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为实施例的整体结构示意图。
图2为实施例的侧面结构示意图。
图3为激光测距头测量太阳能晶柱的原理图之一。
图4为激光测距头测量太阳能晶柱的原理图之二。
图5为激光测距头测量太阳能晶柱的原理图之三。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
下面将结合图1至图2对本实用新型实施例的一种结构改进的工业智能相机进行详细的说明。
参考图1-2所示，一种用于太阳能晶柱切面的平整度及垂直度检测设备的实施例，包括机架1，机架1上设置有多个滚筒11，多个滚筒11用于输送承载有待检测晶柱100的载台12，所述多个滚筒11一端设置有晶柱检测站，所述晶柱检测站下方设置有一载台顶升机构16，所述晶柱检测站处的滚筒之间留有载台顶升机构16上下运动的避让空间，所述载台顶升机构16能够驱动载台12作上下升降和旋转运动，晶柱检测站处的晶柱的左右两侧各设置有三个激光测距头13，位于晶柱左侧的三个激光测距头13通过左支架14可上下滑动地设置于左升降机构，位于晶柱右侧的三个激光测距头通过右支架可上下滑动的设置于右升降机构，位于晶柱左侧的三个激光测距头与位于晶柱右侧的三个激光测距头一一正对设置且均可朝向晶柱发出激光射线，正对设置的两个激光测距头发出的激光线位于同一直线上，所述晶柱检测站处的晶柱上方设置有晶柱高度激光测距仪18，还包括一控制机构，所述控制机构与载台顶升机构、左升降机构、右升降机构和晶柱高度激光测距仪连接。
载台顶升机构16包括固定至机架1的底板161，安装在底板161上的升降气缸164，所述升降气缸164的活塞杆向上连接至电机安装板165，所述电机安装板165下端固定安装有导柱163，所述底板161上固定安装有与导柱相配的套筒162，导柱163在套筒162内滑动，所述电机安装板165上安装有载台旋转电机166，所述载台旋转电机166的输出轴连接一转盘167，所述转盘167上端驱动连接一水平设置的顶板168，所述载台旋转电机166能够驱动顶板168在水平面内做360度自转，所述顶板168上设置有至少两个限位柱，所述载台12设置有与限位柱对应的限位孔。
左升降机构包括一竖直设置的左直线模组15以及位于左直线模组15两侧的一对滑轨17，安装有三个激光测距头13的左支架14可上下滑动地设置于一对滑轨17和左直线模组15上，左直线模组15一端设置有左电机151，由左电机151驱动左侧的三个激光测距头13作上下升降运动。
右升降机构的结构与左升降机构的结构完全相同，对称设置在晶柱的右侧，在此不做赘述。
控制机构包括计算机和运动控制卡，所述激光测距仪连接计算机，所述计算机通过运动控制卡连接左电机、右电机和载台旋转电机。
工作原理：太阳能晶柱100放置在载台12上，每一个晶柱表面贴有唯一的标识码，通过设置于机架1的扫码枪(也可用手持式扫码枪)扫码，计算机会针对该晶柱建立一个唯一对应的数据包，随后多个滚筒11转动，将承载有晶柱100的载台12运送到晶柱检测站(图1中晶柱所处的位置)，随后顶板168上升穿过滚筒之间的避让空间(间隙)，抵接载台12的下表面(载台足够大，仍支撑在滚筒上)，随后驱动晶柱100上升到一预设高度，随后晶柱高度激光测距仪18测量晶柱100的高度，将数值传送到计算机，此数值即为后续激光测距头13上下移动测距的范围值，随后计算机控制三对激光测距头(6个激光测距头)从最高点向下移动进行测距，激光测距头分别停留晶柱的三个不同高度，每次测取三组数值(左侧取三组，右侧同样取三组)，每一侧合计取3*3组数据(两侧合计有18组数据)，随后由载台旋转电机166驱动晶柱100发生90度旋转，激光测距头13再对晶柱另外两面进行测距，重复上述的步骤，随后这些数据传送到计算机，由计算机将这些数据传递到该晶柱对应的数据包内，计算机再根据预设的算法，对这些数据进行加工和处理，从而计算出晶柱切面的平整度和垂直度。
随后升降气缸164驱动载台12下落到滚筒11上，再由滚筒11将载台12及晶柱100输送出检测站，再进行下一个晶柱的测量。
测量方法：
太阳能晶柱在完成表面抛光后,对四个抛光面进行测量算法：
四个平面定义为E,W,S,N，如图3所示；
依机构上所建置的两两相对应的激光测距头的量测原理如下
W为已知距离(两组激光测距仪距离)
w＝W-(m+m1)，如图4所示；
每一平面上测量N*N个点,N大于或等于2；
本实施例中以3x3组点阵说明，如图5所示；
当进行测量前,每一测量点先进行校正归零,所取得的三维坐标定义为
以A1为例(Xa10,Yz10,Za10)
B1为例(Xb10,Yb10,Zb10)
此归零参数用在--当机构调校完后,放置校正治具,依以下说明的算式建立软件补正参数,用来实际作业时的修正使用；
先依点与点的相关位置,套用下列三个算式：
A1的坐标为(Xa1,Ya1,Za1)；
B1的坐标为(Xb1,Yb1,Zb1)；
D1的坐标为(Xd1,Yd1,Zd1)；
E1的坐标为(Xe1,Ye1,Ze1)；
A1与B1两点的线段斜率可以这样计算：
由于坐标点A1(Xa1,Ya1,Za1)与B1(Xb1,Yb1,Zb1)在Y轴方向上等高，即Ya1＝Yb1，可视为平面坐标点A1(Xa1,Za1)与B1(Xb1,Zb1)，
线段A1B1的斜率公式为：mA1B1＝(Zb1-Za1)/(Xb1-Xa1)
A1与D1两点的线段斜率可以这样计算：
坐标点A1(Xa1,Ya1,Za1)与D1(Xd1,Yd1,Zd1)在X轴方向上等高
因Xa1＝Xd1可视为平面坐标点A1(Ya1,Za1)与D1(Yd1,Zd1)
线段A1D1的斜率公式为：mA1D1＝(Zd1-Za1)/(Yd1-Ya1)
A1与E1两点的线段斜率可以这样计算：
坐标点A1(Xa1,Ya1,Za1)与E1(Xe1,Ye1,Ze1)
先计算平面距离
再带入斜率公式，
线段A1E1斜率公式为：mA1E1＝(Ze1-Za1)/d
首先，计算晶柱各抛光面的平整度,即E,W,S,N各面的平整度：
检查由平面上各个点所连成的单一高度线斜率是否一致或在设定的公差范围内,即
线段A1C1的斜率mA1C1与线段D1F1的斜率mD1F1间
(mA1C1-mD1F1)＝0或≤±公差
线段A1C1的斜率mA1C1与线段G1I1的斜率mG1I1间
(mA1C1-mG1I1)＝0或≤±公差
以此类推...
其次，计算相邻相交面的垂直度：
计算由相邻面上的相关对应点所连成的单一高度线斜率，
线段A1C1的斜率mA1C1与线段A2C2的斜率mA2C2间的关系，
若(mA1C1×mA2C2)＝-1，表示两线垂直；
若(mA1C1×mA2C2)<-1，两线的夹角为钝角(大于90度)；
若(mA1C1×mA2C2)>-1，两线的夹角为锐角(小于90度)；
以上为判断相邻两面的是否垂直，或者呈钝角，或者呈锐角。
再者，计算相对面的平行度：
计算由相对面上的相关对应点所连成的单一高度线斜率，与点阵(A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、I1)相对面上的点阵为(A3、B3、C3、D3、E3、F3、G3、H3、I3)；
判断线段A1C1的斜率mA1C1与线段A3C3的斜率mA3C3间的关系，
如果两者相等，表示两线平行。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种太阳能晶柱的平整度垂直度检测设备，其特征在于，包括机架，机架上设置有多个滚筒，多个滚筒用于输送承载有待检测晶柱的载台，所述多个滚筒一端设置有晶柱检测站，所述晶柱检测站下方设置有一载台顶升机构，所述晶柱检测站处的滚筒之间留有载台顶升机构上下运动的避让空间，所述载台顶升机构能够驱动载台作上下升降和旋转运动，晶柱检测站处的晶柱的左右两侧各设置有N个激光测距头，位于晶柱左侧的N个激光测距头通过左支架可上下滑动地设置于左升降机构，位于晶柱右侧的N个激光测距头通过右支架可上下滑动的设置于右升降机构，位于晶柱左侧的N个激光测距头与位于晶柱右侧的N个激光测距头一一正对设置且均可朝向晶柱发出激光射线，正对设置的两个激光测距头发出的激光线位于同一直线上，所述晶柱检测站处的晶柱上方设置有晶柱高度激光测距仪，还包括一控制机构，所述控制机构与载台顶升机构、左升降机构、右升降机构和晶柱高度激光测距仪连接。
2.根据权利要求1所述的平整度垂直度检测设备，其特征在于，载台顶升机构包括固定至机架的底板，安装在底板上的升降气缸，所述升降气缸的活塞杆向上连接至电机安装板，所述电机安装板下端固定安装有导柱，所述底板上固定安装有与导柱相配的套筒，导柱在套筒内滑动，所述电机安装板上安装有载台旋转电机，所述载台旋转电机的输出轴连接一转盘，所述转盘上端驱动连接一水平设置的顶板，所述载台旋转电机能够驱动顶板在水平面内做360度自转，所述顶板上设置有至少两个限位柱，所述载台设置有与限位柱对应的限位孔。
3.根据权利要求1所述的平整度垂直度检测设备，其特征在于，左升降机构包括一竖直设置的左直线模组以及位于左直线模组两侧的一对左滑轨，安装有N个激光测距头的左支架可上下滑动地设置于一对左滑轨和左直线模组上，左直线模组一端设置有左电机，由左电机驱动左侧的N个激光测距头作上下升降运动。
4.根据权利要求1所述的平整度垂直度检测设备，其特征在于，右升降机构包括一竖直设置的右直线模组以及位于右直线模组两侧的一对右滑轨，安装有N个激光测距头的右支架可上下滑动地设置于一对右滑轨和右直线模组上，右直线模组一端设置有右电机，由右电机驱动右侧的N个激光测距头作上下升降运动。
5.根据权利要求1所述的平整度垂直度检测设备，其特征在于，控制机构包括计算机和运动控制卡，所述激光测距头连接计算机。
6.根据权利要求1所述的平整度垂直度检测设备，其特征在于，所述N的值为大于或等于1的整数。
7.根据权利要求1所述的平整度垂直度检测设备，其特征在于，所述N等于3。
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