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专利号: 2019109993510
申请人: 武汉纺织大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法,其特征在于:包含如下步骤:S1、取标准太阳能电池片,根据该标准太阳能电池片规格尺寸和用户要求,创建个性化检测标准;

其中,所述太阳能电池片规格尺寸包含太阳能电池片的长宽尺寸以及倒角尺寸;所述用户要求是指用户对各种缺陷进行检测时的控制标准;所述标准太阳能电池是指尺寸符合要求,无缺角、崩边、孔洞及裂纹缺陷的太阳能电池片;所述个性化检测标准是指根据标准太阳能电池片的规格尺寸和用户特定要求设定的检测标准,包括太阳能电池片长宽尺寸的允许范围、倒角尺寸的允许范围,缺角、崩边、孔洞、裂纹等各种缺陷的判定值;

S2、取待检测太阳能电池片,根据待检测太阳能电池片规格尺寸和用户要求,从步骤S1所创建的个性化检测标准中选择与待检测太阳能电池片的型号规格和用户检测要求相一致的个性化检测标准,进行几何外观缺陷检测。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法,其特征在于:所述步骤S1具体包含如下步骤:S1-1、命名个性化检测标准;

其中,所述命名个性化检测标准具体是指针对不同规格太阳能电池片及不同用户要求,采取不同检测标准,并将各检测标准通过不同命名加以区分;

S1-2、采集标准太阳能电池片的图像;

其中,所述标准太阳能电池片是指尺寸符合要求,没有缺角、崩边、孔洞、裂纹缺陷的太阳能电池片;

其中,所述图像是指标准太阳能电池片在背光源条件下所生成的图像,所述图像中标准太阳能电池片区域接近纯黑,背景区域接近纯白,图像类型为灰度图像;

S1-3、图像预处理,图像分割;

其中,所述图像预处理具体是指采用去噪、滤波平滑、对比度增强等算法对步骤S1-2所采集到的标准太阳能电池片图像进行图像增强处理;

其中,所述图像分割具体是指利用分割阈值对经过图像预处理后的标准太阳能电池片图像进行二值化处理,其中,分割阈值取128;

S1-4、选取所有标准太阳能电池片区域,并按位置排序;

其中,所述标准太阳能电池片区域是指经步骤S1-3图像分割后所得区域,所述经步骤S1-3图像分割后所得区域包含标准太阳能电池片区域或者包含标准太阳能电池片区域和干扰区域,当所述经步骤S1-3图像分割后所得区域包含标准太阳能电池片区域和干扰区域,则需要根据电池片长宽比、矩形度、坐标范围等特征提取标准太阳能电池片区域,并剔除掉干扰区域;

其中,所述按位置排序具体是指当经步骤S1-3图像分割后所得区域包含多个标准太阳能电池片区域时,需要根据各自的位置进行排序,所述位置是指各标准太阳能电池片区域的左上角、右上角、左下角、右下角或中心的行列坐标;

S1-5、逐一选择标准太阳能电池片区域;

其中,所述逐一选择标准太阳能电池片区域具体是指经步骤S1-4按位置排序后,再按次序逐一选择某一标准太阳能电池片区域;

S1-6、输入所选标准太阳能电池片的长宽尺寸、倒角尺寸,设定缺陷面积阈值、缺陷长度阈值、电池片长宽尺寸允许范围、缺陷数量允许值等控制参数;

其中,所述电池片长宽尺寸具体是指标准太阳能电池片外接矩形的长宽尺寸,倒角尺寸具体是指标准太阳能电池片直倒角的两条边长;

其中,所述缺陷面积阈值及缺陷长度阈值均是根据用户具体要求而设定的,且均用于缺陷过滤;

当所选择的待检测标准太阳能电池片缺陷面积大于设定的缺陷面积阈值时,则为缺陷;否则,不是缺陷;

当所选择的待检测标准太阳能电池片缺陷最大直径大于设定的缺陷长度阈值时,则为缺陷;否则,不是缺陷;

其中,所述电池片长宽尺寸允许范围指标准太阳能电池外接矩形的长宽尺寸允许范围;

当所选择的待检测标准太阳能电池片外接矩形的长宽尺寸超出此设定范围时,则为不合格品;

其中,所述缺陷数量允许值是指缺角、崩边、孔洞及裂纹这四类缺陷数量之和的最大值,当所选择的待检测标准太阳能电池片的这四类缺陷数量之和小于该设定值时,则为合格;否则为不合格;

S1-7、提取所选标准太阳能电池片区域的四条边,计算四条边的交点,由四个交点求得标准太阳能电池片区域的外接四边形;

其中,所述标准太阳能电池片区域的四条边具体是指利用边缘检测算法提取标准太阳能电池片区域的边缘轮廓,并进行平滑拟合后,分别选取四条边上最长的线段;

其中,所述四条边的交点具体是指所提取到的标准太阳能电池片区域的边缘轮廓中四条最长线段所在的直线之间的交点,且四个交点所确定的四边形即为所要求得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形;

S1-8、将所选标准太阳能电池片区域的外接四边形与所选标准太阳能电池片区域作差,求得所选标准太阳能电池片的四个倒角;

其中,所述四个倒角具体是指利用步骤S1-7所得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形减去所选标准太阳能电池片区域所得,所得的每个倒角的倒角尺寸和倒角面积将用于缺角缺陷的判定;

S1-9、计算外接四边形的长宽比例因子;

其中,所述长宽比例因子具体是指利用步骤S1-6所输入的标准太阳能电池片长宽尺寸值除以步骤S1-7所得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形的长轴和短轴像素值所得的结果;

S1-10、利用长宽比例因子,计算所选标准太阳能电池片区域的几何参数,并存入所创建的个性化检测标准;

其中,所述几何参数包括面积、矩形度、四个倒角尺寸等,其具体是经过长宽比例因子将像素单位转化为物理尺寸单位后所求得包含面积、矩形度、四个倒角尺寸等的几何参数;

S1-11、重复步骤S1-5至S1-10,直到所有标准太阳能电池片区域处理完。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法,其特征在于:所述步骤S2具体包含如下步骤:S2-1、选择个性化检测标准;

其中,所述个性化检测标准具体是指步骤S1所创建的个性化检测标准,所选择的个性化检测标准与待检测太阳能电池片的型号规格和用户检测要求相一致;

其中,所述个性化检测标准包含电池片长宽比例因子、缺陷面积阈值、缺陷长度阈值、电池片面积、电池片倒角尺寸、电池片长宽尺寸允许范围、缺陷数量允许值等控制参数,由这些控制参数判定待检测太阳能电池片是否合格;

其中,所述长宽比例因子是指像素单位与物理尺寸单位之间的换算关系,用来将缺陷面积、缺陷长度、电池片面积、电池片倒角尺寸及电池片长宽尺寸等控制参数由像素单位转换为物理尺寸单位,进而实现缺陷判定;

S2-2、采集待检测太阳能电池片的图像;

其中,所述待检测太阳能电池片是指可能存在如尺寸偏差、缺角、崩边、孔洞或裂纹等几何外观缺陷的待检测太阳能电池片;

其中,所述图像是指待检测太阳能电池片在背光源条件下所生成的图像,且图像中待检测太阳能电池片区域接近纯黑,背景区域接近纯白,图像类型为灰度图像;

S2-3、图像预处理,图像分割;

其中,所述图像预处理具体是指采用去噪、滤波平滑、对比度增强等算法对步骤S2-2所采集到的待检测太阳能电池片图像进行图像增强处理;

其中,所述图像分割是具体指利用分割阈值对经图像预处理后的待检测太阳能电池片图像进行二值化处理,其中,分割阈值取128;

S2-4、选取所有待检测太阳能电池片区域,并按位置排序;

其中,所述待检测太阳能电池片区域具体是指经步骤S2-3图像分割后所得区域,所述经步骤S2-3图像分割后所得区域包含待检测太阳能电池片区域或者包含待检测太阳能电池片区域和干扰区域,当所述经步骤S2-3图像分割后所得区域包含待检测太阳能电池片区域和干扰区域时,则需要根据电池片长宽比、矩形度、坐标范围等特征提取待检测太阳能电池片区域,并剔除掉干扰区域;

其中,所述按位置排序是指当经步骤S2-3图像分割后所得区域中包含多个待检测太阳能电池片区域时,需要根据各自的位置进行排序,所述位置是指各待检测太阳能电池片区域的左上角、右上角、左下角、右下角或中心的行列坐标;

S2-5、逐一选择待检测太阳能电池片区域;

其中,所述逐一选择待检测太阳能电池片区域具体是指经步骤S2-4按位置排序后,再按次序逐一选择某一待检测太阳能电池片区域;

S2-6、计算所选待检测太阳能电池片区域的面积、矩形度、最小外接矩形长宽尺寸,并转化为几何参数;

其中,所述待检测太阳能电池片区域的面积是指待检测太阳能电池片经二值化处理后所得区域的像素数量;

其中,所述矩形度是指待检测太阳能电池片区域与矩形的相似程度;

其中,所述最小外接矩形长宽尺寸是指待检测太阳能电池片在任意倾斜角度拟合所得最小外接矩形的长宽尺寸;

其中,所述几何参数是指利用个性化检测标准导入的长宽比例因子,将待检测太阳能电池片的面积、矩形度、最小外接矩形的长宽尺寸由像素单位转换为物理尺寸单位,以便于与所选个性化检测标准中的控制参数进行对比;

S2-7、初次判定,几何参数是否满足要求;

若不满足,则判定为不合格,结束本次检测;

若满足,则进行后续检测;

其中,所述初次判定具体是指将步骤S2-6所得的几何参数与步骤S2-1所选的个性化检测标准中的控制参数进行对比,判定是否在允许的范围内;

S2-8、提取所选待检测太阳能电池片区域的四条边,计算四条边的交点,由四个交点求得待检测太阳能电池片区域的外接四边形;

其中,所述提取所选待检测太阳能电池片区域的四条边是经步骤S2-7初次检测合格后进行的后续检测,其具体是利用边缘检测算法提取所选待检测太阳能电池片区域的边缘轮廓,并进行平滑拟合后,分别选取四条边上最长的线段;

其中,所述四条边的交点是指所提取到的所选待检测太阳能电池片区域的边缘轮廓中四条最长线段所在直线之间的交点,这四个交点所确定的四边形即为所要求得的所选待检测太阳能电池片区域的外接四边形;

S2-9、利用所选个性化检测标准中的四个倒角尺寸和长宽比例因子,裁剪所选待检测太阳能电池片区域的外接四边形;

其中,所述裁剪待检测太阳能电池片区域的外接四边形具体是指利用待检测太阳能电池片区域的外接四边形减去四个倒角,得到不含倒角的待检测太阳能电池片区域,以避免将倒角误判为缺角;

S2-10、利用形态学,对裁剪后的区域进行填充和闭合处理;

其中,所述裁剪后的区域是指经步骤S2-9处理后不含四个倒角的待检测太阳能电池片区域;

其中,所述填充和闭合处理是形态学图像处理方法,其具体是先通过填充运算将区域内部的孔洞和裂纹填充,然后选用与外接四边形方向一致的结构因子,通过闭合运算,将区域边缘上的崩边缺口闭合,经过填充和闭合处理后的外接四边形是一个完全外凸的多边形,不包含四个倒角,也没有任何孔洞裂纹和崩边缺口;

S2-11、将形态学处理后的区域与所选待检测太阳能电池片区域作差,得到缺陷备选区域;

其中,所述形态学处理后的区域具体是指经步骤S2-10处理后所得的外凸多边形区域,所述所选待检测电池片区域具体是指步骤S2-5所选取的某一待检测太阳能电池片区域;所述作差具体是将前述两区域相减;所述缺陷备选区域是指将前述两区域相减所得的所有缺角、崩边、孔洞、裂纹的缺陷备选区域;

S2-12、利用个性化检测标准中的控制参数,对备选区域进行判定,筛选出真正的缺陷;

其中,所述控制参数具体是指在步骤S2-1选择个性化检测标准时,导入的缺陷面积阈值、缺陷长度阈值等参数;

其中,所述备选区域是指步骤S2-11所得的缺陷备选区域,其中包括所有的缺角、崩边、孔洞及裂纹缺陷;

S2-13、根据缺陷的位置与形状特征值,进行缺陷分类;

其中,所述缺陷分类是指根据缺陷的位置和与形状特征值,将缺陷分别归类为缺角、崩边、孔洞、裂纹之一;

S2-14、判断缺陷数量是否超限;

其中,判断缺陷数量是否超限具体是将待检测太阳能电池片的缺陷数量与步骤S2-1所选个性化检测标准中的缺陷数量允许值进行对比,判断其是否超限,若超限,则判定为不合格;若不超限,则判定为合格;

其中,所述缺陷数量是指缺角、崩边、孔洞及裂纹这四类缺陷数量之和;

S2-15、重复步骤S2-5至S2-14,直到所有待检测太阳能电池片区域处理完;

S2-16、检测结果保存,并输出;

其中,所述检测结果保存具体是指将检测结果,包括实测值、允许值范围、缺陷数量及不合格原因等信息存入数据库文件;

其中,所述输出具体是指将检测结果按约定协议,以Modbus通讯协议等方式发送到相关接收端。