基于機(jī)器視覺(jué)的硅片和電池片整齊度檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體設(shè)及基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片整齊度檢測(cè)裝 置及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在太陽(yáng)能電池片的生產(chǎn)過(guò)程中，原料娃片的入廠檢驗(yàn)、成品電池片的出廠驗(yàn)收W 及電池片加工過(guò)程中的每一次工序之后都需要對(duì)娃片或電池片進(jìn)行計(jì)數(shù)。太陽(yáng)能娃片的厚 度很薄，普遍在180微米左右，正負(fù)誤差20微米，對(duì)其計(jì)數(shù)方法多樣，其中最主要的是基于 機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)。
[0003] 在基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片計(jì)數(shù)設(shè)備（公開(kāi)號(hào)為CN104713528A)的專(zhuān)利申請(qǐng) 文件中，公開(kāi)了基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片計(jì)數(shù)設(shè)備，該設(shè)備包括檢測(cè)機(jī)箱、電腦屏幕和 電腦機(jī)箱，電腦屏幕設(shè)置在電腦機(jī)箱上，電腦機(jī)箱與檢測(cè)機(jī)箱相連；檢測(cè)機(jī)箱包括箱體、設(shè) 置在箱體內(nèi)部的相機(jī)、鏡頭、同軸光源、環(huán)形光源、支架和光源控制器和設(shè)置在箱體外部的 檢測(cè)按鈕、滑軌、壓板、檢測(cè)口、檢測(cè)臺(tái)、踏板開(kāi)關(guān)，該踏板開(kāi)關(guān)與檢測(cè)機(jī)箱相連；檢測(cè)按鈕固 定設(shè)置在箱體的頂部，滑軌設(shè)置在箱體的一側(cè)并延伸到箱體的頂部，在箱體上設(shè)置了滑軌 的該側(cè)還設(shè)有配合壓板使用的檢測(cè)口。
[0004] 該計(jì)數(shù)設(shè)備將電腦機(jī)箱、屏幕W及測(cè)試機(jī)箱結(jié)合在一起，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)完成對(duì)娃 片和電池片的無(wú)接觸計(jì)數(shù)，操作員需將娃片或電池片層疊整理之后放置在檢測(cè)機(jī)箱的檢測(cè) 臺(tái)上，壓上壓板，之后點(diǎn)擊電腦屏幕上的虛擬檢測(cè)按鈕或者按下檢測(cè)機(jī)箱上的檢測(cè)按鈕或 者踩下踏板來(lái)可啟動(dòng)測(cè)試，0. 5~2s之后即可得到結(jié)果，整個(gè)數(shù)量檢測(cè)過(guò)程無(wú)接觸、速度 快，提高了電池片生產(chǎn)效率。
[0005] 然而，該計(jì)數(shù)設(shè)備也存在缺陷，在檢測(cè)過(guò)程中，需要手動(dòng)將娃片或電池片層疊整齊 之后放置在檢測(cè)臺(tái)上，而娃片或電池片的整齊程度嚴(yán)重影響到娃片或電池片計(jì)數(shù)的精度和 效率。如果娃片或電池片未整齊放置，在計(jì)數(shù)設(shè)備和操作人員未知的情況下，完成了計(jì)數(shù)過(guò) 程，所得的計(jì)數(shù)結(jié)果可靠性和精度都大大降低。在此基礎(chǔ)上，研究基于機(jī)器視覺(jué)的層疊娃片 和電池片整齊度的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法對(duì)于基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片計(jì)數(shù)顯得尤 為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片整齊度檢測(cè)裝 置，使其克服基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片計(jì)數(shù)設(shè)備中層疊娃片和電池片的整齊程度未知 的問(wèn)題，提高娃片和電池片計(jì)數(shù)精度和系統(tǒng)適用性；本發(fā)明的另一目的在于提供基于機(jī)器 視覺(jué)的娃片和電池片整齊度的檢測(cè)方法。
[0007] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[000引基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片整齊度的檢測(cè)裝置，包括電腦屏幕、電腦機(jī)箱和檢 測(cè)機(jī)箱，電腦屏幕設(shè)置在電腦機(jī)箱上，電腦機(jī)箱與檢測(cè)機(jī)箱相連；在檢測(cè)機(jī)箱上設(shè)有檢測(cè)按 鈕，在檢測(cè)機(jī)箱的一側(cè)設(shè)有檢測(cè)臺(tái)，檢測(cè)臺(tái)貼緊檢測(cè)機(jī)箱的一側(cè)設(shè)置，在檢測(cè)機(jī)箱的該側(cè)設(shè) 有配合檢測(cè)臺(tái)使用的檢測(cè)口；檢測(cè)機(jī)箱包括箱體，在箱體內(nèi)設(shè)有線激光光源、同軸光源、鏡 頭、相機(jī)、光源控制器和支架，所述的線激光光源、同軸光源和相機(jī)均分別通過(guò)支架固定在 箱體內(nèi)的底板上；其中，檢測(cè)臺(tái)、檢測(cè)口、同軸光源、鏡頭和相機(jī)沿直線依次設(shè)置，同軸光源、 鏡頭和相機(jī)在同一中屯、軸線上，所述的線激光光源固定在檢測(cè)口與同軸光源之間，所述的 線激光光源的位置偏離鏡頭所在的中屯、線位置；所述的線激光光源、同軸光源與光源控制 器分別相連；所述的鏡頭與相機(jī)相連。
[0009] 所述的光源控制器通過(guò)USB與電腦機(jī)箱相連。
[0010] 所述的相機(jī)為CMOS百萬(wàn)相機(jī)，相機(jī)通過(guò)USB與電腦機(jī)箱相連。
[0011] 所述的檢測(cè)臺(tái)為X形檢測(cè)臺(tái)。
[0012] 基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片整齊度的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟：
[0013] 1)接收開(kāi)始計(jì)數(shù)信號(hào)
[0014] 在娃片和電池片計(jì)數(shù)檢測(cè)之前，手動(dòng)將娃片或電池片層疊整齊，放置在檢測(cè)臺(tái)上， 然后按下檢測(cè)按鈕，啟動(dòng)測(cè)試，檢測(cè)按鈕通過(guò)與電腦機(jī)箱連接，電腦機(jī)箱接收開(kāi)始計(jì)數(shù)的信 號(hào)；
[0015] 2)打開(kāi)線激光光源
[0016] 電腦機(jī)箱與光源控制器相連，當(dāng)接收到開(kāi)始計(jì)數(shù)的信號(hào)之后，先向光源控制器發(fā) 送信號(hào)，打開(kāi)線激光光源，進(jìn)行層疊娃片或電池片整齊度的檢測(cè)；
[0017] 線激光光源發(fā)射線激光，線激光在偏離相機(jī)所在的中屯、線位置，與層疊太陽(yáng)能娃 片或電池片側(cè)面平面呈45度角的方向照射到層疊太陽(yáng)能娃片或電池片側(cè)面，在層疊太陽(yáng) 能娃片或電池片側(cè)面上形成光條；當(dāng)太陽(yáng)能娃片或電池片層疊整齊時(shí)，激光照射在層疊太 陽(yáng)能娃片或電池片側(cè)面上形成一條彎曲度較小的平緩光線；當(dāng)太陽(yáng)能娃片或電池片層疊不 整齊時(shí)，線激光照射在層疊太陽(yáng)能娃片或電池片側(cè)面上形成一條彎曲度較大的光線；
[001引 4)獲取圖像
[0019] 與層疊太陽(yáng)能娃片或電池片處于同一中屯、線上的相機(jī)，垂直拍攝到在線激光光源 照射下的層疊太陽(yáng)能娃片或電池片側(cè)面圖像；電腦機(jī)箱通過(guò)相機(jī)獲取到在線激光光源照射 下的層疊太陽(yáng)能娃片或電池片側(cè)面圖像；
[0020] 5)判斷層疊娃片或電池片整齊程度
[0021] 求取每一片太陽(yáng)能娃片或電池片上的光線的中屯、位置，提取所有中屯、位置的坐標(biāo) (X，y)，基于此坐標(biāo)簇建立離散函數(shù)y=f(X)，求取離散函數(shù)f(X)的極值和均值，W及極值 與均值的差值，取差值的絕對(duì)值最大值作為衡量太陽(yáng)能娃片或電池片層疊的整齊程度的偏 差。當(dāng)娃片或電池片層疊整齊時(shí)，偏差很小，娃片或電池片層疊完全整齊，偏差基本為零；當(dāng) 層疊娃片或電池片層疊不整齊時(shí)，偏差很大；
[0022] 6)娃片或電池片整齊程度是否滿足計(jì)數(shù)要求：
[0023] 設(shè)定闊值，當(dāng)步驟5)中的偏差小于等于此闊值時(shí)，認(rèn)為娃片或電池片的層疊整齊 程度滿足娃片或電池片的計(jì)數(shù)要求，在電腦屏幕顯示娃片或電池片的層疊整齊信息，并進(jìn) 行后續(xù)計(jì)數(shù)功能；當(dāng)當(dāng)步驟5)中的偏差大于此闊值時(shí)，認(rèn)為娃片或電池片的層疊整齊程度 不滿足計(jì)數(shù)要求，在電腦屏幕顯示娃片或電池片的層疊整齊信息，中止此次計(jì)數(shù)并提示操 作員重新層疊娃片或電池片。
[0024] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片整齊度的檢 測(cè)裝置通過(guò)使用激光光源W偏離相機(jī)與被測(cè)物所在的中屯、面45度角的方向照射層疊娃片 和電池片側(cè)面，將不可測(cè)的層疊娃片和電池片側(cè)面的整齊程度信息轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的光線中 屯、線信息，完成對(duì)娃片或電池片整齊度的檢測(cè)，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于保養(yǎng)和維護(hù)，具備很好 的實(shí)用性；本發(fā)明基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片整齊度的檢測(cè)方法，通過(guò)將獲取的光線中 屯、位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為離散函數(shù)并進(jìn)行極值檢測(cè)，計(jì)算出表征層疊娃片和電池片側(cè)面的整齊程 度的偏差信息，克服了基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片計(jì)數(shù)設(shè)備中層疊娃片和電池片的整齊 程度未知的問(wèn)題，提高娃片和電池片計(jì)數(shù)精度和系統(tǒng)適用性。
【附圖說(shuō)明】
[00巧]圖1為檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為檢測(cè)機(jī)箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3為檢測(cè)方法的流程圖；
[0028] 圖4為線激光光源照射層疊娃片或電池片示意圖；
[0029] 圖5為娃片和電池片整齊度判斷方法示意圖；
[0030] 圖6為娃片和電池片整齊度偏差計(jì)算方法示意圖。 具體實(shí)施例
[0031] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0032] 實(shí)施例1基于機(jī)器視覺(jué)的娃片和電池片整齊度的檢測(cè)裝置
[003引如圖1所示，基于機(jī)器視覺(jué)的層疊娃片和電池片整齊度的檢測(cè)裝置，包括電腦屏 幕1、電腦機(jī)箱2和檢測(cè)機(jī)箱3,電腦屏幕1設(shè)置在電腦機(jī)箱2上，電腦機(jī)箱2與檢測(cè)機(jī)箱3 相連。
[0034] 如圖2所示，在檢測(cè)機(jī)箱3上設(shè)有檢測(cè)按鈕4,在檢測(cè)機(jī)箱3的一側(cè)設(shè)有檢測(cè)臺(tái)5， 檢測(cè)臺(tái)5貼緊檢測(cè)機(jī)箱3的一側(cè)設(shè)置，在檢測(cè)機(jī)箱3的該側(cè)設(shè)有配合檢測(cè)臺(tái)使用的檢測(cè)口 6。檢測(cè)機(jī)箱3包括箱體12,在箱體12內(nèi)設(shè)有線激光光源7、同軸光源8、鏡頭9、相機(jī)10、光 源控制器11和支架22。線激光光源7、同軸光源8和相機(jī)10均分別通過(guò)支架22固定在箱 體12底板上。箱體12是整個(gè)檢測(cè)機(jī)箱3的主體部分，該箱體12除去檢測(cè)口 6之外四面封 閉，將線激光光源7和同軸光源8、相機(jī)10W及鏡頭9保護(hù)在箱體12內(nèi)部，同時(shí)降低環(huán)境光 的影響，提高檢測(cè)精度。
[0035] 檢測(cè)臺(tái)5、檢測(cè)口 6、同軸光源8、鏡頭9和相機(jī)10沿直線依次設(shè)置，其中，線激光光 源7固定在檢測(cè)口 6與同軸光源8之間，偏離鏡頭9所在的中屯、線位置。
[0036] 其中，線激光光源7、同軸光源8與光源控制器11分別相連，光源控制器11通過(guò) USB與電腦機(jī)箱2相連；鏡頭9與相機(jī)10相連，相機(jī)10為CMOS百萬(wàn)相機(jī)，相機(jī)10通過(guò)USB 與電腦機(jī)箱2相連。檢測(cè)臺(tái)5為X形檢測(cè)臺(tái)，用于放置娃片或電池片。
[0037] 工作過(guò)程：對(duì)娃片或電池片進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)需要將娃片或電池片手動(dòng)放置在檢測(cè)臺(tái)5 上；檢測(cè)按鈕4用于啟動(dòng)測(cè)試，檢測(cè)按鈕4通過(guò)USB與電腦機(jī)箱2連接，當(dāng)娃片或電池片放 置妥當(dāng)之后，按下檢測(cè)按鈕4即可開(kāi)始測(cè)試，在計(jì)數(shù)之前啟動(dòng)娃片或電池片整齊度的檢測(cè)， 被測(cè)物通過(guò)檢測(cè)口 6由線激光光源7照射之后由相機(jī)10獲取層疊娃片或電池片的側(cè)面圖 像；光源控制器11通過(guò)USB與電腦機(jī)箱2相連，接收電腦機(jī)箱2發(fā)出的配置命令，并根據(jù)命 令對(duì)兩個(gè)光源7和8獨(dú)立的進(jìn)行開(kāi)關(guān)和亮度調(diào)整；相機(jī)10通過(guò)USB與電腦機(jī)箱2相連，將 獲得的層疊娃片或電池片側(cè)面圖像發(fā)送給電腦機(jī)箱2,同時(shí)可接收電腦機(jī)箱2的配置命令 進(jìn)行參數(shù)配置，相機(jī)10的供電也通過(guò)USB來(lái)源于電腦機(jī)箱2。
[0038] 電腦機(jī)箱2內(nèi)