本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池组装方法及装置。
背景技术：
随着人们环保意识的提高以及科技水平的进步，越来越多的新能源产品被开发出来。而氢燃料电池作为一种通过电化学反应，将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的结构，整个过程不会产生有害物质，已逐渐被应用在汽车、无人机、航天等各个领域。
目前，在生产氢燃料电池时，一般是先将氢燃料电池各个零部件加工出来，再由人工对各个零部件进行组装，但是人工组装的效率较为低下，极为影响氢燃料电池的生产效率。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种氢燃料电池组装方法及装置，旨在提高氢燃料电池的组装效率。
一种氢燃料电池组装方法，包括以下步骤：
提供载具；
底板组装机构将底板定位在载具上；
高压模块组装机构通过ccd拍照定位后将高压模块固定在底板上；
散热模块组装机构通过ccd拍照定位后将散热模块固定在底板上；
电堆组装机构将电堆放置在散热模块上；
制氢模块组装机构通过ccd拍照定位后将制氢模块固定在底板上。
在其中一个实施例中，在底板组装机构将底板定位在载具上的步骤之前，还包括：
底座组装机构将底座放置到载具上。
在其中一个实施例中，底板组装机构将底板定位在载具上的步骤，具体包括：
机器人吸取底板；
通过ccd拍照定位后，将底板定位在载具上；
固定底板与底座。
在其中一个实施例中，在底板组装机构将底板定位在载具上与高压模块组装机构通过ccd拍照定位后将高压模块固定在底板上的步骤之间，还包括：
水气模块组装机构将水气模块固定在底板上；
将加湿器固定在底板上；
将控制器固定在底板上。
在其中一个实施例中，将加湿器固定在底板上的步骤，具体包括：
卡扣组装机构通过ccd拍照定位后将第一卡扣固定在底板上；
加湿器组装机构将加湿器卡紧在第一卡扣上。
在其中一个实施例中，将控制器固定在底板上的步骤，具体包括：
卡扣组装机构通过ccd拍照定位后将第二卡扣固定在底板上；
控制器组装机构将控制器卡紧在第二卡扣上。
在其中一个实施例中，在制氢模块组装机构通过ccd拍照定位后将制氢模块固定在底板上的步骤之后，还包括：
将桥板集成固定在底板上；
将膜管放置在桥板集成上；
前侧板组装机构通过ccd拍照定位后将前侧板固定在底板上；
将载具旋转180°；
后侧板组装机构通过ccd拍照定位后将后侧板固定在底板上；
上盖板组装机构通过ccd拍照定位后将上盖板固定在前侧板与后侧板上；
固定左端盖及右端盖，得到组装完成的氢燃料电池。
在其中一个实施例中，在固定左端盖及右端盖，得到组装完成的氢燃料电池的步骤之后，还包括：
分离氢燃料电池与载具，将氢燃料电池放置在包装箱内；
打包氢燃料电池。
在其中一个实施例中，打包氢燃料电池的步骤，具体包括：
对包装箱依次进行折盖封箱、标识、打带、码垛及缠膜操作。
一种氢燃料电池组装装置，采用了上述的任一种氢燃料电池组装方法，并包括输送机构以及沿所述输送机构的延伸方向间隔排布的底板组装机构、高压模块组装机构、散热模块组装机构、电堆组装机构以及制氢模块组装机构；
所述输送机构用于输送载具；
所述底板组装机构用于将底板定位在载具上；
所述高压模块组装机构用于在ccd拍照定位后将高压模块固定在底板上；
所述散热模块组装机构用于在ccd拍照定位后将散热模块固定在底板上；
所述电堆组装机构用于将电堆放置在散热模块上；
所述制氢模块组装机构用于在ccd拍照定位后将制氢模块固定在底板上。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
上述的氢燃料电池组装方法，流程简单，通过底板组装机构、高压模块组装机构、散热模块组装机构、电堆组装机构以及制氢模块组装机构分别组装底板、高压模块、散热模块、电堆及制氢模块，快速高效，而且，载具能够提供很好的定位效果，提高了组装精度。
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。
其中：
图1为一实施例的氢燃料电池组装系统的结构示意图；
图2为图1所示的氢燃料电池组装系统在a处的放大图；
图3为图1所示的氢燃料电池组装系统在b处的放大图；
图4为图1所示的氢燃料电池组装系统的局部结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1及图4所示，一实施方式的氢燃料电池组装装置包括输送机构100以及沿输送机构100的延伸方向依次设置的各组装工位，输送机构100用于输送载具10，氢燃料电池的组装工序均在载具10上完成，在输送机构100的输送作用下，载具10会依次经过各组装工序，以完成氢燃料电池的组装。
在本实施方式中，组装工位包括人工组装工位、半自动组装工位及自动化组装工位。在人工组装工位处，基本上靠人工完成组装工序。在半自动组装工位处，靠人工与自动化机构共同完成组装工序。在自动化组装工位，则是由自动化机构完成组装工作。
对于一实施例的氢燃料电池，本实施方式的氢燃料电池组装装置包括20个组装工位，其中人工组装工位设有3个，分别为人工位一101、人工位二102以及人工位三103，半自动组装工位设有2个，分别为半自动工位一201以及半自动工位二202，自动化组装工位设有15个，分别为自动工位一301、自动工位二302、自动工位三303、自动工位四304、自动工位五305、自动工位六306、自动工位七307、自动工位八308、自动工位九309、自动工位十3010、自动工位十一3011、自动工位十二3012、自动工位十三3013、自动工位十四3014以及自动工位十五3015。
按照氢燃料电池的组装顺序，载具10会依次经过自动工位一301、自动工位二302、自动工位三303、自动工位四304、自动工位五305、自动工位六306、自动工位七307、自动工位八308、人工位一101、自动工位九309、人工位二102、自动工位十3010、半自动工位一201、自动工位十一3011、人工位三103、自动工位十二3012、自动工位十三3013、自动工位十四3014、自动工位十五3015、半自动工位二202。
其中，在自动工位一301处，设有底座组装机构，底座组装机构用于将底座放置到载具10上。
在自动工位二302处，设有底板组装机构，底板组装机构用于将底板定位在载具10上，并用于固定底板与底座。
在自动工位三303处，设有水气模块组装机构，水气模块组装机构用于将水气模块固定在底板上。
在自动工位四304处，设有卡扣组装机构，卡扣组装机构用于将第一卡扣与第二卡扣固定在底板上。
在自动工位五305处，设有加湿器组装机构，加湿器组装机构用于将加湿器卡紧在第一卡扣上。
在自动工位六306处，设有控制器组装机构，控制器组装机构用于将控制器卡紧在第二卡扣上。
在自动工位七307处，设有高压模块组装机构，高压模块组装机构用于在ccd拍照定位后将高压模块固定在底板上。
在自动工位八308处，设有散热模块组装机构，散热模块组装机构用于在ccd拍照定位后将散热模块固定在底板上。
在自动工位九309处，设有电堆组装机构，电堆组装机构用于将电堆放置在散热模块上。
在自动工位十3010处，设有制氢模块组装机构，制氢模块组装机构用于在ccd拍照定位后将制氢模块固定在底板上。
在半自动工位一201处，设有桥板集成组装机构，桥板集成组装机构用于将桥板集成固定在底板上。
在自动工位十一3011处，设有膜管组装机构，膜管组装机构用于将膜管放置在桥板集成上。
在自动工位十二3012处，设有前侧板组装机构，前侧板组装机构用于在ccd拍照定位后将前侧板固定在底板上。
在自动工位十三3013处，设有旋转机构，旋转机构用于将载具10旋转180°。
在自动工位十四3014处，设有后侧板组装机构，后侧板组装机构用于在ccd拍照定位后将后侧板固定在底板上。
在自动工位十五3015处，设有上盖板组装机构，上盖板组装机构用于在ccd拍照定位后将上盖板固定在前侧板与后侧板上。
在半自动工位二202处，设有端盖组装机构，端盖组装机构用于将左端盖与右端盖固定在底板、前侧板、后侧板及上盖板上。
在本实施方式中，请一并结合图3，氢燃料电池组装装置还包括传输辊401以及依次设置的装箱工位710、封箱工位720、标识工位730、打带工位740、码垛工位750及缠膜工位760。组装完成的氢燃料电池通过传输辊401从装箱工位710依次移动至码垛工位750处。
其中，在装箱工位710处，载具10会与组装完成的氢燃料电池分离，组装完成的氢燃料电池被转移至包装箱中。在封箱工位720处，对装有氢燃料电池的包装箱进行封装处理。在标识工位730处，根据实际需求，在包装箱上进行打标或贴标工作。在打带工位740处，进行打带固定工作。在码垛工位750处，由码垛机器人752将打带完成的包装箱放置在卡板上。在缠膜工位760处，由人工或机器人将包装箱与卡板进行缠膜打包。
可以理解的是，装箱工序、封箱工序、标识工序、打带工序、码垛工序及缠膜工序，可根据实际需求进行调整，例如，一些实施例中，打带工序以及缠膜工序可选择性省略。
在本实施方式中，还提供了一种利用上述氢燃料电池组装装置的组装方法，具体包括以下步骤：
步骤一：提供载具10，载具10可以通过人工搬运至输送机构100上，也可以通过自动化机构转移至输送机构100上。
步骤二：底座组装机构将底座放置到载具10上，具体地，底座组装机构包括四轴机器人，四轴机器人能够吸附底座，并将底座放置在载具10上。在其他实施方式中，底座组装机构也可以选择其他自由度的机器人，并且也可以通过夹持的方式拿取载具10。
步骤三：底板组装机构将底板定位在载具10上，具体地，底板组装机构包括六轴机器人及四轴机器人，六轴机器人具有ccd拍照定位功能，能够将吸附的底板放置在载具10上的指定位置处，在该指定位置处，载具10上的定位销能够对底板进行定位。四轴机器人的自由端能够带动螺丝批固定底板与底座，也即，底板与底座螺纹连接。在其他实施方式中，底板组装机构也可以选择其他自由度的机器人取出底板或者连接螺丝批，或者，在一些实施例中，还可以通过同一个机器人完成取放底板以及连接底板与底座两个动作。
步骤四：水气模块组装机构将水气模块固定在底板上，具体地，水气模块组装机构包括两个四轴机器人，其中一个四轴机器人用于夹取水气模块，并将水气模块放置在底板上，同时，载具10上的定位销会穿过底板上的孔洞对水气模块进行定位，另一个四轴机器人的自由端用于带动螺丝批将水气模块固定在底板上，也即，水气模块与底板螺纹连接。在其他实施例中，也可以通过同一个机器人完成取放水气模块以及连接水气模块与底板两个动作。
步骤五：卡扣组装机构通过ccd拍照定位后分别将第一卡扣与第二卡扣固定在底板上，具体地，卡扣组装机构包括两个四轴机器人，其中一个四轴机器人先吸取第一卡扣并将第一卡扣放置在底板上，载具10上的穿过底板上的孔洞的定位销能够对第一卡扣进行定位，再吸取第二卡扣并将第二卡扣放置在底板上，同样地，载具10上的定位销能够对第二卡扣进行定位。另一个四轴机器人带动螺丝批将第一卡扣与第二卡扣固定在底板上。在其他实施方式中，卡扣组装机构还可以选用其他自由度的机器人，或者采用同一个机器人完成吸取第一卡扣、第二卡扣以及将第一卡扣与第二卡扣固定在底板上的动作。
步骤六：加湿器组装机构将加湿器卡紧在第一卡扣上，具体地，加湿器组装机构包括四轴机器人，四轴机器人能够夹取加湿器，并将加湿器卡紧在第一卡扣上。在其他实施方式中，加湿器组装机构也可以采用其他自由度的机器人。
步骤七：控制器组装机构将控制器卡紧在第二卡扣上，具体地，控制器组装机构包括四轴机器人，四轴机器人能够夹取控制器，并将控制器卡紧在第二卡扣上。在其他实施方式中，控制器组装机构也可以采用其他自由度的机器人。
也即，在本实施方式中，将加湿器固定在底板上，需要自动工位四304处的卡扣组装机构与自动工位五305处的加湿器组装机构共同完成，将控制器固定在底板上，需要自动工位四304处的卡扣组装机构与自动工位六306的控制器组装机构共同完成。
不难理解，步骤六与步骤七的顺序可以调换，也即，可以先组装控制器，再组装加湿器。
在其他一些实施例中，也可以先在一个工位处，将第一卡扣固定在底板上，加湿器卡紧在第一卡扣上，再在另一个工位处，将第二卡扣固定在底板上，控制器卡紧在第二卡扣上。
当然，对于第一卡扣与第二卡扣均与底板一体成型的氢燃料电池来说，步骤五也可以省略。
步骤八：高压模块组装机构通过ccd拍照定位后将高压模块固定在底板上，具体地，高压模块组装机构包括四轴机器人及三轴机器人，四轴机器人通过ccd拍照定位高压模块底部的两个定位孔后将高压模块放置在底板上，然后三轴机器人的自由端带动螺丝批从下往上锁螺丝，从而将高压模块固定在底板上。在其他实施方式中，高压模块组装机构也可以选用其他自由度的机器人或者通过一个机器人实现取放高压模块和锁螺丝两个动作。
步骤九：散热模块组装机构通过ccd拍照定位后将散热模块固定在底板上，具体地，散热模块组装机构包括立轴机器人及三轴机器人，立轴机器人夹取散热模块，然后通过ccd拍照定位后将散热模块放置在底板上，载具10上的定位销能够对散热模块进行定位，三轴机器人的自由端带动螺丝批从下往上锁螺丝将散热模块固定在底板上。在其他实施方式中，散热模块组装机构也可以选用其他自由度的机器人或者通过一个机器人实现取放散热模块和锁螺丝两个动作。
步骤十：人工连接下层水管、气管和电线。
步骤十一：电堆组装机构将电堆放置在散热模块上，具体地，电堆组装机构包括六轴机器人，六轴机器人能够夹取电堆并将电堆放置在散热模块上方。在其他实施方式中，电堆组装机构也可以选用其他自由度的机器人。
步骤十二：人工将电堆固定在散热模块上，并接好电线和水管。
步骤十三：制氢模块组装机构通过ccd拍照定位后将制氢模块固定在底板上，具体地，制氢模块组装机构包括四轴机器人及三轴机器人，四轴机器人夹取制氢模块，然后通过ccd拍照定位后将制氢模块放置在底板上，载具10上有定位销对制氢模块进行定位，三轴机器人的自由端带动螺丝批从上往下锁螺丝将制氢模块固定在底板上；在其他实施方式中，制氢模块组装机构也可以选用其他自由度的机器人，或者通过一个机器人实现取放制氢模块和锁螺丝两个动作。
步骤十四：将桥板集成固定在底板上，具体地，人工将桥板集成放置在底板上，底板上有定位销孔与桥板集成上的定位销进行定位，三轴机器人的自由端带动螺丝批从下往上锁螺丝将桥板集成固定在底板上。在其他实施方式中，步骤十四也可以通过自动化的方式完成，也即，通过机器人将桥板集成放置在底板上。
步骤十五：将膜管放置在桥板集成上，具体地，四轴机器人吸取或夹持一个膜管放置在桥板集成上。
步骤十六：人工连接上层水管、电线，并固定膜管。
步骤十七：前侧板组装机构通过ccd拍照定位后将前侧板固定在底板上，具体地，前侧板组装机构包括六轴机器人及四轴机器人，六轴机器人吸取前侧板，通过ccd拍照定位，将前侧板放置在指定位置后，六轴机器人仍保持对前侧板的吸附，同时四轴机器人的自由端带动螺丝批吸取螺丝，并使得螺丝旋转180°后，从下往上锁螺丝将前侧板和底板固定在一起，最后六轴机器人回到待机位。在其他实施方式中，前侧板组装机构也可以选用其他自由度的机器人。
步骤十八：将载具10旋转180°，自动工位十三3013处设有能够带动载具10相对于输送机构100旋转的旋转机构。
步骤十九：后侧板组装机构通过ccd拍照定位后将后侧板固定在底板上，具体地，后侧板组装机构包括六轴机器人及四轴机器人，六轴机器人吸取后侧板，通过ccd拍照定位，放置在指定位置后，六轴机器人仍保持对后侧板的吸附，同时四轴机器人的自由端带动螺丝批吸取螺丝，并将螺丝旋转180°后，从下往上锁螺丝将后侧板和底板固定在一起，最后六轴机器人回到待机位。不难理解，后侧板与前侧板相对设置。在其他实施方式中，后侧板组装机构也可以选用其他自由度的机器人。
步骤二十：上盖板组装机构通过ccd拍照定位后将上盖板固定在前侧板与后侧板上，具体地，上盖板组装机构包括六轴机器人及四轴机器人，六轴机器人吸取上盖板，通过ccd拍照定位后，将上盖板放置在前侧板与后侧板的顶部，此时六轴机器人仍然保持对上盖板的吸附，四轴机器人的自由端带动螺丝批将上盖板固定在前侧板与后侧板上后，六轴机器人解除对上盖板的吸取后回到待机位。不难理解，上盖板与底板相对设置。在其他实施方式中，上盖板组装机构也可以选用其他自由度的机器人。
在本实施方式中，氢燃料电池组装装置还包括规正机构，在六轴机器人吸取上盖板之前，规正机构对前侧板与后侧板进行规正，以使前侧板与后侧板处于正确的位置，以确保上盖板与前侧板和后侧板连接的稳定性。
步骤二十一：固定左端盖及右端盖，得到组装完成的氢燃料电池。具体地，在半自动工位二202处的端盖组装机构包括气缸及六轴机器人，人工将左端盖与右端盖先接好电线、水管、气管后，通过气缸将左端盖以及右端盖固定在产品两侧，然后六轴机器人的自由端带动螺丝批将左端盖和右端盖均与底板、上盖板、前侧板和后侧板连接。在本实施方式中，气缸与六轴机器人的数目均为两个，以使得左端盖与右端盖的固定工作同时开展，提高组装效率，在其他实施方式中，六轴机器人的数目还可以仅设置1个，由这1个六轴机器人先后完成左端盖、右端盖的固定工作。当然，端盖组装机构还可以选用其他自由度的机器人。
步骤二十二：分离氢燃料电池与载具10，将氢燃料电池放置在包装箱内。具体地，在装箱工位710处，输送机构100的部分结构与传输辊401的部分结构并排设置，当组装好的氢燃料电池通过输送机构100到达装箱工位710处时，设置在输送机构100上的顶升机构能够顶起组装好的氢燃料电池，以使氢燃料电池与载具10分离。接着，设置在装箱工位710处的装箱机构的夹具便能夹起组装好的氢燃料电池并将氢燃料电池转移至放置在传输辊401上的包装箱内。
步骤二十三：打包氢燃料电池。具体地，对包装箱依次进行折盖封箱、标识、打带、码垛及缠膜操作。当然，采用不同的包装方式，涉及的工序也可以有所不同，例如，在一些实施例中，打带以及缠膜的工序则可以省略。
本实施方式的氢燃料电池组装装置所采用的的组装方法，流程简单，快速高效，能够大大提高组装效率。
需要说明的是，对于不同结构的氢燃料电池，对应的组装步骤也可以对应调整。例如，步骤二涉及的底座，能够加强底板的承载强度，减少底板的磨损，而对于一些实施例的氢燃料电池来说，底座可以省略，那么，对应地，步骤二也可以省略。又例如，通过改变后侧板组装机构相对于输送机构100的位置关系，可以避免旋转载具10，从而步骤十八也就可以省略。
另外，本实施方式的氢燃料电池组装装置还能对不合格的产品进行维修，这里所说的不合格的产品则是指不符合组装要求的产品，可以是氢燃料电池的某几个零部件经组装后得到的中间产物，也可以是所有的零部件经组装后得到的氢燃料电池本身。
具体地，请参考图1、图2及图4，在本实施方式中，氢燃料电池组装装置还包括维修台200以及往返于输送机构100与维修台200之间的转运车300。输送机构100包括上层输送线110、下层输送线120及升降机130，升降机130包括驱动件132及升降台134，驱动件132能够驱动升降台134上升，以使升降台134与上层输送线110对接，驱动件132还能够驱动升降台134下降，以使升降台134与下层输送线120对接。上层输送线110用于输送合格的产品，以使合格的产品依次经过各组装工位，下层输送线120用于向维修台200输送不合格的产品。
在组装期间，若产生了不合格产品，待不合格产品移动至与上层输送线110对接的升降台134上后，驱动件132会驱动升降台134下降，直至升降台134与下层输送线120对接。接着，升降台134与下层输送线120便会将不合格的产品输送给转运车300，由转运车300将不合格的产品向维修台200进行输送，以使工作人员对不合格的产品及时检修。在检修期间，输送机构100及多个组装工位仍会正常工作。因此，通过设置上下两层输送结构并配合使用升降机130和转运车300，能够使得检修工作与组装工作互不干扰，大大提高了燃料电池的生产效率。不仅如此，本实施方式的燃料电池组装系统占用的空间也较少。
在本实施方式中，上层输送线110的输送方向与下层输送线120的输送方向相反，也即，上层输送线110的输入端与下层输入线120的输出端在同一侧。
升降机130设有多个，且包括第一升降机130a、第二升降机130b及第三升降机130c，其中，上层输送线110与下层输送线120均位于第一升降机130a与第二升降机130b之间。且第一升降机130a靠近上层输送线110的输入端及下层输送线120的输出端，第二升降机130b靠近上层输送线110的输出端，第三升降机130c设于第一升降机130a与第二升降机130b之间，第三升降机130c与第一升降机130a之间以及第三升降机130c与第二升降机130b之间均设有至少一个组装工位。
第三升降机130c具有中间过渡的作用，对于由氢燃料电池的某几个零部件组装后得到的且不合格的中间产物来说，第三升降机130c能够减少该不合格的中间产物到达维修台200的时间，提高维修效率。
第三升降机130c设有多个，相邻两第三升降机130c之间设有至少一个组装工位。通过设置多个第三升降机130c，不合格的中间产物可以通过就近的第三升降机130c尽快到达下层输送线120上，从而能够进一步提高维修效率。在其他实施例中，第三升降机130c的数量也可以仅为1个。
具体到本实施方式中，第三升降机130c设有6个，6个第三升降机130c分别位于自动工位二302与自动工位三303之间、自动工位四304与自动工位五305之间、自动工位八308与人工位一101之间、自动工位十3010与半自动工位一201之间、自动工位十二3012与自动工位十三3013之间、自动工位十四3014、自动工位十五3015与半自动工位二202之间。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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