基于dsp機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，屬于無損檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。包括機(jī)器視覺模塊、工控模塊、自動(dòng)分揀模塊和傳輸帶裝置，機(jī)器視覺模塊由第一攝像裝置、第二攝像裝置和DSP板卡連接組成；自動(dòng)分揀模塊為PLC和并聯(lián)機(jī)器人組成；DSP板卡、PLC均與工控模塊連接；第一攝像裝置、并聯(lián)機(jī)器人設(shè)置在傳輸帶裝置的上方，第二攝像裝置設(shè)置在傳輸帶裝置的下方。本發(fā)明還公開了一種基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)方法。通過機(jī)器視覺模塊來完成圖像采集和分析處理任務(wù)，減輕了工控模塊的負(fù)擔(dān)，提高檢測(cè)速度和分級(jí)準(zhǔn)確率；采用并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)分揀，提高了分揀效率和準(zhǔn)確率。
【專利說明】基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能硅片表面檢測(cè)裝置及方法，尤其是一種基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置及方法，屬于無損檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能單晶硅片在大規(guī)模生產(chǎn)中，硅片表面質(zhì)量檢測(cè)是重要一環(huán)，硅片的外觀品質(zhì)會(huì)直接影響到后續(xù)的太陽能電池片的制作和轉(zhuǎn)換效率等，太陽能硅片是在硅棒上一片一片切割而成的，每片的厚度大約在200um左右。由于切割的厚度非常薄且硅的物理性能又非常脆，所以生產(chǎn)過程中常常產(chǎn)生諸如崩邊、硅落、缺角以及化學(xué)殘留色斑等幾何和表面缺陷；由于硅棒切割前已經(jīng)經(jīng)過預(yù)加工，但如果切割時(shí)發(fā)生偏斜則導(dǎo)致切片尺寸的變化；硅棒本身是由單晶硅或者多晶硅生長(zhǎng)而來的，晶體之間也存在一定的應(yīng)力，故切割后也很容易產(chǎn)生一些內(nèi)部微裂紋等缺陷，這些微裂紋在初期肉眼無法觀察，但在后道工序中很容易導(dǎo)致碎片；此外，切割過程中由于刀具的問題常常產(chǎn)生有規(guī)律方向的鋸痕，這些鋸痕導(dǎo)致表面的不平整度。為了保證后續(xù)工序的順利展開，必須對(duì)硅片太陽能進(jìn)行檢測(cè)分級(jí)。
[0003]目前，太陽能硅片檢測(cè)分級(jí)方法主要包括:(I)、目視檢測(cè)法。即由檢驗(yàn)人員通過手工的方法一片一片進(jìn)行目視檢驗(yàn)，太陽能單晶硅片的人工檢驗(yàn)存在著強(qiáng)度大、效率低、主觀誤差大等諸多缺陷，嚴(yán)重在阻礙了太陽能硅片制造業(yè)的發(fā)展壯大。(2)、計(jì)算機(jī)圖像處理的檢測(cè)法。利用CCD攝像頭采集傳輸帶上的太陽能硅片圖像傳送到工控機(jī)中進(jìn)行圖像處理分級(jí)，通過分料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)太陽能硅片的分揀。
[0004]2013年9月4日，中國(guó)實(shí)用新型CN203178203U公開了一種基于機(jī)器視覺的太陽能硅片顏色自動(dòng)檢測(cè)裝置。該裝置通過工控機(jī)對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理分析，提取圖像的特征信息，并經(jīng)過基于支持向量機(jī)與改進(jìn)的引力搜索算法相結(jié)合的模式識(shí)別方法訓(xùn)練和測(cè)試后，將硅晶片分類后，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制單軸機(jī)器人取出缺陷硅片。該裝置及方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)和操作，滿足檢測(cè)要求，但是該設(shè)備獲取的圖像一般需要通過CCD成像、數(shù)據(jù)采集卡、Α/D轉(zhuǎn)換器才能到將數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)中，然后通過工控機(jī)調(diào)用應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先數(shù)據(jù)的傳輸浪費(fèi)大量時(shí)鐘周期，其次是相關(guān)的圖像處理算法都在工控機(jī)中執(zhí)行、勢(shì)必也會(huì)占用大量硬件資源，從而導(dǎo)致太陽能硅片分級(jí)實(shí)時(shí)性不高，降低了太陽能硅片檢測(cè)與分級(jí)的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種能明顯提高實(shí)時(shí)性、分級(jí)效率和準(zhǔn)確率的基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置及方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，包括機(jī)器視覺模塊、工控模塊、自動(dòng)分揀模塊和傳輸帶裝置，所述機(jī)器視覺模塊由第一攝像裝置、第二攝像裝置和DSP板卡組成，第一攝像裝置和第二攝像裝置均連接DSP板卡；所述自動(dòng)分揀模塊為PLC和并聯(lián)機(jī)器人組成；所述機(jī)器視覺模塊中的DSP板卡、自動(dòng)分揀模塊中的PLC均與工控模塊連接；所述第一攝像裝置、并聯(lián)機(jī)器人設(shè)置在傳輸帶裝置的上方，第二攝像裝置設(shè)置在傳輸帶裝置的下方。
[0007]所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置中的攝像裝置由CXD攝像機(jī)和照明設(shè)備組成。
[0008]所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置中的工控模塊由裝有分級(jí)軟件的工控機(jī)和顯示設(shè)備組成。
[0009]所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置中的并聯(lián)機(jī)器人由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和三個(gè)互為120度的機(jī)械臂并聯(lián)組成；所述三個(gè)機(jī)械臂分別由主動(dòng)臂和從動(dòng)臂連接，主動(dòng)臂安裝在靜平臺(tái)上，分別由3臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制，從動(dòng)臂上連接動(dòng)平臺(tái)；所述動(dòng)平臺(tái)上安裝末端執(zhí)行器，在末端執(zhí)行器上安裝有真空吸盤。
[0010]所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置中的DSP板卡通過工控機(jī)上的PCI接口與工控機(jī)連接，并置于工控機(jī)機(jī)箱內(nèi)。
[0011]所述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置中的工控機(jī)通過以太網(wǎng)與PLC連接。
[0012]本發(fā)明還提供了一種基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)分級(jí)方法，主要利用上述基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，具體包括以下步驟:
1)、通過攝像機(jī)采集太陽能硅片PAL制式的模擬圖像信號(hào)傳輸上給DSP板卡，DSP板卡通過解碼器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV格式圖像數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DSP板卡的圖像采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；
2)、對(duì)DSP板卡圖像采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中的太陽能硅片YUV格式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
3)、利用步驟2)經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像，針對(duì)太陽能單晶硅片缺陷的不規(guī)則性，通過八方向Sobel算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到的太陽能硅片大??；
4)、對(duì)步驟2)經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像采用HSI彩色模型表示表面的顏色，并利用色度值H對(duì)硅片表面顏色組成進(jìn)行分析，計(jì)算出太陽能硅片表面色度所占比例來確定太陽能娃片表面品質(zhì)等級(jí)；
5)、根據(jù)表面壞損區(qū)域與非壞損區(qū)域的顏色特征差異，利用R分量與G分量在壞損區(qū)域與非壞損區(qū)域交界處的突變，求得可疑壞損點(diǎn)，然后再利用區(qū)域增長(zhǎng)法，求出步驟2)經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像整個(gè)受損區(qū)域的面積；
6)、DSP板卡將步驟3)、4)、5)所得到的太陽能硅片大小、表面品質(zhì)、缺陷特征參數(shù)通過PCI接口傳輸?shù)焦た貦C(jī)中通過分級(jí)軟件分級(jí)；
7)、分級(jí)軟件同時(shí)根據(jù)當(dāng)前太陽能硅片在傳輸帶上的位置信息，判定當(dāng)前的太陽能硅片應(yīng)該分棟觸發(fā)時(shí)，將觸發(fā)信號(hào)發(fā)送經(jīng)PLC來控制并聯(lián)機(jī)器人執(zhí)行分揀，將當(dāng)前太陽能硅片抓取到相應(yīng)等級(jí)的通道盒中。
[0013]本發(fā)明方法中，所述步驟2)的預(yù)處理過程為:
21)、利用中值濾波的方法對(duì)圖像進(jìn)行平滑濾波，通過自適應(yīng)直方圖均衡化處理后的太陽能硅片圖像；
22)、采用基于閾值的分割法對(duì)太陽能硅片圖像進(jìn)行背景分割處理；
23)、采用輪廓跟蹤的方法進(jìn)行太陽能硅片邊界提取，從而得到太陽能硅片邊界形狀。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:(I)、本發(fā)明通過機(jī)器視覺模塊來完成圖像采集和分析處理任務(wù)，使圖像采集處理過程前置，工控模塊只負(fù)責(zé)進(jìn)行人機(jī)交互和分級(jí)決策，明顯減小了工控模塊的工作負(fù)擔(dān)，提高了太陽能硅片表面質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)裝置的檢測(cè)速度和分級(jí)準(zhǔn)確率；(2)、本發(fā)明在傳輸帶裝置上采用高速并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)分揀，從而取代了傳統(tǒng)分級(jí)通道觸發(fā)方式，提高了對(duì)太陽能硅片的分揀效率和準(zhǔn)確率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明太陽能硅片表面檢測(cè)裝置的總體結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明太陽能硅片表面檢測(cè)裝置的圖像檢測(cè)過程示意圖；
圖3是本發(fā)明太陽能硅片表面檢測(cè)裝置的氣動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖；
圖4是本發(fā)明太陽能硅片表面檢測(cè)裝置的控制結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明太陽能硅片表面檢測(cè)裝置的并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明太陽能硅片表面檢測(cè)裝置的在線支持向量機(jī)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置及方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置包括機(jī)器視覺模塊、工控模塊、自動(dòng)分揀模塊和傳輸帶裝置，機(jī)器視覺模塊主要包括CCD攝像機(jī)、照明設(shè)備和DSP642板卡組成，其中DSP642板卡其工作主頻可達(dá)720MHz，處理能力達(dá)5760MIPS，實(shí)現(xiàn)了四通路的視頻輸入與一個(gè)通路的視頻輸出接口，四通路的視頻輸入接口可以同時(shí)完成對(duì)四路視頻信號(hào)的采集，CCD攝像機(jī)和光源箱均兩個(gè)，分別配套設(shè)置在傳輸帶裝置的上方和下方，兩個(gè)C⑶攝像機(jī)通過視頻連線與DSP642板卡相連，用于采集太陽能硅片的圖像和位置信息，并將采集到的太陽能硅片圖像信息傳送到DSP642板卡中通過圖像處理算法提取檢測(cè)所需的太陽能硅片表面品質(zhì)特征。工控模塊包括由工控機(jī)和顯示設(shè)備，DSP板卡通過工控機(jī)的PCI接口與工控機(jī)相連接，并且置于工控機(jī)機(jī)箱中；分級(jí)軟件安裝在工控機(jī)中，分級(jí)軟件分為人機(jī)接口和分級(jí)控制部分，用戶通過人機(jī)接口部分可以配置太陽能硅片的分級(jí)參數(shù)；分級(jí)軟件的分級(jí)控制部分通過PCI總線直接訪問DSP642板卡的寄存器獲取DSP機(jī)器視覺處理程序提取的太陽能硅片特征參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)與用戶配置太陽能硅片的分級(jí)參數(shù)比較并分級(jí)。自動(dòng)分揀模塊由PLC和并聯(lián)機(jī)器人組成，PLC通過以太網(wǎng)與工控機(jī)連接，并聯(lián)機(jī)器人安裝在傳輸帶裝置的上方，工控機(jī)分級(jí)軟件根據(jù)兩個(gè)CCD攝像機(jī)獲取的太陽能硅片位置信息來控制何時(shí)觸發(fā)檢測(cè)和分揀；結(jié)合傳輸帶下方的攝像頭判斷太陽能硅片是否已到達(dá)并聯(lián)機(jī)器人的抓取位置，如果太陽能硅片已經(jīng)到達(dá)并聯(lián)機(jī)器人的下方位置，則分級(jí)軟件會(huì)將太陽能硅片的分級(jí)觸發(fā)信號(hào)通過以太網(wǎng)傳送到PLC，最后由PLC來控制并聯(lián)機(jī)器人執(zhí)行分揀，將太陽能硅片抓取到相應(yīng)等級(jí)的通道盒中。
[0018]如圖2所示，傳輸帶裝置上下2個(gè)CXD攝像機(jī)用于采集傳輸帶上太陽能硅片的圖像信息，并將太陽能硅片圖像信息傳送到機(jī)器視覺模塊的DSP642板卡的兩個(gè)通道中，機(jī)器視覺模塊通過一系列的圖像處理算法將太陽能硅片的外部品質(zhì)特征(如大小形狀、表面電性能品質(zhì)和缺陷等)信息提取出來。DSP642板卡通過PCI接口將提取的太陽能硅片表面特征信息提供給安裝在工控機(jī)中的分級(jí)軟件，分級(jí)軟件根據(jù)這些信息和通過人機(jī)交互模塊由用戶事先設(shè)置好的太陽能硅片等級(jí)信息來判別當(dāng)前太陽能硅片屬于何等級(jí)。另一方面，機(jī)器視覺模塊中的2個(gè)CCD攝像機(jī)分別采集太陽能硅片在傳輸帶上的位置信息提供給分級(jí)軟件，分級(jí)軟件據(jù)此來決定太陽能硅片何時(shí)進(jìn)行檢測(cè)觸發(fā)和何時(shí)進(jìn)行分揀觸發(fā)。當(dāng)分級(jí)軟件判定當(dāng)前的太陽能硅片應(yīng)該分級(jí)觸發(fā)時(shí)，將觸發(fā)信號(hào)發(fā)送給PLC由PLC來控制并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)作，然后并聯(lián)機(jī)器人末端的氣動(dòng)系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將當(dāng)前太陽能硅片分揀到相應(yīng)等級(jí)的通道盒中。
[0019]如圖3所示，在氣動(dòng)控制系統(tǒng)中氣源空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，通過一個(gè)電磁閥連接到真空發(fā)生器用于產(chǎn)生負(fù)壓真空。電磁閥的通斷信號(hào)來自PLC控制器的開關(guān)量信號(hào)，當(dāng)并聯(lián)機(jī)器人末端的吸盤到達(dá)待抓取太陽能硅片表面時(shí)，其中一個(gè)電磁閥打開，真空發(fā)生器產(chǎn)生真空，吸盤將該硅片吸住；并聯(lián)機(jī)器人到達(dá)放置指定的等級(jí)位置時(shí)，真空破壞電磁閥打開，吸盤釋放太陽能硅片。
[0020]如圖4所示，本發(fā)明并聯(lián)機(jī)器人它由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和三個(gè)互為120度的機(jī)械臂并聯(lián)組成，并聯(lián)機(jī)器人吊裝在傳輸帶的上方。其中三個(gè)機(jī)械臂分別由主動(dòng)臂和從動(dòng)臂連接，主動(dòng)機(jī)械臂安裝在靜平臺(tái)上，分別由3臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制，為了用于太陽能高速分揀場(chǎng)合，在動(dòng)平臺(tái)下方安裝末端執(zhí)行器，在末端執(zhí)行器上安裝有真空吸盤，并聯(lián)機(jī)器人下方的位置配備有傳輸帶。
[0021]如圖5所示，在本發(fā)明太陽能硅片表面質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)分級(jí)裝置的控制結(jié)構(gòu)中，PLC和控制器為主控單元，進(jìn)行并聯(lián)機(jī)器人的多軸伺服控制和傳輸帶裝置的運(yùn)動(dòng)控制；工控機(jī)通過控制器和驅(qū)動(dòng)器來控制傳輸帶裝置中的伺服電機(jī)。
[0022]圖6所示，本發(fā)明分級(jí)軟件中在線分級(jí)支持向量機(jī)，其中從圖像預(yù)處理中獲得的太陽能硅片幾何形狀、表面品質(zhì)、缺陷特征樣本中分別取60%的樣本特征作為訓(xùn)練集和40%的樣本特征作為測(cè)試集，訓(xùn)練集的樣本設(shè)計(jì)為自動(dòng)更新來修正核函數(shù)參數(shù)和懲罰因子。
[0023]本發(fā)明中，在工控機(jī)中的分級(jí)軟件中構(gòu)造一個(gè)用于缺陷檢測(cè)和質(zhì)量分級(jí)的在線SVM分類器。傳統(tǒng)的太陽能硅片的圖像分類方法僅僅用訓(xùn)練樣本集合訓(xùn)練分類器，而忽略了測(cè)試樣本集合的重要性，測(cè)試樣本集合往往包含著更多的分類信息，通過引入在線學(xué)習(xí)方法，在線更新支持向量機(jī)核函數(shù)參數(shù)和懲罰因子，以減少分級(jí)錯(cuò)誤率，提高分級(jí)精度。
[0024]本發(fā)明中在分級(jí)軟件中將圖像檢測(cè)后的硅片分為4級(jí):A級(jí)(優(yōu)等，表面顏色均勻光滑，導(dǎo)電性能好)、B級(jí)(合格，導(dǎo)電性能滿足要求)、C級(jí)(不合格，硅片表面含有污點(diǎn)需要清洗)、D級(jí)(不合格，硅片表面有劃傷、穿孔、缺角、裂紋等)。
[0025]本發(fā)明中基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)分級(jí)方法，具體包括以下步驟:
1、通過兩個(gè)CXD攝像機(jī)采集太陽能硅片PAL制式的模擬圖像信號(hào)傳輸上給DSP642板卡，DSP642板卡通過解碼器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV格式圖像數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DSP642板卡的圖像采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)；
2、通過中值濾波、自適應(yīng)直方圖均衡化、基于閾值的分割法和輪廓跟蹤等方法對(duì)DSP642板卡圖像采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中的太陽能硅片YUV格式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。首先，利用中值濾波的方法對(duì)圖像進(jìn)行平滑濾波，通過自適應(yīng)直方圖均衡化處理后的太陽能硅片圖像；其次，采用基于閾值的分割法對(duì)太陽能硅片圖像進(jìn)行背景分割處理；再次，采用輪廓跟蹤的方法進(jìn)行太陽能硅片邊界提取，從而得到太陽能硅片邊界形狀。[0026]3、利用步驟2經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像，針對(duì)太陽能單晶硅片缺陷的不規(guī)則性，通過八方向Sobel算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到的太陽能硅片大小，以提高邊緣檢測(cè)的定位精度和連通性；
4、對(duì)步驟2經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像采用HSI彩色模型表示表面的顏色，并利用色度值H對(duì)硅片表面顏色組成進(jìn)行分析，計(jì)算出太陽能硅片表面色度所占比例來確定太陽能娃片表面品質(zhì)等級(jí)；
5、根據(jù)表面壞損區(qū)域與非壞損區(qū)域的顏色特征差異，利用R分量與G分量在壞損區(qū)域與非壞損區(qū)域交界處的突變，求得可疑壞損點(diǎn)，然后再利用區(qū)域增長(zhǎng)法，求出步驟2經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像整個(gè)受損區(qū)域的面積；
6、DSP642板卡將步驟3、4、5所得到的太陽能硅片大小、表面品質(zhì)、缺陷特征參數(shù)通過PCI接口傳輸?shù)焦た貦C(jī)，工控機(jī)中的分級(jí)軟件通過人機(jī)交互模塊由用戶事先設(shè)置好的太陽能硅片等級(jí)信息來判別當(dāng)前太陽能硅片屬于何等級(jí)；
7、同時(shí)，兩個(gè)CCD攝像機(jī)將采集到太陽能硅片在傳輸帶上的位置信息提供給分級(jí)軟件，當(dāng)分級(jí)軟件判定當(dāng)前的太陽能硅片應(yīng)該分棟觸發(fā)時(shí)，將觸發(fā)信號(hào)發(fā)送給PLC，由PLC來控制并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)作，然后并聯(lián)機(jī)器人末端的氣動(dòng)系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將當(dāng)前太陽能硅片分揀到相應(yīng)等級(jí)的通道盒中。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，其特征在于:包括機(jī)器視覺模塊、工控模塊、自動(dòng)分揀模塊和傳輸帶裝置，所述機(jī)器視覺模塊由第一攝像裝置、第二攝像裝置和DSP板卡組成，第一攝像裝置和第二攝像裝置均連接DSP板卡；所述自動(dòng)分揀模塊為PLC和并聯(lián)機(jī)器人組成；所述機(jī)器視覺模塊中的DSP板卡、自動(dòng)分揀模塊中的PLC均與工控模塊連接；所述第一攝像裝置、并聯(lián)機(jī)器人設(shè)置在傳輸帶裝置的上方，第二攝像裝置設(shè)置在傳輸帶裝置的下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，其特征在于:所述攝像裝置由CXD攝像機(jī)和照明設(shè)備組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，其特征在于:所述工控模塊由裝有分級(jí)軟件的工控機(jī)和顯示設(shè)備組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，其特征在于:所述并聯(lián)機(jī)器人由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和三個(gè)互為120度的機(jī)械臂并聯(lián)組成；所述三個(gè)機(jī)械臂分別由主動(dòng)臂和從動(dòng)臂連接，主動(dòng)臂安裝在靜平臺(tái)上，分別由3臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制，從動(dòng)臂上連接動(dòng)平臺(tái)；所述動(dòng)平臺(tái)上安裝末端執(zhí)行器，在末端執(zhí)行器上安裝有真空吸盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，其特征在于:所述DSP板卡通過工控機(jī)上的PCI接口與工控機(jī)連接，并置于工控機(jī)機(jī)箱內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，其特征在于:所述工控機(jī)通過以太網(wǎng)與PLC連接。
7.一種基于DSP機(jī)器視 覺的太陽能硅片表面檢測(cè)方法，其特征在于，主要利用權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)所述的基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)裝置，具體包括以下步驟: 1)、通過攝像機(jī)采集太陽能硅片PAL制式的模擬圖像信號(hào)傳輸上給DSP板卡，DSP板卡通過解碼器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV格式圖像數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DSP板卡的圖像采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)； 2)、對(duì)DSP板卡圖像采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中的太陽能硅片YUV格式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； 3)、利用步驟2)經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像，針對(duì)太陽能單晶硅片缺陷的不規(guī)則性，通過八方向Sobel算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到的太陽能硅片大小； 4)、對(duì)步驟2)經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像采用HSI彩色模型表示表面的顏色，并利用色度值H對(duì)硅片表面顏色組成進(jìn)行分析，計(jì)算出太陽能硅片表面色度所占比例來確定太陽能娃片表面品質(zhì)等級(jí)； 5)、根據(jù)表面壞損區(qū)域與非壞損區(qū)域的顏色特征差異，利用R分量與G分量在壞損區(qū)域與非壞損區(qū)域交界處的突變，求得可疑壞損點(diǎn)，然后再利用區(qū)域增長(zhǎng)法，求出步驟2)經(jīng)預(yù)處理的太陽能硅片圖像整個(gè)受損區(qū)域的面積； 6)、DSP板卡將步驟3)、4)、5)所得到的太陽能硅片大小、表面品質(zhì)、缺陷特征參數(shù)通過PCI接口傳輸?shù)焦た貦C(jī)中通過分級(jí)軟件分級(jí)； 7)、分級(jí)軟件同時(shí)根據(jù)當(dāng)前太陽能硅片在傳輸帶上的位置信息，判定當(dāng)前的太陽能硅片應(yīng)該分棟觸發(fā)時(shí)，將觸發(fā)信號(hào)發(fā)送經(jīng)PLC來控制并聯(lián)機(jī)器人執(zhí)行分揀，將當(dāng)前太陽能硅片抓取到相應(yīng)等級(jí)的通道盒中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于DSP機(jī)器視覺的太陽能硅片表面檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟2)的預(yù)處理過程為:21)、利用中值濾波的方法對(duì)圖像進(jìn)行平滑濾波，通過自適應(yīng)直方圖均衡化處理后的太陽能硅片圖像； 22)、采用基于閾值的分割法對(duì)太陽能硅片圖像進(jìn)行背景分割處理； 23)、采用輪廓跟蹤的方法進(jìn)行太陽能硅片邊界提取，從而得到太陽能硅片邊界形狀。
【文檔編號(hào)】B07C5/34GK103831253SQ201410053411
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】王從慶, 李飛, 叢楚瀅, 陳磊, 周鑫 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)