一种光伏电池板弯曲强度检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及弯曲强度检测领域，具体涉及一种光伏电池板弯曲强度检测装置及检测方法。

背景技术

弯曲试验是一种测试材料弯曲强度和其他重要性能的方法，相关技术中常采用三点弯曲或者四点弯曲的方式将试样放在弯曲装置上，调整支撑点之间的跨距，在试样上加载进行弯曲试验，直到达到规定的弯曲程度或发生断裂破坏，弯曲试验可用于测试塑料、纤维增强塑料(FRP)、金属和陶瓷等材料的弯曲强度。

光伏电池板一般是指太阳能光伏电池，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，通常是由钢化玻璃、EVA、电池片、背板、铝合金保护层等层叠组成，光伏组件在生产过程中都需要利用激光切割技术把原有的标准型电池片切成若干小片，影响了电池的弯曲强度性能，也可能导致光伏组件制成环节的破片率，因此，在光伏电池出厂之前，通常会对光伏电池进行弯曲强度相关的检测，以此判定该光伏电池产品是否合格。例如授权公告号为CN 115248165 B的中国专利文献就公开了一种光伏电池弯曲强度检测装置，该装置在光伏板的下方设置两个圆轴，在光伏板上方通过下压结构施加下压力，在圆轴的引导下，光伏板弯曲形变，根据形变参数检测计算出光伏板的弯曲强度。但是上述方案中一个光伏电池板只能进行一次弯曲强度检测，测试数据以及测试形式单一，不仅浪费光伏板样本，而且数据准确度较低。

公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

根据现有技术的不足之处，本发明提出了一种光伏电池板弯曲强度检测装置及检测方法，能够在一块光伏电池板上以多种形式获取多组测试数据，测试结果准确度高，测试数据指导意义大。

本发明的一种光伏电池板弯曲强度检测方法采用如下技术方案：具体包括以下步骤：

步骤S1，利用三点弯曲法在电池板试样上获取第一裂痕，第一裂痕与电池板试样的宽边平行，根据第一裂痕计算第一弯曲强度；

步骤S2，若第一弯曲强度不合格，则利用三点弯曲法在电池板试样上获取第二裂痕，第二裂痕与电池板试样的宽边呈第一夹角设置，根据第二裂痕计算第二弯曲强度；

步骤S3，若第二弯曲强度仍不合格，则利用三点弯曲法在电池板试样上获取第N裂痕，第N裂痕与电池板试样的宽边呈第N-1夹角设置，第N-1夹角大于第N-2夹角，N≥3，根据第N裂痕计算第N弯曲强度；

其中第一裂痕、第二裂痕至第N裂痕在电池板试样的长度方向互相间隔且不相交。

可选地，第一裂痕、第二裂痕至第N裂痕有多条，根据多条得到的结果取平均值。

可选地，多条第一裂痕沿电池板试样的长度方向均布，每一条第二裂痕或第N裂痕分别位于相邻两条第一裂痕之间。

可选地，形成相邻两条第一裂痕之间的第二裂痕或第N裂痕时，电池板试样的弯折方向与形成第一裂痕时的弯折方向相反。

可选地，每进行一次试验后，将电池板试样展平。

一种光伏电池板弯曲强度检测装置，用于实现上述的一种光伏电池板弯曲强度检测方法，所述光伏电池板弯曲强度检测装置包括箱体和若干压辊；压辊两两一组，有六组，所有压辊均水平设置且沿箱体的宽度方向延伸，每一组中的两个压辊上下对正，六组压辊对称分列于箱体宽度方向的两侧壁且在长度方向间隔设置，位于同一直线的两个压辊相互靠近的一端接触，电池板试样夹设在上下的压辊之间；

每个压辊均能够绕自身轴线转动，且能够沿上下方向以及箱体的长度方向移动。

可选地，所述电池板试样弯曲强度检测装置还包括第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构；第一驱动机构用于驱动压辊绕自身轴线转动，第二驱动机构用于驱动压辊上下移动，第三驱动机构用于驱动压辊沿箱体的长度方向滑动。

可选地，第一驱动机构包括第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴与压辊连接，进而驱动压辊转动。

可选地，第二驱动机构包括第一电动缸，第一电动缸能够沿箱体的长度方向滑动设置于箱体，第一电动缸的输出端与第一伺服电机连接，进而带动压辊上下移动。

可选地，第三驱动机构包括第二伺服电机、滚动齿轮和固定齿条，第二伺服电机沿箱体的长度方向滑动设置于箱体，第二伺服电机的输出轴与第一电动缸相对转动连接，滚动齿轮套设于第二伺服电机的输出轴且在第二伺服电机的驱动下转动，固定齿条设置于箱体且与滚动齿轮啮合。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种光伏电池板弯曲强度检测方法在根据第一裂痕测得电池板试样的弯曲强度不合符要求的情况下，在同一块电池板试样上进行不同长度裂缝的试验，不仅能够使得同一块电池板试样得到最大化的利用，而且能够得到多组测量数据，为今后光伏电池板的设计提出指导性改进意见。本发明提供的一种光伏电池板弯曲强度检测装置的各个压辊能够相对电池板试样移动，实现对电池板试样多位置的检测，同时压辊能够单独控制并绕自身轴线转动，实现对电池板试样的转动，以能够在电池板试样上获取不同长度的裂缝，在实现上述方法的同时，能够实现连续的自动化作业，操作便捷，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。

图1为本发明一种光伏电池板弯曲强度检测装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种光伏电池板弯曲强度检测装置的剖切立体图；

图3为本发明一种光伏电池板弯曲强度检测装置的正视图；

图4为图3中A-A剖视图；

图5为本发明一种光伏电池板弯曲强度检测装置中箱体的结构示意图；

图6为本发明一种光伏电池板弯曲强度检测装置中隐去箱体的结构示意图；

图7为本发明一种光伏电池板弯曲强度检测装置中压辊、第一驱动机构、第二驱动机构以及第三驱动机构的结构示意图；

图8为图7的分解图；

图9为一种光伏电池板弯曲强度检测装置检测弯曲强度的过程示意图；

图10为电池板试样上获取的第一裂痕的示意图；

图11为电池板试样上获取的第二裂痕的示意图；

图12为电池板试样上获取的第三裂痕的示意图。

图中：

100、箱体；110、上盖；120、侧板；130、第一滑槽；140、第二滑槽；

200、电池板试样；

310、第二伺服电机；311、第二滑块；

321、固定齿条；322、第三滑槽；

330、滚动齿轮；

340、第一电动缸；341、第一滑块；342、套筒；

350、第一伺服电机；353、第一直杆；

360、压辊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种光伏电池板弯曲强度检测方法，具体包括以下步骤：

步骤S1，利用三点弯曲法在电池板试样200上获取第一裂痕，第一裂痕与电池板试样200的宽边平行，根据第一裂痕计算第一弯曲强度，也就是根据获取第一裂痕所得到的参数计算第一弯曲强度。

步骤S2，若第一弯曲强度不合格，则利用三点弯曲法在电池板试样200上获取第二裂痕，第二裂痕与电池板试样200的宽边呈第一夹角设置，根据第二裂痕计算第二弯曲强度；

步骤S3，若第二弯曲强度仍不合格，则利用三点弯曲法在电池板试样200上获取第N裂痕，第N裂痕与电池板试样200的宽边呈第N-1夹角设置，第N-1夹角大于第N-2夹角，N≥3，根据第N裂痕计算第N弯曲强度；第一裂痕、第二裂痕至第N裂痕在电池板试样200的长度方向互相间隔且不相交。

能够理解的是，三点弯曲是一种测量弯曲强度的受力结构，试样被定位在两个下辊棒和一个上辊棒之间，上辊棒位于跨中，上下辊棒相对运动使试样产生弯曲，直至式样出现裂痕或断裂；弯曲强度的计算公式为：

其中，

需要解释的是，利用上述方法，在得到的弯曲强度不合格时，可以在电池板试样200上持续检测，直至电池板试样200上没有足够的空间进行下一次检测为止。进一步需要解释的是，第一裂痕与电池板试样200的宽边平行，则第一裂痕的长度为电池板试样200的宽度，第二裂痕与电池板试样200的宽边呈第一夹角设置，那么第二裂痕的长度大于第一裂痕的长度，形成第二裂痕所需要的下压载荷要大于形成第一裂痕所需要的下压载荷；在根据第一裂痕计算的弯曲强度（对应前述第一弯曲强度）不符合要求的情况下，如果根据第二裂痕计算测得的弯曲强度（对应前述第二弯曲强度）符合要求，那么将电池板试样200的宽度增加至第二裂痕的宽度，极大可能会使得电池板试样200的弯曲强度符合要求；如若根据第二裂痕得到的弯曲强度仍然不符合要求，则以更大的角度获得第三裂痕（对应前述第N裂痕），则第三裂痕的长度大于第二裂痕的长度，如果根据第三裂痕获得的弯曲强度（对应前述第N弯曲强度）符合要求，则将电池板试样200的宽度增加至第三裂痕的宽度，极大可能会使得电池板试样200的弯曲强度符合要求。以此类推，在根据第一裂痕测得电池板试样200的弯曲强度不合符要求的情况下，在同一块电池板试样200上进行不同长度裂缝的试验，不仅能够使得同一块电池板试样200得到最大化的利用，而且能够得到多组测量数据，为今后光伏电池板的设计提出指导性改进意见。

进一步的，第一裂痕、第二裂痕至第N裂痕均可以设置有多条，根据多条得到的结果取平均值，以使得测量结果更加的准确。

进一步的，多条第一裂痕沿电池板试样200的长度方向均布，每一条第二裂痕或第N裂痕分别位于相邻两条第一裂痕之间。如此排布使得同一个电池板试样200上能够尽可能多的进行折弯检测，进而形成尽可能多的裂痕，得到更多的参考数据。

进一步的，相邻两条裂痕形成时，电池板试样200的弯折方向相反。通过设置弯折方向相反，尽可能的减小已形成的裂痕对电池板试样200强度的影响，使得测量结果更加的准确。

进一步的，每进行一次试验后，将电池板试样200展平，以便于后续试验的进行。

参照图1至图12所示，本发明还提供了一种光伏电池板弯曲强度检测装置，用于实现上述光伏电池板弯曲强度检测方法，光伏电池板弯曲强度检测装置具体包括箱体100和若干压辊360；箱体100具有底座、侧板120和上盖110，侧板120位于底座宽度方向的两侧且与底座和一体成型，上盖110和侧板120可拆卸连接，箱体100在长度方向的两端敞口，便于装拆电池板试样200。

压辊360两两一组，有六组，所有压辊360均水平设置且沿箱体100的宽度方向延伸，每一组中的两个压辊360上下对正，六组压辊360对称分列于箱体100宽度方向的两侧壁且在长度方向间隔设置，位于同一直线的两个压辊360相互靠近的一端接触，电池板试样200夹设在上下的压辊360之间；每个压辊360均能够绕自身轴线转动，且能够沿上下方向以及箱体100的长度方向移动。

在进一步的实施例中，本发明的电池板试样200弯曲强度检测装置还包括第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构；第一驱动机构用于驱动压辊360绕自身轴线转动，第二驱动机构用于驱动压辊360上下移动，第三驱动机构用于驱动压辊360沿箱体100的长度方向滑动。

进一步的，本发明给出的优选实施例，第一驱动机构包括第一伺服电机350，第一伺服电机350的输出轴与压辊360连接，进而驱动压辊360转动。

第二驱动机构包括第一电动缸340，第一电动缸340能够沿箱体100的长度方向滑动设置于箱体100，第一电动缸340的输出端与第一伺服电机350连接，进而带动压辊360上下移动。自然地，第二驱动机构还可以为气压缸、液压缸、线性电机等能够实现同等功能的驱动元件。在第一电动缸340和第一伺服电机350之间装有压力传感器，能够检测第一电动缸340施压的载荷大小，为便于结构设置，第一伺服电机350上设置有第一直杆353，第一电动缸340的输出端与第一直杆353连接，压力传感器设置于第一电动缸340的输出端与第一直杆353之间。

第三驱动机构包括第二伺服电机310、滚动齿轮330和固定齿条321，第二伺服电机310沿箱体100的长度方向滑动设置于箱体100，第二伺服电机310的输出轴与第一电动缸340相对转动连接，滚动齿轮330套设于第二伺服电机310的输出轴且在第二伺服电机310的驱动下转动，固定齿条321设置于箱体100且与滚动齿轮330啮合。

进一步的，为便于结构设置，第一电动缸340上设置有套筒342，第二伺服电机310的输出轴与套筒342转动连接。箱体100上设置有沿其长度方向延伸的第一滑槽130和第二滑槽140，第二伺服电机310的输出轴滑动设置于第一滑槽130，第二伺服电机310的壳体滑动设置于第二滑槽140，具体的说第二伺服电机310的壳体上设置有第二滑块311，第二滑块311滑动设置于第二滑槽140，进而使得第二伺服电机310沿箱体100的长度方向滑动。

固定齿条321的一侧壁设置有第三滑槽322，第三滑槽322沿箱体100的长度方向延伸，第一电动缸340上设置有第一滑块341，第一滑块341滑动设置于第三滑槽322，进而使得第一电动缸340能够沿箱体100的长度方向滑动。

结合上述实施例，本发明的使用原理和工作过程为：

获取第一裂痕，判断弯曲强度（对应上述第一弯曲强度）：

首先将电池板试样200以图2所示的方向水平直插入上下的压辊360之间，且使得电池板试样200的长边与压辊360保持垂直，也就是电池板试样200的宽边与压辊360保持平行。

上下移动所有的压辊360，使得所有的压辊360与电池板试样200接触，以对电池板试样200进行支撑；然后，沿箱体100的长度方向移动压辊360，使得所有压辊360位于电池板试样200的一端，且所有压辊360中位于两侧的压辊360之间的跨度为L，中间的压辊360位于跨中，移动压辊360的过程中，可以一次仅移动位于同一竖直平面的两组压辊360，其余压辊360对电池板试样200进行支撑，而且移动的过程中使得压辊360主动转动，以减小摩擦，利于电池板试样200在空间中的位置保持不变，调节完成后，如图9a所示。

之后，将所有压辊360调节至如图9b所示的状态，以形成三点弯曲所需的支撑点，图9b所示为将上方跨中压辊360抬升，下方两侧的压辊360降低，剩余压辊360与电池板试样200接触，形成三点支撑。

如图9c所示，使得上方与电池板试样200接触的两个压辊360保持不动，下方与电池板试样200接触的压辊360向上移动，直至电池板试样200上侧出现裂痕，在第一电动缸340和第一伺服电机350之间装有压力传感器，通过压力传感器记录压弯过程中下方压辊360所施加的最大载荷p。

如图9d所示，使得所有的压辊360复位，压辊360复位的过程中，图9b中未与电池板试样200接触的三个压辊360将电池板试样200折弯的部分展平。之后将所有压辊360向前移动，如图9e，进行下一处检测，压辊360移动的距离为A>1.5L。参照上述方式依次检测，直至完成全部折弯，如图10，虚线为折弯形成的第一裂痕，第一裂痕的长度a等于电池板试样200的宽度。

根据每一处第一裂痕计算弯曲强度，并将所有第一裂痕处得出的弯曲强度取平均值，判断弯曲强度是否符合要求，若符合要求则产品合格，若不符合要求，进行下一步检测。

获取第二裂痕，判断弯曲强度（对应上述第二弯曲强度）：

将多次弯折后的电池板试样200复位至初始状态，如图1、2所示，将两端对角的两组压辊360与电池板试样200保持接触，其余四组压辊360远离电池板试样200。反向转动这两组压辊360，使得电池板试样200转动一定角度α（参照图6中方向，以左前方、右后方两组压辊360接触电池板试样200为例，右后方的一组压辊360转动使电池板试样200向右移动，左前方的一组压辊360转动使电池板试样200向左输送，电池板试样200将发生顺时针方向的转动，由图10变为图11状态）。此后在相邻的两条第一裂痕之间设置新的折弯点，如图11所示，将两虚线（也就是相邻的两条第一裂痕）之间的面积均分，下方接触电池板试样200的两个压辊360之间的跨度依然为L，压辊360和电池板试样200相接触的长度为b，弯折后形成的裂痕宽度也为b，b>a。

仿照上述压弯步骤进行弯曲试验，记录p，需要注意的是，在获取第二裂痕时，将上方两侧的压辊360以及下方中间的压辊360远离电池板试样200，将上方中间的压辊360以及下方两侧的压辊360接触电池板试样200，也就是第二裂痕的折弯方向与第一裂痕的折弯方向相反。

计算并判断此时弯曲强度符不符合要求，若符合则证明将a加宽至b可以满足需求，以此对后续的电池板试样200的设计提出指导性意见，若不符合则将此处弯折复位。能够理解的是，可在电池板试样200转动α的角度下，参照第一裂痕的获取方式获取多条第二裂痕，多条第二裂痕计算弯曲强度并求平均值，以使得结果更加精准，图中仅展示出一条第二裂痕。

获取第三裂痕（对应前述第N裂痕），判断弯曲强度（对应前述第N弯曲强度）：

进一步旋转电池板试样200至角度β，对下一个折弯点进行测试，如图12所示，得到第三裂痕，第三裂痕的长度为c，c>b>a，γ=β-α，再次计算并判断弯曲强度符不符合要求，若不符合，按照上述方式类推，进行下处检测，直至将电池板试样200测试完毕。

通过以上，本发明提供的一种光伏电池板弯曲强度检测装置能够在一个电池板试样200上进行多次连续自动化的试验，操作便捷，效率高，不仅能够对同一个试验样品进行最大程度的利用，而且得出多种测量数据，同时根据测量数据判断出光伏电池板的设计是否合理，为以后的设计改进提出指导性意见。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。