一种晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种晶硅太阳能光伏电池二次印刷精度视觉检测方法，实现该方法所需要的装置主要包括阵列相机、相机固定架、旋转定位平台、机架、承印台和控制系统，所述控制系统用于控制旋转定位平台、以及控制硅片图像的采集和算法处理工作；本发明专利技术方法首先安装好机台并对相机进行标定，然后利用标定好的相机对二次印刷后的硅片进行拍照，接着通过机器机视觉处理算法对拍照图像提取硅片栅线边缘，检测出硅片上栅线的宽度，以及识别并定位硅片中标记点的位置；综合阵列相机中每个相机通过控制系统检测出的栅线宽度以及标记点的位置信息，计算出二次印刷栅线与一次印刷栅线之间的偏移量；本发明专利技术的检查方法及系统具有识别速度快，稳定性好等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法及装置
本专利技术涉及计算机视觉检测技术，特别涉及一种晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法及装置。
技术介绍
晶硅太阳能光伏电池印刷设备是一种基于机器视觉全自动实现丝网和承印物的印刷系统。为了适应高效率和高精度的晶硅太阳能电池生产要求，应用计算机视觉对印刷设备生产的硅片进行快速、精确的检测已成为必要。对于大面积的普通太阳能电池片，若采用单个相机作为检测设备，则需要配备非常高像素的相机，这不仅会增加设备的成本，且大大增加了图像处理的运算量。实际上，对于电池片栅线印刷精度的检测，并不需要把整个电池片都被相机拍摄到，而采用分布阵列式的低像素相机拍摄电池片不同的位置，并经过相机系统的标定，再做一系列的图像处理、特征识别和计算即测量出印刷机印刷的精度是否满足要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法及装置，基于图像处理、特征识别，准确地检测出晶硅太阳能电池栅线是否印刷准确，以及印刷不准时的偏移量。为实现以上目的，本专利技术采取如下技术方案：一种晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法，包括下述步骤：(1)安装阵列相机并设置参数，同时完成光学标定板对阵列相机的标定；(2)通过丝网印刷一次后，印刷后的硅片经旋转定位平台旋转90度传送至阵列相机下方的拍照工位上，同时触发阵列相机拍照，然后将拍照的硅片图像传输至中央处理器；(3)所述中央处理器通过机器视觉处理算法提取硅片边缘，检测出硅片上栅线的宽度，以及识别并定位两次印刷时硅片中标记点的位置；(4)根据步骤(3)检测出的一次印刷后和二次印刷后的栅线宽度以及标记点的位置信息，计算二次印刷栅线与一次印刷栅线之间的偏移量，即可完成二次印刷精度检测。作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，通过定制光学标定板，结合标定算法对相机阵中的相机进行标定；具体过程如下：将定制的光学标定板固定在拍照工位的承印台上，触发阵列相机进行对光学标定板进行拍照，然后将拍照图像通过图像采集卡传输至中央处理器；所述中央处理器利用内部基准标定模块对光学标定板图像进行处理，从而标定出各个相机的像素当量及各相机之间的相对位置关系，使其正常拍摄时相机视野能统一到一个坐标系中。作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，所述中央处理器通过机器机视觉处理算法提取硅片边缘，检测出硅片上栅线的宽度，具体包括下述步骤：(311)首先对硅片图像进行滤波处理，然后使用边缘提取算子获取硅片边缘特征的像素在相机图像坐标系下的位置；(312)以硅片边缘特征的像素为中心，并沿该像素的边缘特征的切向方向与梯度方向，进行选定范围的插值处理，获得插值图像；(313)对插值图像沿硅片边缘特征的切向方向求取均值，从而获得一维的图像阵列；(314)对一维的图像阵列使用亚像素的边缘定位算子进行边缘特征定位，获得硅片边缘特征在插值图像坐标系下的坐标，并将该坐标通过齐次变换转换至相机图像坐标系；(315)根据步骤(311)～步骤(314)处理后得到的硅片边缘特征在相机图像坐标系下的位置，计算硅片栅线特征在相机图像坐标系下的坐标，从而计算出硅片栅线宽度。作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，识别并定位两次印刷时硅片中标记点的位置，具体步骤如下：(321)每个相机获取到硅片图像后，在图像内进行搜索，若在图像中检测出“月牙”形状的图案，则进入下一步；否则判断为正确印刷，退出所述检测方法；(322)通过匹配算法识别出月牙图案的外边缘和内边缘，其中外边缘的弧度大于内边缘的弧度；(323)分别对月牙的两个边缘进行拟合，拟合出两个圆形，并确定这两个圆心的位置；(324)结合已知的印刷丝网的参数，判定两个圆心位置分别属于一次印刷或是二次印刷的标记点位置。作为优选的技术方案，步骤(323)中，所述分别对月牙的两个边缘进行拟合，具体为分别在月牙的外边缘和内边缘上进行多点采样，并用最小二乘法进行圆弧拟合。作为优选的技术方案，步骤(4)中，所述计算出二次印刷栅线与一次印刷栅线之间的偏移量，具体为：根据步骤(3)所获得的栅线宽度数据和标记点定位数据，综合一、二次印刷丝网的栅线宽度参数，分别给所述栅线宽度数据和标记点定位数据配以权重，计算出一次印刷与二次印刷之间的偏移量。作为优选的技术方案，所述计算出二次印刷栅线与一次印刷栅线之间的偏移量，应采用如下步骤的算法：(411)首先对相机视野内经过二次印刷的栅线进行采样并取点，利用设定的宽度阈值对每个采样点的宽度进行判断，对比较各采样点的序号和宽度值可以把采样点分成为三类：①序号值较小且宽度值大于设定的阈值的；②宽度值小于设定的阈值的；③序号值较大且宽度值大于设定的阈值的；(412)将第一类采样点在上边缘的点用最小二乘法拟合出第一直线L1；将除第一类后的采样点的上边缘的点用最小二乘法拟合出第二直线L2；将第三类采样点的下边缘的点采用最小二乘法拟合出第三直线L3；将除了第三类采样点外的下边缘的点采用最小二乘法拟合出第四直线L4；若在以上的分类中，同一类中采样点的数目只有两个或三个，则直接舍弃该类的直线拟合计算，直接令L1＝L3或L2和L4；然后计算L1和L3的角度的平均值，并与L2和L4的角度的平均值作差，即可得到这条栅线一、二次印刷之间角度的偏差值；再用同样的步骤和方法计算其它栅线、其它相机视野内的偏差值，取平均值，最终得到以栅线宽度数据计算得到的印刷偏差；(413)获取以栅线宽度数据计算得到的印刷偏差后，通过计算月牙的形状来计算印刷偏差，具体是：通过阵列相机的任意两个相机中的内边缘圆心坐标计算出过这两点的第一内心直线l1，同理可得第二连内心直线l2、第三连内心直线l3、第三内心直线l4，同样的方法计算外边缘圆心对应的l1’、l2’、l3’、l4’；最后分别计算l1与l1’、l2与l2’、l3与l3’、l4与l4’之间的角度，求取这四个角度的平均值作为通过月牙形状来计算的印刷偏差值；根据印刷偏角对上述步骤(412)和步骤(413)两种方法获得的印刷偏差配以权重，最终以两者的加权平均值作为最终的印刷偏差并输出。晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法的检测装置，包括控制系统、机架、安装在机架上方的旋转定位平台、以及安装在机架一侧并用于固定阵列相机的相机固定架；所述旋转定位平台上的外边缘均等分布四个承印台，通过旋转定位平台可使每个承印台依次旋转至阵列相机的下方，所述阵列相机包括四个相机，且相机位置可调动，使得阵列相机可垂直安放于承印台的上方；所述阵列相机用于对放置在承印台上的光学标定板或硅片进行拍照，所述光学标定板用于对阵列相机进行位置标定；所述控制系统用于控制旋转定位平台的旋转以及控制阵列相机采集图像和图像处理。作为优选的技术方案，所述控制系统包括中央处理器、以及分别与中央处理器连接的摄像控制器、图像采集卡、定位控制器、图像处理器、存储器、人机接口；所述定位控制器连接旋转定位平台以控制旋转定位平台旋转，使承印台到达指定位置；所述摄像控制器和图像采集卡连接阵列相机，通过摄像控制器控制触发阵列相机拍照，获取相机拍照图像后经图像采集卡转换成数字信号输入中央处理器，通过中央处理器和图像处理器对硅片的数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)安装阵列相机并设置参数，同时完成光学标定板对阵列相机的标定；(2)印刷机每印刷一次后，印刷后的硅片经旋转定位平台旋转90度传送至阵列相机下方的拍照工位上，同时触发阵列相机拍照，然后将拍照的硅片图像传输至中央处理器；(3)所述中央处理器通过机器视觉处理算法提取硅片边缘，检测出硅片上栅线的宽度，以及识别并定位两次印刷时硅片中标记点的位置；(4)根据步骤(3)检测出的一次印刷后和二次印刷后的栅线宽度以及标记点的位置信息，计算二次印刷栅线与一次印刷栅线之间的偏移量，即可完成二次印刷精度检测。

【技术特征摘要】
1.一种晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)安装阵列相机并设置参数，同时完成光学标定板对阵列相机的标定；(2)印刷机每印刷一次后，印刷后的硅片经旋转定位平台旋转90度传送至阵列相机下方的拍照工位上，同时触发阵列相机拍照，然后将拍照的硅片图像传输至中央处理器；(3)所述中央处理器通过机器视觉处理算法提取硅片边缘，检测出硅片上栅线的宽度，以及识别并定位两次印刷时硅片中标记点的位置；(4)根据步骤(3)检测出的一次印刷后和二次印刷后的栅线宽度以及标记点的位置信息，计算二次印刷栅线与一次印刷栅线之间的偏移量，即可完成二次印刷精度检测。2.根据权利要求1所述的晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述完成光学标定板对阵列相机的标定，具体过程如下：将定制的光学标定板固定在拍照工位的承印台上，触发阵列相机进行对光学标定板进行拍照，然后将拍照图像通过图像采集卡传输至中央处理器；所述中央处理器利用内部基准标定模块对光学标定板图像进行处理，从而标定出各个相机的像素当量及各相机之间的相对位置关系，使其正常拍摄时相机视野能统一到一个坐标系中。3.根据权利要求1所述的晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述中央处理器通过机器机视觉处理算法提取硅片边缘，检测出硅片上栅线的宽度，具体包括下述步骤：(311)首先对硅片图像进行滤波处理，然后使用边缘提取算子获取硅片边缘特征的像素在相机图像坐标系下的位置；(312)以硅片边缘特征的像素为中心，并沿该像素的边缘特征的切向方向与梯度方向，进行选定范围的插值处理，获得插值图像；(313)对插值图像沿硅片边缘特征的切向方向求取均值，从而获得一维的图像阵列；(314)对一维的图像阵列使用亚像素的边缘定位算子进行边缘特征定位，获得硅片边缘特征在插值图像坐标系下的坐标，并将该坐标通过齐次变换转换至相机图像坐标系；(315)根据步骤(311)～步骤(314)处理后得到的硅片边缘特征在相机图像坐标系下的位置，计算硅片栅线特征在相机图像坐标系下的坐标，从而计算出硅片栅线宽度。4.根据权利要求1所述的晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，识别并定位两次印刷时硅片中标记点的位置，具体步骤如下：(321)每个相机获取到硅片图像后，在图像内进行搜索，若在图像中检测出“月牙”形状的图案，则进入下一步；否则判断为正确印刷，退出所述检测方法；(322)通过匹配算法识别出月牙图案的外边缘和内边缘，其中外边缘的弧度大于内边缘的弧度；(323)分别对月牙的两个边缘进行拟合，拟合出两个圆形，并确定这两个圆心的位置；(324)结合已知的印刷丝网的参数，判定两个圆心位置分别属于一次印刷或是二次印刷的标记点位置。5.根据权利要求4所述的晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法，其特征在于，步骤(323)中，所述分别对月牙的两个边缘进行拟合，具体为分别在月牙的外边缘和内边缘上进行多点采样，并用最小二乘法进行圆弧拟合。6.根据权利要求4所述的晶硅光伏太阳能电池电极二次印刷精度视觉检测方法，其特征在于，步骤(4)中，所述计算出二次印刷栅线与一次印刷栅线之间的偏移量，具体为：根据步骤(3)所获得的栅线宽度数据和标记点定位数据，综合一、二次印刷丝网的栅线宽度参数，分别给所述栅线宽度数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪民，黄炽豪，黄大榕，冼志军，
申请(专利权)人：华南理工大学，东莞市科隆威自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44