基于温度控制的空间太阳电池自动封装机器人

论文摘要

空间太阳电池阵是大多数航天器的主电源。在航天器工作的太空,环境非常恶劣,太阳辐照度高,温度起伏大,还有各种各样的高能粒子。为了保护空间太阳电池电源,需要在每片空间太阳电池片表面封装一层抗辐照玻璃盖片。空间太阳电池片和玻璃盖片的封装方式中,盖片胶封装原理上最简单,是主要的封装方式。盖片胶封装虽然原理简单,但封装的要求却非常高。目前,空间太阳电池片的封装还主要采用手工方式。封装的质量和效率都比较低,而且盖片胶溶剂极易挥发并有极强的刺激性,对人身体造成很大的伤害。为了解决这些问题,作者所在的实验室从2005年起一直从事空间太阳电池片自动封装工艺的研究,解决了自动封装面临的诸多问题,并开发出第一代可实现自动化封装的试验机,但在生产效率和质量方面还有待提高。本论文是在原有样机的基础上,综合考虑温度对盖片胶性能的影响以及实际生产中的具体要求,研制一种新的基于温度控制的空间太阳电池自动封装系统。论文主要工作包括以下方面:首先,结合三自由度机器人,气动控制及电气控制系统进行空间太阳电池片封装机器人的总体设计。设计了机器人的机械系统,主要由机器人平台(基座、工作台、三自由度自动移动装置和执行机构连接板),定位机构(针筒定位机构和吸盘倾斜机构)以及电池托盘组成。电气系统主要由PLC控制及运动控制器控制两部分组成。其次,对封装机器人中的温度控制系统进行设计。温度控制系统主要由恒温滴胶器骨架,半导体制冷器以及水冷循环系统构成。同时,还分析了温度对胶体特性和封装质量的影响。最后,根据论文的设计方案,研制了一套基于Visual B的新型空间太阳电池自动封装人机交互软件。论文进行了大量的试验研究,实验结果表明基于温度控制的空间太阳电池自动封装系统无论是在生产效率上还是在封装质量上相对于原有设备都有很大的提高,对于提高我国空间太阳电源的整体水平具有一定实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 第一章绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 涂胶方法简介
• 1.2.1 针头转移法
• 1.2.2 丝网印刷法
• 1.2.3 注射器滴胶法
• 1.2.4 离心式涂胶法
• 1.2.5 提拉法
• 1.3 空间太阳电池封装的国内外发展现状
• 1.3.1 空间太阳电池封装的技术要求
• 1.3.2 国内发展概况
• 1.3.3 国外发展概况
• 1.4 本论文的研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 第二章机器人的总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 机械系统设计
• 2.2.1 机器人平台
• 2.2.2 定位机构
• 2.2.3 电池托盘及转移磨具
• 2.3 电气控制系统设计
• 2.3.1 PLC 控制
• 2.3.2 运动控制
• 2.4 气动系统
• 2.5 控制资源分配
• 2.6 本章小结
• 3 第三章温度控制系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 温度对盖片胶性能的影响
• 3.3 恒温滴胶器的结构设计
• 3.3.1 恒温滴胶器骨架
• 3.3.2 半导体制冷器
• 3.3.3 水冷循环系统
• 3.4 恒温控制器设计
• 3.5 温度控制效果测试
• 3.6 本章小结
• 4 第四章气动系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 气动元件选择
• 4.3 滴胶气路设计
• 4.4 封装气路设计
• 4.5 气动阀控制
• 4.6 负压检测及警报
• 4.7 本章小结
• 5 第五章软件系统设计
• 5.1 引言
• 5.2 软件设计思路
• 5.3 串口通信
• 5.4 异常处理
• 5.5 报表生成
• 5.6 人机交互界面
• 5.6.1 参数设置界面
• 5.6.2 实时操作监控界面
• 5.6.3 工程控制
• 5.7 本章小结
• 6 第六章试验与测试
• 6.1 引言
• 6.2 实验系统组成
• 6.2.1 硬件组成
• 6.2.2 软件环境
• 6.3 实验及分析
• 6.4 本章小结
• 7 第七章总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文