本發(fā)明涉及太陽能光伏領(lǐng)域,特別是一種基于機(jī)器視覺的太陽能電池片色差分選系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能電池片在制作工程中會存在鍍膜工藝，鍍膜工藝的差別會導(dǎo)致電池片的顏色也存在差異，在現(xiàn)有的太陽能光伏行業(yè)中，不僅電池片內(nèi)部存在色差，電池片之間也存在色差，電池片的色差問題顯得尤其嚴(yán)重，導(dǎo)致客戶投訴日益增多。為解決該問題，一般使用人工對太陽能電池片進(jìn)行檢驗分析，分選處存在色差的電池片；但該過程太耗費人力資源、人工檢驗精度不高，人工長期檢驗會產(chǎn)生疲憊，影響分選效果，分選質(zhì)量差的同時甚至?xí)p壞電池片帶來損失。針對這個問題，現(xiàn)有技術(shù)中提出了利用自動化機(jī)器對電池片進(jìn)行色差分選。例如申請文獻(xiàn)CN203292095U公開的一種太陽能電池片的色差自動分選裝置，根據(jù)多個傳感器檢測電池片之間是否存在色差，對符合要求的做出分選；申請文獻(xiàn)CN204842260U公開的一種利用機(jī)器視覺對電池片進(jìn)行自動檢測分選的方法和在現(xiàn)有技術(shù)中主要針對電池片單片顏色均勻一致的電池片進(jìn)行檢測分選；在現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)在對電池片進(jìn)行色差分選的前提都是電池片單色顏色均勻一致，無法檢測電池片內(nèi)部顏色不均勻一致的太陽能電池片，無法分選出顏色不均勻一致的電池片。電池片不僅片間有色差，片內(nèi)也有色差，需要先檢測電池片片內(nèi)的顏色是否顏色均勻一致，有無明顯花斑或者污垢，再對電池片進(jìn)行顏色分選。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種能檢測電池片內(nèi)部顏色是否均勻一致和檢測電池片與與電池片標(biāo)片對比是否存在色差的基于機(jī)器視覺的太陽能電池片分選方法與系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于機(jī)器視覺的太陽能電池片分選方法，包括：

步驟1：對電池片標(biāo)片進(jìn)行色差檢測初始化操作并采集待分選電池片圖像，并把采集圖像轉(zhuǎn)化為LAB格式，其中LAB模式的圖像色彩較多，有更好的效果；

步驟2：把圖像劃分為縱橫交叉的多個子圖像，利于更精確地對電池片內(nèi)部的顏色色差進(jìn)行分析；并計算每個子圖像的LAB三分量平均值和計算每個子圖像之間的色差值，找出子圖像相差最大的色差值；

步驟3：判斷最大色差值是否大于設(shè)定閾值，若判斷為是，表示電池片顏色不均勻一致直接輸出檢測結(jié)果，發(fā)送給分選控制模塊進(jìn)行下一步操作，圖像處理結(jié)束；若判斷為否，表示電池片顏色均勻一致，則根據(jù)待分選圖像和各種不同顏色的標(biāo)片圖像的LAB三分量平均值，計算測試圖像與每個標(biāo)片圖像之間的色差，判斷電池片的顏色類別。

步驟4：把電池片顏色類別信息發(fā)送給分選控制模塊，控制運送模塊對電池片進(jìn)行色差分選操作。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)化，步驟2中計算每個子圖像的LAB三分量平均值的計算公式如下：

${\mathrm{LAB}}_{msan}(x,y)=\frac{1}{n}\underset{(x,y)\∈I_{xy}}{\Σ}LAB(x,y)$

其中子圖像I_xy，像素點的個數(shù)為n；

作為本發(fā)明的一種優(yōu)化，步驟2中每個子圖像之間的色差值的計算公式如下：

ΔE＝[(ΔL)²+(Δa)²+(Δb)²]²

其中

ΔL＝L_樣本-L_{標(biāo)準(zhǔn)} (明度差異)

Δa＝a_樣本-a_{標(biāo)準(zhǔn)} (紅/綠差異)

Δb＝b_樣本-b_{標(biāo)準(zhǔn)} (黃/藍(lán)差異)

作為本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述步驟4中采用凸包算法計算子圖像相差最大的色差值，把子圖像的LAB轉(zhuǎn)化為三維空間的N個點，通過增量算法找到N個點的三維凸包，對位于三維凸包上的點進(jìn)行兩兩枚舉，求出距離最遠(yuǎn)的兩個點，即為子圖像相差最大的色差值。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述步驟1中初始化操作包括標(biāo)片采集，利用工業(yè)相機(jī)采集各種不同顏色的電池片標(biāo)片圖像；圖像轉(zhuǎn)化，把標(biāo)片圖像轉(zhuǎn)化成LAB格式；數(shù)據(jù)計算存儲，計算各種不同顏色標(biāo)片圖像的LAB三分量平均值并進(jìn)行存儲。

一種基于機(jī)器視覺的太陽能電池片分選系統(tǒng)，包括：

圖像采集模塊：用于采集太陽能電池片標(biāo)片和待分選太陽能電池片的數(shù)字圖像；

圖像處理模塊：用于對圖像采集模塊采集到的數(shù)字圖像進(jìn)行色差分析處理；檢測太陽能電池片片內(nèi)顏色是否均勻一致，再計算顏色均勻一致的電池片與電池片標(biāo)片的色差值，判斷電池片的顏色類別；

分選控制模塊：接收圖像處理模塊獲得的顏色數(shù)據(jù)，并控制運送模塊對太陽能電池片進(jìn)行分選；

運送模塊：接收分選控制模塊信號，控制運送裝置運送太陽能電池片；

所述圖像采集模塊、圖像處理模塊、分選控制模塊和運送模塊之間信號依次連接在工業(yè)計算機(jī)中。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述工業(yè)計算機(jī)采用可編程邏輯控制器PLC控制分選工作，所述工業(yè)計算機(jī)與可編程邏輯控制器PLC設(shè)置為以太網(wǎng)接口GigE通信。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述圖像采集模塊包括安裝在電池片正上方的CCD面陣工業(yè)相機(jī)和安裝在電池片上方的光源；所述CCD面陣工業(yè)相機(jī)與工業(yè)計算機(jī)之間信號連通，確保CCD面陣工業(yè)相機(jī)在采集圖像的時候由充足的光照，提高采集圖像質(zhì)量。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述圖像處理模塊包括系統(tǒng)操作模塊、顯示模塊和數(shù)據(jù)庫模塊；所述系統(tǒng)操作模塊用于色差參數(shù)的初始化、用戶管理以及系統(tǒng)調(diào)試和通訊調(diào)試；所述顯示模塊用于顯示電池片色差檢測評定結(jié)果；所述數(shù)據(jù)庫模塊用于對色差檢測過程中的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和管理；所述系統(tǒng)操作模塊分別與顯示模塊和數(shù)據(jù)庫模塊信號連通。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明將采集到的電池片圖像劃分為多個子圖像，通過計算出的子圖像的最大色差值與設(shè)定閾值進(jìn)行比對計算，檢測電池片內(nèi)部顏色是否均勻一致；在檢測到電池片內(nèi)部顏色均勻一致的情況下，繼續(xù)進(jìn)行電池片與標(biāo)片的色差比對；該過程確保電池片色差分選的精確度；同時配合使用PLC可編輯邏輯控制器，提高系統(tǒng)的自動化程度；本發(fā)明能降低人力成本、降低檢測時對電池片的損害，還能有效提高工作效率，電池片色差分選效果更好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種基于機(jī)器視覺的太陽能電池片分選方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的一種基于機(jī)器視覺的太陽能電池片分選系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

實施例1：如圖1所示，一種基于機(jī)器視覺的太陽能電池片分選方法，包括：

步驟1：電池片色差檢測初始化操作并采集待分選電池片圖像，并把采集圖像轉(zhuǎn)化為LAB格式，其中LAB模式的圖像色彩較多，有更好的效果；所述初始化操作包括標(biāo)片采集，利用工業(yè)相機(jī)采集各種不同顏色的電池片標(biāo)片圖像；圖像轉(zhuǎn)化，把圖像轉(zhuǎn)化成LAB格式；數(shù)據(jù)計算存儲，計算各種不同顏色標(biāo)片圖像的LAB三分量平均值并進(jìn)行存儲。

由成像系統(tǒng)得到彩色圖像，把圖像轉(zhuǎn)化為LAB彩色空間，LAB顏色空間中的L分量用于表示像素的亮度，取值范圍是[0,100],表示從純黑到純白；A表示從紅色到綠色的范圍，取值范圍是[127,-128]；B表示從黃色到藍(lán)色的范圍，取值范圍是[127-128]。

步驟2：把圖像劃分為縱橫交叉的多個子圖像，利于更精確地對電池片內(nèi)部的顏色色差進(jìn)行分析；并計算每個子圖像的LAB三分量平均值和計算每個子圖像之間的色差值，找出子圖像相差最大的色差值；利于更精確地對電池片的顏色色差進(jìn)行分析；其中計算每個子圖像的LAB三分量平均值的計算公式如下：

${\mathrm{LAB}}_{msan}(x,y)=\frac{1}{n}\underset{(x,y)\∈I_{xy}}{\Σ}LAB(x,y)$

其中子圖像I_xy，像素點的個數(shù)為n；

每個子圖像之間的色差值的計算公式如下：

ΔE＝[(ΔL)²+(Δa)²+(Δb)²]²

其中

ΔL＝L_樣本-L_{標(biāo)準(zhǔn)} (明度差異)

Δa＝a_樣本-a_{標(biāo)準(zhǔn)} (紅/綠差異)

Δb＝b_樣本-b_{標(biāo)準(zhǔn)} (黃/藍(lán)差異)

色差值的大小即兩種顏色在視覺感受上的相差大小，色差值大約有這樣的對應(yīng)關(guān)系：

0.0-0.5(微小色差)，色差極微；

0.5-1.5(小色差)，色差輕微；

l.5-3(較小色差)，色差明顯；

3-6(較大色差)色差很明顯；

6以上(大色差)色差強(qiáng)烈。

采用凸包算法計算子圖像相差最大的色差值，把子圖像的LAB轉(zhuǎn)化為三維空間的N個點，通過增量算法找到N個點的三維凸包，即首先任選幾個點形成一個凸包,然后每次新加一個點,分兩種情況:凸包內(nèi),則可以跳過，在凸包外,即更新凸包，從而找到這個N個點的三維凸包。再對位于三維凸包上的點進(jìn)行兩兩枚舉，求出距離最遠(yuǎn)的兩個點，即為子圖像相差最大的色差值。

步驟3：判斷最大色差值是否大于設(shè)定閾值，若判斷為是，表示電池片顏色不均勻一致直接輸出檢測結(jié)果，發(fā)送給分選控制模塊進(jìn)行下一步操作，圖像處理結(jié)束；若判斷為否，表示電池片顏色均勻一致，則根據(jù)待分選圖像和各種不同顏色的標(biāo)片圖像的LAB三分量平均值，計算測試圖像與每個標(biāo)片圖像之間的色差，判斷電池片的顏色類別。

步驟4：把電池片顏色類別信息發(fā)送給分選控制模塊，控制運送模塊對電池片進(jìn)行色差分選操作，分選控制模塊控制運送模塊中的運送裝置進(jìn)行電池片色差分選操作，把沒有色差的太陽能電池片分選運送出來。

實施例2：如圖2所示，一種基于機(jī)器視覺的太陽能電池片分選系統(tǒng)，包括：

圖像采集模塊：用于采集太陽能電池片標(biāo)片和待分選太陽能電池片的數(shù)字圖像；

圖像處理模塊：用于對圖像采集模塊采集到的數(shù)字圖像進(jìn)行色差分析處理；檢測太陽能電池片片內(nèi)顏色是否均勻一致，再計算顏色均勻一致的電池片與電池片標(biāo)片的色差值，判斷電池片的顏色類別；

分選控制模塊：接收圖像處理模塊獲得的顏色數(shù)據(jù)，并控制運送模塊對太陽能電池片進(jìn)行分選；

運送模塊：接收分選控制模塊信號，控制運送裝置運送太陽能電池片；

所述圖像采集模塊、圖像處理模塊、分選控制模塊和運送模塊之間信號依次連接在工業(yè)計算機(jī)中。

所述圖像處理模塊包括系統(tǒng)操作模塊、顯示模塊和數(shù)據(jù)庫模塊；所述系統(tǒng)操作模塊用于色差參數(shù)的初始化、用戶管理以及系統(tǒng)調(diào)試和通訊調(diào)試；所述顯示模塊用于顯示電池片色差檢測評定結(jié)果；所述數(shù)據(jù)庫模塊用于對色差檢測過程中的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和管理；所述系統(tǒng)操作模塊分別與顯示模塊和數(shù)據(jù)庫模塊信號連通；所述工業(yè)計算機(jī)采用可編程邏輯控制器PLC控制分選工作，所述工業(yè)計算機(jī)與可編程邏輯控制器PLC設(shè)置為以太網(wǎng)接口GigE通信。圖像處理軟件界面基于微軟基礎(chǔ)庫類(MFC)和機(jī)器視覺處理庫(HALCON10)在VS2015開發(fā)；在圖像處理模塊進(jìn)行電池片色差檢測的評定結(jié)果會生成檢測報告并保存下來。

所述圖像采集模塊包括安裝在電池片正上方的CCD面陣工業(yè)相機(jī)和安裝在電池片上方的光源；當(dāng)待分選的太陽能電池處于CCD面陣工業(yè)相機(jī)的下方時，安裝在太陽能電池片上方的CCD面陣工業(yè)相機(jī)開始工作，對太陽能電池片進(jìn)行圖像采集，期間光源為圖像采集提供充足光照；所述光源可設(shè)置為LED光源，LED光源發(fā)光強(qiáng)度的大小通過光源電源的控制來實現(xiàn)；采集后的圖像傳送到圖像處理模塊對圖像進(jìn)行色差分析處理，檢測電池片內(nèi)部顏色是否均勻一致和檢測電池片與標(biāo)片之間是否存在色差，同時判斷電池片的顏色類別；檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒诌x控制模塊，分選控制模塊控制運送模塊，利用運送裝置分選出顏色均勻一致的電池片。所述分選控制模塊采用可編程邏輯控制器PLC控制運送模塊進(jìn)行分選工作，利于提高分選系統(tǒng)的自動化程度；所述CCD面陣工業(yè)相機(jī)與工業(yè)計算機(jī)之間信號連通，確保CCD面陣工業(yè)相機(jī)在采集圖像的時候由充足的光照，提高采集圖像質(zhì)量。

本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器視覺的太陽能電池片分選系統(tǒng)，由圖像采集模塊工業(yè)相機(jī)采集圖像，圖像通過圖像處理軟件處理分析，判斷電池片的顏色信息，并把顏色信息輸出給電池片分選控制模塊PLC，PLC根據(jù)顏色信息對電池片進(jìn)行分選，實現(xiàn)了自動在線電池片顏色分選，解決了人工對太陽能電池片顏色分選效果差以及勞動強(qiáng)度大等問題，大大降低了電池片的損耗和人力成本。本發(fā)明的圖像處理軟件先對電池片顏色均勻一致性進(jìn)行檢測，再進(jìn)一步判斷電池片的顏色類別，使得電池片的色差分選質(zhì)量更好，具有自動化程度更高和工作效率更快等優(yōu)點。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。