本实用新型属于机电自动化领域，具体涉及一种全自动智能光伏电池检测与分拣设备，用于提高光伏电池特性曲线检测效率，实现光伏电池按检测等级分拣，实现光伏检测与分拣系统的自动化。
背景技术：
太阳能可再生能源正逐步替代常规能源,成为保护地球生态环境的清洁能源之一。太阳能电池是光伏发电系统的重要组成部分,与系统的工作效率和发电量有密切关系,提高太阳能电池的能量转换效率可以增加太阳能的利用率。由于实际应用中存在一些因素会对太阳能电池的特性产生影响,这些电池单元之间的特性或者性能不一致或不相近,就可能导致不必要的能源浪费,甚至会出现减少电池寿命的现象。因此,在配置光伏电池阵列时,需要对其特性进行测试,选择满足要求的电池阵列,提高光伏发电系统的工作效率。
太阳能电池光伏器件伏安特性测试系统,属于光电测试装置,能够解决现有测试系统必须采用人工操作的方式设定辐照度值、测定辐照度值与测试样品电池过程不能同时进行的问题。
已有市场产品，针对光伏电池的特性分析和检测方法研究的基础上,设计了基于低功耗单片机的便携式特性测试仪,对光伏电池单元特性进行测量分析,为各种光伏电池的组装提供科学的数据。然而，这类简易装置无法与规模化光伏电池生产配套，仅适用于抽样检测。
这里公布一种全自动智能光伏电池检测与分拣系统的设备总成，并且阐述了基本工作原理，能够规模化生产光伏电池进行检测和分拣配套，实现光伏检测与分拣系统的智能化与自动化。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种全自动智能光伏电池检测与分拣设备，用于提高光伏电池特性曲线检测效率，能够规模化生产光伏电池进行检测和分拣配套，实现光伏检测与分拣系统的智能化与自动化。
一种全自动智能光伏电池检测与分拣设备，包括总控制台、总控制台连接臂、三色灯、上机身、轮式支撑结构、下机身、供电与通讯总线系统、供电与通讯总线的分支系统、第一自动化气缸组、第二自动化气缸组、第三自动化气缸组、第四自动化气缸组、第一组带自动化顶料机构的料盒、物料第一自动化传输机构、第一组自动化机械臂、物料第二自动化传输机构、智能视觉位置检测系统、物料第三自动化传输机构、物料位置自动化矫正机构、智能光源模拟器、智能I-V测试仪、自动化上排针系统、自动化下排针系统、物料第四自动化传输机构、第二组带自动化顶料机构的料盒、第二组自动化机械臂。
所述一种全自动智能光伏电池检测与分拣系统的设备总成的连接方式如下，总控制台通过总控制台连接臂与上机身连接，三色灯置放于上机身之上；上机身置于下机身之上，通过金属支架结构固定；下机身的底座为轮式支撑结构；下机身内置供电与通讯总线系统、供电与通讯总线的分支系统、第一自动化气缸组、第二自动化气缸组、第三自动化气缸组、与第四自动化气缸组；通讯总线系统的分支系统为多组供电与通讯总线的分支系统，用于给外围设备供电，并进行信息交互；上机身的最左侧为一组自动化上料机构，分别由第一组带自动化顶料机构的料盒、物料第一自动化传输机构、第一组自动化机械臂组成以及第四自动化气缸组组成；与自动化上料机构串行的右侧布置了一组智能自动化物料位置检测机构，由物料第二自动化传输机构、智能视觉位置检测系统组成以及第三自动化气缸组组成；与智能自动化物料位置检测机构串行的右侧布置了一组物料自动位置矫正与传输机构，由物料第三自动化传输机构、物料位置自动化矫正机构、以及第二自动化气缸组组成；与物料自动位置矫正与传输机构串行的右侧布置了一组物料自动分拣机构，由物料第四自动化传输机构、第二组带自动化顶料机构的料盒、第二组自动化机械臂、以及第一自动化气缸组组成。其中，与物料自动位置矫正与传输机构纵向布置了一组智能I-V特性曲线测试系统，由智能光源模拟器、智能I-V测试仪、自动化上排针系统、以及自动化下排针系统组成。
所述第一自动化气缸组、第二自动化气缸组、第三自动化气缸组、以及第四自动化气缸组分别由若干个气缸组成，每个气缸有自动化气动阀门，控制气流的启动或关闭；从而保证若干个光伏电池在物料第一自动化传输机构、物料第二自动化传输机构、物料第三自动化传输机构、物料第四自动化传输机构上的不同位置完成各自的吸附和释放动作；保证了智能光伏检测与分拣设备能够在同一时间段对若干个光伏电池产生不同的操作，包括：上料、传输、位置检测、位置矫正、I-V测试、分拣等动作，从而提升光伏电池检测的效率。
所述第一组自动化机械臂和第一组带自动化顶料机构的料盒的作用是将料盒内的光伏电池依次自动地拾取，并自动地置放于物料第一自动化传输机构上，完成光伏电池的自动化上料动作。
所述第二组自动化机械臂和第二组带自动化顶料机构的料盒的作用是将物料第四自动化传输机构上的光伏电池依次自动地拾取，并自动地置放于第二组带自动化顶料机构的料盒内，第二组带自动化顶料机构的料盒下行，容纳更多光伏电池，完成光伏电池的自动化分拣动作。
所述智能视觉位置检测系统的作用是，用摄像头拍摄光伏电池在第二自动化传输机构上的图像，通过智能图像处理方法，对光伏电池的边缘进行识别，智能化地提取出光伏电池相对于第二自动化传输机构的位置偏差。
所述物料位置自动化矫正机构的作用是，一方面接收智能视觉位置检测系统的位置控制指令，另一方面驱动自动化矫正系统对光伏电池的位置进行矫正。
所述自动化上排针系统和自动化下排针系统的作用是，通过自动化程序驱动，实现双向排针分别接近和接触光伏电池的正面(背面)的正极(负极)。
所述智能I-V测试仪的作用是分别接受自动化上排针系统和自动化下排针系统的电信号，通过智能算法计算得出光伏电池的I-V测试曲线。
所述智能光源模拟器的作用是，通过自动化地控制LED灯等发光器件，模拟太阳发光光谱，实现对太阳光的光强和光谱的模拟。
综上所述，一种全自动智能光伏电池检测与分拣系统的设备总成的工作原理如下：
首先，操作人员在总控制台输入设备启动功能，总控制台产生控制指令通过供电与通讯总线系统以及供电与通讯总线的分支系统将控制指令发送给各个自动化系统与智能系统；
其次，各子系统分别接收总控制台的控制指令，执行各自自动化或智能检测功能；
其中，自动化上料机构子系统启动后，第一组带自动化顶料机构的料盒依次将料盒内光伏电池顶出料盒，并由第一组自动化机械臂依次将光伏电池置放于物料第一自动化传输机构之上，并且由第四自动化气缸组的气动单元产生吸附作用，防止光伏电池从物料第一自动化传输机构上脱落；
当光伏电池传输到物料第一自动化传输机构的拐点处，第四自动化气缸组的气动单元产生吸附作用关闭，物料自动输送到智能自动化物料位置检测机构的物料第二自动化传输机构上，第三自动化气缸组组成工作并产生对光伏电池的吸附作用，防止光伏电池从物料第二自动化传输机构上脱落；同时，智能视觉位置检测系统启动，摄像头拍摄光伏电池在第二自动化传输机构上的图像，通过智能图像处理方法，对光伏电池的边缘进行识别，智能化地提取出光伏电池相对于第二自动化传输机构的位置偏差；
当光伏电池传输到物料第二自动化传输机构的拐点处，第三自动化气缸组的气动单元产生吸附作用关闭，物料自动输送到位置矫正与传输系统的物料第三自动化传输机构上，物料位置自动化矫正机构接收到智能视觉位置检测系统的控制指令，对光伏电池的位置进行矫正；矫正完毕后，第二自动化气缸组组成工作并产生对光伏电池的吸附作用，防止光伏电池从物料第三自动化传输机构上脱落；
当光伏电池传输到智能I-V特性曲线测试系统内部时候，物料第三自动化传输机构不再移动，智能I-V特性曲线测试系统开始工作；首先，自动化上排针系统和自动化下排针系统同时启动，双向排针分别接近光伏电池的正面和背面，最终触碰到光伏电池的正极和负极；其次，智能光源模拟器产生太阳光模拟光，辐射光伏电池；双向排针检测到电流传输到智能I-V测试仪内，通过智能算法计算得出光伏电池的I-V测试曲线；完成对光伏电池的光电性能的检测；
已检测完的光伏电池，在输送到第三自动化传输机构的拐点处，第二自动化气缸组产生的吸附作用关闭，光伏电池被输送到物料自动分拣机构的物料第四自动化传输机构上，第一自动化气缸组工作产生吸附或释放动作，第二组自动化机械臂根据光伏电池的I-V测试曲线和等级，分别将不同等级的光伏电池置放于第二组带自动化顶料机构的料盒之内，第二组带自动化顶料机构的顶料机构下行，以容纳更多的光伏电池；完成光伏电池的检测与分拣。
本实用新型的光伏电池物料流的步骤如下：一批待检测光伏电池放入原料盒内后，置放于上料顶料机构上；上料机械臂拾取顶料机构最上面的光伏电池，并置放于第一级传输带上；物料再传递到第二级传输带，以及第三极传输带上；在第三级传输带上，位置矫正机构接触并挪动光伏电池，然后，上下排针接近并接触光伏电池的正负极；再传输到第四级传输带上，分拣机械臂拾取第四级传输带上的光伏电池，并置放于分拣顶料机构的料盒上，完成分拣。这里，智能视觉检测系统、智能I-V测试系统、以及智能模拟光源系统不直接接触光伏电池；此外，气缸吸附和释放作用分别是各传输带的辅助机构，不影响物料流的流向与动作。
本实用新型的有益效果如下：
(1)采用了多组自动化系统，实现了光伏电池自动上料、自动传输、自动位置检测、自动位置矫正、自动化光源模拟、自动I-V测试、自动化等级分拣等自动化工序；
(2)采用了多组气缸控制系统，实现了若干个光伏电池同时被吸附、被释放，允许系统并行处理若干个光伏电池的自动上料、自动传输、自动位置检测、自动位置矫正、自动化光源模拟、自动I-V测试、自动化等级分拣；
(3)采用了自动顶料机构和自动机械臂搬运物料机构配合完成上料或分拣，减小光伏电池拾取、移动、置放的破损率；
(4)采用了视觉定位系统，智能化地完成对光伏电池位置的检测，保证检测的精确度和准确度；
(5)采用了位置矫正系统，保证光伏电池位置精度；
(6)采用了排针接触系统，保证光伏电池与排针的多点接触，确保电信号质量；
(7)采用了基于LED光源的智能光源模拟系统，用多组LED光源模拟太阳光光谱和光强；
(8)采用了基于非线性拟合算法的智能I-V测试系统，保证I-V测试的精确性和快速性。
附图说明
图1本实用新型的结构示意图。
图2本实用新型的光伏电池物料流。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种全自动智能光伏电池检测与分拣设备，包括总控制台1、总控制台连接臂2、三色灯3、上机身4、轮式支撑结构5、下机身6、供电与通讯总线系统7、供电与通讯总线的分支系统8、第一自动化气缸组9、第二自动化气缸组10、第三自动化气缸组11、第四自动化气缸组12、第一组带自动化顶料机构的料盒13、物料第一自动化传输机构14、第一组自动化机械臂15、物料第二自动化传输机构16、智能视觉位置检测系统17、物料第三自动化传输机构18、物料位置自动化矫正机构19、智能光源模拟器20、智能I-V测试仪21、自动化上排针系统22、自动化下排针系统23、物料第四自动化传输机构24、第二组带自动化顶料机构的料盒25、第二组自动化机械臂26。
总控制台1通过总控制台连接臂2与上机身4连接，三色灯3设置在上机身4顶面；上机身4通过金属支架结构设置在下机身6上；下机身6的底座为轮式支撑结构5；下机身6内置供电与通讯总线系统7、供电与通讯总线的分支系统8、第一自动化气缸组9、第二自动化气缸组10、第三自动化气缸组11、与第四自动化气缸组12；通讯总线系统7由多组供电与通讯总线的分支系统8组成，供电与通讯总线的分支系统8用于给外围设备供电，并进行信息交互；上机身4的最左侧为一组自动化上料机构，分别由第一组带自动化顶料机构的料盒13、物料第一自动化传输机构14、第一组自动化机械臂15以及第四自动化气缸组12组成；与自动化上料机构串行的右侧布置了一组智能自动化物料位置检测机构，由物料第二自动化传输机构16、智能视觉位置检测系统17以及第三自动化气缸组11组成；与智能自动化物料位置检测机构串行的右侧布置了一组物料自动位置矫正与传输机构，由物料第三自动化传输机构18、物料位置自动化矫正机构19以及第二自动化气缸组10组成；与物料自动位置矫正与传输机构串行的右侧布置了一组物料自动分拣机构，由物料第四自动化传输机构24、第二组带自动化顶料机构的料盒25、第二组自动化机械臂26以及第一自动化气缸组9组成。物料自动位置矫正与传输机构纵向布置了一组智能I-V特性曲线测试系统，由智能光源模拟器20、智能I-V测试仪21、自动化上排针系统22以及自动化下排针系统23组成。
所述第一自动化气缸组9、第二自动化气缸组10、第三自动化气缸组11以及第四自动化气缸组12分别由若干个气缸组成，每个气缸有自动化气动阀门，控制气流的启动或关闭；从而保证若干个光伏电池在物料第一自动化传输机构14、物料第二自动化传输机构16、物料第三自动化传输机构18、物料第四自动化传输机构24上的不同位置完成各自的吸附和释放动作；保证了智能光伏检测与分拣设备能够在同一时间段对若干个光伏电池产生不同的操作，包括：上料、传输、位置检测、位置矫正、I-V测试、分拣等动作，从而提升光伏电池检测的效率。
所述第一组自动化机械臂15和第一组带自动化顶料机构的料盒13的作用是将料盒内的光伏电池依次自动地拾取，并自动地置放于物料第一自动化传输机构14上，完成光伏电池的自动化上料动作。
所述第二组自动化机械臂26和第二组带自动化顶料机构的料盒25的作用是将物料第四自动化传输机构24上的光伏电池依次自动地拾取，并自动地置放于第二组带自动化顶料机构的料盒25内，第二组带自动化顶料机构的料盒25下行，容纳更多光伏电池，完成光伏电池的自动化分拣动作。
所述智能视觉位置检测系统17的作用是，用摄像头拍摄光伏电池在第二自动化传输机构16上的图像，通过智能图像处理方法，对光伏电池的边缘进行识别，智能化地提取出光伏电池相对于第二自动化传输机构16的位置偏差。
所述物料位置自动化矫正机构19的作用是，一方面接收智能视觉位置检测系统17的位置控制指令，另一方面驱动自动化矫正系统对光伏电池的位置进行矫正。
所述自动化上排针系统22和自动化下排针系统23的作用是，通过自动化程序驱动，实现双向排针分别接近和接触光伏电池的正面(背面)的正极(负极)。
所述智能I-V测试仪21的作用是分别接受自动化上排针系统22和自动化下排针系统23的电信号，通过智能算法计算得出光伏电池的I-V测试曲线。
所述智能光源模拟器20的作用是，通过自动化地控制LED灯等发光器件，模拟太阳发光光谱，实现对太阳光的光强和光谱的模拟。
综上所述，一种全自动智能光伏电池检测与分拣设备使用过程如下：
首先，操作人员在总控制台1输入设备启动功能，总控制台1产生控制指令通过供电与通讯总线系统7以及供电与通讯总线的分支系统8将控制指令发送给各个自动化系统与智能系统；
其次，各子系统分别接收总控制台的控制指令，执行各自自动化或智能检测功能；
其中，自动化上料机构子系统启动后，第一组带自动化顶料机构的料盒13依次将料盒内光伏电池顶出料盒，并由第一组自动化机械臂15依次将光伏电池置放于物料第一自动化传输机构14之上，并且由第四自动化气缸组12的气动单元产生吸附作用，防止光伏电池从物料第一自动化传输机构14上脱落；
当光伏电池传输到物料第一自动化传输机构14的拐点处，第四自动化气缸组12的气动单元产生吸附作用关闭，物料自动输送到智能自动化物料位置检测机构的物料第二自动化传输机构16上，第三自动化气缸组11组成工作并产生对光伏电池的吸附作用，防止光伏电池从物料第二自动化传输机构16上脱落；同时，智能视觉位置检测系统17启动，摄像头拍摄光伏电池在第二自动化传输机构16上的图像，通过智能图像处理方法，对光伏电池的边缘进行识别，智能化地提取出光伏电池相对于第二自动化传输机构16的位置偏差；
当光伏电池传输到物料第二自动化传输机构16的拐点处，第三自动化气缸组11的气动单元产生吸附作用关闭，物料自动输送到位置矫正与传输系统的物料第三自动化传输机构18上，物料位置自动化矫正机构19接收到智能视觉位置检测系统17的控制指令，对光伏电池的位置进行矫正；矫正完毕后，第二自动化气缸组10组成工作并产生对光伏电池的吸附作用，防止光伏电池从物料第三自动化传输机构18上脱落；
当光伏电池传输到智能I-V特性曲线测试系统内部时候，物料第三自动化传输机构18不再移动，智能I-V特性曲线测试系统开始工作；首先，自动化上排针系统22和自动化下排针系统23同时启动，双向排针分别接近光伏电池的正面和背面，最终触碰到光伏电池的正极和负极；其次，智能光源模拟器20产生太阳光模拟光，辐射光伏电池；双向排针检测到电流传输到智能I-V测试仪21内，通过智能算法计算得出光伏电池的I-V测试曲线；完成对光伏电池的光电性能的检测；
已检测完的光伏电池，在输送到第三自动化传输机构18的拐点处，第二自动化气缸组10产生的吸附作用关闭，光伏电池被输送到物料自动分拣机构的物料第四自动化传输机构24上，第一自动化气缸组9工作产生吸附或释放动作，第二组自动化机械臂26根据光伏电池的I-V测试曲线和等级，分别将不同等级的光伏电池置放于第二组带自动化顶料机构25的料盒之内，第二组带自动化顶料机构25的顶料机构下行，以容纳更多的光伏电池；完成光伏电池的检测与分拣。
参考图2，本实用新型的光伏电池物料流的步骤如下：一批待检测光伏电池放入原料盒内后，置放于上料顶料机构上；上料机械臂拾取顶料机构最上面的光伏电池，并置放于第一级传输带上；物料再传递到第二级传输带，以及第三极传输带上；在第三级传输带上，位置矫正机构接触并挪动光伏电池，然后，上下排针接近并接触光伏电池的正负极；再传输到第四级传输带上，分拣机械臂拾取第四级传输带上的光伏电池，并置放于分拣顶料机构的料盒上，完成分拣。这里，智能视觉检测系统、智能I-V测试系统、以及智能模拟光源系统不直接接触光伏电池；此外，气缸吸附和释放作用分别是各传输带的辅助机构，不影响物料流的流向与动作。