摘要：光伏行業日趨火熱，相應的自動化設備日新月異，本文介紹一種全自動排版裝置，由兩臺工業相機對電池串進行邊角定位，后經計算機運算，得出電池串的精確位置后，由六軸機器人對電池串進行準確排布于玻璃板上，實現快速，準確的定位功能的實現。

Abstract: With the rapiddevelopment of the photovoltaic industry and the rapid development ofautomation equipment, this paper introduces a fully automatic layout device,which uses two industrial cameras to locate the cell stringer. After computingthe exact position of the stringer, Six-axis robot battery string on theaccurate arrangement of the glass plate, to achieve fast and accuratepositioning function.

關鍵詞：相機 機器人 排版機 光伏

Keywords: Camera Robot Lay-out Machine Photovoltaic

太陽能光伏板組件是一種暴露在陽光下便會集熱，將光能轉換為直流電的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料制成的薄身固體光伏電池片組成。在生產太陽能光伏組件時，需要將電池串整齊排布在玻璃板上，然后互聯焊接，進而層壓成組件，但由于人工排布效率低下，費時費力，排布效果極不統一，人工的過多干涉電池串導致質量難以保證，同時手上的汗液等容易污染電池片，造成組件外觀不良。因此這方面自動化設備的研發如雨后春筍般各式各樣，層出不窮，本文講述了一種全新的組合，將工業相機和六軸機器人進行配合來實現此功能，把相機的視覺定位和機器人的快、準的特點結合起來，達到完善的效果。

圖1.機構組成

圖1說明：

① 工業相機

② 鏡頭

③ 條型光源

④ 鋁型材

⑤ 固定地腳

如圖1說明所示，所設計的機構組成包括：光學定位系統：工業相機（型號：acA2500-14gm，數量 ：2套）,鏡頭（型號：LM16JCM，數量：2組），條型光源（DC24V，數量：4組）；

機器人系統：工業機器人（型號：IRB6400，數量：1臺）

工作原理如下：

（1）機器人從前段設備出料位抓取電池串，機械手取料點位固定；（2）機器人將電池串判斷是否旋轉，在安全位置轉動完成后，定點到達照相位，電池串的兩端位于兩套工業相機的視野范圍內；（3）給相機拍照信號，相機獲取圖像并自動取得電池串的邊角點，隨即計算出所指定點的空間坐標；（4）根據電池串的兩邊角坐標，計算出所抓取實際電池串的串中心坐標；（5）串中心坐標與照相位（即電池串旋轉位）坐標的矢量差值，就是所要傳送給機器人的數據（ΔX、ΔY和Δα），機器人根據這三組差值，即可排布出整齊的電池串組。

圖2.算法原理說明

下面結合圖2及實施例子對本算法做進一步的描述：

如圖2示，實際電池串的左下角（X1，Y1）和右下角的坐標（X2，Y2），可以用相機從所拍攝的圖片中計算出實際的空間坐標點位，即X1，Y1，X2，Y2四個變量為已知變量，根據矢量計算公式：

Xz=（X1+X2）/2+（Y2-Y1）*H/L/2

Yz=（Y1+Y2）/2-（X2-X1）*H/L/2

其中H為電池片的寬度156為常規電池片，L為兩個點位之間的距離：

L=sqart[(X2-X1)²+(Y2-Y1)²]

得出的（Xz，Yz）為實際電池串的串中心坐標。

與已知的照相位坐標點（Xb,Yb）進行矢量運算，

角度值為

Δα=arctan[(Y2-Y1)/(X2-X1)]

ΔX=(Yz-Yb)*sinα+(Xz-Xb)*cosα+Xb

ΔY=(Yz-Yb)*cosα-(Xz-Xb)*sinα+Yb

將計算出的三個變化量值給出到機器人，指導機器人排布各個電池串。

經過近一周的安裝調試，現場已經正常使用了此自動排版裝置，現場照片及實際排版效果如圖3和圖4所示：

圖3.現場機器人和打光裝置

圖4.排版效果圖

本文第一作者：王世賢，男，漢族，本科就讀于燕山大學電氣工程及其自動化專業，目前從事光伏設備設計研發類工作。

第二作者：穆中雪，女，漢族，本科就讀于長江大學，食品工程專業，目前利用所學知識解決實際工作中的光學成像問題，在光伏行業應用很廣。