[发明专利]太阳能电池表面缺陷检测设备及方法

说明书

技术领域

    本发明涉及能源领域，特别涉及一种太阳能电池表面缺陷检测设备及方法，用于对太阳能电池板表面的缺陷检测。

背景技术

    太阳能电池表面质量的好坏是影响太阳能电池发电效率高低的主要因素，因此太阳能电池的表面质量检测成为其生产过程中不可或缺的一个环节。目前检测设备及方法主要有：

（1）人工目视检测。人为通过目测检测电池板表面质量。该方法只适用于表面缺陷较为明显的太阳能电池，对于尺寸微小的缺陷则难以检测出来。而且该方法人为因素大，缺陷指标不统一，难以适应大规模工业生产需求。

（2）红外扫描检测。红外扫描检测采用的检测设备的结构特征为包括陈列架、观察台和红外发光体，所述观察台的下方安装有陈列架，所述陈列架的下方设有红外发光体。光源类型为激光，利用该光源采取逐点扫描的方式对太阳能电池板进行扫描，相应的光敏元件可完成对缺陷的检测。但是，该方法仅适合检测尺寸较小的太阳能电池板，对于检测尺寸较大或非晶硅类型的太阳能电池板则不适合，因此，作为工业生产检验设备，其局限性比较大。

由于太阳能电池片表面的强反射特性，光源照明技术对表面缺陷检测的影响很大，以往检测设备采用的光源通常为白炽灯，其工作寿命短，光效低，工作不稳定，有频闪现象；

太阳能电池表面具有纹理性强、规律性的特点，以往采用的检测的方法均未针对太阳能电池表面具体缺陷进行分类处理，对于包含缺角、裂纹和电极的缺陷不能进行有效的分辨和识别，也影响了检验的结果的正确性。

为了克服以往检测设备和方法的局限性，需要设计和开发新型的太阳能电池表面缺陷检测设备和方法。

发明内容

本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对现有技术存在的问题，提供一种新型的太阳能电池表面缺陷检测设备的设计方案，及利用该设备进行检验的方法。针对太阳能电池片表面的强反射特性，考虑光源照明技术对表面缺陷检测的影响，采用了低角度环形白色LED光源。

考虑太阳能电池表面具有纹理性强、规律性的特点，采用了针对具体缺陷分类检测的方法。对于缺角，通过对图像进行图像分割、小波变换和二维7×7像素领域中值滤波处理得到缺角缺陷图像；对于裂纹，通过对图像进行二维中值滤波、小波变换、图像二值化和边缘检测处理得到包含缺角、裂纹和电极的缺陷图像。为了消除缺角和电极对裂纹判别的影响，对待测图像进行形态学处理中的移除与边界相通区域，得到只包含裂纹缺陷的图像。然后通过选取相应的特征参数进行缺陷的识别。

本发明是通过这样的技术方案实现的：太阳能电池表面缺陷检测设备，包括结构件和检测电路系统，其特征在于，结构件由陈列架、观察台和安装架构成，观察台上固定安装光源架、相机架、电箱；电箱内安装检测电路系统；检测电路系统包括光照单元、图像采集单元、图像处理单元、显示单元；

光照单元由艾菲特光电生产的AFT-D12光源控制器和白色低角度环形LED冷光源连接构成；

图像采集单元包括CCD相机VS078FC和M0814MP型号镜头；

图像处理单元包括自制V6000图像处理器和MV-E1394Dual图像采集卡，自制V6000图像处理器由计算机主板、内存、CPU、硬盘和机箱构成，自制V6000图像处理器的计算机主板总线插槽内安装MV-E1394Dual图像采集卡；显示单元由19英寸液晶显示屏组成；作为被检测对象的太阳能电池置于陈列架上；

光照单元的白色低角度环形LED冷光源由AFT-D12光源控制器控制，直接照射在被检测对象的太阳能电池表面，图像采集单元的CCD相机VS078FC采集到太阳能电池板表面图像信息，然后CCD相机VS078FC通过连接MV-E1394Dual图像采集卡的视频电缆，将图像信息传送到图像处理单元的V6000图像处理器进行处理，V6000图像处理器最终将处理结果传送到显示单元的上位计算机，通过显示器显示结果。

利用所述太阳能电池表面缺陷检测设备进行检测的方法，其特征在于，采用低角度环形白色LED光源，通过对图像进行图像分割、小波变换和二维7×7像素领域中值滤波处理得到缺角缺陷图像；对于裂纹，通过对图像进行二维中值滤波、小波变换、图像二值化、边缘检测和形态学算子处理得到裂纹的缺陷图像，包括如下步骤：

步骤1、利用检测设备获得太阳能电池板图像，打开光源，采用摄像机将太阳能电池板图像采集到处理单元，太阳能电池板图像读入图像处理单元，并在上位计算机界面进行显示；

步骤2、由图像处理单元将图像转化为灰度图像；