[發(fā)明專利]基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410053411.7
• 申請(qǐng)日: 2014-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN103831253B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王從慶;李飛;叢楚瀅;陳磊;周鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B07C5/00
• 分類號(hào): B07C5/00;B07C5/04;B07C5/34;B07C5/342;B07C5/344;B07C5/36
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能硅片表面檢測裝置及方法，尤其是一種基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置及方法，屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太陽能單晶硅片在大規(guī)模生產(chǎn)中，硅片表面質(zhì)量檢測是重要一環(huán)，硅片的外觀品質(zhì)會(huì)直接影響到后續(xù)的太陽能電池片的制作和轉(zhuǎn)換效率等，太陽能硅片是在硅棒上一片一片切割而成的，每片的厚度大約在200um左右。由于切割的厚度非常薄且硅的物理性能又非常脆，所以生產(chǎn)過程中常常產(chǎn)生諸如崩邊、硅落、缺角以及化學(xué)殘留色斑等幾何和表面缺陷；由于硅棒切割前已經(jīng)經(jīng)過預(yù)加工，但如果切割時(shí)發(fā)生偏斜則導(dǎo)致切片尺寸的變化；硅棒本身是由單晶硅或者多晶硅生長而來的，晶體之間也存在一定的應(yīng)力，故切割后也很容易產(chǎn)生一些內(nèi)部微裂紋等缺陷，這些微裂紋在初期肉眼無法觀察，但在后道工序中很容易導(dǎo)致碎片；此外，切割過程中由于刀具的問題常常產(chǎn)生有規(guī)律方向的鋸痕，這些鋸痕導(dǎo)致表面的不平整度。為了保證后續(xù)工序的順利展開，必須對(duì)硅片太陽能進(jìn)行檢測分級(jí)。

目前，太陽能硅片檢測分級(jí)方法主要包括：(1)、目視檢測法。即由檢驗(yàn)人員通過手工的方法一片一片進(jìn)行目視檢驗(yàn)，太陽能單晶硅片的人工檢驗(yàn)存在著強(qiáng)度大、效率低、主觀誤差大等諸多缺陷,嚴(yán)重在阻礙了太陽能硅片制造業(yè)的發(fā)展壯大。(2)、計(jì)算機(jī)圖像處理的檢測法。利用CCD攝像頭采集傳輸帶上的太陽能硅片圖像傳送到工控機(jī)中進(jìn)行圖像處理分級(jí)，通過分料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)太陽能硅片的分揀。

2013年9月4日，中國實(shí)用新型CN203178203U公開了一種基于機(jī)器視覺的太陽能硅片顏色自動(dòng)檢測裝置。該裝置通過工控機(jī)對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理分析，提取圖像的特征信息，并經(jīng)過基于支持向量機(jī)與改進(jìn)的引力搜索算法相結(jié)合的模式識(shí)別方法訓(xùn)練和測試后，將硅晶片分類后，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制單軸機(jī)器人取出缺陷硅片。該裝置及方法結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)和操作，滿足檢測要求，但是該設(shè)備獲取的圖像一般需要通過CCD成像、數(shù)據(jù)采集卡、A/D轉(zhuǎn)換器才能到將數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)中，然后通過工控機(jī)調(diào)用應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先數(shù)據(jù)的傳輸浪費(fèi)大量時(shí)鐘周期，其次是相關(guān)的圖像處理算法都在工控機(jī)中執(zhí)行、勢必也會(huì)占用大量硬件資源，從而導(dǎo)致太陽能硅片分級(jí)實(shí)時(shí)性不高，降低了太陽能硅片檢測與分級(jí)的效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種能明顯提高實(shí)時(shí)性、分級(jí)效率和準(zhǔn)確率的基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置及方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置，包括機(jī)器視覺模塊、工控模塊、自動(dòng)分揀模塊和傳輸帶裝置，所述機(jī)器視覺模塊由第一攝像裝置、第二攝像裝置和DSP板卡組成，第一攝像裝置和第二攝像裝置均連接DSP板卡；所述自動(dòng)分揀模塊為PLC和并聯(lián)機(jī)器人組成；所述機(jī)器視覺模塊中的DSP板卡、自動(dòng)分揀模塊中的PLC均與工控模塊連接；所述第一攝像裝置、并聯(lián)機(jī)器人設(shè)置在傳輸帶裝置的上方，第二攝像裝置設(shè)置在傳輸帶裝置的下方。

所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置中的攝像裝置由CCD攝像機(jī)和照明設(shè)備組成。

所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置中的工控模塊由裝有分級(jí)軟件的工控機(jī)和顯示設(shè)備組成。

所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置中的并聯(lián)機(jī)器人由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和三個(gè)互為120度的機(jī)械臂并聯(lián)組成；所述三個(gè)機(jī)械臂分別由主動(dòng)臂和從動(dòng)臂連接，主動(dòng)臂安裝在靜平臺(tái)上，分別由3臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制，從動(dòng)臂上連接動(dòng)平臺(tái)；所述動(dòng)平臺(tái)上安裝末端執(zhí)行器，在末端執(zhí)行器上安裝有真空吸盤。

所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置中的DSP板卡通過工控機(jī)上的PCI接口與工控機(jī)連接，并置于工控機(jī)機(jī)箱內(nèi)。

所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置中的工控機(jī)通過以太網(wǎng)與PLC連接。

本發(fā)明還提供了一種基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面質(zhì)量自動(dòng)檢測分級(jí)方法，主要利用上述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測裝置，具體包括以下步驟：

1)、通過攝像機(jī)采集太陽能硅片PAL制式的模擬圖像信號(hào)傳輸上給DSP板卡，DSP板卡通過解碼器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV格式圖像數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DSP板卡的圖像采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；

2)、對(duì)DSP板卡圖像采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中的太陽能硅片YUV格式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

3)、利用步驟2)經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像，針對(duì)太陽能單晶硅片缺陷的不規(guī)則性,通過八方向Sobel算子進(jìn)行邊緣檢測，得到的太陽能硅片大小；