[发明专利]一种太阳能电池片高速视觉定位及矫正系统及其方法

摘要

本发明涉及一种太阳能电池片高速视觉定位及矫正系统及其方法，系统包括用于在太阳能电池片自动生产线上自动采集太阳能电池片的图像的图像采集模块、用于分析采集到的太阳能电池片图像并对太阳能电池片图像进行定位的图像处理模块、用于控制动作执行模块进行太阳能电池片位置矫正的运动控制模块以及动作执行模块，四者顺序连接；方法的步骤包括：(1系统初始化获取太阳能电池片的标准位置和角度；(2系统后续运行获取太阳能电池片的当前位置和角度；(3太阳能电池片位置和角度矫正；本发明具有定位和角度精度高、定位速度快、自动化程度高、节省人力等优点。

主权项

1.一种用于太阳能电池片高速视觉定位及矫正系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1系统初始化获取太阳能电池片的标准位置和角度，初始化包括1)相机标定；2)选定ROI区域；3)阈值化处理；4)直线检测；(2系统后续通过运行与步骤(1一致的步骤获取太阳能电池片的当前位置和角度；(3太阳能电池片位置和角度矫正；所述步骤(1中直线检测包括以下步骤：((1对阈值化图像进行八领域Freeman链码跟踪；跟踪canny边缘检测后的边缘点并将其生成链表，在分叉处优先选择可能在同一直线上的边缘点；((2利用主元分析对边缘像素点集进行简化；拟合出单元线段，以边缘上一点A为中心，(x_t，y_t)为与A的八领域的边缘点A_i的坐标,构造其协方差矩阵，其中，通过上述协方差矩阵得到特征向量和特征值，其中特征向量代表数据集中点的主分布方向即主元，特征值λ1代表点集在主分布方向投影长度，特征值λ2获取数据集的直线度；特征值的计算公式如下:从特征向量可以获取主分布方向，直线的方向角度为:然后对其余数据集，将其投影到过点(xk，yk)，且方向角为的直线上以获取端点产生线段；((3用共线性度量删除不合条件的线段，定义两条线段之间共线度为：其中l为两线段平均长度，d为最接近的一对端点距离，a为两线段之间的夹角，b为两线段中点连线与线段的夹角平均值，Td，Ta，Tb为归一化阈值参数；((4将上述拟合的共线短线段进行聚类；得到短线段后,采用线段聚类的方法从所有短线段中分析可能存在的直线，设给定单元线段AB:S(t)＝(x(t),y(t))，0≤t≤1；直线L用极坐标表示为：x cosθ+y sinθ+ρ＝0，式中d(S(t)，L)表示点到直线L的距离，设线段两端点A,B坐标分别(x1,y1),则x(t)＝x1+(x2‑x1)t,y(t)＝y1+(y2‑y1)t,目标函数为:根据err(L)最小化条件，对公式关于θ和t求导，计算出θ和t，从而完成拟合过程，从而得到直线L的解析式，将其表示成对应的斜截式：y＝kx+b即可；((5定位太阳能电池片，选其不变量即相邻两边缘为检测对象，对太阳能电池片进行定位；设其方程分别为：y＝k1x+b；y＝k2x+b；其中，k1‑k2≠0，所定位的太阳能电池片的图像位置(x1,y1)即为两条直线的交点，图像角度α1为k1和k2中的较小值，由此得到太阳能电池片位置和角度的标准值。