基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池测量系统研究

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1、工程硕士学位论文基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池测量系统研究作者姓名黄炽豪工程领域机械工程校内指导老师张宪民教授校外指导老师冼志军经理所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年1月ResearchontheMeasurementSystemofCrystallineSiliconSolarCellsBasedonMachineVisionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangChihaoSupervisor：Prof.ZhangXianminSouthCh

2、inaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP274.5学校代号：10561学号：201521002522华南理工大学硕士学位论文基于机器视觉的晶硅光伏太阳能电池测量系统研究作者姓名：黄炽豪指导教师姓名、职称：张宪民教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：机械工程论文形式：□产品研发□工程设计■应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：精密与智能制造装备控制与检测技术论文提交日期：2018年1月3日论文答辩日期：2018年3月12日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成

3、员：主席：陈雪梅委员：张宪民王念峰陈忠黄沿江摘要本课题针对晶硅光伏太阳能电池片的印刷偏移的问题，对晶硅光伏太阳能电池片的栅线特征进行了研究分析后，提出了基于机器视觉测量电池片栅线宽度的解决方案，开发了晶硅光伏太阳能电池片测量系统。首先，通过分析晶硅太阳能电池片的表面特征，找出了晶硅太阳能电池片在视觉测量中需要攻克的关键问题。同时根据系统的测量要求，对晶硅光伏太阳能电池片测量系统进行了硬件设计与软件设计。在硬件设计上，根据晶硅电池片检测精度要求选用了合适的工业相机、系统照明方案以及光学镜头。在软件设计上，采用了C#语言进行软件模块化开发，

4、实现了系统高效运作。然后详细讨论了晶硅电池片测量系统的图像滤波算子以及边缘提取算子，并根据图像滤波以及图像边缘提取实验的结果，为系统选取了合适的图像预处理算法。此外还对相机镜头畸变进行了理论分析，并通过标定实验对系统所采用的图像畸变纠正算法进行了误差分析。接着，为满足晶硅电池片测量系统的高精度边缘定位要求，在分析了已有的亚像素边缘定位算法后，本文提出了一种结合插值与灰度矩的亚像素边缘定位算法。通过对该算法进行了计算机仿真实验、检测精度实验、鲁棒性实验和运算效率实验，验证了本文算法的优越性。最后对本课题设计的晶硅太阳能电池片测量系统进行实

5、验验证。通过对系统进行了等精度测量实验、不等精度测量实验以及系统行运效率实验，验证了系统测量精度可以满足电池片实时检测与测量精度的要求。关键词：亚像素；边缘检测；视觉测量；灰度矩IAbstractInthispaper,aimingattheissueoftheprintingoffsetofthesolarcell,basedontheresearchandanalysisofthefingercharacteristicsofthesolarcell,asolutionforvisuallymeasuringthewidthofth

6、efingerisputforward,andthemeasurementsystemofthecrystallinesiliconsolarcellisdeveloped.Firstofall,byanalyzingthesurfacefeaturesofcrystallinesiliconsolarcells,thekeyproblemsinvisualmeasurementofthecrystallinesiliconsolarcellarefoundout.Atthesametime,afteranalyzingthetesti

7、ngrequirementsofthesystem,thehardwaredesignandsoftwaredesignofthemeasurementsystemofthecrystallinesiliconsolarcellarecarriedout.Inthehardwaredesign,thesuitableindustrialcamera,systemilluminationschemeandopticallensareselectedaccordingtothemeasurementprecisionofthecrystal

8、linesiliconsolarcells.Insoftwaredesign,thesystemusesC#languagetodevelopmodularsoftwareforthesakeofeffic