一种太阳能硅晶片缺陷自动检测设备的制作方法

本实用新型属于太阳能电池生产技术领域，具体涉及一种太阳能硅晶片缺陷自动检测设备。

背景技术：

太阳能光伏发电技术在解决边远无电地区和节约能源方面发挥着重要作用，光伏发电设备的关键设备是太阳能电池板，太阳能电池板的关键组件是硅晶片，硅晶片的好坏对发电效率有着重大的影响，硅晶片在生产过程中往往存在尺寸不合格和崩边、黑斑、隐裂等外观缺陷。

对硅晶片的传统人工检测精度低，主观性强，可重复性差，无法提供持续一致性检测结果，漏检误检率高；要运用机器视觉的方法对硅晶片进行图像检测，有必要设计一种硅晶片缺陷检测系统及方法。

申请号为CN200910183220.1的中国专利公开了“一种太阳能光伏组件电池片缺陷检测方法及检测仪”，该检测仪包括暗室，在暗室的内部设置有叠放的上抽屉和下抽屉，上抽屉与下抽屉内各设置有超白玻璃平台，在暗室的底部安装有45°角光学级高反射镜和图像采集设备，45°角光学级高反射镜与图像采集设备位于下抽屉的下方，超白玻璃平台安装有定位电极。通过光学反射的原理检测电池片上的缺陷，该检测仪检测的缺陷种类有限，精度较差，而且该检测仪只有检测功能，没有分拣功能，需要人工分拣，分拣效率低。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种太阳能硅晶片缺陷自动检测设备，能快速地传送硅晶片以及对硅晶片图像进行缺陷快速检测，满足生产流水线上高速高精度的检测要求。

为实现上述技术方案，本实用新型提供了一种太阳能硅晶片缺陷自动检测设备，包括：视觉图像采集系统、图像处理系统和分拣系统；所述视觉图像采集系统包括上料机械臂、物料槽、物料台、工业相机、照明光源和传送皮带，所述物料槽固定在物料台台面上，上料机械臂安装在物料槽一侧，传送皮带安装在上料机械臂前方，工业相机安装在传送皮带中部的正上方，照明光源安装在工业相机的正下方；所述图像处理系统包括工控PC机，所述工控PC机的信号输入端与工业相机的信号输出端连接，所述工控PC机内安装有可以对硅晶片图像进行处理的工控PC处理器；所述分拣系统包括分拣机械臂和分拣箱，所述分拣机械臂安装在传送皮带的末端，分拣箱放置在分拣机械臂的一侧，所述分拣机械臂的信号输入端与工控PC机的信号输出端连接。

优选的，所述视觉图像采集系统中的工业相机对放置在传送皮带上的硅晶片进行拍照，并将拍摄照片传输至图像处理系统中的工控PC处理器，所述工控PC处理器对拍摄照片依次进行图片预处理、图片分割和特征提取识别，然后将识别的信息传送至分拣系统中的分拣机械臂，控制分拣机械臂将不同特征的硅晶片分拣至不同的分拣箱。

优选的，所述工控PC机上安装有图像采集卡、图像处理软件和IO板卡，所述工控PC机通过IO板卡的信号输出端与分拣系统的信号输入端连接，所述工控PC机通过图像采集卡的信号输入端与工业相机的信号输出端连接。图像采集卡的作用是存储和传输高质量的硅晶片照片，可以即时的将需要处理的照片传输至工控PC机进行处理，IO卡板的作用是即时接受图像采集卡传输的高清照片，并将其输入至图像处理软件，图像处理软件可以对拍摄的高清照片进行预处理、分割和特征提取识别，然后将上述信息输入至分拣系统。

优选的，所分拣机械臂上安装有PLC，所述PLC通过IO板卡与工控PC机连接。PLC的作用是接收图像处理软件给出的分拣信息，并控制分拣机械臂将不同特征的硅晶片分拣至不同的分拣箱。

优选的，所述照明光源采用同轴环形光源，由于采用环形同轴的照明方式，同轴光能创建一个明视野，无透视畸变，适用于扁平、光泽表面定位缺陷或者瑕疵的情形，可以提高工业相机采集图片的准确性。

本实用新型提供的一种太阳能硅晶片缺陷自动检测设备的有益效果在于：

(1)本太阳能硅晶片缺陷自动检测设备采用机器视觉获取图像的方法进行尺寸测量和缺陷检测，克服了传统的人工检测精度低，主观性强，可重复性差，无法提供持续一致性检测结果，漏检误检率高等不足；

(2)本太阳能硅晶片缺陷自动检测设备针对硅晶片这种产品，设计了同轴环形的光学照明方式，能够将常见缺陷显著的区别于背景图像，从而为缺陷检测带来了极大的便利；

(3)本太阳能硅晶片缺陷自动检测设备能保障硅晶片顺畅地传送到图像检测工位，还能基于图像处理方法快速地进行硅晶片尺寸测量和缺陷检测并对缺陷进行分类，能满足高速检测线上的实时性要求。

附图说明

图1是视觉检测系统结构示意图。

图2为视觉检测系统总流程图。

图3为硅晶片缺陷及缺陷分类示意图Ⅰ。

图4为硅晶片缺陷及缺陷分类示意图Ⅱ。

图中：1、上料机械臂；2、物料槽；3、物料台；4、工业相机；5、硅晶片、6、分拣机械臂；7、分拣箱；8、照明光源；9、传送皮带；10、工控PC机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型的保护范围。

实施例：一种太阳能硅晶片缺陷自动检测设备。

参照图1和图2所示，一种太阳能硅晶片缺陷自动检测设备，包括：视觉图像采集系统、图像处理系统和分拣系统；所述视觉图像采集系统用于在硅晶片自动生产线上自动采集硅晶片的图像，所述图像处理系统用于分析采集到的硅晶片图像，并对硅晶片图像进行自动识别，并将识别的信号发送至分拣系统，分拣系统用于执行图像处理系统的信号，分拣出有缺陷的硅晶片，并将相同缺陷的硅晶片分拣至相同的分拣箱内，实现硅晶片的精准分拣。

参照图1和图2所示，所述视觉图像采集系统包括上料机械臂1、物料槽2、物料台3、工业相机4、照明光源8和传送皮带9，所述物料槽2固定在物料台3台面上，上料机械臂1安装在物料槽2一侧，传送皮带9安装在上料机械臂1前方，工业相机4安装在传送皮带9中部的正上方，照明光源8安装在工业相机4的正下方，所述图像处理系统包括工控PC机10，工控PC机10内安装有图像采集卡、图像处理软件和IO板卡，所述工控PC机10通过IO板卡的信号输出端与PLC的信号输入端连接，所述视觉图像采集系统中的上料机械臂1首先将放置在物料槽2内的硅晶片5取出放置在传送皮带9上，传送皮带9动作将硅晶片5传输至工业相机4的正下方，工业相机4对硅晶片5进行拍照，并将拍摄照片通过图像采集卡传输至图像处理系统中的工控PC机10，并通过工控PC机10中的图像处理软件对采集图像依次进行图像预处理、图像分割和特征提取识别；所述分拣系统包括分拣机械臂6、分拣箱7和PLC，所述分拣机械臂6安装在传送皮带9的末端，分拣箱7放置在分拣机械臂6的一侧，PLC安装在物料台3内置的电控柜内，所述分拣机械臂6的信号输入端与PLC的信号输出端连接，PLC通过IO板卡与工控PC机连接，所述图像处理软件对采集的图片进行预处理、分割和特征提取识别处理，然后将识别的信息传送至分拣系统中的PLC，PLC控制分拣机械臂6将不同特征的硅晶片5分拣至不同的分拣箱7。

本实施例中，所述照明光源8采用同轴环形光源，由于采用环形同轴的照明方式，同轴光能创建一个明视野，无透视畸变，适用于扁平、光泽表面定位缺陷或者瑕疵的情形，可以提高工业相机采集图片的准确性。

参照图3和图4所示，本太阳能硅晶片缺陷自动检测设备能够检测的硅晶片缺陷包括光污染、栅线缺失、水纹、崩边、缺角、隐裂、黑芯片、断栅、破片、材料缺陷、烧结和工艺污染等各种硅晶片缺陷。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。