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专利号: 2022100015849
申请人: 浙江工业大学
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:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于缺陷检测装置的太阳能电池片栅线缺陷检测方法,所述缺陷检测装置包括真空吸附装置、二维移动装置、底座、电子显微镜和数据处理器;

所述真空吸附装置包括中空的矩形基座、真空发生装置、真空管、螺帽、与螺帽相配合的调节螺栓;

所述中空的矩形基座上设有若干小孔,侧面设有一个抽气孔,所述真空发生装置通过所述真空管与抽气孔连接,所述矩形基座的四个角上各设有一个调节孔,调节螺栓穿过调节孔与螺帽相连接,调节螺栓的下端与二维移动装置相接触,通过旋转螺帽可控制螺帽的高度,从而达到调节矩形基座任一角的高度的目的;

所述二维移动装置包括左右移动基座、前后移动基座、x轴步进电机、y轴步进电机、步进电机驱动器和底座;

所述前后移动基座背面设有两条滑杆和一条齿条,滑杆和y向齿条均与矩形基座的短边相平行,滑杆穿过与滑杆相匹配的滑杆固定器,滑杆固定器安装在左右移动基座上,y轴步进电机的中心轴上装有与y向齿条相啮合的齿轮;

所述左右移动基座背面设有两条滑杆和一条x向齿条,滑杆和x向齿条均与矩形基座的长边相平行,滑杆穿过与滑杆相匹配的滑杆固定器,滑杆固定器安装在底座上,x轴步进电机的中心轴上装有与x向齿条相啮合的齿轮;步进电机驱动器用于独立的驱动x轴步进电机和y轴步进电机;

所述前后移动基座放于左右移动基座之上,使前后移动基座的长边与左右移动基座的长边相平行,所述矩形基座放于前后移动基座之上,使矩形基座的长边与前后移动基座的长边平行;

所述左右移动基座放于底座之上;

所述电子显微镜设置在矩形基座上方,用于获取工作时固定在矩形基座上的太阳能电池片的图像信息;

所述数据处理器与电子显微镜和步进电机驱动器连接,用于处理图像中的信息;所述数据处理器还生成控制指令控制步进电机驱动器;

其特征在于,所述太阳能电池片栅线缺陷检测方法,包括如下步骤:

1)将太阳能电池片吸附在所述矩形基座上;

2)通过调节所述调节螺栓使所述矩形基座处于同一水平面上;

3)建立坐标系;所述的步骤3)具体为:控制x轴步进电机和y轴步进电运作,使电子显微镜对焦到太阳能电池片最左边的一条栅线的两个端点上,并存储两个端点的位置,以两个端点的连线所在的直线为y轴,向上的方向为y轴正方向,以穿过下面那个端点且与y轴垂直的直线为x轴,向右的方向为x轴正方向,此时,第一条栅线的下端点即为坐标的原点(0,0),上端点坐标为(0,y1);

4)扫描栅线,给栅线进行拍照,在拍照的同时判断下一步的移动信息,并判断栅线的宽度,标定并存储可能存在缺陷的位置和存在缺陷的位置;

所述的步骤4)具体为:建立完坐标系后,启动x轴、y轴步进电机,使电子显微镜对准原点,对焦后控制所述矩形基座沿y轴向负方向移动,所述步进电机的中心轴每转一定的角度,电子显微镜就拍一次照片,经图像处理识别栅线图案并计算栅线宽度w与标准值比较,同时判断步进电机下一步该怎么运作;

其中,若照片的中心点的坐标位置y满足0<y<y1,则继续按照原来的方向走,若y=0或y=y1,则控制电子显微镜相对于太阳能电池片向右沿x轴正方向移动,直至找到下一条栅线的端点,再沿着与y轴平行的方向移动,直至扫描完最右边的栅线后停止,缺陷判断方式如下:若w>wmax,则判断为不存在缺陷的位置;

若wmin≤w≤wmax,则判断为可能存在缺陷的位置,并标定存储该位置坐标信息;

若w<wmin,则判断为存在缺陷的位置,并存储该位置坐标信息;

其中,wmax为可能存在缺陷的位置的宽度的最大值,wmin为可能存在缺陷的位置的宽度的最小值;

5)对可能存在缺陷的位置进一步判断,将进一步判断为存在缺陷的栅线位置标定并存储下来。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步进电机驱动器用于独立控制所述x轴步进电机和y轴步进电机的中心轴顺时针方向或者逆时针方向运作或停止;从而控制所述前后移动基座和左右移动基座移动。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述x轴步进电机控制左右移动基座、前后移动基座、y轴步进电机、矩形基座所构成的整体左右移动,所述y轴步进电机控制前后移动基座、矩形基座所构成的整体前后移动。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述矩形基座的前后方向为与矩形基座的短边平行的方向,左右方向为与矩形基座的长边平行的方向。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的步骤1)具体为:打开真空发生装置,放置太阳能电池片,使太阳能电池片较长的边与矩形基座的长边平行,较短的边与矩形基座的短边平行。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的步骤2)具体为:

x轴、y轴步进电机运作,使所述矩形基座带着太阳能电池片向右上移动,即电子显微镜相对于矩形基座向左下移动,移动至太阳能电池片栅线图案的左下角,此时,电子显微镜对栅线进行对焦,再使电子显微镜沿着太阳能电池片的边移动,移动至太阳能电池片栅线图案的右下角,再次对栅线进行对焦,并读取前后两次对焦时电子显微镜镜头的上下移动距离,若移动距离不为零,则表明此时,栅线的左下角和右下角不处于同一水平线,旋转矩形基座左下角或右下角的调节螺栓,再次控制移动,重复以上操作,直至电子显微镜镜头的上下移动距离为零,此时读取并存储最后一次移动时x轴、y轴步进电机的旋转角度,换算出在两个方向上移动的距离,利用勾股定理可知这条边的长度,可计算出边长;检测完太阳能电池片的下长边后,再继续检测上长边及两条短边,使每条边均处于同一水平线并存储每条边调至水平时x轴、y轴步进电机的旋转角度数据,当四条边都检测完后,此时太阳能电池片已处于同一水平面;

太阳能电池片处于同一水平面后,矩阵基座在x轴或y轴上的移动距离可通过步进电机对应太阳能电池片的长边的旋转角度进行换算:其中,x为移动距离,θ为步进电机的旋转角度,θ0为太阳能电池片处于同一水平面后步进电机的旋转角度,l为太阳能电池片长边的长度;

电子显微镜镜头的移动距离可通过勾股定理来计算:

其中,a为电子显微镜镜头的移动距离,d1为矩阵基座在x轴上的移动距离,d2为矩阵基座在y轴上的移动距离。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的步骤5)具体为:通过电子显微镜自带的功能建立已标定的可能存在缺陷位置领域的3D模型,并读取这段栅线最低点的高度h,并与高度的标准值进行比较,若h≥hmin,则判断为该处栅线不存在缺陷,若h<hmin,则判断该处栅线存在缺陷,并将这些位置坐标信息存储下来,其中hmin为栅线被判断为不存在缺陷的最小值。