一拖二激光头及电池片开槽方法

本分案申请是基于申请号为202110299867.1、申请日为2021年03月22日、发明名称为“一种一拖二开槽激光头及电池片一分三开槽方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光伏激光切割技术领域，尤其是涉及一种一拖二激光头及电池片开槽方法。

背景技术

随着光伏科技不断进步，太阳能技术应用越发广泛，其中最为常见的太阳能电池板的生产过程中，需要将电池板用激光进行切割。

然而现有技术中仅能一个激光输入装置安装一个激光头，在电池片需要一分三的情况下生产力较低；而如果增加激光输入装置则会大大加大成本耗费，采用分束镜虽能实现一个激光输入装置同时安装两个激光头，但是分束镜对激光的损耗过大，对产品的影响不可忽略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一拖二激光头及电池片开槽方法，以实现一个激光输入装置连接两个激光头对电池片做一分三开槽处理。

为实现上述技术目的，本发明实施例的技术方案具体如下：

一种一拖二开槽激光头，包括底板、激光输入加光闸、第一激光切割模组以及第二激光切割模组，激光输入加光闸设置于底板上，激光输入加光闸外接激光输入装置，激光输入加光闸包括偏转机构，所述偏转机构包括偏转镜以及固定块，偏转镜滑动设于固定块内，偏转镜与激光输入装置输入的激光光路成一定角度；第一激光切割模组包括第一激光头，第一激光头连接第一反射组件，当偏转镜滑动至第一位置时，第一激光头通过第一反射组件与激光输入装置实现光路相通；第二激光切割模组包括第二激光头，第二激光头连接反射模组，当偏转镜滑动至第二位置时，第二激光头通过反射模组与激光输入装置实现光路相通。

进一步的，第一反射组件包括第一安装块以及第一反射镜，第一反射镜固定于第一安装块上，第一安装块的下端连接第一激光头；定义第一安装块的第一表面固定第一反射镜，定义第一安装块的第二表面正对偏转机构，定义第一安装块的第三表面连接第一激光头，第一表面、第二表面以及第三表面上皆设有孔洞，其中第一表面上的孔洞分别与第二表面以及第三表面上的孔洞贯穿相通。

更进一步的，第一激光切割模组还包括第一微调滑台，第一微调滑台设于底板上，第一微调滑台的滑动端连接第一安装块。

进一步的，反射模组还包括第二反射组件以及第三反射组件，第二反射组件包括第二安装块以及第二反射镜，第三反射组件包括第三安装块以及第三反射镜，第二反射组件以及第三反射组件皆与第一反射组件结构相同；第二安装块固定连接第二激光头，第三安装块设于第二安装块上。

更进一步的，第二反射镜与第一反射镜平行设置，第三反射镜与偏转镜平行设置。

更进一步的，反射模组还包括第二微调滑台，第二微调滑台设于底板上，第二微调滑台的滑动端连接第二安装块。

进一步的，底板上设有机罩，机罩为不透光的封闭结构。

进一步的，第一激光头包括扩束镜以及聚焦镜，扩束镜上端固定于第一安装块，扩束镜下端连接聚焦镜。

一种电池片一分三开槽方法，包括上文的一拖二开槽激光头，方法包括以下步骤：

S1、第一激光头及第二激光头垂直电池片设置，分别调整第一激光头和第二激光头与电池片竖直方向上的距离为设定值；设置位于第一激光头和第二激光头激光范围外的电池片朝向第一激光头运动；

S2、开启外接的激光输入装置，当电池片的第一边移动到第一激光头的正对位置时，移动偏转镜至第一位置，第一激光头对电池片的第一开槽处开槽；上述开槽完毕后，使电池片的第一边移动到第二激光头正对位置时，移动偏转镜至第二位置，第二激光头对电池片第二开槽处开槽，第二开槽处开槽完毕后关闭激光输入装置且偏转镜复位；

S3、使电池片第二边移动到第一激光头正对位置时，开启激光输入装置，移动偏转镜至第一位置，第一激光头对电池片第三开槽处开槽；使电池片第二边移动至第二激光头正对位置时，移动偏转镜至第二位置，第二激光头对电池片第四开槽处开槽。

S1中，开槽前第一激光头与第二激光头在电池片的运动方向上错位设置，且所述第一激光头位于所述第二激光头与所述电池片之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明可实现两个激光头进行激光开槽工作，在电池片做一分三切割时有效提高工作效率。

2.本发明中仅外接一个激光输入装置连接两个激光头进行工作，大大降低了成本投入。

3.本发明偏转镜滑动设计，使两个激光头轮流工作对电池片一分三开槽的方法，相比使用分束镜而言有效降低对激光的损耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例中一种一拖二开槽激光头的结构示意图。

图2为本发明实施例中一种一拖二开槽激光头的内部结构示意图。

图3为本发明实施例中偏转机构的剖视示意图。

图4为本发明实施例中第一激光切割模组的安装示意图。

图5为本发明实施例中第一安装块一角度的结构示意图。

图6为本发明实施例中第一安装块另一角度的结构示意图。

图7为本发明实施例中第二激光切割模组的结构示意图。

图8为本发明实施例中第一激光头的结构示意图。

图9为本发明实施例中电池片开槽后的结构示意图。

其中附图标号具体如下：

10-底板；11-激光输入加光闸；111-偏转机构；1111-偏转镜；1112-固定块；1112a-弧形槽；1113-驱动源；112-激光输入接头；113-支架；

12-第一激光切割模组；121-第一激光头；1211-扩束镜；1212-聚焦镜；122-第一反射组件；1221-第一安装块；1221a-第一表面；1221b-第二表面；1221c-第三表面；1222-第一反射镜；1223-孔洞；123-第一微调滑台；

13-第二激光切割模组；131-第二激光头；132-反射模组；1321-第二反射组件；1324-第三反射组件；1322-第二安装块；1323-第二反射镜；1325-第三安装块；1326-第三反射镜；1327-第二微调滑台；1328-连接件；14-机罩。

20-电池片；20a-电池片第一边；20b-电池片第二边；20c-电池片第一开槽处；20d-电池片第二开槽处；20e-电池片第三开槽处；20f-电池片第四开槽处。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。

需要说明的是，当一个组件被认定是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认定是“设于”或者“设置于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被称为是“固定于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“前”、“后”、“左”“右”以及类似的表达只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请书的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨于限制本申请。

请参见图2至图4，本实施例提供的一拖二开槽激光头，包括底板10、激光输入加光闸11、第一激光切割模组12以及第二激光切割模组13，激光输入加光闸11设置于底板10上，激光输入加光闸11外接激光输入装置，激光输入加光闸11包括偏转机构111，偏转机构111包括偏转镜1111以及固定块1112，偏转镜1111滑动设于固定块1112内，偏转镜1111与激光输入装置输入的激光光路成一定角度；第一激光切割模组12包括第一激光头121，第一激光头121连接第一反射组件122，当偏转镜1111滑动至第一位置时，第一激光头121通过第一反射组件122与激光输入装置实现光路相通；第二激光切割模组13包括第二激光头131，第二激光头131连接反射模组132，当偏转镜1111滑动至第二位置时，第二激光头131通过反射模组132与激光输入装置实现光路相通。

偏转镜1111与激光输入装置输入的激光光路成一定角度以对激光进行反射使激光射入反射模组132中。

偏转镜1111的滑动设置使得激光输入装置发出的激光可经偏转镜1111反射后改变原光路，以实现一个激光输入装置连接两个激光头且两个激光头能够单独工作并对电池片20进行开槽处理。

激光输入加光闸11还包括激光输入接头112，激光输入接头112通过支架113固定于底板10上，激光输入接头112一端连接固定块1112，其另一端用于外接激光输入装置。

作为优选的技术方案，偏转镜1111竖直设置，且与激光输入装置输入的激光光路成45度角，以将光路控制在同一水平面内，且反射后的光路与原光路垂直，便于反射模组132的布置调节。

进一步的，偏转机构111还包括驱动源1113，驱动源1113固定于固定块1112内；固定块内设有弧形槽1112a，偏转镜1111滑动设于弧形槽1112a中，驱动源1113驱动偏转镜1111在弧形槽1112a中滑动；优选的，驱动源1113选用音圈电机，以完成对偏转镜1111的高精度控制；选用音圈电机的原因在于其动子重量轻，响应时间短，可实现对小物体高精度控制且其使用寿命较长。

进一步的，请参见图4至图6，第一反射组件122包括第一安装块1221以及第一反射镜1222，第一反射镜1222固定于第一安装块1221上，第一安装块1221的下端连接第一激光头121；定义第一安装块1221的第一表面1221a固定第一反射镜1222，定义第一安装块1221的第二表面1221b正对偏转机构111，定义第一安装块1221的第三表面1221c连接第一激光头121，第一表面1221a、第二表面1221b以及第三表面1221c上皆设有孔洞1223，其中第一表面1221a上的孔洞1223分别与第二表面1221b以及第三表面1221c上的孔洞1223贯穿相通。

贯穿的孔洞1223用于激光光路的传播，当偏转镜1111滑动至处于未遮挡光路的一端时，激光自激光输入装置中射出后经第一反射镜1222反射入第一激光头121。

更进一步的，请参见图4，第一激光切割模组12还包括第一微调滑台123，第一微调滑台123设于底板10上，第一微调滑台123的滑动端连接第一安装块1221，第一微调滑台123用于调节第一激光头121左右方向上的位置，此处的“左右”指的是本实施例中图4中的方位设置。

进一步的，请参见图2至图7，反射模组132还包括第二反射组件1321以及第三反射组件1324，第二反射组件1321包括第二安装块1322以及第二反射镜1323，第三反射组件1324包括第三安装块1325以及第三反射镜1326，第二反射组件1321以及第三反射组件1324皆与第一反射组件122结构相同；第二安装块1322固定连接第二激光头131，第三安装块1325设于第二安装块1322上。

更进一步的，第二反射镜1323与第一反射镜1222平行设置，第三反射镜1326与偏转镜1111平行设置。

当驱动源1113控制偏转镜1111滑动至遮挡位时，激光自激光输入装置中射出后经偏转镜1111反射入第三反射镜1326，接着经第三反射镜1326反射入第二反射镜1323，第三反射镜1326与偏转镜1111的平行设置使得由第三反射镜1326反射后的光路与激光输入装置发出的原光路平行，此时第二反射镜1323与第一反射镜1222的平行设置使得由第二反射1323镜反射后的光路与第一反射镜1222反射后的光路平行，以确保电池片20与第一激光头121之间的距离和电池片20与第二激光头131之间的距离相同，从而确保第一激光头121和第二激光头131对电池片20的激光效果相同。

因此，由于偏转镜1111在未遮挡光路的一端和遮挡位之间进行滑动地切换，这种切换不会造成已有光路出现偏转。具体地，当偏转镜1111位于遮挡位时，其对激光起到偏转作用，一旦需要进行光路切换时，偏转镜1111将向着未遮挡光路的一端运动。在这样的运动过程中，显然，激光被偏转镜1111偏转的角度是不变的，因此避免了光路切换时激光的偏转角度持续发生变化从而可能导致电池片开槽出现不良的情况出现。

更进一步的，反射模组132还包括第二微调滑台1327，第二微调滑台1327设于底板10上，第二微调滑台1327的滑动端通过连接件1328连接第二安装块1322，第二微调滑台1327用于调节第二激光头131前后方向上的位置，此处的“前后”指的是本实施例中图4中的方位设置。第一微调滑台123与第二微调滑台1327的设置便于对电池片20的开槽位置进行调节，以对不同大小规格的电池片20进行开槽。

进一步的，请参见图1，底板10上设有机罩14，机罩14为不透光的封闭结构，以保证激光光路的传播不受外界光照影响，同时也避免了其内部的器件沾染灰尘脏污从而影响激光效果。

进一步的，请参见图5、图6及图8，第一激光头121以及第二激光头131结构相同，第一激光头121包括扩束镜1211以及聚焦镜1212，扩束镜1211上端固定于第一安装块1221且扩束镜1211正对孔洞1223设置，其下端连接聚焦镜1212。扩束镜1211用于对原光路进行扩束处理，聚焦镜1212用于对扩束后的光路进行聚焦；以缩小聚焦光斑的直径，减小电池片20的受损面积，以保护电池片20，具体计算方法如下：

聚焦光斑的直径D＝A*F2/(N*F1)，其中，D为聚焦镜1212聚焦过后的聚焦光斑直径，A为外接激光输入装置输出的光纤芯径，F1为外接激光输入装置中输出头的焦距，F2为聚焦镜1212的焦距，N为扩束镜1211的扩束倍数；由公式可见，扩束倍数越大，聚焦光斑的直径越小；

进一步的，聚焦镜1212的设置使得激光在聚焦点处产生焦深，焦深即在激光传播方向上激光光斑尺寸变化不大的一个长度，焦深的具体计算方法如下：

焦深RL＝±πD2/4λM2，其中，RL为焦深，π为常数，D为聚焦镜1212聚焦过后的聚焦光斑直径，λ为外接激光输入装置射出激光的波长，M2为外接激光输入装置射出激光的光束质量；由公式可见，当聚焦光斑的直径越小，即扩束倍数越大，焦深越小；激光对电池片20进行开槽处理需保证具备一定的焦深，一定长度的焦深确保一定长度的激光有效开槽范围，可减少电池片20运动过程中抖动致使电池片20位于激光的有效开槽范围外所带来的误差。

请参见图1至图9，一种电池片20一分三开槽方法，包括上文所述的一拖二开槽激光头，方法包括以下步骤：

S1、第一激光头121及第二激光头131垂直电池片20设置，调整固定一拖二开槽激光头中聚焦镜1212与电池片20间的距离为聚焦镜1212的焦距，调节第一微调滑台123以及第二微调滑台1327以调节第一激光头121及第二激光头131的相对位置，准备激光开槽时，设置电池片20相对一拖二开槽激光头做匀速直线运动分别调整第一激光头121和第二激光头131与电池片20竖直方向上的距离为设定值；设置位于第一激光头121和第二激光头131激光范围外的电池片20朝向第一激光头121运动。

进一步的，设定值为聚焦镜1212的焦距值，一定长度的焦深降低了调整该设定值时的测量及调整误差。

S2、开启外接的激光输入装置，以电池片第一边20a先运动到第一激光头121正对位置为例，使电池片第一边20a移动到第一激光头121正对位置时，移动偏转镜1111至第一位置，第一激光头121对电池片第一开槽处20c开槽；使电池片第一边20a移动到第二激光头131正对位置时，移动偏转镜1111至第二位置，第二激光头131对电池片第二开槽处20d开槽，开槽完毕后激光输入装置关闭且偏转镜1111复位。

S3、使电池片第二边20b移动到第一激光头121正对位置时，激光输入装置开启，移动偏转镜1111至第一位置，第一激光头121对电池片第三开槽处20e开槽；使电池片第二边20b移动至第二激光头131正对位置时，移动偏转镜1111至第二位置，第二激光头131对电池片第四开槽处20f开槽。

进一步的，S1中，开槽前第一激光头121与第二激光头131在电池片20的运动方向上错位设置，且第一激光头121位于所述第二激光头131与所述电池片20之间，此时设置电池片20做匀速直线运动，第一激光头121位于所述第二激光头131与所述电池片20之间的作用在于电池片20做匀速直线运动后电池片第一边20a首先移动至第一激光头121正对位置再移动至第二激光头131正对位置，同理电池片第二边20b首先移动至第一激光头121正对位置再移动至第二激光头131正对位置，以实现全部开槽电池片20无需停止移动，大大提高生产效率。

当电池片20三等分时，电池片第一开槽处20c及电池片第二开槽处20d位于电池片第一边20a三等分处，且电池片第三开槽处20e及电池片第四开槽处20f位于电池片第二边20b三等分处。

需要强调的是，尽管上面已经示出和描述了本发明的具体实施例，但是并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。