本發(fā)明涉及一種光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)及鋪設(shè)方法，屬于自動(dòng)化裝配。

背景技術(shù)：

1、隨著全球碳中和需求的推動(dòng)，光伏等清潔能源規(guī)模持續(xù)攀升，對(duì)光伏電站全生命周期無人化需求十分明確，市場(chǎng)前景廣闊。目前，光伏板安裝大多是人工鋪設(shè)，人工鋪設(shè)效率低、成本高，且受施工天氣、人員等條件影響，惡劣的施工環(huán)境及高昂的人工成本對(duì)光伏電站的大規(guī)模推進(jìn)帶來了巨大阻力。

2、因而，采用自動(dòng)化鋪設(shè)系統(tǒng)代替人工操作，能夠有效解決目前光伏電站大規(guī)模建設(shè)的短板問題。由于光伏板鋪裝的數(shù)量龐大，自動(dòng)化鋪設(shè)系統(tǒng)能夠很好的替代人工重復(fù)操作，其具有高效率、高精準(zhǔn)的特點(diǎn)能很好的解決光伏板大量鋪設(shè)問題，提升安裝效率，降低施工成本，并保證鋪設(shè)質(zhì)量。因此研究光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)于光伏行業(yè)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)如何提高光伏板鋪設(shè)效率的問題，本發(fā)明提供一種光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)及鋪設(shè)方法。

2、本發(fā)明的一種光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，包括視覺識(shí)別定位系統(tǒng)2、自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3、吸附系統(tǒng)4、備料區(qū)、全向運(yùn)載系統(tǒng)8和控制系統(tǒng)；

3、視覺識(shí)別定位系統(tǒng)2和自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3設(shè)置在吸附系統(tǒng)4本體上，吸附系統(tǒng)4安裝在全向運(yùn)載系統(tǒng)8的機(jī)械手上；備料區(qū)設(shè)置在全向運(yùn)載系統(tǒng)8上；

4、所述視覺識(shí)別定位系統(tǒng)，用于識(shí)別和定位光伏板安裝桁架1上的待安裝位置、備料區(qū)的位置，并發(fā)送至控制系統(tǒng)；

5、吸附系統(tǒng)4，用于從備料區(qū)吸附光伏板5；

6、自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3，用于在光伏板安裝桁架1的待安裝位置處打孔，還用于從備料區(qū)吸附緊固件，還用于將緊固件插入所述孔內(nèi)使光伏板5鎖緊在光伏板安裝桁架1上；

7、所述控制系統(tǒng)，同時(shí)與視覺識(shí)別定位系統(tǒng)2、自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3、吸附系統(tǒng)4、全向運(yùn)載系統(tǒng)8連接，用于控制全向運(yùn)載系統(tǒng)8到達(dá)相應(yīng)位置，還用于控制視覺識(shí)別定位系統(tǒng)2獲取光伏板安裝桁架1的待安裝位置、備料區(qū)的位置，還用于控制自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3在光伏板安裝桁架1上的待安裝位置處打孔，還用于控制機(jī)械手帶著吸附系統(tǒng)4從備料區(qū)吸附光伏板5，并運(yùn)送至光伏板安裝桁架1上的打孔處，還用于控制自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3吸附緊固件插入打的孔內(nèi)使光伏板5鎖緊在光伏板安裝桁架1上。

8、作為優(yōu)選，備料區(qū)包括光伏板備料區(qū)6和螺栓螺母?jìng)淞蠀^(qū)7。

9、作為優(yōu)選，控制系統(tǒng)還用于根據(jù)安裝任務(wù)需求生成鋪設(shè)方案、規(guī)劃全向運(yùn)載系統(tǒng)8的移動(dòng)路徑及光伏板5的安裝步驟。

10、作為優(yōu)選，自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3包括1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-1、2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2、螺母安裝支架3-3和連接板3-5；

11、連接板3-5的一側(cè)與吸附系統(tǒng)4本體固定連接，1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-1和2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2固定在連接板3-5上，且1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-1的電機(jī)軸和2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2的電機(jī)軸的軸向垂直；2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2的電機(jī)軸與螺母安裝支架3-3的固定連接，能夠帶動(dòng)螺母安裝支架3-3轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母安裝支架3-3上開有一側(cè)貫通的通槽，所述螺母能夠放置在通槽上，且通槽的寬度能夠使螺母在通槽內(nèi)滑動(dòng)；

12、在工作狀態(tài)，放置的螺母3-7位于1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-1電機(jī)軸的正下方，在非干涉狀態(tài)，2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2帶動(dòng)螺母安裝支架3-3轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-1的正下方，所述1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-1的電機(jī)軸帶有磁性且能夠伸長(zhǎng)。

13、作為優(yōu)選，在1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-1電機(jī)軸正下方的通槽上設(shè)有螺母磁吸盤3-4，用于吸附螺母3-7。

14、作為優(yōu)選，1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-1固定在連接板3-5上板，2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2固定在連接板3-5另一側(cè)的側(cè)板內(nèi)側(cè)，所述螺母安裝支架3-3為l型板，2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2的電機(jī)軸與螺母安裝支架3-3的豎板固定連接，螺母安裝支架3-3的橫板設(shè)有所述通槽且安裝所述螺母磁吸盤3-4。

15、作為優(yōu)選，1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-1轉(zhuǎn)速不小于800轉(zhuǎn)，扭矩不小于20nm。

16、作為優(yōu)選，2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3-2扭矩不小于5nm。

17、作為優(yōu)選，全向運(yùn)載系統(tǒng)8的運(yùn)動(dòng)范圍空間不小于500m*500m，連續(xù)工作時(shí)間不小于8h。

18、本發(fā)明基于上述光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)的鋪設(shè)方法，所述方法包括：

19、s1、根據(jù)安裝任務(wù)需求生成鋪設(shè)方案、規(guī)劃全向運(yùn)載系統(tǒng)8的移動(dòng)路徑及光伏板5的安裝步驟；

20、s2、控制機(jī)械手帶動(dòng)自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3抓取鉆頭，視覺識(shí)別定位系統(tǒng)2掃描光伏板安裝桁架1的可視區(qū)域，根據(jù)可視區(qū)域和鋪設(shè)方案確定所有待打孔位置，全向運(yùn)載系統(tǒng)8按照規(guī)劃的移動(dòng)路徑移動(dòng)到設(shè)定位置，并控制自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3帶動(dòng)鉆頭在所有待打孔位置打孔，并將鉆頭放回指定位置；

21、s3、機(jī)械手帶動(dòng)吸附系統(tǒng)4在備料區(qū)吸附光伏板5，并利用視覺識(shí)別定位系統(tǒng)2掃描可視區(qū)域，確定光伏板5待安裝位置，將光伏板5移動(dòng)到待安裝位置，自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3將螺母放置在光伏板安裝桁架1打的孔的下方；

22、s4、機(jī)械手帶動(dòng)自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3在備料區(qū)吸附螺絲刀，螺絲刀吸附螺栓3-6，并利用視覺識(shí)別定位系統(tǒng)2確定光伏板5的打孔位置，自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)3帶動(dòng)螺絲刀吸附的螺栓3-6在光伏板5的打孔位置處擰緊螺栓3-6，使螺栓3-6穿過光伏板5并與下方的螺母鎖緊，轉(zhuǎn)入s3，對(duì)下一塊光伏板5進(jìn)行安裝。

23、本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明具有普適性強(qiáng)，兼容打孔和鎖緊完成光伏板的自動(dòng)化安裝，適用于不同工況下、不規(guī)則變形桁架的光伏電站搭建。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用機(jī)械臂和全向移動(dòng)平臺(tái)形式搭建，各子系統(tǒng)串行工作，整個(gè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。本發(fā)明利用視覺識(shí)別定位全自動(dòng)完成打孔、放置及鎖緊，自動(dòng)化程度高。

技術(shù)特征：

1.光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，其特征在于，包括視覺識(shí)別定位系統(tǒng)(2)、自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)(3)、吸附系統(tǒng)(4)、備料區(qū)、全向運(yùn)載系統(tǒng)(8)和控制系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，其特征在于，所述備料區(qū)包括光伏板備料區(qū)(6)和螺栓螺母?jìng)淞蠀^(qū)(7)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，其特征在于，控制系統(tǒng)還用于根據(jù)安裝任務(wù)需求生成鋪設(shè)方案、規(guī)劃全向運(yùn)載系統(tǒng)(8)的移動(dòng)路徑及光伏板(5)的安裝步驟。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)(3)包括1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3-1)、2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3-2)、螺母安裝支架(3-3)和連接板(3-5)；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，其特征在于，在1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3-1)電機(jī)軸正下方的通槽上設(shè)有螺母磁吸盤(3-4)，用于吸附螺母(3-7)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，其特征在于，1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3-1)固定在連接板(3-5)上板，2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3-2)固定在連接板(3-5)另一側(cè)的側(cè)板內(nèi)側(cè)，所述螺母安裝支架(3-3)為l型板，2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3-2)的電機(jī)軸與螺母安裝支架(3-3)的豎板固定連接，螺母安裝支架(3-3)的橫板設(shè)有所述通槽且安裝所述螺母磁吸盤(3-4)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，其特征在于，1號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3-1)轉(zhuǎn)速不小于800轉(zhuǎn)，扭矩不小于20nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，其特征在于，2號(hào)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(3-2)扭矩不小于5nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)，其特征在于，全向運(yùn)載系統(tǒng)(8)的運(yùn)動(dòng)范圍空間不小于500m*500m，連續(xù)工作時(shí)間不小于8h。

10.基于權(quán)利要求1所述的光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)的鋪設(shè)方法，其特征在于，所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
光伏板自動(dòng)鋪設(shè)系統(tǒng)及鋪設(shè)方法，解決了如何提高光伏板鋪設(shè)效率的問題，屬于自動(dòng)化裝配技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將視覺識(shí)別定位系統(tǒng)和自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在吸附系統(tǒng)本體上，吸附系統(tǒng)安裝在全向運(yùn)載系統(tǒng)的機(jī)械手上；備料區(qū)設(shè)置在全向運(yùn)載系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)控制全向運(yùn)載系統(tǒng)到達(dá)相應(yīng)位置，控制視覺識(shí)別定位系統(tǒng)獲取光伏板安裝桁架的待安裝位置、備料區(qū)的位置，控制自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)在光伏板安裝桁架上的待安裝位置處打孔，控制機(jī)械手帶著吸附系統(tǒng)從備料區(qū)吸附光伏板，并運(yùn)送至光伏板安裝桁架上的打孔處，控制自動(dòng)化打孔與鎖緊機(jī)構(gòu)吸附緊固件插入打的孔內(nèi)使光伏板鎖緊在光伏板安裝桁架上。本發(fā)明全自動(dòng)完成打孔、放置及鎖緊。

技術(shù)研發(fā)人員：劉延芳,王飛陽,周芮,齊乃明,楊云飛,齊驥,杜德嵩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23