本发明专利技术公开了一种晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷方法及装置，该装置包括四个进板定位相机、进板定位相机固定架、四个承印台、一个旋转定位平台、机架台、丝网、三自由度丝网运动平台、以及控制系统，所述控制系统包括上位机和下位机；本发明专利技术方法首先标定进板定位相机和三自由度丝网运动平台，在更换印刷网板时通过印刷数片硅片，测量出新网板相对于原网板的相对位置，再计算出三自由度丝网运动平台在本次换网后的生产过程中三个自由度应有的调整量，以实现装置在换网后能够自适应印刷生产。本发明专利技术方法及装置具有生产效率高、定位精度高、稳定性好等特点。
【技术实现步骤摘要】
一种晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷方法及装置
本专利技术涉及计算机视觉精密定位技术，具体用于诸如晶硅太阳能光伏电池丝网印刷设备，特别涉及一种晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷方法及装置。
技术介绍
晶硅太阳能光伏电池丝网印刷设备是一种基于机器视觉全自动实现丝网和承印物精密对准的印刷系统。由于生产过程中难免出现因丝网破裂等原因需要更换丝网的情况，又因机械安装误差不同，在每次更换丝网后，前后两张丝网的位置并不能很好的重合在一起，所以，每次更换丝网后，都需要花费一定的时间调整设备的参数，以使新更换的丝网适应生产。为了实现印刷的准确性，更换丝网后，可以再重新测定新丝网的位置和方向参数，使新丝网适应生产。但该方法需要耗费较多的时间。也可以在安装丝网前，对三自由度丝网运动平台的运动参数进行准确的标定，每次安装丝网后，测量出丝网固定位置相对于新运动平台的基准位置的偏差，再把该偏差作为丝网位置补偿的方法，使新丝网适应生产。但该方法在测下三自由度丝网运动平台的运动参数时需要另外加装其它测量设备，成本较高，且操作难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷方法及装置，基于机器视觉测量出换网后丝网与原丝网的相对位置关系，通过自适应算法实时计算出新丝网运动至目标印刷位置时，三自由度丝网运动平台所需要的运动量。该方法能够保证测量精度，并有效提高丝网更换效率，从而提高印刷生产效率。为实现以上目的，本专利技术采取如下技术方案：一种晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置，包括四个进板定位相机、进板定位相机固定架、四个承印台、一个旋转定位平台、机架台、丝网、丝网运动平台、以及控制系统；所述进板定位相机固定架、旋转定位平台和丝网运动平台设置在所述机架台上，所述四个进板定位相机安装固定在所述进板定位相机固定架上，所述四个承印台设置在所述旋转定位平台上，所述丝网安装并固定在丝网运动平台的末端；其中，一个承印台为一个工位，位于四个进板定位相机下方的承印台为进板工位，位于丝网下方的承印台为印刷工位；所述控制系统包括上位机和下位机，所述上位机与四个进板定位相机及下位机连接，所述下位机与所述旋转定位平台和丝网运动平台连接。作为优选的技术方案，所述上位机用于获取下位机和相机传输的机台运动参数和图片，并进行数据运算；所述下位机用于接收上位机的数据并控制旋转定位平台和丝网运动平台的运动。作为优选的技术方案，所述丝网运动平台为三自由度运动平台，在该平台末端的三个自由度分别为X、Y、T方向。作为优选的技术方案，晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置的印刷方法，包括下述步骤：(1)安装整机，并完成进板定位相机与丝网运动平台运动参数的标定，使其统一至统一坐标系中；(2)装上一张丝网，确定并记录其基准位与丝网运动平台的相对位置关系；(3)取下丝网，更换新丝网，注入印刷浆料；(4)控制丝网运动平台运动，使其执行端回归基准位；(5)依次进硅片四张于承印台上，丝网运动平台在X、Y、T方向上保持不动，转动旋转定位平台，依次在四张硅片上印刷栅线；(6)通过机器视觉依次测量四张硅片上表面印刷出来的标志点位置，间接计算出更换后的丝网基准位；(7)计算并记录第一张丝网基准位与新更换的丝网之间的位置偏差；(8)在生产过程中，通过自适应算法计算更丝换网后每次印刷前所需要的丝网运动平台X、Y、T方向上的运动量；(9)根据步骤(8)计算得出的X、Y、T方向上的运动量，驱动丝网运动平台将丝网下降至印刷位，执行印刷。作为优选的技术方案，步骤(2)中，具体过程如下：首先使丝网运动平台处于基准位处，然后进板四张硅片于承印台，通过丝网依次在每张硅片上印刷一次，最后由旋转定位平台依次将硅片从印刷工位旋转至进板工位，触发相机拍照，通过机器视觉测量照片中硅片上印刷标记物所在的位置，间接得出并记录该丝网所在统一坐标系中的基准位置。作为优选的技术方案，步骤(7)中，所述计算并记录第一张丝网基准位与新更换的丝网之间的位置偏差，具体是在统一坐标系中，原网板的基准位置为(XA,YA)，新网板基准位置为(XB,YB)，并计算得出新丝网板基准位与原丝网板的基准位之间的夹角为θ。作为优选的技术方案，步骤(8)中，所述通过自适应算法计算更丝换网后每次印刷前所需要的丝网运动平台X、Y、T方向上的运动量，具体过程如下：实时进板硅片时，通过四个进板定位相机可以测得硅片的实时位置为(XC,YC)，硅片与新丝网板的夹角为α；新网板经过绕其中心旋转α，再沿X方向平移(XC-XB)，沿Y方向平移(YC-YB)，则可使新网板刚好盖在硅片上方，即新网板到达目标位置；此时原网板基准位的虚拟位置亦可视为原网板绕新网板中心旋转α，再沿X方向平移(XC-XB)，沿Y方向平移(YC-YB)得到，运动后原网板基准位的虚拟位置为(XA',YA')，此时原网板基准位的虚拟位置可结合平面内点绕任意点旋转公式和平移公式计算，化简后如下：XA'＝(XA-XB)×cosα-(YA-YB)×sinα+XCYA'＝(XA-XB)×sinα-(YA-YB)×cosα+YC原网板基准位的虚拟位置与原来其基准位的夹角为α。作为优选的技术方案，步骤(9)中，具体过程如下：经过步骤(8)得到实时原网板基准位的虚拟位置后，根据步骤(1)标定的丝网运动平台参数和步骤(2)获得的原网板基准位与丝网运动平台的相对位置关系，计算丝网运动平台所需要的运动量，然后通过控制丝网运动平台将原丝网板运动至当前基准位虚拟位置时，新丝网板即可抵达目标位置，并下降至印刷位，执行印刷。作为优选的技术方案，所述计算丝网运动平台所需要的运动量，具体是计算丝网运动平台的三个自由度轴运动至目标位置所需的脉冲数，即各轴运动距离/各轴运动的脉冲当量。本专利技术装置的工作原理：首先标定进板定位相机和丝网运动平台，然后在丝网运动平台末端案装一张丝网并对硅片进行印刷，接着利用进板定位相机对通过旋转定位平台旋转过来的印刷硅片进行拍照，并将拍照图像传输给上位机，上位机通过机器视觉对图像进行处理，从而确定并记录该丝网与丝网运动平台的相对位置关系；然后更换丝网，按照前述方式确定并记录新丝网位置；接着上位机利用自适应算法对原丝网、新丝网以及实时进板硅片的位置关系进行处理，计算丝网运动平台在本次换网后的生产过程中三个自由度应有的调整量，从而驱动新丝网抵达目标位置，并下降至印刷位，对硅片执行印刷。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点和效果：(1)本专利技术方法采用机器视觉测量，配合高精度旋转定位平台，通过测量丝网印刷后的栅线标志点间接测量出丝网在统一坐标系中坐标，该方法简便、实用、快速、准确，同时为后续计算提供精度保证。(2)本专利技术方法只需获得一张丝网的相对位置参数，后续换网后不再需要调试的自适应方法运行流程简单，易于实现自动化，节约换网后调试设备所需的时间，提高生量效率。附图说明图1是本专利技术晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷方法流程图；图2是本专利技术晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置结构等轴侧图；图3是本专利技术晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置结构俯视图；图4是本专利技术晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置右视图；图5是本专利技术的三自由度丝网运动平台的三个自由度方向示意本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置，其特征在于，包括四个进板定位相机、进板定位相机固定架、四个承印台、一个旋转定位平台、机架台、丝网、丝网运动平台、以及控制系统；所述进板定位相机固定架、旋转定位平台和丝网运动平台设置在所述机架台上，所述四个进板定位相机安装固定在所述进板定位相机固定架上，所述四个承印台设置在所述旋转定位平台上，所述丝网安装并固定在丝网运动平台的末端；其中，一个承印台为一个工位，位于四个进板定位相机下方的承印台为进板工位，位于丝网下方的承印台为印刷工位；所述控制系统包括上位机和下位机，所述上位机与四个进板定位相机及下位机连接，所述下位机与所述旋转定位平台和丝网运动平台连接。
【技术特征摘要】
1.一种晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置，其特征在于，包括四个进板定位相机、进板定位相机固定架、四个承印台、一个旋转定位平台、机架台、丝网、丝网运动平台、以及控制系统；所述进板定位相机固定架、旋转定位平台和丝网运动平台设置在所述机架台上，所述四个进板定位相机安装固定在所述进板定位相机固定架上，所述四个承印台设置在所述旋转定位平台上，所述丝网安装并固定在丝网运动平台的末端；其中，一个承印台为一个工位，位于四个进板定位相机下方的承印台为进板工位，位于丝网下方的承印台为印刷工位；所述控制系统包括上位机和下位机，所述上位机与四个进板定位相机及下位机连接，所述下位机与所述旋转定位平台和丝网运动平台连接。2.根据权利要求1所述的晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置，其特征在于，所述上位机用于获取下位机和相机传输的机台运动参数和图片，并进行数据运算；所述下位机用于接收上位机的数据并控制旋转定位平台和丝网运动平台的运动。3.根据权利要求1所述的晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置，其特征在于，所述丝网运动平台为三自由度运动平台，在该平台末端的三个自由度分别为X、Y、T方向。4.根据权利要求1～3任意一项所述的晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷装置的印刷方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)安装整机，并完成进板定位相机与丝网运动平台运动参数的标定，使其统一至统一坐标系中；(2)装上一张丝网，确定并记录其基准位与丝网运动平台的相对位置关系；(3)取下丝网，更换新丝网，注入印刷浆料；(4)控制丝网运动平台运动，使其执行端回归基准位；(5)依次进硅片四张于承印台上，丝网运动平台在X、Y、T方向上保持不动，转动旋转定位平台，依次在四张硅片上印刷栅线；(6)通过机器视觉依次测量四张硅片上表面印刷出来的标志点位置，间接计算出更换后的丝网基准位；(7)计算并记录第一张丝网基准位与新更换的丝网之间的位置偏差；(8)在生产过程中，通过自适应算法计算更丝换网后每次印刷前所需要的丝网运动平台X、Y、T方向上的运动量；(9)根据步骤(8)计算得出的X、Y、T方向上的运动量，驱动丝网运动平台将丝网下降至印刷位，执行印刷。5.根据权利要求4所述的晶硅光伏太阳能电池的换网自适应印刷方法，其特征在于，步骤(2)中，具体过程如下：首先使丝网运动平台处于基准位处，然后进板四张硅片于...
【专利技术属性】
技术研发人员：冼志军，黄大榕，张宪民，白生辉，
申请(专利权)人：华南理工大学，东莞市科隆威自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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