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太阳能硅片焊接质量参数在线视觉测量

武星 李林慧 陈智强 楼佩煌

武星, 李林慧, 陈智强, 楼佩煌. 太阳能硅片焊接质量参数在线视觉测量[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(6): 922-929. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180260
引用本文: 武星, 李林慧, 陈智强, 楼佩煌. 太阳能硅片焊接质量参数在线视觉测量[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(6): 922-929. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180260
Xing Wu, Linhui Li, Zhiqiang Chen, Peihuang Lou. Online Vision Measurement for Welding-quality Parameters of Solar Silicon Chips[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(6): 922-929. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180260
Citation: Xing Wu, Linhui Li, Zhiqiang Chen, Peihuang Lou. Online Vision Measurement for Welding-quality Parameters of Solar Silicon Chips[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(6): 922-929. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180260

太阳能硅片焊接质量参数在线视觉测量

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180260
基金项目: 

南京航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金项目 KFJJ20180513

中国博士后科学基金项目 2015M580421

中央高校基本科研业务费专项资金项目 NS2019033

南京航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金项目 KFJJ20170515

详细信息
    作者简介:

    武星(1982-), 副教授, 硕士生导师, 博士, 研究方向为智能感知与控制, 图像处理, wustar5353@nuaa.edu.cn

  • 中图分类号: TG409

Online Vision Measurement for Welding-quality Parameters of Solar Silicon Chips

  • 摘要: 针对硅电池片高速串焊系统,根据焊接质量参数在线检测的技术指标对视觉测量系统的核心部件进行了选型计算;对视觉测量系统的内部参数进行了标定,完成了畸变校正与像素当量计算;设计了焊后硅片视觉检测流程,研究了图像预处理、图像掩膜ROI提取、改进双阈值Otsu图像分割技术;建立了硅电池片焊带偏移参数测量模型,提出了一种硅电池片焊接质量参数在线视觉测量方法。最后将该在线视觉测量方法应用于某硅电池片高速串焊生产线,其综合检测率和单帧检测时间满足焊接质量在线检测的精度和实时性要求,为提高太阳能电池组件的焊接质量和生产效率打下了良好的技术基础。
  • 图  1  LED光源布局图

    图  2  串焊检测系统示意图

    图  3  系统像素当量标定板

    图  4  视觉测量流程图

    图  5  栅线提取的图像处理过程

    图  6  ROI区域提取结果

    图  7  焊带偏移测量中阈值分割方法比较

    图  8  正确焊接与偏移(露白)

    图  9  焊带偏移模型

    图  10  几何参数视觉测量结果

    图  11  影像标定实验平

    图  12  标定采集图片

    图  13  检测系统现场照片

    图  14  视觉测量误差

    表  1  串焊检测系统在线视觉测量技术指标

    检测对象 电池串(单晶/多晶8-12片/串)
    检测范围 125 mm×125 mm、156 mm×156 mm、78 mm×156 mm
    检测节拍 2 s
    总误检率 小于0.2%
    漏检率 小于0.2%
    片间距 检测范围1~5 mm, 误差在0.1 mm以内
    焊带偏移 长度小于30 mm允许3处, 检测
    精度0.1mm, 偏移量自由设置
    起焊点 同一片多条主栅起焊点位置偏差
    小于0.5 mm, 误差0.2mm以内
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    表  2  CCD摄像机标定结果

    名称 标定结果
    内参数矩阵
    径向畸变 k1=0.0926, k2=-0.1754
    标定误差 (kx, ky)=(3.36, 3.12)
    (u0, v0)=(0.826, 0.715)
    (k1, k2)=(0.003, 0.005)
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    表  3  像素当量标定结果

    编号 1 2 3 4 5
    相邻圆心
    距/pixel
    65.292 3 65.293 3 65.292 3 65.288 0 65.292 3
    像素当
    量/μm
    61.263 61.262 61.263 61.267 61.263
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    表  4  串检综合检测率

    序号 nf nt nk/ng me/mo η
    1 9 406 855 831/24 9/0 98.92%
    2 10 341 940 925/15 6/1 92.68%
    3 9 109 828 815/13 0/8 99.02%
    4 9 934 903 885/18 1/9 93.43%
    5 10 088 917 901/16 0/5 99.45%
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    表  5  单帧图像检测时间

    定位分割 偏移 起焊点 片间距 总时间
    < 100 ms 125 ms 24 ms 15 ms < 1 s
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  • 收稿日期:  2018-09-04
  • 刊出日期:  2019-06-01

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