[发明专利]针对太阳电池阵电路电阻焊接的图像识别系统及方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及针对太阳电池阵电路电阻焊接的图像识别系统及方法，应用于卫星、空间站等航天器用太阳电池阵领域。

背景技术

在目前，国内外的太阳电池阵研制生产中，对于太阳电池组件、功率信号电缆、电路元器件等单元的联接多数采用传统软钎焊焊接工艺。在太空中低温度时软钎焊焊料的锡材料有粉末化倾向，使焊点出现如下不可避免的缺陷：

锡焊工艺所用的软钎焊焊料在GEO、深空探测轨道极限低温条件下，存在固有的“冷脆性”（极限低温下软钎焊焊料粉末化），导致极限低温条件下焊点寿命与可靠性降低；LEO轨道数万周次的冷热交变，造成软钎焊焊料热疲劳，导致焊点寿命降低。

因此，必须改变太阳电池阵电路传统的焊接方式，提高太阳电池阵焊点在轨的环境适应性与可靠性，太阳电池阵电路电阻焊接的自动图像识别系统不仅解决了软钎焊焊接工艺带来的航天器应用的局限性，而且能保证焊接精度、焊接一致性以及生产效率，提高焊点的环境适应性以及可靠性、寿命，为太阳电池阵研制生产提供了保障。

本发明主要解决太阳电池阵上导线、二极管以及元器件管脚与电路进行电阻焊接连接问题，不仅取代传统的软钎焊焊接工艺，而且通过自动识别焊点位置图像、自动进行电阻焊接，提高了焊接的可靠性、稳定性和生产效率。试验证明，本发明在焊接的可靠性、稳定性和生产效率上的作用显著，完全满足卫星、空间站等型号的生产要求。

据查询，乔凤斌等人发表于《制造技术研究》杂志的《太阳电池阵枪式微型电阻焊接系统》文献中介绍了一种太阳电池阵电阻焊接系统，该焊接系统能够实现太阳电池阵电路的电阻焊接连接。但是该焊接系统仅能实现人工定位焊接位置，人工调整焊接位置精度，难以避免人工操作带来的焊接位置误差，影响焊接一致性及焊接质量可靠性的同时也极大的降低了焊接效率。另外，授权公告号为CN201906929U的中国实用新型专利公开了一种“基于图像识别技术的全自动焊接系统”，包括带有键盘、鼠标和显示屏的微机、以及与微机相连的三维伺服机构、垂直光学装置和焊接装置构成，该系统用于电子元器件上焊线的超声波焊接。为了能够实现全自动焊接，该系统采用两套光学装置，一套作用于被焊件的拍摄，一套作用于光源以及Z轴的校正。对于电子元器件上焊线的超声波焊接而言，实现全自动焊接比较容易。首先，焊接平台采用水平方式放置，电子元器件只要放在该平台上，再不施加外力的情况下，可以保证其位置不发生移动；其次是每个电子元器件安放的位置都是事先固定，例如放在印制板上，因而方便电子元器件的安放；再者，利用该套系统进行焊接，焊接对象多为标准件，弱化了焊点识别难度。而在太阳电池阵研制生产中，若沿用该系统，将出现以下不足：

1、焊接时，焊接对象已与太阳电池板连接，需要必要焊接保护措施，防止焊接过程对太阳电池板产生损伤，而该套系统无此防护措施；

2、太阳电池板尺寸不固定，大至1.7m×3.4m，小至0.4m×0.8m。对于小尺寸的太阳电池板，该套系统可以胜任，但是尺寸比较大时，对该系统来说，是一种挑战，在不知道太阳电池板上各个焊区位置的情况下，该套系统的效率将非常低下，而且会占用很大的操作空间；

3、焊接对象的形状不规则，增加了图像识别的难度，焊区内有时会有两根或者两根以上的导线进行电阻焊接，焊区小、焊点多，无疑再次增加了图像识别的难度，对于只有中央控制器的识别系统而言，识别效率不言而喻，因为要先将图片通过串口从识别相机传到中央控制器，再对该图像进行识别；                                                                                                         

4、采用超声波焊接，现阶段不能确认该焊接方式满足空间环境适应能力。

本发明主要应用于空间用太阳电池阵电路的电阻焊接，其安全性、可靠性、精确性要求非常高，因此在工艺方法和应用领域具有发明创新性。

目前没有发现国内有同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容