一种基于机器人装炉系统工作站的无人车间技术方案

本发明专利技术涉及一种基于机器人装炉系统工作站的无人车间，包括机器人上料系统工作站（100）、上料端硅芯横梁倍速链传送系统（200）、机器人装炉系统工作站A站（300）、A站辊筒链传送系统（400）、A站倍速链传送系统（500）、A站硅芯横梁倍速链传送系统（600）、机器人装炉系统工作站B站（700）、B站辊筒链传送系统（800）、B站倍速链传送系统（900）、B站硅芯横梁倍速链传送系统（1000）。本发明专利技术通过三个机器人系统工作站对整个车间的炉盘进行硅芯及组件的自动化安装；实现整个车间作业无人化，避免车间残留的可燃气体因浓度达到阈值而引起爆炸所带来的风险，进一步避免人体因吸入可燃有毒气体所带来的职业病危害加大安全保障。来的职业病危害加大安全保障。来的职业病危害加大安全保障。

An unmanned workshop based on robot furnace loading system workstation

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器人装炉系统工作站的无人车间


[0001]本专利技术涉及多晶硅领域一种基于机器人装炉系统工作站的无人车间的设备，具体涉及一种基于机器人装炉系统工作站的无人车间。

技术介绍

[0002]目前多晶硅行业硅芯在还原炉经过燃烧生长成硅棒的过程中采用氢气、氯气、氯化氢、三氯氢硅易燃易爆有毒气体，火灾危险性较大，并且硅芯及硅芯组件的安装都是采用人工的方法去装炉，每安装一个炉盘需要5个人工，45分钟完成一个炉盘的安装，由于人工安装硅芯及组件的精度不高，导致硅芯在还原炉经过燃烧生长成硅棒的过程中，硅棒有瑕疵，影响硅棒的质量和生产效率，这样算下来既增加生产成本，又影响生产效率，所以要用一套基于机器人装炉系统工作站的无人车间方法来代替人工装炉，本专利技术通过三个机器人系统工作站对整个车间的炉盘进行硅芯及组件的安装、AI视觉采集、3D检测、对比分析、算法判断，实现整个车间作业无人化，为提高硅芯及组件的安装精度、降低生产成本，提高生产效率，避免车间残留的可燃气体因浓度达到阈值而引起爆炸所带来的风险，为进一步避免人体因吸入可燃有毒气体所带来的职业病危害加大安全保障。
[0003]一种基于机器人装炉系统工作站的无人车间是将先进的机器人技术、AI视觉技术、自动化系统集成技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术、大数据分析技术应用到整个基于机器人装炉系统工作站的无人车间，实现对硅芯及组件的自动化安装，在安装过程中，炉盘组件安装的精度可达到0.15毫米，用户可实现40分钟安装一个炉盘，有效提高炉盘组件的安装精度和效率，为降低硅棒的不良品率和提高生产效率加大安全保障。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服目前车间内残留的易燃易爆有毒气体严重危害工人的身体健康及生命安全的问题，并且人工装炉精度低下，从而造成成品硅棒有瑕疵影响产品质量的情况下，提出的一种基于机器人装炉系统工作站的无人车间，通过AI视觉对炉盘、硅芯及组件进行实时信息采集、3D检测、对比分析、算法判断有效提高安装精度的问题和方法。
[0005]为实现上述使用一种基于机器人装炉系统工作站的无人车间，AI视觉检测系统1200、A站AI视觉检测系统3200、B站AI视觉检测系统7200、对硅芯和组件的缺陷识别、物体分类、定位功能应用，结合传统算法实现对产品类型进行高精度外观缺陷的检测。
[0006]本专利技术提出机器人上料系统工作站100、上料端硅芯横梁倍速链传送系统200、机器人装炉系统工作站A站300、A站辊筒链传送系统400、A站倍速链传送系统500、A站硅芯横梁倍速链传送系统600、机器人装炉系统工作站B站700、B站辊筒链传送系统800、B站倍速链传送系统900、B站硅芯横梁倍速链传送系统1000，本专利技术通过机器人上料系统工作站100送料，机器人装炉系统工作站A站300及机器人装炉系统工作站B站700对整个车间两侧的炉盘进行硅芯及组件的安装，三个系统工作站分别通过机器人的IRC5 防爆控制器与PLC防爆可
编程逻辑控制器相连接，所述机器人上料系统工作站100的IRC5防爆控制器用于控制本站的机器人，所述机器人上料系统工作站100的IRC5防爆控制器、机器人装炉系统工作站A站300的PLC防爆可编程逻辑控制器及机器人装炉系统工作站B站700的PLC防爆可编程逻辑控制器分别与机器人上料系统工作站100的PLC防爆可编程逻辑控制器相连接，所述机器人上料系统工作站100的PLC防爆可编程逻辑控制器用于对无人车间系统工作站的A站和B站及本站进行总控及调度作业，所述机器人的IRC5防爆控制器带有远程485通讯接口，机器人在工作过程中出现故障可以通过就地显示或远程显示的方式进行故障排除，在系统工作站A站和B站及机器人上料系统工作站100的内部还设置有与大数据分析系统相连接的AI视觉检测系统1200、A站AI视觉检测系统3200、B站AI视觉检测系统7200，所述AI视觉检测系统1200、A站AI视觉检测系统3200、B站AI视觉检测系统7200用于产品的缺陷识别、物体分类、定位功能应用，结合传统算法实现对产品类型进行高精度外观缺陷的检测。
[0007]所述AI视觉检测系统1200包括相机、镜头、光源、光源控制器、工控机、智能辅助标注、分布式训练、智能样本评估、多维度模型评估，所述AI视觉检测系统1200相机、镜头、光源、光源控制器安装在机械手臂第7轴法兰盘上，所述智能辅助标注是通过人工标注的少量样本即时对模型进行训练，以模型预测的方式对样本进行自动标注，并将需要人工校正的样本推荐给标注人员，通过迭代训练快速准确地完成标注工作，所述分布式训练是基于深度学习的工业视觉智能算法模型训练，优化大量的样本数据和云平台提供的基准训练集，所述智能样本评估是通过样本智能评估对每个标签的样本数及训练集与验证集的智能自动拆分，使训练目标最大化的发挥样本的价值，改变场景中因标注在样本上的分布不均匀而影响训练结果和模型的性能，所述多维度模型评估是提供丰富的指标方便用户对模型整体性能及某个标签上的性能进行量化评估，同时将预测结果与原始标注样本进行对比呈现。
[0008]所述机器人上料系统工作站100包括：地轨机器人本体1100、AI视觉检测系统1200、地轨机器人侧快换系统1300、工具侧快换系统1400、机器人地面导轨1500、地面导轨滚轮滑台1600、炉盘组件1700，所述地轨机器人本体1100的技术参数包括7轴防爆机器人、臂展3.8米、负载13kg、重复定位精度RP0.15mm、地轨7轴防爆机器人用于防止车间内残留的可燃气体浓度达到阈值引起爆炸所带来的风险，所述机器人上料系统工作站100布置在车间出口通道的一端，纵向布局，方便人工推送上下料小推车的进出，地轨7轴防爆机器人用于抓取绝缘内环1710、绝缘外环1720、隔热环1730、隔热盖1740、石墨座1750、子弹头石墨件1760在倍速链传送带上上料，地轨7轴防爆机器人用于抓取硅芯1770在辊筒传送带上上料，地轨7轴防爆机器人用于抓取硅芯横梁1780在倍速链传送带上上料，用于工具侧快换支架上的工具切换，用于预留备用工具的切换及更换，用于绝缘内环1710托盘、绝缘外环1720托盘、隔热环1730托盘、隔热盖1740托盘、石墨座1750托盘、子弹头石墨件1760托盘、硅芯横梁1780托盘的抓取、移动和放下。
[0009]所述AI视觉检测系统1200相机、镜头、光源、光源控制器安装在机械手臂第7轴法兰盘上，用于地轨机器人本体1100按照绝缘内环1710、绝缘外环1720、隔热环1730、隔热盖1740、石墨座1750、子弹头石墨件1760、硅芯1770、硅芯横梁1780，组件本体的3D模型图，由3D建模软件创建表面和边缘目标，然后机器人按照程序进行AI视觉检测作业。
[0010]所述地轨机器人侧快换系统1300安装在机械手臂第7轴法兰盘上，包括机器人侧
快换机构、真空发生器，视觉系统、转接盘、过渡盘、通讯模块，所述地轨机器人侧快换系统1300用于机械手快速切换工具侧快换支架1400上的工具大口径三指抓手、小口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器人装炉系统工作站的无人车间，其特征在于：包括机器人上料系统工作站（100）、上料端硅芯横梁倍速链传送系统（200）、机器人装炉系统工作站A站（300）、A站辊筒链传送系统（400）、A站倍速链传送系统（500）、A站硅芯横梁倍速链传送系统（600）、机器人装炉系统工作站B站（700）、B站辊筒链传送系统（800）、B站倍速链传送系统（900）、B站硅芯横梁倍速链传送系统（1000），分别通过机器人的IRC5 防爆控制器与PLC防爆可编程逻辑控制器相连接，所述机器人上料系统工作站（100）的IRC5防爆控制器用于控制本站的机器人，所述机器人上料系统工作站（100）的IRC5防爆控制器、机器人装炉系统工作站A站（300）的PLC防爆可编程逻辑控制器及机器人装炉系统工作站B站（700）的PLC防爆可编程逻辑控制器分别与机器人上料系统工作站（100）的PLC防爆可编程逻辑控制器相连接，所述机器人上料系统工作站（100）的PLC防爆可编程逻辑控制器用于对无人车间系统工作站的A站和B站及本站进行总控及调度作业，在系统工作站A站和B站及机器人上料系统工作站（100）的内部还设置有与大数据分析系统相连接的AI视觉检测系统（1200）、A站AI视觉检测系统（3200）、B站AI视觉检测系统（7200），所述AI视觉检测系统用于产品的缺陷识别、物体分类、定位功能应用，结合传统算法实现对产品类型进行高精度外观缺陷的检测。2.根据权利要求1所述的基于机器人装炉系统工作站的无人车间，其特征在于：所述机器人上料系统工作站（100）布置在车间出口通道的一端，纵向布局，所述机器人上料系统工作站（100）包括：地轨机器人本体（1100）、AI视觉检测系统（1200）、地轨机器人侧快换系统（1300）、工具侧快换系统（1400）、机器人地面导轨（1500）、地面导轨滚轮滑台（1600）、炉盘组件（1700）。3.根据权利要求2所述的基于机器人装炉系统工作站的无人车间，其特征在于：所述AI视觉检测系统（1200）的相机、镜头、光源、光源控制器安装在机械手臂第7轴法兰盘上；所述地轨机器人侧快换系统（1300）安装在机械手臂第7轴法兰盘上，所述地轨机器人侧快换系统（1300）用于机械手快速切换工具侧快换支架（1400）上的工具；所述工具侧快换系统（1400）布置在隔热盖托盘夹具和石墨座托盘夹具中间的空白处，所述工具侧快换系统（1400）用于地轨机器人侧快换系统（1300）自动到快换支架切换所需要的工具，所述快换支架上的工具是地轨机器人侧快换系统（1300）的配套工具；所述机器人地面导轨（1500）纵向布置，用于地轨机器人的纵向移动；所述地面导轨滚轮滑台（1600）包括：IRC5防爆控制器、PLC防爆可编程逻辑控制器；所述炉盘组件（1700）用于供应左右两个系统工作站A站和B站的地轨机器人抓取组件并安装在炉盘分布的80个电极孔内编号对应的位置。4.根据权利要求1所述的基于机器人装炉系统工作站的无人车间，其特征在于：所述机器人装炉系统工作站A站（300）包括：地轨机器人本体（3100）、AI视觉检测系统（3200）、地轨机器人侧快换系统（3300）、工具侧快换系统（3400）、机器人地面丁字型导轨（3500）、地面丁字型导轨滚轮滑台（3600）、炉盘（3700）、天轨机器人本体（3800）、天轨（3900）、天轨滚轮滑台（31000），分别通过机器人的IRC5 防爆控制器与PLC防爆可编程逻辑控制器相连接，所述机器人装炉系统工作站A站（300）的IRC5防爆控制器用于控制本站的机器人，所述机器人装炉系统工作站A站（300）的PLC防爆可编程逻辑控制器对A站进行智能控制和协同作业。
5.根据权利要求4所述的基于机器人装炉系统工作站的无人车间，其特征在于：所述AI视觉检测系统（3200）的相机、镜头、光源、光源控制器安装在机械手臂第7轴法兰盘上；所述机器人地面丁字型导轨（3500）用于地轨机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹亚鹏，
申请(专利权)人：苏州闪驰数控系统集成有限公司，
类型：发明
国别省市：