机器视觉运动控制一体机在光伏汇流焊机器人系统的解决方案

一、市场应用背景

汇流焊是光伏太阳能电池板中段加工工艺，其前道工序为串焊，在此环节流程中，需要在多个太阳能电池片表面以平行方式串焊多条焊带，形成电池串。串焊好的多组电池串被有序排列输送到汇流焊接工作台，通过机器视觉对电池串进行整版定位纠偏操作，保证焊接的准确性。

随后，通过焊接带（汇流带）将这些电池串相互连接，在这步骤中，焊枪分别在电池串两侧延伸末端的方向进行焊接，实现电池串之间的电流汇集，形成完整的太阳能电池组件。

最后，这些组件将被转移到下一工序进行层压、边框安装、接线盒安装等封装处理，最终形成耐用、安全、便于安装使用的完整太阳能电池板。

汇流焊接

1、人工汇流焊存在的问题：

传统的人工汇流焊方案常面临生产效率低下、良率不稳定、焊接质量波动大及灵活性受限等问题，最终不仅影响产品性能和可靠性，还增加生产成本，制约生产规模的扩展。

2、正运动技术解决方案:

正运动针对这一市场需求，特此开发了基于VPLC711视觉运动控制一体机结合SCARA机械手+机器视觉的电池片汇流焊解决方案。

可解决不同角度来料、规格等光伏太阳能电池板的串焊需求，实现生产效率和精度等大幅提升，同时将废品率降至仅12%，并显著加快数据处理速度，提高了生产线的柔性和自动化水平。

此外，我们的解决方案通过降低废品率有效减少能源消耗，助力实现环保和可持续发展目标。借助我们高度集成的硬件和易用的RTFuse机器人系统平台，让客户享受到快速的投资回报，真正实现高效、环保的智能制造。

正运动技术解决方案

二、基于VPLC711的机器人系统在光伏汇流焊的应用

基于VPLC711的机器人系统在光伏汇流焊加工示意图

1、传统汇流焊解决方案痛点

传统的解决方案包含机械手驱控、PLC、视觉工控机、显示器、触摸屏等组件，硬件成本高，开发周期长，功能整合度低，软硬集成度不高，数据交互速率不达期等问题。

传统汇流焊解决方案痛点

2、正运动汇流焊解决方案设计

正运动汇流焊解决方案设计

●20DI：接原点、限位等传感器，以及开关信号、编码器等；

●20DO：接真空吸盘，高速输出口接工业相机的硬触发输入；

●EtherCAT接口：接EtherCAT总线驱动器，控制SCRAR机械手、拉焊带轴、焊接轴和其它轴运动；

●4路单端脉冲输出：接步进/脉冲驱动器，控制焊带卷轴和传送带；

●RS232通讯接口：接光源控制器；

●EtherNET接口：千兆网口，接支持Gige协议的面阵相机，实现视觉定位、纠偏应用。

3、VPLC711机器视觉运动控制一体机

VPLC711是一款基于x86平台和Windows操作系统的高性能机器视觉EtherCAT运动控制器，可脱机运行，支持丰富的视觉和运动控制功能，大幅简化视觉与运动控制项目的配置流程。

同时内置了运动控制实时内核MotionRT7，形成一种开放式IPC形态实时软控制器/软PLC，为用户提供灵活集成的运动控制+视觉一体化解决方案。

VPLC系列机器视觉运动控制一体机的安装与拆卸过程便捷，占地空间小，还能与其它控制单元部件（如伺服驱动器、传感器、编码器、控制阀等）无缝集成，提供一个完整端到端的视觉运动控制解决方案。

VPLC711硬件接口

●可选6-64轴运动控制（脉冲+EtherCAT总线）；

●内置实时内核MotionRT7，支持第三方视觉软件；

●板载20路通用输入(其中10路为高速输入)，20路高速输出；

●多核并行运算，能够高效处理运动控制，机器视觉等自动化设备核心任务；

●开放式IPC形态实时软控制器/软PLC，可灵活集成运动控制+视觉一体化解决方案。

4、解决方案硬件配置

解决方案硬件配置

5、运动控制与机器视觉实现过程

（1）机器视觉

在光伏汇流焊的自动化焊接过程中，机器视觉系统首先通过模板匹配进行粗定位，然后利用双直线测量确定电池片的角点位置，并计算中点实现精准定位，精度可达到客户需求。

SCARA机械手根据机器视觉系统提供的偏移量进行纠偏，便于电池串到达加工区域，专用的长焊头分别在电池串两侧延伸末端的预设焊点精准下压，完成高速且高精度的焊接作业。

顶部相机基板视觉定位

（2）运动控制

通过预设规划的SCARA机械手路径，进行点到点运动控制。在整个过程中，控制系统调整机械手臂关节速度，确保其沿预定轨迹准时到达目标位置。

一旦到达上料点，机械手取料后移至视觉检测位置，系统随即进行坐标偏移计算，使得SCARA机械手能够实时动态调整电池串位置，完成一侧的汇流焊接。焊接完成后，机械手将产品随后转移到中转平台翻转，然后再次进行坐标偏移计算以完成另一侧的焊接。最后，将完整的太阳能电池组件移至下料区。

SCARA机械手路径

（3）方案应用优势

方案应用优势

●集成一体化控制系统：一台控制器集成了机器视觉、运动控制、IO控制和机械手控制，显著节省了设备成本，缩短了开发周期，并使安装布线更加简洁。

●内置运动控制实时内核MotionRT7：数据核内交互，指令调用速度可达微秒级，可大幅提升加工效率。

●广泛支持多种机械手类型：支持30+种机械手算法模型，包括SCARA、Delta、6关节、码垛等，使机器手控制更加开放和灵活。

●视觉飞拍功能：通过硬件位置比较输出PSO，可以实现视觉飞拍，提高视觉系统的瞬时触发速度和精度。

●平滑的运动控制：采用S曲线加速度/SS曲线加加速度连续技术，确保运动控制过程更平滑。

●统一的API函数接口：可兼容各种PC上位机高级语言开发，简化了工程师的系统集成和应用开发过程。

多种上位机开发方式

三、提供易用的可视化RTFuse机器人系统平台

可视化RTFuse机器人系统平台

RTFuse机器人系统是一款面向机械手市场推出的系统级软件，支持市面上主流的Scara、Delta、六关节、协助、直角坐标等多种机械手类型。

软件整合了可视化的运动控制、IO逻辑控制、通讯交互、机器视觉等功能，用户可在示教器上通过系统内丰富的工具进行纯图形化编程，无需编写代码即可轻松实现中文示教一站式编程开发。

RTFuse机器人系统平台产品优势

（1）技术门槛低

拖拽式中文组态系统编程，经过简单培训，应用工程师可轻松上手。从上至下执行项目控制流程，机械手位置手动示教。

（2）系统开放性强

支持多线程控制，除机械手控制外，也可以控制其它附加轴、IO逻辑控制、通讯交互等，一个控制器即可完成。

（3）软硬件集成性强

集成EtherCAT总线、脉冲混合控制，机器视觉、运动控制，集软硬于一体易于设备调试与排除问题。

（4）企业用人成本低

一人即可调试设备的运动控制、视觉、IO逻辑控制等，解决工程人员流失、用人成本高等问题。

审核编辑 黄宇