基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法，实现该方法所需要的装置主要包括进板定位相机组、运动平台标定相机组、旋转定位平台、承印台、三自由度丝网运动平台、标定板、控制系统等。本发明专利技术方法通过定制的标定板和旋转定位平台，结合控制系统内部视觉软件算法，建立进板定位相机组与运动平台标定相机组之间的坐标关系；通过控制三自由度丝网运动平台运动，并结合运动平台标定相机组进行拍照，建立三自由度丝网运动平台运动参数与运动平台标定相机组基准位之间的坐标联系，进而确定进板定位相机组与三自由度丝网运动平台运动参数之间的坐标关系。本发明专利技术方法及装置具有定位精度高，稳定性好等特点。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法及装置
本专利技术涉及计算机视觉精密定位技术，特别涉及一种基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法及装置。
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精密对准的印刷系统。为实现高精度的生产要求，必须对设备的视觉系统和丝网印刷的运动系统进行标定。现流行的标定手段有多种。其中有通过运动平台外接一块“L”形板，“L”形板一端与运动平台相接，另一端带有标记点，伸至进板定位相机视野内；通过运动平台运动，带动“L”形板上的标记点在视觉相机内运动，得以用视觉来标定运动平台。这种做法成本较低，但精度较差。另外也有用光学标定板先标定进板定位相机组与丝网定位相机组，再通过试验法来标定运动平台运动参数的。这种做法成本相对也较低，但试验法操作时需要的时间较长，同时需要专门的人员来调试，最终得到的精度高低也受调试人员经验的影响，一致性效果不好。
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，提供基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法及装置，标定进板定位相机组以及三自由度丝网运动平台的运动参数，将其统一至统一坐标系中。为实现以上目的，本专利技术采取如下技术方案：基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法，包括下述步骤：(1)安装进板定位相机组和运动平台标定相机组，并设置相应的相机参数；(2)标定进板定位相机组：将定制的标定板放置于进板工位的承印台上，触发进板定位相机组对标定板进行拍照，根据拍照结果，将进板定位相机组的四个相机统一至统一坐标系；(3)标定运动平台标定相机组：下位机控制旋转定位平台旋转，使标定板置于印刷工位同时处于运动平台标定相机组之下方，并触发运动平台标定相机组对标定板进行拍照，根据拍照结果，将运动平台标定相机组的两个相机统一至统一坐标系；(4)标定三自由度丝网运动平台T轴旋转中心：控制三自由度丝网运动平台T轴以等脉冲量的方式从一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组对标定板进行一次拍照，根据若干次拍照所得的标定板图案，计算出三自由度丝网运动平台T轴旋转中心；(5)标定三自由度丝网运动平台T轴旋转角度与脉冲关系：控制三自由度丝网运动平台T轴以等脉冲量的方式从一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组进行一次拍照，计算并记录下每次等脉冲旋转与标定板上标记物中心变化量对应摆动的角度大小及方向，然后求解三自由度丝网运动平台T轴旋转角度与脉冲关系；(6)标定三自由度丝网运动平台X轴运动参数：控制三自由度丝网运动平台X轴以等脉冲量的方式从一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组进行一次拍照，计算并记录每次以X轴等脉冲运动后，标定板上标记物中心在统一坐标系中的位移及方向，然后求得三自由度丝网运动平台X轴运动位移与脉冲数的关系；(7)标定三自由度丝网运动平台Y轴运动参数：控制三自由度丝网运动平台Y轴以等脉冲量的方式从一端运动至另一端，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组进行一次拍照，计算并记录每次以Y轴等脉冲运动后，标定板上标记物中心在统一坐标系中的位移及方向，然后求得三自由度丝网运动平台Y轴运动位移与脉冲数的关系。作为优选的技术方案，步骤(1)中，进板定位相机组的四个相机安装后，需都能拍摄到标定板四角处的标记图案，同时，当标定板相与承印台相对静止地由从进板工位旋转至印刷工位时，运动平台标定相机组的两个相机亦能拍摄到标定板中间处的标记图案；然后分别设置进板定位相机组和运动平台标定相机组的相机镜头参数，包括曝光值、光圈值、以及焦距。作为优选的技术方案，其特征在于，步骤(2)中，根据对标定板的拍照结果，将进板定位相机组的相机统一至统一坐标系，具体过程为：根据拍摄照片及相应的相机位置分布，利用上位机软件的定位基准标定算法对四个进板定位相机及镜头进行标定，将四个进板定位相机统一至统一坐标系。作为优选的技术方案，步骤(3)中，具体过程如下：下位机控制旋转定位平台旋转90度，使标定板相对于承印台的位置保持不变，从进板工位运送至印刷工位，并处于运动平台标定相机组之下方；保持运动平台标定相机组位置不变，并记录此时三自由度丝网运动平台的位置作为基准位置；触发运动平台标定相机组对其下方的标定板进行拍照，根据照片及相应的相机位置分布，上位机软件算法对运动平台标定相机组的两个相机及其镜头进行标定，并将所述的两个相机统一至统一坐标系中。作为优选的技术方案，步骤(4)中，标定三自由度丝网运动平台T轴旋转中心时，T轴运动的总角度大于12度且小于T轴的行程，在运动过程中运动平台标定相机组的相机视野内始终存在标定板上的标记图案。作为优选的技术方案，步骤(4)中，根据若干次拍照所得的标定板图案，计算出三自由度丝网运动平台T轴旋转中心，具体过程如下：利用相机摆动使标定板上的标记图案中心在相机视野内摆动，记录整个过程中的标记图案中心点在统一坐标系中的位置坐标；利用运动平台标定相机组的两个相机得到的两组标记图案中心点位置坐标，然后分别通过最小二乘法求得它们的圆心坐标，得到两个圆心坐标值后取其平均值作为T轴旋转中心；经若干次以上操作后，得到多个T轴旋转中心坐标值，再取其平均值作为最终T轴旋转中心。作为优选的技术方案，步骤(5)中，所述求解三自由度丝网运动平台T轴旋转角度与脉冲关系，具体过程如下：将两个运动平台标定相机视野内的标定板标记物中心坐标摆动的角度的平均值作为单次摆动时T轴摆动的角度，最后利用简单的二次插值法求得三自由度丝网运动平台旋转角度与脉冲关系；标定板上标记物摆动方向的反方向即为T轴摆动的方向。作为优选的技术方案，步骤(6)中，在标定三自由度丝网运动平台X轴运动参数时，首先将运动平台标定相机组回归基准位，即初始位置；然后通过下位机控制三自由度丝网运动平台X轴以等脉冲量的方式从X轴的一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组对标定板进行一次拍照；每次运动时均确保标定板标记物在运动平台标定相机组的相机视野内；计算并记录每次以X轴等脉冲运动后，标定板上标记物中心在统一坐标系中的位移及方向；多次等脉冲运动后，所得的位移平均值除以每次的脉冲数即为X轴运动位移与脉冲数的关系，所得的运动方向的平均值旋转180度后即为X轴的运动方向。作为优选的技术方案，步骤(7)中，标定三自由度运动平台Y轴运动参数时，首先将运动平台标定相机组回归基准位，即初始位置；然后通过下位机控制三自由度丝网运动平台Y轴以等脉冲量的方式从Y轴的一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组对标定板进行一次拍照；每次运动时均确保标定板标记物在运动平台标定相机组的相机视野内；计算并记录每次以Y轴等脉冲运动后，标定板上标记物中心在统一坐标中的位移及方向；多次等脉冲运动后，所得的位移平均值除以每次的脉冲数即为Y轴运动位移与脉冲数的关系，所得的运动方向的平均值旋转180度后即为Y轴的运动方向。作为优选的技术方案，包括进板定位相机组、进板定位相机组固定架、承印台、旋转定位平台、运动平台标定相机组、运动平台标定相机组固定架、三自由度丝网运动平台、标定板、以及控制系统；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)安装进板定位相机组和运动平台标定相机组，并设置相应的相机参数；(2)标定进板定位相机组：将定制的标定板放置于进板工位的承印台上，触发进板定位相机组对标定板进行拍照，根据拍照结果，将进板定位相机组的四个相机统一至统一坐标系；(3)标定运动平台标定相机组：下位机控制旋转定位平台旋转，使标定板置于印刷工位同时处于运动平台标定相机组之下方，并触发运动平台标定相机组对标定板进行拍照，根据拍照结果，将运动平台标定相机组的两个相机统一至统一坐标系；(4)标定三自由度丝网运动平台T轴旋转中心：控制三自由度丝网运动平台T轴以等脉冲量的方式从一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组对标定板进行一次拍照，根据若干次拍照所得的标定板图案，计算出三自由度丝网运动平台T轴旋转中心；(5)标定三自由度丝网运动平台T轴旋转角度与脉冲关系：控制三自由度丝网运动平台T轴以等脉冲量的方式从一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组进行一次拍照，计算并记录下每次等脉冲旋转与标定板上标记物中心变化量对应摆动的角度大小及方向，然后求解三自由度丝网运动平台T轴旋转角度与脉冲关系；(6)标定三自由度丝网运动平台X轴运动参数：控制三自由度丝网运动平台X轴以等脉冲量的方式从一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组进行一次拍照，计算并记录每次以X轴等脉冲运动后，标定板上标记物中心在统一坐标系中的位移及方向，然后求得三自由度丝网运动平台X轴运动位移与脉冲数的关系；(7)标定三自由度丝网运动平台Y轴运动参数：控制三自由度丝网运动平台Y轴以等脉冲量的方式从一端运动至另一端，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组进行一次拍照，计算并记录每次以Y轴等脉冲运动后，标定板上标记物中心在统一坐标系中的位移及方向，然后求得三自由度丝网运动平台Y轴运动位移与脉冲数的关系。...

【技术特征摘要】
1.基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)安装进板定位相机组和运动平台标定相机组，并设置相应的相机参数；(2)标定进板定位相机组：将定制的标定板放置于进板工位的承印台上，触发进板定位相机组对标定板进行拍照，根据拍照结果，将进板定位相机组的四个相机统一至统一坐标系；(3)标定运动平台标定相机组：下位机控制旋转定位平台旋转，使标定板置于印刷工位同时处于运动平台标定相机组之下方，并触发运动平台标定相机组对标定板进行拍照，根据拍照结果，将运动平台标定相机组的两个相机统一至统一坐标系；(4)标定三自由度丝网运动平台T轴旋转中心：控制三自由度丝网运动平台T轴以等脉冲量的方式从一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组对标定板进行一次拍照，根据若干次拍照所得的标定板图案，计算出三自由度丝网运动平台T轴旋转中心；(5)标定三自由度丝网运动平台T轴旋转角度与脉冲关系：控制三自由度丝网运动平台T轴以等脉冲量的方式从一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组进行一次拍照，计算并记录下每次等脉冲旋转与标定板上标记物中心变化量对应摆动的角度大小及方向，然后求解三自由度丝网运动平台T轴旋转角度与脉冲关系；(6)标定三自由度丝网运动平台X轴运动参数：控制三自由度丝网运动平台X轴以等脉冲量的方式从一边运动至另一边，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组进行一次拍照，计算并记录每次以X轴等脉冲运动后，标定板上标记物中心在统一坐标系中的位移及方向，然后求得三自由度丝网运动平台X轴运动位移与脉冲数的关系；(7)标定三自由度丝网运动平台Y轴运动参数：控制三自由度丝网运动平台Y轴以等脉冲量的方式从一端运动至另一端，每运动一定量的脉冲数时均触发运动平台标定相机组进行一次拍照，计算并记录每次以Y轴等脉冲运动后，标定板上标记物中心在统一坐标系中的位移及方向，然后求得三自由度丝网运动平台Y轴运动位移与脉冲数的关系。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法，其特征在于，步骤(1)中，进板定位相机组的四个相机安装后，需都能拍摄到标定板四角处的标记图案，同时，当标定板相与承印台相对静止地由从进板工位旋转至印刷工位时，运动平台标定相机组的两个相机亦能拍摄到标定板中间处的标记图案；然后分别设置进板定位相机组和运动平台标定相机组的相机镜头参数，包括曝光值、光圈值、以及焦距。3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法，其特征在于，步骤(2)中，根据对标定板的拍照结果，将进板定位相机组的相机统一至统一坐标系，具体过程为：根据拍摄照片及相应的相机位置分布，利用上位机软件的定位基准标定算法对四个进板定位相机及镜头进行标定，将四个进板定位相机统一至统一坐标系。4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法，其特征在于，步骤(3)中，具体过程如下：下位机控制旋转定位平台旋转90度，使标定板相对于承印台的位置保持不变，从进板工位运送至印刷工位，并处于运动平台标定相机组之下方；保持运动平台标定相机组位置不变，并记录此时三自由度丝网运动平台的位置作为基准位置；触发运动平台标定相机组对其下方的标定板进行拍照，根据照片及相应的相机位置分布，上位机软件算法对运动平台标定相机组的两个相机及其镜头进行标定，并将所述的两个相机统一至统一坐标系中。5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法，其特征在于，步骤(4)中，标定三自由度丝网运动平台T轴旋转中心时，T轴运动的总角度大于12度且小于T轴的行程，在运动过程中运动平台标定相机组的相机视野内始终存在标定板上的标记图案。6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池印刷定位平台标定方法，其特征在于，步骤(4)中，根据若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪民，黄大榕，冼志军，金根炎，
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