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一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置.pdf

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一种 多晶 太阳电池 表面 颜色 图像 采集 装置
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摘要
申请专利号:

CN201610969718.0

申请日:

2016.10.28

公开号:

CN106483081A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 21/25申请日:20161028|||公开
IPC分类号: G01N21/25 主分类号: G01N21/25
申请人: 上海电机学院
发明人: 祁永庆
地址: 200240 上海市闵行区江川路690号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 上海伯瑞杰知识产权代理有限公司 31227 代理人: 孟旭彤
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610969718.0

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,包括在暗室内设置的LED照明模块、工业图像传感器、上隔板和下隔板,多晶硅太阳电池片样品放置于暗室的样品支撑平面,工业图像传感器位于样品的上方,由LED照明模块提供光照,上隔板位于LED照明模块的上方,下隔板位于LED照明模块的下方,且上、下隔板具有LED照明模块和工业图像传感器的光路通孔,在暗室的顶部设置有散热风扇,底部设置有样品通道。所述LED照明模块是由若干套LED芯片组、金属散热元件和漫反射板等组成,所述LED芯片组是由红光LED、黄光LED、绿光LED和蓝光LED的芯片组成。

权利要求书

1.一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,其特征在于,包括在暗室内设置的
LED照明模块、工业图像传感器、上隔板和下隔板,多晶硅太阳电池片样品放置于暗室的样
品支撑平面,工业图像传感器位于样品的上方,由LED照明模块提供光照,LED照明模块通过
固定装置固定在暗室内,上隔板位于LED照明模块的上方,下隔板位于LED照明模块的下方,
且上、下隔板具有LED照明模块和工业图像传感器的光路通孔,在暗室的顶部设置有散热风
扇,底部设置有样品通道。
2.如权利要求1所述的一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,其特征在于,所
述LED照明模块是由若干套LED芯片组、金属散热元件和漫反射板等组成,所述LED芯片组是
由红光LED、黄光LED、绿光LED和蓝光LED的芯片组成。
3.如权利要求2所述的一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,其特征在于,
所述红光LED的主峰波长范围是610nm~630nm,所述黄光LED的主峰波长范围是580nm
~595nm,所述绿光LED的主峰波长范围是510nm~545nm,所述蓝光LED的主峰波长范围是
450nm~480nm。
4.如权利要求3所述的一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,其特征在于,
所述LED照明模块的光照条件是,具有相关色温5000K或6500K,一般显色指数Ra≥95,
特殊显色指数Ri≥90(i=9~15),有效照明面积大于多晶硅太阳电池片的面积,且观察表
面上的照度不均匀度≤10%。
5.如权利要求4所述的一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,其特征在于,
照度不均匀度的计算方法是:照度不均匀度=(最大光照度值-最小光照度值)÷(最大
光照度值+最小光照度值)×100%。
光照度值的测量方法是指根据观察面的面积,?#21387;?#23519;面等分成至少9个区域,在垂直于
每个区域的中心进行照度测量,取多次测量结果的平均?#24213;?#20026;该区域的光照度值。
观察面上的照度是指工业图像传感器能够准确地采集太阳电池片表面真实颜色的光
通量,具体特征是光照度范围在750lx~1500lx之间。
6.如权利要求1所述的一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,其特征在于,
所述LED照明模块的有效照明面积大于所述工业图像传感器成像的有效视野,而所述
工业图像传感器成像的有效视野大于多晶硅太阳电池片的面积。
7.如权利要求1所述的一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,其特征在于,
暗室的背景色是位于样品观察面的背面、面积大于视觉相机有效视?#26263;?#26679;品支撑平面
的颜色,具体颜色特征是?#20808;?#23572;明度值N5~N8的中性色,暗室的环境色是指在暗室内部位
于LED照明模块下方、LED照明模块的有效照明区域以外的所有物体的颜色,具体颜色特征
是?#20808;?#23572;明度值N2~N4的中性色。

说明书

一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置

技术领域

本发明属于光伏技术领域,特别涉及一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装
置。

背景技术

多晶硅太阳电池作为太阳能转换为电能的载体,其生产工艺十分复杂,其中的减
反射膜制备工艺采用了PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)技术,导致太阳电池片的颜
色互不完全相同,并且每片多晶硅太阳电池的片内颜色也不均匀。一块光伏组件上若含有
不同颜色的电池片,必然影响到组件外观的一致性。随着分布式光伏电站的快速推广应用,
应用市场对光伏建筑一体化的整体外观颜色也提出了更高要求。目前,太阳电池片生产商
的常规做法是根据光电转换率和表面颜色等指标对电池片进行人工分类。操作人员利用人
眼视觉对太阳电池片颜色分类,存在劳动强度大、误?#26032;?#39640;、一致性差、生产效?#23454;?#31561;问题。
随着劳动力成本的?#25214;?#25552;高,迫切需要利用机器视觉?#20302;?#36827;行自动颜色识别。

根据机器视觉图像进行颜色识别的首要条件是太阳电池片表面颜色采集的图像
信息必须真?#26723;?#21453;映表面颜色。目前,机器视觉领域最常用的白光LED光源是采用单色LED
芯片激发荧光粉的工作原理,其一般显色指数Ra小于80,图像信息中的颜色特征出?#32440;?#22823;
失真,导致颜色识别的误?#26032;式?#39640;,不能满足多晶硅太阳电池颜色识别的技术需求。专利
CN201510205722.5提供了一种用于机器视觉?#20302;?#30340;环形高亮LED光源,用于确保相机获得
对比度明显、光照均匀性良好、目标物体突出的图像,但没有涉及和解决颜色图像采集中的
显色指数、色温、散热等关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置。

本发明的技术方案是,一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,包括在暗
室内设置的LED照明模块、工业图像传感器、上隔板和下隔板,多晶硅太阳电池片样品放置
于暗室的样品支撑平面,工业图像传感器位于样品的上方,由LED照明模块提供光照,LED照
明模块通过固定装置固定在暗室内,上隔板位于LED照明模块的上方,下隔板位于LED照明
模块的下方,且上、下隔板具有LED照明模块和工业图像传感器的光路通孔,在暗室的顶部
设置有散热风扇,底部设置有样品通道。

所述LED照明模块是由若干套LED芯片组、金属散热元件和漫反射板等组成,所述
LED芯片组是由红光LED、黄光LED、绿光LED和蓝光LED的芯片组成。

所述红光LED的主峰波长范围是610nm~630nm,所述黄光LED的主峰波长范围是
580nm~595nm,所述绿光LED的主峰波长范围是510nm~545nm,所述蓝光LED的主峰波长范
围是450nm~480nm。

所述LED照明模块的光照条件是,具有相关色温5000K或6500K,一般显色指数Ra≥
95,特殊显色指数Ri≥90(i=9~15),有效照明面积大于多晶硅太阳电池片的面积,且观察
表面上的照度不均匀度≤10%。

照度不均匀度的计算方法是:照度不均匀度=(最大光照度值-最小光照度值)÷
(最大光照度值+最小光照度值)×100%。

光照度值的测量方法是指根据观察面的面积,?#21387;?#23519;面等分成至少9个区域,在垂
直于每个区域的中心进行照度测量,取多次测量结果的平均?#24213;?#20026;该区域的光照度值。

观察面上的照度是指工业图像传感器能够准确地采集太阳电池片表面真实颜色
的光通量,具体特征是光照度范围在750lx~1500lx之间。

所述LED照明模块的有效照明面积大于所述工业图像传感器成像的有效视野,而
所述工业图像传感器成像的有效视野大于多晶硅太阳电池片的面积。

暗室的背景色是位于样品观察面的背面、面积大于视觉相机有效视?#26263;?#26679;品支撑
平面的颜色,具体颜色特征是?#20808;?#23572;明度值N5~N8的中性色,暗室的环境色是指在暗室内
部位于LED照明模块下方、LED照明模块的有效照明区域以外的所有物体的颜色,具体颜色
特征是?#20808;?#23572;明度值N2~N4的中性色。

本发明能够获得高显色指数、光照均匀的5000K或6500K照明条件,为颜色图像在
颜色空间模型进行颜色识别提供了前提条件。通过散热风扇和隔板,能够有效地对LED照明
模块和工业图像传感器进行散热降温,保障LED照明光线和视觉成像质量的长期稳定性。在
暗室内设置背景色和环境色,能够获取对比度鲜明、特征突出的颜色图像,有效?#26723;?#39068;色识
别的算法难度。本发明能够减少机器视觉对样品颜色采集的失真度,便于后续的图像处理
和颜色识别,便于在机器视觉领域应用与推广。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是LED照明模块的示意图。

图3是照明区域和成像区域相对位置的示意图。

图4是暗室内空气流动的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例,进一步阐述本发明。

如图1~图4所示:提供一种多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集装置,包括LED照
明模块6、工业图像传感器8、暗室11、上隔板7、下隔板4和散热风扇9等部分组成;所述LED照
明模块6是提供多晶硅太阳电池片表面颜色图像采集所必需光照条件的照明装置;所述工
业图像传感器8是在LED照明模块6的光照条件下不失真地采集太阳电池片表面颜色图像信
息的装置;所述暗室11是指为LED照明模块6和工业图像传感器8提供一个相对独立的操作
环境,并具有背景色、环境色和支撑功能的装置,LED照明模块6通过固定装置5固定在暗室
11内;所述上隔板7和下隔板4是指分别位于LED照明模块的上方和下方、具有改变空气在暗
室11内自下而上的流动路径的装置;所述散热风扇9是指位于暗室11顶部的若干个具有输
送一定风量的风扇,引起外部空气由暗室11底部的样品通道3流入、从暗室11顶部流出,进
而冷却LED照明模块6和工业图像传感器8。在暗室11外部环境温度一定的情况下,所述散热
风扇9能够维持LED照明模块和工业图像传感器的工作温度,温度波动幅度不超过±2℃。

进一步的方案,所述LED照明模块6是由若干套LED芯片组12、金属散热元件13和漫
反射板14等组成,所述LED芯片组12是由红光LED、黄光LED、绿光LED和蓝光LED的芯片组成。

更进一步的方案,所述红光LED的主峰波长范围是610nm~630nm,所述黄光LED的
主峰波长范围是580nm~595nm,所述绿光LED的主峰波长范围是510nm~545nm,所述蓝光
LED的主峰波长范围是450nm~480nm。

进一步的方案,所述LED照明模块6的光照条件是指具有相关色温5000K或6500K,
一般显色指数Ra≥95,特殊显色指数Ri≥90(i=9~15),有效照明面积15大于多晶硅太阳
电池片1的观察表面1a的面积,且观察表面1a上的照度不均匀度≤10%。

更进一步的方案,所述照度不均匀度的计算方法是:照度不均匀度=(最大光照度
值-最小光照度值)÷(最大光照度值+最小光照度值)×100%。

更进一步的方案,所述光照度值的测量方法是指根据观察面1a的面积,?#21387;?#23519;面
等分成至少9个区域,在垂直于每个区域的中心进行照度测量,取至少3次测量结果的平均
?#24213;?#20026;该区域的光照度值。

更进一步的方案,所述观察表面1a上的照度是指工业图像传感器8能够准确地采
集太阳电池片表面真实颜色的光通量,具体特征是光照度范围在750lx~1500lx之间。

更进一步的方案,所述LED照明模块6的有效照明面积15大于所述工业图像传感器
8成像的有效视野2a,而所述工业图像传感器8成像的有效视野2a大于多晶硅太阳电池片的
观察表面1a的面积。

进一步的方案,所述暗室11的背景色是位于样品观察面1a的背面、面积大于视觉
相机有效视野2a的样品支撑平面2的颜色,具体颜色特征是?#20808;?#23572;明度值N5~N8的中性色。
所述暗室11的环境色是指在暗室11内部位于LED照明模块6下方、LED照明模块6的有效照明
区域15以外的所有物体的颜色,具体颜色特征是?#20808;?#23572;明度值N2~N4的中性色。

上述实施例只是本发明的优选实施方式,并非对本发明作任何形式的限制。在阅
读了本发明的内容后,本领域技术人员对本发明做出各种等同变化、修改、替换或补充,这
些技术方案均落在本申请所附权利要求书所限定的范围内。

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