硅太阳能电池制备过程的全自动视觉检测设备关键技术研究

【摘要】：在环境污染问题日益突出、全球传统能源日渐短缺以及核安全问题异常严峻的新形势下,硅太阳能电池以清洁可再生、使用安全等优势受到广泛关注。由于在硅太阳能电池制备过程中会不可避免地产生缺陷,因此如何在生产过程中利用有效的检测手段来保证产品质量、提高成品率就显得尤为重要。随着产能的扩大,目前采用的人工目检和在线测试仪等检测方式已跟不上生产节奏,而基于机器视觉的自动光学检测系统,以自动化和智能化程度高、使用便捷、成本低等独有的优势,极好地满足了生产需求。 根据机器视觉原理,自动光学检测设备对缺陷检测的过程就是模式识别的过程,即首先由光学系统获得高质量的图像并对图像进行预处理,然后依据特征提取方法对缺陷按某些特征进行提取与分类,最后通过设计检测算法对具体缺陷进行检测,以实现机器决策的功能。 本文首先依据硅太阳能电池的制备工艺,对视觉检测系统进行结构功能分析,并设计了系统总体方案。然后分别对硬件系统、运动控制系统、软件系统进行分析设计,完成了重要元件器件的选型和基于模块化思想的软件系统开发。 本文然后进行了图像预处理研究,即首先通过图像采集系统获取图像并对图像进行数字化和几何变换,然后采用灰度变换和直方图处理等方式对图像进行增强处理,接着利用中值滤波和高斯滤波方法进行图像滤波,最后研究了基于图像二值化、图像门限处理和边界与区域分割的图像分割技术。 在此基础上,本文依据特征提取方法对缺陷按照几何特征、形状特征、纹理特征、颜色特征等进行提取与分类,然后研究了图像对比、统计建模、特征建模等检测算法,并对主要具体缺陷的检测算法进行了分析与设计。 最后,本文在所研究的理论与技术的基础上,设计与制造了视觉检测系统样机,并从准确性、高效性和可靠性等方面对视觉检测系统的综合性能进行了实验研究。实验结果表明:视觉检测系统具有较好的准确性、快速性和可靠性,能满足实际生产要求。 【关键词】：硅太阳能电池 机器视觉 自动光学检测 图像预处理 检测算法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.41;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 引言10-13
• 1.1.1 行业背景10
• 1.1.2 太阳能电池10-11
• 1.1.3 硅太阳能电池的应用11-13
• 1.2 硅太阳能电池检测方法13-15
• 1.3 国内外研究现状15-19
• 1.3.1 AOI 光学系统的研究现状16-17
• 1.3.2 AOI 检测算法的研究现状17-19
• 1.4 本文的研究目的和意义19
• 1.5 本文主要研究内容与组织结构19-22
• 1.5.1 主要研究内容19-20
• 1.5.2 本文组织结构20-22
• 第二章 视觉检测系统方案设计22-38
• 2.1 检测系统结构功能分析22-25
• 2.1.1 硅太阳能电池制备工艺22-23
• 2.1.2 视觉检测系统在生产线中的布置23-24
• 2.1.3 视觉检测系统功能模块24-25
• 2.2 检测系统硬件设计25-30
• 2.2.1 相机的选择25-28
• 2.2.2 光源设计28-30
• 2.2.3 运动控制系统30
• 2.3 检测系统软件设计30-37
• 2.3.1 系统软件框架31-32
• 2.3.2 系统软件模块化设计32-35
• 2.3.3 远程SPC 质量控制系统35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 图像获取与预处理研究38-51
• 3.1 图像获取38-40
• 3.1.1 图像采集系统38-39
• 3.1.2 图像数字化39-40
• 3.1.3 图像几何变换40
• 3.2 图像增强40-43
• 3.2.1 灰度变换41-42
• 3.2.2 直方图处理42-43
• 3.3 图像滤波43-46
• 3.3.1 中值滤波44-45
• 3.3.2 高斯滤波45-46
• 3.4 图像分割46-50
• 3.4.1 图像二值化47-48
• 3.4.2 图像门限处理48
• 3.4.3 图像边界与区域分割48-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 缺陷特征提取与检查算法51-71
• 4.1 缺陷统计与分析51-53
• 4.1.1 硅太阳能电池缺陷统计51-52
• 4.1.2 缺陷特征分析52-53
• 4.2 缺陷特征提取53-61
• 4.2.1 特征定义53-54
• 4.2.2 几何特征54-56
• 4.2.3 形状特征56-58
• 4.2.4 纹理特征58-59
• 4.2.5 颜色特征59-61
• 4.3 视觉检测算法分析61-66
• 4.3.1 参考比较算法62-64
• 4.3.2 非参考比较算法64-65
• 4.3.3 混合型算法65-66
• 4.4 具体缺陷检测66-70
• 4.4.1 边缘检测66-67
• 4.4.2 破损检测67-68
• 4.4.3 栅线检测68-69
• 4.4.4 电极检测69-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 实验研究71-77
• 5.1 引言71
• 5.2 检测系统综合性能实验71-76
• 5.2.1 检测系统准确性实验72-73
• 5.2.2 检测系统高效性实验73-74
• 5.2.3 检测系统可靠性实验74-76
• 5.3 小结76-77
• 结论与展望77-79
• 主要研究成果77-78
• 创新点78
• 研究展望78-79
• 参考文献79-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84-85
• 致谢85-86
• 附件86

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

太阳能电池板印制质量检测软件的设计    吴琰嘉

PCB图像检测中阈值化分割的研究    李刚,韩建国

一种基于自适应阈值的图像分割算法    王茜,彭中,刘莉

硅太阳能电池的丝网印刷技术    张世强;李万河;徐品烈;

基于区域增长的电路板元件检测算法    胡水华,赵先军,王保保

AOI统计学习建模的AdaBoost算法    罗兵;章云;

无铅焊点检测光源的分析与优化设计    卢盛林;张宪民;

基于不变矩特征匹配的快速目标检测算法    严柏军,郑链,王克勇

图像分割算法研究综述    何俊;葛红;王玉峰;

硅太阳能电池视觉检测方法研究    张舞杰;李迪;叶峰;

基于模块化的液压缸试验台测控系统设计    陈军;洪始良;

微电子产品视觉检测中关键技术研究    陈世哲

数字式粒子图像测速方法研究及其在氧化沟模型中的应用    陈钊

基于内容的WWW图像检索研究    王玲

几种数字图像滤波算法    葛婷

机器视觉在线检测图像处理技术研究    朱贵锋

机械零件尺寸视觉检测系统的研究    范壮

基于数据采集的SPC系统的研究    赵利伟

AOI技术在PCB缺陷检测中的应用研究    俞玮

印制电路板光学检测算法研究    苏国松

自动光学检测系统中图像处理技术研究    王雁玲

焊缝缺陷图像特征提取研究    杨川

太阳能电池的发展与分析    胡培明

一种基于无线通信技术的防盗系统    贺超英;黄美成;

基于形态学的种子图像边缘检测方法    胡永刚;孔敏;

基于动态阈值的树木年轮图像分割方法研究    张慧鹏;韩其燕;

自然环境下苹果彩色图像分割研究    石雪强;程新文;李春福;宁亚飞;杨程永;杨翠莲;

数码摄像技术在隧道位移信息采集中的应用    刘大刚,王明年

硅太阳电池扩散方阻与栅线宽度匹配的研究    王庆伟;徐征;赵谡玲;张春萍;俞健;胡盛华;钟思华;刘金虎;张鹏;

非均匀光照条件下PCB图像的一种阈值分割方法    张杨;李凯;

一种生态旅游者的识别与细分方法——以北京市百花山自然保护区为例    李燕琴

基于RGB颜色模型棉花杂质的识别算法    符宝鼎,袁建畅,郭彩霞

一种改进型Canny图像边缘检测方法    张彬;司璇;金飞;袁丛鑫;

弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究与发展    刘志峰;倪楠;黄海鸿;

球栅阵列(BGA)半导体封装技术的研究    夏链;韩江;方兴;赵韩;

基于地标信息融合的家庭环境机器人组合导航    王红霞;田国会;李晓磊;卜范骞;

一种基于EDAs和聚类分析的杂合进化算法    曹爱增;陈月婷;魏军;李金屏;

网络化制造环境下的动态工序质量控制体系研究    姜兴宇;杨建宇;唐亮;王宛山;

基于模板匹配的固态流体流速检测算法    李鑫;李力争;

基于模糊聚类的证券价格对公共信息的反应强度划分    李潮潮;迟凯;付芳萍;车文刚;赵庆江;

基于FCM的模糊时间序列模型及人民币汇率预测    赵庆江;迟凯;付芳萍;李潮潮;车文刚;

基于粒子群优化支持向量机的过电压分层识别研究    戴斌;

一种基于Matlab的图像滤波算法的设计与实现    袁兴起;韩键美;

引线键合视觉检测关键技术研究    孔凡芝

交通领域中的聚类分析方法研究    李桃迎

基于S变换的电能质量扰动分析    易吉良

基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究    陈韶斌

自适应结构优化神经网络控制研究    宋清昆

基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究    李鹤喜

基于过渡金属的超分子光化学传感器识别生物功能性检测物    高杰

扩散火焰形态及气化炉内熔渣沉积与传热规律研究    梁钦锋

PCB自动光学检测的图像检测与处理关键技术研究    乔闹生

知识辅助的SAR图像目标特性分析与识别研究    陶勇

基于OpenCV的物体三维检测系统研究    邓小铭

基于双目立体视觉的特征点匹配关键技术研究与应用    宗雯雯

基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究    李朋勇

SPC在质量管理中的应用研究    任军霞

基于TDPCA与SPIHT的高光谱压缩和降维算法研究    宋晓玥

基于统计学方法的水面目标特征提取与识别方法的研究    叶铂

视觉辅助无人直升机自主着降技术研究    袁斌

基于FPGA的运动目标检测系统的研究与实现    董兴龙

基于嵌入式的车型分类系统的设计与实现    梁怀志

反走样技术和滤波技术在地图可视化表达中的应用    吕艳

光致发光技术在Si基太阳电池缺陷检测中的应用    严婷婷;张光春;李果华;汪义川;陈如龙;李波;

硅太阳能电池的丝网印刷技术    张世强;李万河;徐品烈;

曲面硅太阳电池制备及性能分析    王庆;肖文波;何兴道;杨名宇;

减少硅太阳电池组件在层压时裂纹的研究    蔡爱玲;王永清;张向前;黄盼盼;

电致发光成像技术在硅太阳能电池隐性缺陷检测中的应用    李艳华;潘淼;庞爱锁;武智平;郑兰花;陈朝;

太阳能光伏阵列故障诊断的研究    杨维翰,王培珍,周雷

太阳能光伏阵列的红外特性研究    王培珍,王群京,杨维翰

太阳能光伏阵列红外图像的特征提取    王培珍,王群京,杨维翰

硅太阳能电池视觉检测方法研究    张舞杰;李迪;叶峰;

硅太阳能电池纹理缺陷检测    张舞杰;李迪;叶峰;

基于图像处理的太阳能单晶硅片表面质量检测    盛小春

空间太阳能电池玻璃盖板裂缝检测系统的研究    郭延齐

太阳能电池缺陷检测系统的软件设计    刘鹤

单晶硅太阳能电池生产工艺的研究    王瑶

基于X射线实时成像系统图像处理与缺陷识别的研究    李昭月

基于数据挖掘的半导体制造质量异常研究    钮轶君;钱省三;任建华;

聚酰亚胺在MEMS中的特性研究及应用    邓俊泳,冯勇建

PECVD SiN_x薄膜应力的研究    赵永军,王民娟,杨拥军,梁春广

ART－2神经网络分类器的研究    申岸伟，俞斌，关海鹰

一种新的快速块匹配运动估计算法    王明辉,彭立中

数字全息粒子图像测速技术研究    魏润杰,申功炘,丁汉泉

一种改进的最小二乘景像匹配算法    徐宝昌,陈哲,赵龙

基于小波包分解和FCM聚类的纹理图像分割方法    吴央;袁运能;

PCB图像检测中阈值化分割的研究    李刚,韩建国

变轴数控机床重复定位精度评定策略探讨    史长虹,张建民,张同庄,郝娟,范宇,邹秋玲,贾东云

集成电路芯片图象处理技术的研究    衣晓飞

机械零件计算机视觉检测关键技术的研究    陈向伟

可重构虚拟制造系统研究    钱玲

可重构制造系统若干使能技术的研究    齐继阳

微电子产品视觉检测中关键技术研究    陈世哲

图像法检测印刷电路板缺陷    郑伟

三轴实验土样变形数字图像测量的实现    刘永禄

PCB板缺陷自动检测技术的分析研究    李强

合弄式可重构车间管理与控制系统研究    王林博

面向对象的可重构FMS控制系统的研究与开发    丁相荣

PCB数字图像检测与识别研究    高湘玲

基于虚拟仪器技术的工业视觉检测系统    吕军

工业零件形状尺寸图像检测技术研究    冯卫东

过程控制图的最优设计与分析    王海宇

基于计算机视觉的印刷电路板自动检测系统的研究    谢佳豪

太阳能驱动未来(下)    纪秀磊;

硅太阳能电池在我段信号点灯方面的应用    张正新;

太阳能小艇的推进装置    王绍元;

叶绿素与新能源开发    王春华;

我国太阳能利用研究状况    

多晶硅太阳能电池    筱军;

德研发出转换率逾20％的多晶硅太阳能电池    李峰;

TiO_2基太阳能电池研究进展    陈云霞;郝江波;何鑫;

采集太阳能(上)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    

2009年太阳能电池市场重新洗牌已无可避免,挑战与机遇并存    

浮法超白玻璃用晶硅太阳能电池盖板的研究    杜勇;李钊;

硅太阳能电池在1319nm激光辐照下的热激发载流子效应:一种对能量低于禁带宽度光子的响应研究    江天;

氟基等离子体诊断以及在多晶硅太阳能电池制绒中应用研究    邹帅;辛煜;唐中华;吉亮亮;苏晓东;

统计制程控制在硅太阳能制造中的应用    高传楼;

环保型硅太阳能电池背场铝浆的研究进展    付明;丁骁;范琳;

斜入射下金属纳米颗粒对硅太阳能电池吸收增益的研究    夏子奂;

嵌入式节能利用型太阳能光伏供电系统在通信局(站)的应用    刘宝贵;侯福平;

太阳电池烧穿工艺对氮化硅薄膜的光学性质的影响    周之斌;赵占霞;陈凤祥;古丽娜;孟凡英;崔容强;

太阳能光伏发电系统的设计    李大军;

切割钢丝发展方向及生产注意事项探讨    毛可勇;

“英利”N型单晶硅太阳能电池技术达国际领先水平    信国安　王炳洋

单晶硅太阳能电池基地奠基    记者 黄莹　通讯员 胡沛 冯涛 徐文婷

在汉生产单晶硅太阳能电池    记者 严运涛　通讯员 胡沛 冯涛 徐文婷

全省最大高效晶硅太阳能电池项目落户清流    魏永富

晶澳成全球最大晶体硅太阳能电池片供应商    通讯员 段同刚　记者 蔡计锁

英利N型硅太阳能电池技术实现新突破    记者 刘飞

单晶硅太阳能电池片芜湖问世    记者 沈宫石　通讯员 王贤志

晶澳跃升全球最大晶体硅太阳能电池厂商    通讯员 段同刚　高琴伟 记者 郑惠华

鄂旗又一重大项目获自治区立项备案    格日乐其其格

超日太阳两项目试产成功达产后公司业绩将暴增    记者 刘相华

晶体硅太阳能电池梯度减反射膜及硅锭中晶体缺陷的研究    刘兵发

多晶硅太阳电池新腐蚀液的研究及其应用    刘志刚

中国光伏产业发展战略研究    李晓刚

低温液相法制备三元硫属半导体薄膜的研究    石勇

单晶硅太阳能电池效率进一步提高探索    游金钏

单晶硅太阳能电池生产工艺的研究    王瑶

晶体硅太阳能电池丝网印刷工艺优化的研究    李栋才

单晶硅太阳能电池表面制绒新方法研究    孙林锋

工业晶体硅太阳能电池栅线优化研究    王庆伟

硅太阳能电池中击穿机制的研究    杨臣

单晶黑硅太阳能电池性能研究与硅表面制备银栅线    张恩阳

硅太阳能电池中深能级的研究    李葛亮

基于光学微结构减小硅太阳能电池反射光损失的研究    彭露露

晶硅太阳能电池表面钝化薄膜和机理的研究    张伟