朱鵬濤，劉東斌，衛(wèi) 兵

ZHU Peng-tao,LIU Dong-bin,WEI Bing

（北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所，北京 100120 ）

0 引言

當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告竭，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來越多的國家開始開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力。中國蘊(yùn)藏著豐富的太陽能資源，太陽能利用前景廣闊。

太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。由于太陽能板薄、質(zhì)地脆，容易造成碎片及隱裂，國內(nèi)外對于太陽能電池板的測試目前還沒有成熟的解決方案。

1 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)由工件測試工位和分揀碼垛工位組成,如圖1所示。

工件測試前先將接線適配器安裝到工件上，工件測試工位通過上料操作臺輸入的工件種類、模擬器的工作狀態(tài)（是否充電完成），工件是否到位等條件給測試機(jī)器人發(fā)送相應(yīng)的程序號，測試機(jī)器人讀取程序號，通過示教完成對不同程序運(yùn)行軌跡的編制，實(shí)現(xiàn)了抓取、掃碼、模擬儀測試、放置等工作過程。測試機(jī)器人將太陽能測試模擬儀測試后的工件放置到傳送輥道后進(jìn)行耐絕緣自動接電測試。測試完成后，輥道自動運(yùn)轉(zhuǎn)，將工件傳送到貼標(biāo)工位。到達(dá)后工人能夠根據(jù)分檔指示屏的指示，對相應(yīng)的太陽能板進(jìn)行貼標(biāo)，完成后工人將適配器卸下。

圖1 自動測試分選系統(tǒng)布置圖

分揀碼垛機(jī)器人在工件分揀碼垛工位抓取太陽能電池板進(jìn)行條碼讀取，讀取完成后 PLC根據(jù)條碼信息從數(shù)據(jù)庫中查找該組件的詳細(xì)信息，完成后發(fā)送的相應(yīng)的工件品種及工件的垛位號傳給分揀碼垛機(jī)器人并進(jìn)行分檔。機(jī)器人通過示教實(shí)現(xiàn)自動分揀碼垛工作，通過機(jī)器人內(nèi)部累加器記錄工件數(shù)量。當(dāng)每垛工件到達(dá)20塊，自動報(bào)警，通知操作人員更換托盤并將累加器清空。通過WINCC上位機(jī)將分檔數(shù)據(jù)自動保存到EXCEL文件中，完成整個(gè)太陽能電池板自動測試、分選。

2 結(jié)構(gòu)介紹

2.1 ABB IRB 6640機(jī)器人簡介

ABB IRB 6640型機(jī)器人融合了第二代TrueMove和QuickMoveTM技術(shù)，運(yùn)動精度更高，進(jìn)一步縮短編程時(shí)間、優(yōu)化工藝效果，操作更加靈活，在國內(nèi)已得到廣泛采用。

IRB 6640-130型機(jī)器人技術(shù)參數(shù)如下：

圖2 接電測試裝置圖

2.2 接電測試裝置

由于測試電池板對測試線的電阻有嚴(yán)格的要求，電阻不能超過模擬儀要求的電阻，而測試線從機(jī)器人手爪經(jīng)機(jī)器人本體再連接到模擬儀，長度超過了10米，測試線自身的電阻就超過了要求的電阻。

本系統(tǒng)的接電裝置設(shè)計(jì)分為適配器，接電銅排和接電觸點(diǎn)三部分，測試工作狀態(tài)如圖2所示。太陽能電池板由人工安裝適配器并與電池板上接線盒導(dǎo)線連接。機(jī)器人抓取太陽能電池板測試時(shí)，手爪觸點(diǎn)與適配器接觸連接，使接電銅排與電池板導(dǎo)通。

機(jī)器人抓取電池板到測試工位時(shí)，使接電銅排與接電觸點(diǎn)連接，模擬儀裝在接電觸點(diǎn)上方。通過使用接電裝置，測試線不用經(jīng)過機(jī)器人本體，大大地縮短了測試線的使用長度，降低了電阻，滿足了模擬儀要求。

2.3 機(jī)器人抓取裝置

由于電池板薄、質(zhì)地脆，導(dǎo)致抓取過程容易造成隱裂。本系統(tǒng)采用柔性真空吸盤抓取工件，選用了內(nèi)部帶支撐的吸盤，使吸盤在工作時(shí)有足夠的支撐面積，避免對電池板造成損傷。

吸盤的布置盡量靠近邊框，中間一對吸盤與兩邊吸盤錯(cuò)開，不在一條直線上，實(shí)驗(yàn)證明，這種布置也可減少隱裂的發(fā)生，使隱裂概率降到萬分之一以內(nèi)，滿足了電池板大規(guī)模測試的要求。

3 控制系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)采用西門子S7-300系列PLC作為控制工作站主站，通過Profibus-Dp總線控制條碼閱讀器、太陽能測試模擬儀及ABB機(jī)器人等設(shè)備，采用TCP/IP總線協(xié)議與太陽能測試模擬儀通訊。

測試機(jī)器人通過示教完成太陽能電池板自動抓取、掃碼、測試、放置，放置后的組件信息（ISCVOCPMVMIMFF）與條碼自動綁定，實(shí)現(xiàn)太陽能電池組件測試隊(duì)列的建立。

分揀機(jī)器人通過示教完成太陽能電池板的抓取、掃碼、分揀等工作，當(dāng)太陽能電池組件掃完完成后，根據(jù)條碼會在測試隊(duì)列中查詢相應(yīng)測試信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)數(shù)據(jù)庫中。上位機(jī)采用研祥工控機(jī)，使用WINCC v6.2軟件通過OPC Server與EXCEL通訊，通過EXCEL宏處理整理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，完成最終與企業(yè)ERP系統(tǒng)的聯(lián)接。

4 結(jié)論

隨著太陽能行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的人工測試已經(jīng)無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。機(jī)器人自動測試分選工作站會逐步取代人工，應(yīng)用到太陽能組件的測試分選作業(yè)中。

本文介紹的測試分選工作站，已成功應(yīng)用于現(xiàn)場。大大提高了生產(chǎn)效率，降低了人工成本，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，在太陽能行業(yè)，機(jī)器人自動化應(yīng)用領(lǐng)域，達(dá)到并保持國際先進(jìn)水平。提高了國產(chǎn)太陽能產(chǎn)品在國際市場的競爭力，促進(jìn)了國產(chǎn)太陽能企業(yè)的良性發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。